Come creare dei vestiti luminosi spettacolari

Scopri la magia delle fibre ottiche! Questo articolo ti guiderà attraverso l’aggiunta di volant in fibra ottica a una gonna o ad un vestito. Puoi usare un vestito esistente e aggiungere le tue increspature luminose o crearne uno da zero a partire dalla stoffa: il limite è solo la tua immaginazione. Con un po’ di cucito, ed alcune parti realizzate da te o eventualmente stampate in 3D, illuminerai assolutamente qualsiasi stanza in cui entri. Questa tecnica è perfetta per abbellire un abito da ballo o da sposa o per occasioni speciali, creando uno splendido abito degno di una principessa delle fate o di una regina delle nevi.

Le fibre ottiche sono un’ottima scelta per un abito con cui ballare o da indossare in occasioni speciali per non passare inosservati. Sono infatti robuste, lavabili e molto versatili. Le fibre mantengono la loro forma quando vengono riscaldate delicatamente, creando un delizioso turbinìo di luce, e possono essere illuminate in qualsiasi colore colpisca la tua fantasia, anche animate con motivi chiari, a differenza del filo elettrico, che è un po’più delicato e può mostrare solo un colore.

Come puoi trasformare qualsiasi vestito in un vestito luminoso? Un metodo semplice è la fibra ottica e molta colla a caldo e/o parti in velcro. Il primo passo è pianificare il tuo progetto. Un tutorial non può coprire tutte le opzioni. Ti consiglio di leggere il tutorial fino alla fine prima di decidere il tuo piano. Quando pianifichi il tuo look, considera se modificherai l’abbigliamento stesso oppure creerai un set di luci staccabili. Nota che anche un uomo, non solo una donna, può sfruttare la cosa.

Un esempio di scarpe rese “uniche” grazie alle fibre ottiche, che puoi acquistare facilmente online, ad esempio qui.

Per una donna, ad esempio, la parte illuminata del vestito potrebbe essere la gonna, mentre per un uomo  potrebbero essere le bretelle e il papillon, grazie a luci incollate a caldo su di essi. In ogni caso, considera dove vuoi le estremità della tua fibra ottica, che è dove è la luce brilla, e dove vuoi che i cavi in ​​fibra ottica passino, e infine dove alloggiare i tuoi LED e il cablaggio. Ora illustreremo due possibili implementazione della cosa, una più semplice e una leggermente più sofisticata e spettacolare.

Infatti, le fibre ottiche a incandescenza laterale non sono luminose come il filo elettrico quando vengono utilizzate con la maggior parte dei LED regolabili, ma oggi esistono dei led “smart” Pixie da 3 W  – di incredibile luminosità e dal colore regolabile – che le rendono davvero luminose e affascinanti! Sono dunque in grado di competere con il filo elettrico per luminosità, ma con bassi consumi e, soprattutto, senza la necessità di cavi elettrici lungo il vestito e di un convertitore elettrico.

Ebbi occasione di apprezzare per la prima volta la bellezza delle fibre ottiche applicate ai vestiti e alle borse quando, nel mio laboratorio itinerante all’INFN, potemmo mostrare una bella borsetta prodotta dalla Luminex, insieme ad altri bei vestiti, su un’idea della CAEN di Viareggio, specializzata in strumentazione per la fisica. Questi vestiti, il cui colore è regolabile, sono stati usati anche in rappresentazioni teatrali in teatri famosi, e si collocano su una fascia di mercato evidentemente alta.

Un esempio di borsa realizzata dalla Luminex.

Vestiti luminosi con led normali e scheda LilyPad

Una volta che hai deciso dove vuoi i tuoi LED e come verranno distribuite le fibre ottiche, è tempo di iniziare a produrre il tuo look collegando i tuoi LED alla fibra ottica. L’occorrente per realizzare dei vestiti luminosi in modo assai semplice è, in questo primo progetto, il seguente:

  • Un rotolo di fibra ottica (a bagliore laterale) da 1,5 mm
  • Vari LED RGB da 5 mm a catodo caldo
  • Scheda microcontrollore LilyPad (è Arduino compatibile)
  • Una pistola per colla a caldo
  • Fili elettrici sottili di colore opportuno
  • Pacco batterie

A differenza dei ben più noti microcontrollori Arduino UNO e MEGA, la piccola scheda microcontrollore LilyPad (distribuita da Sparkfun Electronics e che puoi acquistare per pochi euro, ad es. qui) ha caratteristiche molto peculiari che la rendono davvero unica. Infatti la scheda LilyPad è provvista di 22 pin (14 pin I/O digitali pin, 6 pin I/O analogici, 2 per l’alimentazione) distribuiti lungo il perimetro come i petali di un fiore, e può essere cucita su un tessuto tramite i fori di cui è dotata.

La scheda del microcontrollore LilyPad. La puoi trovare ad es. qui.

Per questo progetto puoi comprare della fibra ottica da 1,5 mm di diametro (oggi la puoi acquistare facilmente online, ad esempio qui), che vi arriverà in un rotolo. I cavi di fibra ottica manterranno la forma circolare, quindi ad es. per una gonna dovrai raddrizzarli. Le fibre ottiche possono assumere qualsiasi forma tu voglia, ma le curve brusche possono diffondere la luce e renderle più deboli di luminosità, e d’altra parte riscaldare i cavi per ottenere la forma desiderata può renderli fragili.

Dopo aver modellato opportunamente i cavi, è facile accenderli. Usando led RGB da 5 mm a catodo comune, dovresti essere in grado di collegare 8 fibre ottiche a ciascuna luce. Per fare ciò, raccogli i fili in un piccolo fascio stretto con le estremità su un lato strettamente raccolte e usa del nastro isolante per tenerli insieme. Il fascio può essere attaccato al led con pellicola termoretraibile e la connessione deve essere fissata con colla a caldo all’interno del fascio e lungo i bordi della pellicola termoretraibile.

Un led RGB (cioè di colore regolabile) a catodo comune (a sinistra). Ne trovi diversi qui.

Collegati i led alla fibra ottica, occorre collegare LED e fibre al vestito. Per una gonna, ad esempio, puoi incollare a caldo i LED su una fascia elastica a pari distanze. Quando si incollano i LED in posizione, assicurati di incollare a caldo anche la fibra ottica e non solo il LED. Le fibre ottiche, infatti, non hanno una connessione sufficientemente sicura al LED per supportare le fibre stesse. Per le bretelle, incolla a caldo le punte delle fibre sulla parte anteriore, con i LED nascosti nella parte posteriore.

Il passo successivo è il cablaggio. Assicurati di inserire fili, alimentatore a batteria e scheda LilyPad nel tuo piano già al primo step, perché questo passaggio può essere complicato senza abbastanza spazio. Il LilyPad è un microcontrollore utilizzato per far cambiare colore ai led RBG (cioè in grado di assumere qualsiasi colore) in qualsiasi sfumatura tu voglia. Per la gonna, porta 4 fili elettrici molto sottili (rosso, verde, blu e terra) lungo la cintura fino al LilyPad, usando fili di colore opportuno.

Schema di collegamento dei LED al microcontrollore LilyPad.

Qualsiasi filo lungo funzionerà per fornire un alimentazione in continua alla quale ogni LED può connettersi. I 3 fili in questione, uno per ciascun colore (rosso, verde, blu), si collegano a qualsiasi porta digitale abilitata per PWM o porta analogica sul LilyPad scelto, ma assicurati che il codice caricato sul microcontrollore sia quello corrispondente. Il filo di terra, invece, si collega alla porta negativa. Incolla a caldo la connessione del filo al ponticello del led, una volta avvolto il rame intorno ad esso.

La figura sopra mostra lo schema di collegamento del LilyPad ai LED. I fili corrono sul retro ad es. della maglietta dal LilyPad fino alla parte del vestito sono dove sono collegate le luci LED. Dopo che tutto è stato cablato, l’unica cosa rimasta è copiare e caricare su LilyPad, tramite l’IDE di Arduino, il codice (o sketch) che trovi qui. Le fibre illuminate non saranno visibili sotto la luce del sole, mentre si notano indoor con poca luce. Per un effetto assai più luminoso e spettacolare, ecco un secondo progetto.

Le fasi iniziali di implementazione delle fibre ottiche in un vestito.

Per programmare la LilyPad Arduino, ovviamente è necessario installare l’IDE Arduino Desktop. Collega la scheda Arduino al computer utilizzando l’adattatore seriale USB 2 e un cavo USB. Seleziona, nel menu Strument, la scheda che corrisponde alla tua scheda Arduino (LilyPad, in questo caso). Copia e incolla lo sketch scaricato sull’apposita schermata di Arduino. Ora, fai semplicemente clic sul pulsante “Carica” nell’ambiente e il codice verrà caricato sulla LilyPad, pronto per funzionare.

Vestiti “fantasmagorici” con led Pixie e scheda Flora

In questo progetto vedremo come realizzare un vestito con led “intelligenti” ad altissima luminosità e con fibre ottiche che – grazie all’ausilio di un sensore chiamato “accelerometro” – cambiano colore in base al movimento della persona (ad esempio, cambiano le modalità di illuminazione con una rotazione o una contrazione dei fianchi), risultato dunque ottimo per chi vuole usare il vestito così “trasformato” in un ballo o in altre occasioni mondane. Ecco, in pratica, cosa vi servirà:

  • Scheda microprocessore Flora (compatibile con Arduino)
  • Accelerometro LSM303 e sensore bussola
  • Vari LED Pixie da 3 Watt
  • Batteria LiPoly da 2500 mAh
  • Interruttore tattile on/off
  • Fibra ottica a bagliore laterale
  • Filo elettrico in silicone 26AVG e 30AWG
  • Saldatore e accessori
  • Stampante 3D (opzionale)
  • Pistola termica e colla

I Pixie sono led intelligenti a catena da 3 W. Ogni Pixie non contiene solo il suddetto LED da 3 W, ma anche un microchip microcontrollore PIC. Si invia il colore che si desidera visualizzare allo standard 115200 baud (1 byte per colore). È possibile inviare una stringa più lunga di dati pixel e si “inoltrerà” lungo i messaggi in modo da poterli concatenare come un registro a scorrimento. Devi solo inviare i dati una volta per cambio di colore. Una volta impostato, il microcontrollore esegue tutta la gestione PWM per te.

I led Pixie da 3 W collegabili a catena.

Devi inviare i dati almeno ogni 2 secondi (come protezione contro i LED luminosi e caldi che rimangono “bloccati”, alla fine si spengono se non vengono ricevuti aggiornamenti). Gli aggiornamenti da 1 secondo (o più veloci) sono i migliori. Poiché Pixie consuma così tanta energia, c’è il rischio che il LED si surriscaldi così tanto da danneggiare se stesso e/o il microcontrollore. Perciò, quando il PIC rileva che la temperatura del Pixie è troppo alta, spegne il LED fino a quando non torna a un livello ragionevole.

Ogni Pixie viene fornito completamente assemblato, con grandi cuscinetti per i cavi di alimentazione (non dimenticare, stiamo parlando di max 1 Amp per Pixie) e fori di montaggio sui lati che si adattano a viti di dimensioni M2. Avrai anche bisogno di cavi spessi per alimentare ogni Pixie e di un microcontrollore in grado di inviare i dati al Pixie a 115.200 baud al Pixie (da solo, non farà nulla, devi inviare le informazioni per accenderlo): come microcontrollore, ad esempio, puoi usare un Arduino.

Flora, come LilyPad, è un microcontrollore elettronico indossabile rotondo, cucibile e compatibile con Arduino, progettato da Adafruit per potenziare progetti sorprendenti da indossare. La famiglia “Flora” ha anche i migliori fili in acciaio inossidabile, sensori, moduli GPS e LED NeoPixels (o i ben più luminosi Pixie) a catena, accessori perfetti per questa scheda madre. Flora ha il supporto USB integrato, per cui lo si collega al PC per programmarlo: tutto ciò che serve è un cavo Micro-B USB.

Il microprocessore Flora ed i collegamenti da fare con i Pixie e con l’accelerometro. Flora lo puoi acquistare facilmente ad es. qui.

Se è la prima volta che usi Flora, dai un’occhiata alla guida alla configurazione di Flora per iniziare. Dovrai installare prima 3 librerie per far funzionare il codice (sketch) necessario, il quale può essere scaricato da qui. Pertanto, se hai già installato l’ambiente software Arduino IDE, innanzitutto dal menù ”Sketch” apri il “Gestisci librerie” di Arduino, cerca la libreria di Adafruit Sensor e installala. Cerca poi la libreria Adafruit Pixie e installala. Infine, cerca la libreria Adafruit LSM303DLHC e installala.

A questo punto copia e incolla il codice (sketch) scaricato dal nostro link nell’IDE di Arduino. Collega la tua scheda Flora con un cavo USB. Seleziona Flora dal tuo elenco di schede nel menu Strumenti, quindi scegli la tua porta USB nel menu Porte. Infine, premi “upload”. Salda i tuoi LED Pixie insieme come mostrato in una delle foto qui sopra, lasciando circa 50 cm di filo tra ogni Pixie. Usa poi il filo elettrico 26AWG, più largo, per l’alimentazione e le linee di terra e il cavo 30AWG per la linea dati.

Saldare i Pixie a un filo flessibile può essere un po’ complicato. I fori di saldatura sono molto, molto vicini tra loro ed è davvero facile passare da un foro all’altro. Ho trovato più semplice saldare i cavi di alimentazione e di messa a terra dalla parte anteriore a quella posteriore e quindi il cavo dati dalla parte anteriore a quella posteriore, per evitare ogni possibilità di far toccare i fili vaganti. Quindi, collega insieme Flora e l’accelerometro LSM303 come mostrato in figura e secondo lo schema:

Collegamento pratico di Flora all’accelerometro e al vestito.

  • LSM303 G -> Flora G
  • LSM303 SDA -> Flora SDA
  • LSM303 SCL -> Flora SCL
  • LSM303 3V -> Flora 3.3V

Infine, collega la Flora ai Pixie:

  • Pixies – -> Flora G
  • Pixies + -> Flora VBATT
  • Pixies IN -> Flora 6

Dedica qualche minuto a prepararti per lo scarico della tensione usando le fascette per evitare che tutti i fili sopportino lo stress del movimento. In seguito cucirai questi componenti nel vestito. Se non hai ancora caricato il tuo codice su Flora, ora è il momento giusto per farlo. Collega la batteria a Flora (il regolatore di tensione di cui Flora è dotato fa sì che puoi alimentarla ad es. con una power bank a 5 V od a 3,5-15 V) e muovi il sensore, assicurandoti che tutti i tuoi Pixie si accendano e cambino colore.

Il vestito una volta realizzato con il progetto illustrato.

Come creare un “volant” luminoso

Ciò che devi fare dipenderà dall’effetto che stai cercando. Se vuoi, ad esempio, delle increspature verticali e le larghe circa 12 cm, misura la lunghezza della gonna dalla vita al pavimento. Se le vuoi orizzontali o diagonali, misura quella distanza. Scriviti questo numero. Le tue fibre ottiche dovrebbero essere circa 2-3 volte questa lunghezza. Per la gonna in questione, dovrai usare circa 2 metri di fibra. Quando ordini le fibre, assicurati di ordinare più del bisogno previsto, poiché quelle tagliate non le puoi unire.

Il modello da realizzare per le increspature è, fondamentalmente, una forma a pasta sfoglia con un taglio su un lato. Il bordo interno (ovvero il foro della ciambella) è la parte che verrà cucita al tuo vestito. Il bordo esterno avrà le fibre cucite al suo interno. Crea un piacevole motivo a semicerchio da un tessuto di scarto usando le misure mostrate. Ricorda, questo è solo metà del cerchio del tuo volant: stai tagliando la piega, quindi quando apri il tessuto avrai dei cerchi completi.

Il modello del tessuto con volant da realizzare.

Piega il tessuto con volant in modo da poter tagliare più volant in una volta. Un buon modo per farlo è avvolgere il tessuto attorno a un pezzo di cartone dello stesso raggio della ciambella, quindi sfilare il cartone e voilà! Pieghe perfettamente allineate. Fissa con spilli il modello al mucchio di tessuto e taglia. Taglia lungo uno dei bordi piegati per creare un cerchio aperto, quindi riordina i bordi per eliminare tutti gli angoli. Se il tuo tessuto si arriccia, finisci il bordo interno di ogni volant con un punto a zigzag.

Taglia il tubo di plastica ed estrai le fibre. Questo è molto più facile a dirsi che a farsi, ma un tagliafilo e un paio di mani extra ti porteranno lì. Decidi quante fibre vuoi mettere in ogni volant. Se vuoi la massima luminosità, ogni increspatura dovrà avere 3 fibre cucite al suo interno. Prova a far passare due o tre fibre attraverso il piedino premistoffa per vedere quali sono le tue opzioni. Dato che userai 3 fibre in ogni volant, devi separare 3 fibre dal fascio (o tagliarne tre pezzi se è un rotolo).

Successivamente, vogliamo aggiungere l’arricciatura alle fibre. Trova un tubo di cartone o di altro resistente al calore con un diametro di circa 10 cm. Avvolgi le 3 fibre intorno a spirale, assicurandoti che non si incrocino. Riscalda delicatamente l’intero tubo con una pistola termica. Vedrai le fibre reagire e piegarsi un po’ quando si surriscaldano. Fai attenzione a non riscaldarle così tanto da farle sciogliere o rompersi, ma rendile belli e uniformemente calde.

Come arricciare le fibre ottiche intorno a un tubo da riscaldare.

Lasciale raffreddare completamente prima di rimuoverle dal tubo e manterranno la loro forma a spirale deliziosamente rimbalzante. Nota: potresti voler provare questo con tutte e 84 le fibre contemporaneamente, anziché solo 3 fibre alla volta. All’apparenza sembra una buona idea, ma in realtà non lo è. Se le fibre diventano troppo calde e si fondono insieme, si romperanno quando si tenta di separarle, e non è possibile ripararle! Inoltre, se sbagli non distruggerai tutto. Quindi sii paziente.

Imposta la macchina da cucire su un punto a zigzag sciolto. Assicurati di allungare abbastanza la lunghezza del punto. Una lunghezza del punto molto corta coprirà le fibre e non lascerà passare la luce. Vuoi abbastanza punti per ogni tratto di 2-3 cm per fissare la fibra ma non così tanti che la luce venga bloccata da troppo filo. Cuci lungo il bordo esterno delle increspature, tirando delicatamente le fibre mentre cuci.

Il risultato finale a cui dobbiamo puntare.

Assicurati di avere 12-18 cm di fibra tirati attraverso il piedino, in modo da avere un po ‘di “piombo” per fissare le luci. Cuci lungo il bordo esterno delle increspature, tirando delicatamente le fibre mentre cuci. Le tue fibre finiranno racchiuse in un “tunnel” a zigzag. Avrai qualcosa come 30 volant sulla gonna. Allunga le increspature con la fibra extra sciolta nella parte superiore e attaccale al tuo vestito, spaziandole abilmente. Una volta che tutte le increspature sono state fatte e appuntate, cucile in posizione.