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Première publication : 25 octobre 2005 sur grynx.com.

Mise en ligne : 11 novembre 2010.

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Cette fiche pratique est la traduction de l’article élaboré par Leah Buechley Make your own wearable LED display

Liste du matériel nécessaire

- fil conducteur
- LEDs pour le montage en surface, autant de LEDs que vous souhaitez inclure
- un microcontrôleur avec un oscillateur interne
- une prise de circuits intégrés pour votre microcontrôleur.
- une batterie et son support
- une interrupteur marche / arrêt
- un fer à souder et de la soudure sans plomb
- un multimètre
- une équerre ou une règle
- un assortiment d’argent et de perles de laiton de sertissage, au moins deux fois plus que le nombre de LEDs
- un vêtement ou un morceau de tissu
- une aiguille ou deux
- un marqueur pour tissu
- une bouteille de colle à tissu
- une paire de ciseaux
- une machine à coudre

À propose des LEDs

La manière la plus simple d’alimenter un réseau à LEDs consisterait à attribuer une broche E/S d’un microcontrôleur pour chaque LED, en raccordant le (+) de chaque LED au microcontrôleur et le (-) à la terre. Cette solution deviendrait rapidement difficile à manier, nécessitant une puce de 100 broches pour exécuter une matrice de 10 cm x 10 cm. Heureusement, nous pouvons exploiter la propriété essentielle des diodes dans une conception beaucoup plus pratique qui ne nécessite que 20 broches pour une matrice de même taille.

Les diodes ne laissent passer le courant que dans une seule direction. Les LED émettent de la lumière lorsque le courant circule à travers elles. En exploitant cette propriété, nous pouvons utiliser la conception selon le schéma ci-contre.

Comme on peut le voir sur le schéma, les LEDs sont disposées dans un tableau ligne-colonne avec la fin de chaque anode des LEDs attachée à une ligne et la fin de chaque cathode des LEDs attachée à une colonne. Chaque ligne et chaque colonne sont ensuite reliées à une broche du microcontrôleur. Le microcontrôleur peut ainsi être utilisé pour contrôler chaque LED séparément.

L’architecture de cette matrice permet de contrôler chaque LED séparément, mais ne donne pas une totale flexibilité. Pour afficher des modèles complexes et des animations, il faudra exploiter les fonctionnements de la vision humaine par l’utilisation de flashs répétés.

   
La conception

1. Choisissez un vêtement à coudre ou un tissu.

2. Concevez votre matrice : nombre de LEDs que vous voulez et leur placement. Cela dépendra du rendu que vous avez choisi et du microcontrôleur vous avez l’intention d’utiliser.

3. Décidez du microcontrôleur à utiliser en le choisissez avec un oscillateur interne. Assurez-vous que vous avez assez de broches E/S pour contrôler l’ensemble de votre matrice.

4. Décidez de la source d’énergie que vous voulez utiliser.

La fabrication

Découpez si besoin des morceaux de tissu en fonction de la forme finale que vous souhaitez obtenir et assemblez-les partiellement ou totalement.

1. Préparez les LEDs pour les sertir. Positionnez la LED sur le côté et placez la pointe d’un fer à souder avec une pointe très propre dans le bourrelet. Fusionner de la soudure sans plomb sur l’extérieur de la bille.

N’oubliez pas de bien distinguer la cathode de l’anode de plomb de chaque LED. La fin de la cathode est souvent marqué par une ligne verte sur l’avant ou l’arrière de la surface de montage. Pour bien distinguer les deux par la suite, vous pouvez souder un bourrelet de sertissage en cuivre sur la cathode et un d’argent sur l’anode.

   
2. De la même manière, préparez des perles de soudure pour les conducteurs, batterie et commutateur, de sorte qu’ils puissent également être cousus.
3. Tracez les lignes de votre matrice à LEDs sur votre tissu. Marquez également l’endroit où vous souhaitez placer votre microcontrôleur (socket IC) et le boîtier d’alimentation. Les lignes verticales devront être tracées d’un côté de votre tissu et les lignes horizontales de l’autre.
   
4. Cousez votre matrice à LEDs. L’utilisation de fil conducteur dans la bobine d’une machine à coudre vous permettra de coudre le conducteur sur les traces horizontales d’un côté et verticales de l’autre, profitant de la toile comme d’un isolant naturel. Lorsque vous cousez, le fil de canette sera sur la face inférieure du tissu. Utilisez une bobine de fil non-conducteur pour le fil supérieur.

Cousez une première ligne procès-colonne et assurez-vous que les intersections sont suffisamment isolées par le tissu. Si votre tissu est trop mince, le fil de la canette peut être tiré à travers le tissu et générer un court-circuit. Vous devez ainsi arrêter la machine à coudre juste avant chaque intersection, et, sans rompre les fils, déplacez votre tissu au-delà de l’intersection pour reprendre la couture. Cela permet au fil conducteur de rester sur le bon côté de la toile à chaque passage.

Retournez votre tissu pour passer à la couture des traces verticales.

5. Cousez le support qui contiendra votre microcontrôleur. Marquez pas des trous les broches du microcontrôleur. Reliez chaque trous à la matrice. Assurez-vous que le fil conducteur soit bien en contact avec chaque trou sans que les fils ne se croisent.

Attention à faire vos noeuds là où il y a suffisamment de place pour eux afin de limiter les risques de court-circuit. Enrobez chaque noeud avec de la colle à tissu.

6. Cousez les LEDs. Fixez bien la cathode de chaque LED à une ligne et la fin de chaque anode à une colonne ou vice et versa.

Pendant la couture, prenez soin de bien faire les connexions entre votre fils et chaque perle. Le moyen le plus rapide est de coudre chaque ligne puis colonne en continu, soit sans couper votre fil. Toutefois, cela rend le remplacement d’une LED en panne plus difficile.

7. Testez votre circuit. Avec un multimètre, assurez-vous que vos coutures ne soient pas en court-circuit les unes avec les autres. Le fil d’acier inoxydable a tendance à s’effilocher et à dégager petits « poils ». Assurez-vous qu’il n’y a pas de poils minuscules qui interfèrent avec les coutures.

Une fois que vous avez fait des tests approfondis, collez un support isolant sur les coutures afin que votre alimentation soit facile à attacher, sans tirer sur coutures.

8. Cousez votre alimentation et l’interrupteur.

9. Collez également un support isolant sur votre alimentation et des coutures reliant le commutateur.

10. Programmez votre microcontrôleur.

Ici un exemple de code qui implémente le jeu de la vie sur un ATMEGA16 AVR :
- game_of_life.c
- game_of_life.h
- tank_top.c
- tank_top.h
- makefile

11. Mettez le microcontrôleur en place dans les trous préalablement effectué. Vous pouvez également placer un isolant pour le maintenir plus solidement. Attention, n’essayez pas de souder, vous risqueriez de brûler le tissu.


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