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[项目] 那个男人,他又回来了!

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这是继郁金香Freeduino炫彩LED灯饰之后,焊武帝(Jiří Praus)为圣诞节做的又一个项目——花了24小时焊接,一个 LED 的炫彩发光球。
使用 3D 打印外壳搭建球体并将 LED 灯嵌入在球体表面,最后再上传代码。摆脱电路板使用限制,用它来做装饰品,效果拔群!

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材料清单:

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工具:



  • 窄钳 × 1
  • 圆嘴钳 × 1
  • 侧切刀 × 1
  • 焊台 × 1
  • 镊子 × 1
  • 自制弯曲机×1
  • 3D 打印机 × 1


材料:



  • 0.8mm 黄铜线 × 若干
  • 锡焊 × 若干
  • 助焊剂 × 若干


电子元件:




设计3D 打印外壳

1、设计出 3D 打印的球体模板,球体的模板是由四个部分组成的半圆。

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2、再由两个环固定到位。这四个组成部分很重要,注意这四个部分分为 templateA 和 templateB 两种,因为球体不是完全对称的。请分别打印两次这两个部分就可以打印出一个半圆球体。

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3D 打印文件可以到文末下载。


制作黄铜圈
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整个球体由十一个 LED 环组成,每个环由两条圆形的线和一定数量的 LED 组成。整个球体共需要二十二个黄铜圈。如图所示,纸上画出半个球体所需的黄铜圈的大小。具体的大小还是根据你的实际情况来。

最后,球体的最终形状主要取决于黄铜弯曲的准确性。如果黄铜圈的形状不是很圆,那么可能在末端弯曲。你可以参考我的另一个项目:金属材料弯曲机,打造出完美的形状。https://www.instructables.com/id ... re-Bending-Machine/

关于环形的文件文末下载。


放置 LED 灯
1、从模板的最底部处开始安放 LED。第一环由八个 LED 灯组成。用黑色记号笔在底部标记出 LED 灯的所有 GND 引线,以便能够识别 GND(VSS)引脚的位置。放置所有 LED 灯时,应将 GND 引脚朝向环内,VCC 引脚朝向环外。如图所示,之后的每一环都是如此,内线接地,外线通电。

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2、每个 LED 灯都会涂抹一些助焊剂中,以便插入它们时,能够更好的固定在插槽内。
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3、插入内环并所有的 GND 引脚焊接到环上。插入外环并将所有的 VCC 引脚焊接到环上。其中 VCC 引脚位于 GND 引脚的对角线上。确保环上没有连接 LED 灯的任何 DATA(DIN 和 DOUT)引线。

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4、模板上一共六个环,LED 灯分布情况如下(从底部到顶部依次排列):

第一个环为8个 ,
第二个环为14个,
第三个环为18个 ,
第四个环为20个,
第五个环为24个 ,
第六个环为26个 。

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请注意整个球体只需要一个第六个环,因为它是中间的一圈。因此,球体一半带有五个环的 LED 灯,另一半带有六个环的 LED 灯。

WS2812b LED 说明

这款 LED 灯是可独立寻址的 RGB LED 灯。你只需一根电线就可以电亮它,颜色可选。与经典的通过电流量来调节亮度的 LED 灯不同,WS2812b 会始终处于供电状态并且通过数字信号来控制光。你可以任意选择灯光的颜色。你可能会问,它需要三根线吗?再用第四根线为控制链中的下一个 LED 供电。
它最大的特点是将所有灯都放在一起,只用一根线来控制它们。你只需按照说明中的将第一个 LED 灯连接到其他 LED 灯上,如此继续即可。(数据表参考下面链接)https://www.seeedstudio.com/document/pdf/WS2812B%20Datasheet.pdf



架接数据线
电源线是环形的,这个部分已经完成。现在,需要连接 LED 灯的其他两条引线——DIN 和 DOUT。DIN 位于 GND 引脚旁,DOUT 位于 VCC 引脚旁。使用 5mm 长的线来连接。期间,务必确保数据线不接地或电源环,务必确保不要将数据引脚焊接到电源环。请正确操作,这很关键。

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从最里一环开始一圈一圈地连接。当你连接完成并达到与上一环的交叉点时,就可以跳到上一环了。我使用 C 形跳线来连接两个后续环的数据引脚。因为 C 形跳线可以绕过接地线和电源线。然后再继续连接下去直到所有 LED 灯都串连起来。

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最后,只剩下两条引线为连接,一根位于最顶端的环上,那是整个半球的主导 DIN 引线。另一个在底部,那是一个 DOUT 引线。

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连接电源线,制作另一半球
将半球上每个环之间的电源线互连。连接它们时可以创建某种结构让它们串在一起。我再次使用 C 形跳线的方式来连接电源和相邻圈的 GND 线。前面三个较小的环上至少使用四根跳线,在较大的三个环上使用至少八根跳线。这样结构就会比较稳固。

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取下模具上固定四个部分的塑料环。并开始加固每个零件。请注意在过程中,不要损坏任何一个 LED 灯。

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现在半球就完成了,可以开始制作另一个半球。再制作的半球的环数会不一样。就如之前提到的那样,如果你的第一个半球是六环,那么第二个半球就是五环,反之亦然。


测试两个半球
在将两个半球组装前,最好将两个半球测试一下。
1、使用万用表进行简单测试,并检查电源线和地线之间是否短路。

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2、将两条短线焊接到每个半球接地线和电源线上。将电源线连接至 ESP32 板的 3.3V 引脚并接地。将所有 LED 灯都连接到一条线上。

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3、取较小的半球(五个环),将它的 DIN 连接到 ESP32 板的 IO21 引脚上,将 DOUT 连接到第二个半球的 DIN 引脚上。现在,只剩下一个未连接的 LED 引脚——大半球的 DOUT 引脚。那是链中的最后一个 LED 灯。然后接通 ESP32 电路板的电源,再上传代码。

4、如果所有的灯都点亮就成功了。如果没有,并且终止在某处,请仔细检查 LED 灯上是否有冷接点或短路。

开头动图.gif


插入微控制器和电池
1、处理 ESP32 开发板。将开关从板子上移除(你无法接触到它,因为它将嵌入在球体内)并用两条铜线代替它。将其悬空,将微控制器放入球体中时,将其焊接。

2、将电路板的角落的三或四个螺孔填充封闭,因为不会使用到,而且可以使它们更易于连接到球体上。

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3、取较小的半球,将微控制器放置其底部的中心处,并将 USB 和电池连接器朝向球部的外侧。将角孔焊接到最小的环上,它是接地的,将两根开关线穿过孔,然后将之前移除的开关焊接到它们上。开关是金属主体,也可以焊接到最小的环上。请确保不要让开关线与结构短路,也不要让电源开关超出球体。

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4、取一根线将其焊接到 ESP32 板上的 3.3V 引脚上。然后将另一端焊接到球体的最后一个环上,它是接电源的。我通过接地和电路板 GND 引脚之间焊接的直线来增强内部结构。

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5、确保在板子背面留出一块可容纳电池的空间。用铜线将主导的 DIN 引脚连接到 ESP32 的 IO21 引脚上。现在半球已经设置好,连接电池即可进行测试。

6、将电池连接到 ESP32 板的背面,然后通过孔将其连接。


焊接球体
1、焊接前,测试 ESP32 板上的螺孔是否接地。同时在它和电路板的最近的 GND 引脚之间加一条短线,它将为第二个半球提供接地。

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2、焊接短线,将 DOUT 从第一个半球连接到第二个半球的 DIN 引脚上(与测试阶段相同)。取一根 2mm 长的电线,并将其焊接到第二个半球的最上面的环上。我一共使用了八根这样的线。

最上面的两个环都通电。因此将每个半球的两个最上面的环焊接在一起是安全的。将两个半球放置在一起并焊接。确保它们之间的空间均匀且平滑。最后,将 ESP32 板的螺丝孔与最小的接地环线连接起来。

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编程 202001083659..png

注意:LED 的亮度限制
Arduino IDE 源代码:文末下载

同时配合使用 Neopixel BUS 库来控制 LED 条。它具有非常好的界面并动画支持的效果。https://github.com/Makuna/NeoPixelBus

为了控制动画,我将 LED 映射设置为 11 行 26 列的表(数组数列)。通过这种方式,我能够确切地了解 LED 灯如何放置在球体上的位置,并且可以点亮我想点亮的 LED 灯。

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可以变化的 6 个动画为:

1、垂直圆模式;
2、水平圆模式;
3、垂直彩虹模式;
4、水平彩虹模式;
5、彩虹模式;
6、随机模式。


为全功率的大约 20%。因为其中有 194 个灯是全功率,它们将消耗 10 安的电流。板子将无法处理。如果电量过大,也不用担心,该板子会重新启动,不会损坏板子。


完成
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现在整个项目就完成了,这将是一个挑战自己耐心的项目,非常具有实践的意义。漂亮的 LED 炫彩球可以装饰圣诞树,也可以用来点亮户外广告。





项目作者:Jiří Praus

来源:
1、Freeform LED Spherehttps://www.instructables.com/id/Christmas-LED-Sphere/
2、公众号:趣无尽


环形文件.zip

7.71 KB, 下载次数: 16, 下载积分: 创造力 -1

stl模型.zip

106.92 KB, 下载次数: 11, 下载积分: 创造力 -1

neo-sphere.ino

7.22 KB, 下载次数: 13, 下载积分: 创造力 -1

hnyzcj  超级版主

发表于 2020-1-8 17:05:33

牛逼
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gray6666  高级技匠

发表于 2020-1-9 07:58:47

有故事的传奇。。。
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DFrJ5KYVQaH  中级技师

发表于 2020-1-9 10:39:36

太牛了,很有创意
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chenhanzhong  高级技师

发表于 2020-1-9 13:52:19

厉害了我的哥。
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EVE  初级技匠

发表于 2020-1-10 09:37:21

好看!这个焊接真服气
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White  学徒

发表于 7 天前

来,跟我左边一起画彩虹,右边再画个龙
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阿琛  初级技师

发表于 7 天前

太帅了,好喜欢
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rzegkly  版主

发表于 6 天前

艺术品
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展翼骐骥  学徒

发表于 4 天前

创意才能让科技更炫。
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FRCYGL  见习技师

发表于 4 天前

焊武帝!膜拜!!!!
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yugg  初级技师

发表于 3 天前

焊武帝!膜拜!!!!
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