原标题:理工男送给妻子的硬核礼物
这个会根据捧着的人的心跳而跳动的“电子心脏”是焊武帝——Jiří Praus于妻子五周年纪念日制作的,为了感谢妻子多年来在背后的默默支持,体现了理工男特有的浪漫。
正如之前我们介绍过的那样,焊武帝的项目从来都不缺乏艺术感,这次也不例外。
心脏的外形用黄铜丝网制成。所有电子元器件都安全地隐藏在心脏内部,并由锂电池供电。
STL和GCode文件,文末查看。
利用提供的3D打印素材打印出心脏模型。
心脏比原始模型稍大,尺寸为100x84x49.5毫米。
为了节省时间和耗材,不需要设置太高的精度。这只是一个大致的模型。
模型文件见文末链接。
把焊台预热到270°C,准备好焊料和黄铜线。
开始在上一步中打印的塑料模型基础上焊接心脏的“外壳”。
这一步非常费时间,请不要着急。
选择心脏的一侧,然后将铜线放在3D模型的一侧开始。
双面胶可以帮助你将铜线固定在适当的位置。
然后添加第二根铜线并把它们焊接在一起。添加第三根铜线,构成一个稳定的三角形结构。
注意使用焊锡膏让焊点焊点圆润一些。
继续重复焊接,直到正面已经完全焊接好。
当铜线开始弯曲到另一面时停下来。
将3D打印的模型翻过来,然后重复上述步骤。
千万记得把模型取出来后再把这两个面焊接到一起。
没有遇到意外的话,完成后大致是这个样子:
心脏的“外壳”,现在已经做好了,接下来我们要为这颗美丽的心脏做一个“大脑”。
内核是一个Arduino Nano微控制器,它通过I2C总线从MAX30102心率传感器模块读取脉冲数据。
视觉效果是由一组由Nano控制的9个可寻址WS2812b RGB LED实现。
电源由TP4056电池充电模块提供,该模块既可以通过锂电池为Arduino提供5V电压,又可以通过USB接口为电池充电。
尽管TP4056和Arduino Nano都有USB接口,但还需要一个额外的USB接口。这个接口将USB线分为TP4056处理的电源线和Arduino处理的数据线。否则,电路将无法工作。
接下来,让我们把这东西点亮!
我们要把内部的RGB LED做成心形。
这很简单。不要犹豫,把他们焊接在一起,为最终组装部件做好准备。
1.打印出模板并用双面胶粘住红色标记点。
2.把LED倒放在纸板的红色标记点上。制作接地和VCC引脚,以确保正确焊接。将接地引脚朝向心形的外圈。
3.将心形的外环弯曲并焊接到LED的GROUND引脚。
4.将心形的内环弯曲并焊接到LED的VCC引脚。
5.将LED连接成链状-每个LED都有数据输入和数据输出引脚。如果将第一个LED数据输出引脚连接到下一个LED数据输入引脚,则创建了一条链,该链只需一根导线即可控制。在每个LED之间使用短导线连接。数据输入引脚与GROUND位于同一侧。
6.搭好之后可以适当用一些酒精擦拭清洁。
这将是最困难的部分,因为它将需要一些电子知识。
为Arduino NANO供电
我实现的电路并不是最容易执行的电路,但对于制作“心脏”本身来说,这是却是最优雅的电路。如果发现它太难了,可以在本节末尾查看其他方法。
让我们开始使用锂电池为Arduino Nano供电。如果查看原理图,您会发现USB的电源线没有直接连接到Arduino Nano,而是通过一个TP4056电池充电模块旁路。这确保了电池可以正常充电,“心脏”可以通过开关关闭。
从Arduino Nano上拆下USB连接器并添加Micro USB分线板。如图所示,将数据线和地线连接回Arduino NANO。将分线板的中心与Arduino NANO对齐,这样看起来更美观一些。
将TP4056电池充电板与Arduino Nano底部的两根电线焊接在一起-将OUT +与Arduino板上的5V连接,并将OUT-连接至GND。我在Arduino Nano和电池充电板之间留出一块空间,预留给500mA的锂电池。现在,将USB分线板的电源连接到电池充电板上的IN +,最后将IN-连接到GND。通过电源开关将电池引至电池充电板上的B+(红线)和B-(黑线)焊盘。现在,可以尝试首次启动电路板。
提示:
同时从Arduino UNO拆下电源LED。总亮着也挺让人心烦的。
方案1:
你还可以在Arduino Nano板上使用USB构建。如果取消焊接电路板底部的整流二极管,则可以使用mini USB的5V进行焊接,它将不再为电路板供电。
方案2:
你的心脏可以有两个USB,一个用于编程,另一个用于给电池充电。Arduino Nano和TP4056电池充电模块都有一个USB,您可以使用它们。它不是很简约,但是很简单。
方案3:
如果你不需要电池供电的“心脏”,那可以省略多余的USB板和电源充电电路。
将内部心脏焊接到心脏外壳的下半部分。内心的外部导线是GND,外壳本身也将是GND。因此,使用一些短的黄铜线,把它放入心脏的确切中心,如图片所示。
现在,将上面准备好的电池与Arduino焊接到心脏的内部。根据需要使用尽可能多的铜线,以确保可以讲它们固定在心脏内部。再次使用USB板和外壳上的GND引脚作为将其焊接到心脏外壳的位置。不要把它焊接到心脏的内部铜线上!LED的内部导线为5V。
将内部LED心脏的内部导线连接至Arduino Nano的5V,并将第一个RGB LED的DATA-IN连接至引脚D12。
MX30102传感器可在用手指触摸时测量心跳和血压。在心形外壳的上半部焊接电路板。在板的两侧使用一个小开口。这些是GND,因为心壳也是GND。
确保你可以触摸板上的黑色小小元件-即传感器。
拿3根软一点的导线-我用的是弹簧形式的3mm绝缘变压器铜线,把它们焊接到MAX30102板上的SCL、SDA和VIN引脚,如下所示:
以上是所有需要的电气连接。在将上下壳体焊接在一起之前。千万记得测试一下是否有效,否则之后不好修。
将Arduino连接到计算机,并上传文章所附的程序。记得打开电源开关。
上传后,心跳传感器上的红色LED应该会被点亮。
如果你触摸它,LED会根据你的心跳开始闪烁。正确测量心跳可能需要15秒,所以如果不是即时的,不要担心。
成功的话就可以把上壳和下壳焊接在一起,并用一些酒精类清洁剂擦拭整个“心脏”,清除掉残留的焊剂。
喜欢这个项目[2]的话,可以考虑在Patreon[3]上支持Jiří Praus[4]。
[1]3D打印心脏模型: https://www.cgtrader.com/free-3d-models/character/anatomy/love-low-poly
[2]文章来源: https://www.instructables.com/id/Beating-LED-Heart/
[3]Patreon: https://www.patreon.com/jiripraus
[4]Jiri Praus个人网站: www.jiripraus.cz游戏网
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