Бьющееся светодиодное сердце: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Прошло 5 замечательных лет с тех пор, как я женился на своей жене. Я дарю ей это электронное сердце. Он может почувствовать волнение. Он бьется в соответствии с сердцебиением владельца. Она поддерживала меня во многих моих безумных поисках.

Как и все мои творения, здесь я проявил немного артистичности и сделал форму сердца из медной проволочной сетки. Вся электроника надежно спрятана внутри сердца и питается от LiPo батареи.

Шаг 1: материалы и инструменты

Материал

• Проволока латунная 1мм
• Латунная проволока 0,8 мм
• Паяльная паста Припой
• 3D печатный шаблон сердца

Исходный код STL и GCode для шаблона сердца прилагаются. Обратите внимание, что печатное сердце немного увеличено по сравнению с оригинальной моделью, чтобы соответствовать всей электронике.

Электронные компоненты

• Arduino NANO (Алиэкспресс)
• Зарядное устройство для LiPo аккумулятора (Aliexpress)
• LiPo аккумулятор (Aliexpress)
• MAX30102 Датчик сердечного ритма (Aliexpress)
• Коммутационная плата Micro USB (Aliexpress)
• 9x светодиодов WS2812B RGB (Aliexpress)
• Мини-переключатель (MSK-12C02)

Инструменты

• паяльная станция с наконечником 3 мм
• плоскогубцы
• кусачки для резки проволоки
• пинцет
• двухсторонний скотч
• устойчивые руки

Шаг 2. Подготовка шаблона

Скульптура сердца создана и спаяна вокруг шаблона сердца, напечатанного на 3D-принтере. Итак, давайте сами распечатаем шаблон, чтобы он был готов к следующему шагу - пайке сетки. Сердце немного больше оригинальной модели, габариты 100х84х49,5 мм.

Нет необходимости в высокой точности или хорошей плавности вывода. Мой 3D-принтер настроен на профиль скорости PLA со слоем 0,30 мм. Выглядеть это будет некрасиво, но для одноразового шаблона вполне годится. Вы сэкономите время и нити.

Если у вас Prusa i3 MK3S, вы можете сразу использовать мой файл GCode для достижения наилучшего результата.

Оригинальная модель от VARRG

Шаг 3: пайка внешней оболочки

Разогрейте паяльную станцию до 270 ° C, приготовьте припой и латунную проволоку. Пришло время начать строить внешнюю оболочку поверх пластикового шаблона, напечатанного на предыдущем шаге. Это займет много времени, не торопитесь. Если вы устали, сделайте перерыв на день.

Выберите одну сторону сердца и начните с того, что прикрепите одну проволоку к одному краю шаблона. Двусторонний скотч - отличный друг, который поможет вам удерживать проволоку на месте. Добавьте второй провод и спаяйте их вместе. Добавьте третий провод и создайте первый треугольник. Используйте паяльную пасту, чтобы сделать точки пайки гладкими.

Продолжайте укладывать провода, пока все края с одной стороны не будут покрыты проводами. Остановитесь, когда провода начнут загибаться в другую сторону. Вытащить латунную сетку из шаблона не получится.

Переверните шаблон вверх дном и начните с другой стороны сердца. Продолжайте, пока не встретите провода с другой стороны. Не спаивайте эти две стороны вместе. Когда закончите, вы можете снять проволочную сетку с шаблона и гордиться собой.

Шаг 4: электронные схемы и компоненты

У вас есть готовая латунная внешняя оболочка? Пришло время сделать «мозг» из этого прекрасного сердечка. Ядро - это микроконтроллер Arduino Nano, который считывает данные о пульсе с модуля датчика частоты сердечных сокращений MAX30102 по шине I2C. Визуальные эффекты создаются набором из 9 адресуемых светодиодов WS2812b RGB, управляемых Nano. Источник питания поддерживается модулем зарядки аккумулятора TP4056, который может как подавать на Arduino напряжение 5 В от LiPo-аккумулятора, так и заряжать аккумулятор от порта USB.

Несмотря на то, что и TP4056, и Arduino Nano имеют порт USB, есть дополнительный USB-порт. Он разбивает линии USB на линии питания, обрабатываемые TP4056, и линии данных, обрабатываемые Arduino. В противном случае линии электропередач будут смешаны, и схема не будет работать.

Шаг 5: светодиодное внутреннее сердце

Давайте зажжем это! Мы сделаем сердце из внутренних светодиодов RGB. Все очень просто. Так что не стесняйтесь спаять их вместе, чтобы быть готовым к окончательной сборке.

Что вам понадобится:

• бумажный шаблон
• RGB-светодиоды WS2812b (9 шт.)
• Латунная проволока 0,8 мм

Шаги:

1. Распечатайте шаблон и заклейте красные пятна двусторонним скотчем.
2. Поместите светодиоды RGB в красные точки на шаблоне вверх дном. Четыре отведения должны указывать на вас. Разумно изготовить контакты GROUND и VCC, чтобы убедиться, что вы их правильно припаяли. Поверните булавку ЗЕМЛЯ к внешнему кольцу сердца.
3. Согните и припаяйте внешнее кольцо сердечка к ЗАЗЕМЛЕНИЮ светодиодов.
4. Согните и припаяйте внутреннее кольцо сердечка к выводам VCC светодиодов.
5. Подключите светодиоды в цепочку - каждый светодиод имеет вывод DATA-IN и DATA-OUT. Если вы подключите первый вывод вывода данных светодиода к следующему выводу ввода данных светодиода, вы создадите цепочку, которой можно управлять с помощью всего одного провода. Используйте короткие провода между каждым из светодиодов. Вывод данных находится на той же стороне, что и ЗЕМЛЯ.
6. Очистите сердце спиртом.

Шаг 6:

Это будет самой сложной частью из всех, потому что потребуются некоторые знания электроники.

Питание Arduino NANO

Схема, которую я реализовал, не самая простая в исполнении, но для самого сердца она была самой элегантной. Если вам это показалось слишком сложным, вы можете проверить другие варианты в конце этого раздела.

Начнем с включения Arduino Nano с литий-полимерным аккумулятором. Если вы посмотрите схемы, то увидите, что линия питания от USB не подключается напрямую к Arduino Nano, а скорее идет в обход через модуль зарядки аккумулятора TP4056. Это гарантирует, что аккумулятор может быть должным образом заряжен, а сердце можно выключить выключателем. Отпаяйте USB-разъем от Arduino Nano и добавьте коммутационную плату micro USB. Подключите линии данных и линию заземления обратно к Arduino NANO, как показано на рисунке. Выровняйте центр коммутационной платы с Arduino NANO, чтобы он выглядел красиво.

Возьмите плату зарядки аккумулятора TP4056 и припаяйте ее двумя проводами на нижней стороне Arduino Nano - подключите OUT + к 5V на плате Arduino и OUT- к GND. Я сделал пространство между Arduino Nano и платой для зарядки аккумулятора, чтобы установить аккумулятор LiPO емкостью 500 мА. Теперь подключите питание от коммутационной платы USB к IN + на плате зарядки аккумулятора и, наконец, к IN- к GND. Припаять аккумулятор через выключатель питания к контактным площадкам B + (красный провод) и B- (черный провод) на плате заряда аккумулятора. Теперь вы можете попробовать включить доску в первый раз. Надеюсь, что это работает!

Совет: также распаяйте светодиод питания от Arduino UNO. Всегда на свете тревожит сердце.

Вариант 1: вы также можете использовать сборку USB на плате Arduino NANO. Если вы отпаиваете выпрямительный диод, который находится в нижней части платы, вы можете припаять его, используя 5 В от мини-USB, и он больше не будет питать плату.

Вариант 2: у вашего сердца может быть два USB-порта - один для программирования и один для зарядки аккумулятора. И у Arduino Nano, и у модуля зарядки аккумулятора TP4056 есть один USB, вы можете их использовать. Это не изящно, но довольно просто.

Вариант 3: Если вам не нужно сердце с батарейным питанием, вы можете отказаться от дополнительной платы USB и схемы зарядки.

Шаг 7: встраивание мозга в сердце

Припаяйте внутреннее сердце к нижней половине сердечной оболочки. Внешний провод внутреннего сердца - GND, а сама оболочка - GND. Поэтому используйте короткие латунные проволоки, чтобы вставить их точно в центр сердца, как показано на рисунках.

Теперь возьмите Arduino с аккумулятором, подготовленным выше, и впаяйте его во внутреннее сердце. Используйте столько проводов, сколько нужно, чтобы убедиться, что он будет держаться внутри сердца. Снова используйте контакты GND на платах и корпусе USB в качестве точки, где припаять его к внешней оболочке сердца. Не припаивайте его к внутреннему проводу внутреннего сердца! Внутренний провод - 5В для светодиодов.

Подключите внутренний провод внутреннего светодиодного сердечника к 5V Arduino Nano и DATA-IN первого светодиода RGB к контакту D12.

Шаг 8: Установка датчика сердцебиения

Датчик MX30102 измеряет сердцебиение и артериальное давление при прикосновении пальцем. Припаиваем плату к верхней половине сердечника. Используйте небольшие отверстия по бокам доски. Это GND, и поскольку сердечная оболочка также будет GND, это идеально. Убедитесь, что вы можете прикоснуться к маленькому маленькому черному компоненту на плате - это датчик.

Возьмите 3 гибких провода - я использовал изолированный медный провод трансформатора диаметром 0,3 мм в виде пружины. И припаяйте их к контактам SCL, SDA и VIN на плате MAX30102 следующим образом:

• SCL к контакту A5
• SDA к контакту A6
• VIN к контакту 5V

Это все необходимые электрические соединения. Перед тем, как спаять верхнюю и нижнюю оболочки вместе. Вы должны проверить, работает ли это. Потом будет тяжело ремонтировать.

Шаг 9: загрузка эскиза и тестирование

Подключите Arduino к компьютеру и загрузите скетч, прикрепленный к этому посту. Выключатель питания должен быть включен. После загрузки на датчике сердцебиения должен загореться маленький красный светодиод. Если вы прикоснетесь к нему, светодиоды должны начать мигать в соответствии с вашим сердцебиением. Чтобы правильно измерить сердцебиение, может потребоваться до 15 секунд, поэтому не отчаивайтесь, если это не мгновенно.

Шаг 10: последний штрих

Работает? Хороший! Спаяйте верхнюю и нижнюю части корпуса вместе и очистите все сердце каким-нибудь очистителем на спиртовой основе, чтобы удалить оставшийся флюс.

Вы сделали! Сообщите мне, работает ли это для вас, и опубликуйте фотографии того, как перевернулось ваше сердце. Мне действительно интересно!

Нравится эта статья. Также подумайте о поддержке меня на Patreon.

Я Иржи Праус.

Instagram, Twitter, YouTube

www.jiripraus.cz

Первая премия в конкурсе сердца