工程師為女朋友自制的硬核禮物

轉(zhuǎn)自：DF創(chuàng)客社區(qū)

作者：Ji?í Praus（捷克）

趁著今天520大好日子，將這個(gè)“禮物”分享給大家。

心臟的外形用黃銅絲網(wǎng)制成。所有電子元器件都安全地隱藏在心臟內(nèi)部，并由鋰電池供電。

▲  戴上耳機(jī)效果更佳

材料和工具

材料

• 黃銅線1mm/5m
• 黃銅線0.8mm/5m
• 焊錫膏
• 3D打印心臟模型^[1]

STL和GCode文件，文末查看。

電子元器件

• Arduino NANO
• 鋰電池充電器
• 鋰電池
• MAX30102心率傳感器
• Micro USB轉(zhuǎn)換板
• 9個(gè)WS2812B型 RGB LED
• 迷你開關(guān)（MSK-12C02）

工具

• 3mm電烙鐵頭
• 鉗子
• 剪線鉗
• 鑷子
• 雙面膠帶
• 還有一雙巧手

3D打印模型

利用提供的3D打印素材打印出心臟模型。

心臟比原始模型稍大，尺寸為100x84x49.5毫米。

為了節(jié)省時(shí)間和耗材，不需要設(shè)置太高的精度。這只是一個(gè)大致的模型。

模型文件見文末鏈接。

焊接“外殼”

把焊臺預(yù)熱到270°C，準(zhǔn)備好焊料和黃銅線。

開始在上一步中打印的塑料模型基礎(chǔ)上焊接心臟的“外殼”。

這一步非常費(fèi)時(shí)間，請不要著急。

選擇心臟的一側(cè)，然后將銅線放在3D模型的一側(cè)開始。

雙面膠可以幫助你將銅線固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

然后添加第二根銅線并把它們焊接在一起。添加第三根銅線，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)。

注意使用焊錫膏讓焊點(diǎn)焊點(diǎn)圓潤一些。

繼續(xù)重復(fù)焊接，直到正面已經(jīng)完全焊接好。

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當(dāng)銅線開始彎曲到另一面時(shí)停下來。

將3D打印的模型翻過來，然后重復(fù)上述步驟。

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千萬記得把模型取出來后再把這兩個(gè)面焊接到一起。

沒有遇到意外的話，完成后大致是這個(gè)樣子：

電路圖

心臟的“外殼”，現(xiàn)在已經(jīng)做好了，接下來我們要為這顆美麗的心臟做一個(gè)“大腦”。

內(nèi)核是一個(gè)Arduino Nano微控制器，它通過I2C總線從MAX30102心率傳感器模塊讀取脈沖數(shù)據(jù)。

視覺效果是由一組由Nano控制的9個(gè)可尋址WS2812b RGB LED實(shí)現(xiàn)。

電源由TP4056電池充電模塊提供，該模塊既可以通過鋰電池為Arduino提供5V電壓，又可以通過USB接口為電池充電。

盡管TP4056和Arduino Nano都有USB接口，但還需要一個(gè)額外的USB接口。這個(gè)接口將USB線分為TP4056處理的電源線和Arduino處理的數(shù)據(jù)線。否則，電路將無法工作。

LED內(nèi)芯

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接下來，讓我們把這東西點(diǎn)亮！

我們要把內(nèi)部的RGB LED做成心形。

這很簡單。不要猶豫，把他們焊接在一起，為最終組裝部件做好準(zhǔn)備。

你可能需要：

• 紙板
• WS2812b RGB LED（9個(gè)）
• 0.8mm黃銅線

步驟：

1.打印出模板并用雙面膠粘住紅色標(biāo)記點(diǎn)。

2.把LED倒放在紙板的紅色標(biāo)記點(diǎn)上。制作接地和VCC引腳，以確保正確焊接。將接地引腳朝向心形的外圈。

3.將心形的外環(huán)彎曲并焊接到LED的GROUND引腳。

4.將心形的內(nèi)環(huán)彎曲并焊接到LED的VCC引腳。

5.將LED連接成鏈狀-每個(gè)LED都有數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出引腳。如果將第一個(gè)LED數(shù)據(jù)輸出引腳連接到下一個(gè)LED數(shù)據(jù)輸入引腳，則創(chuàng)建了一條鏈，該鏈只需一根導(dǎo)線即可控制。在每個(gè)LED之間使用短導(dǎo)線連接。數(shù)據(jù)輸入引腳與GROUND位于同一側(cè)。

6.搭好之后可以適當(dāng)用一些酒精擦拭清潔。

電子知識

這將是最困難的部分，因?yàn)樗鼘⑿枰恍╇娮又R。

為Arduino NANO供電

我實(shí)現(xiàn)的電路并不是最容易執(zhí)行的電路，但對于制作“心臟”本身來說，這是卻是最優(yōu)雅的電路。如果發(fā)現(xiàn)它太難了，可以在本節(jié)末尾查看其他方法。

讓我們開始使用鋰電池為Arduino Nano供電。如果查看原理圖，您會(huì)發(fā)現(xiàn)USB的電源線沒有直接連接到Arduino Nano，而是通過一個(gè)TP4056電池充電模塊旁路。這確保了電池可以正常充電，“心臟”可以通過開關(guān)關(guān)閉。

從Arduino Nano上拆下USB連接器并添加Micro USB分線板。如圖所示，將數(shù)據(jù)線和地線連接回Arduino NANO。將分線板的中心與Arduino NANO對齊，這樣看起來更美觀一些。

將TP4056電池充電板與Arduino Nano底部的兩根電線焊接在一起-將OUT +與Arduino板上的5V連接，并將OUT-連接至GND。我在Arduino Nano和電池充電板之間留出一塊空間，預(yù)留給500mA的鋰電池?，F(xiàn)在，將USB分線板的電源連接到電池充電板上的IN +，最后將IN-連接到GND。通過電源開關(guān)將電池引至電池充電板上的B+（紅線）和B-（黑線）焊盤?，F(xiàn)在，可以嘗試首次啟動(dòng)電路板。

提示：

同時(shí)從Arduino UNO拆下電源LED?？偭林餐ψ屓诵臒┑?。

方案1：

你還可以在Arduino Nano板上使用USB構(gòu)建。如果取消焊接電路板底部的整流二極管，則可以使用mini USB的5V進(jìn)行焊接，它將不再為電路板供電。

方案2：

你的心臟可以有兩個(gè)USB，一個(gè)用于編程，另一個(gè)用于給電池充電。Arduino Nano和TP4056電池充電模塊都有一個(gè)USB，您可以使用它們。它不是很簡約，但是很簡單。

方案3：

如果你不需要電池供電的“心臟”，那可以省略多余的USB板和電源充電電路。

將“大腦”嵌入“心臟”

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將內(nèi)部心臟焊接到心臟外殼的下半部分。內(nèi)心的外部導(dǎo)線是GND，外殼本身也將是GND。因此，使用一些短的黃銅線，把它放入心臟的確切中心，如圖片所示。

現(xiàn)在，將上面準(zhǔn)備好的電池與Arduino焊接到心臟的內(nèi)部。根據(jù)需要使用盡可能多的銅線，以確?？梢灾v它們固定在心臟內(nèi)部。再次使用USB板和外殼上的GND引腳作為將其焊接到心臟外殼的位置。不要把它焊接到心臟的內(nèi)部銅線上！LED的內(nèi)部導(dǎo)線為5V。

將內(nèi)部LED心臟的內(nèi)部導(dǎo)線連接至Arduino Nano的5V，并將第一個(gè)RGB LED的DATA-IN連接至引腳D12。

安裝心跳傳感器

MX30102傳感器可在用手指觸摸時(shí)測量心跳和血壓。在心形外殼的上半部焊接電路板。在板的兩側(cè)使用一個(gè)小開口。這些是GND，因?yàn)樾臍ひ彩荊ND。

確保你可以觸摸板上的黑色小小元件-即傳感器。

拿3根軟一點(diǎn)的導(dǎo)線-我用的是彈簧形式的3mm絕緣變壓器銅線，把它們焊接到MAX30102板上的SCL、SDA和VIN引腳，如下所示:

• SCL至A5引腳
• SDA至A6引腳
• VIN至5V引腳

以上是所有需要的電氣連接。在將上下殼體焊接在一起之前。千萬記得測試一下是否有效，否則之后不好修。

上傳程序和測試

將Arduino連接到計(jì)算機(jī)，并上傳文章所附的程序。記得打開電源開關(guān)。

上傳后，心跳傳感器上的紅色LED應(yīng)該會(huì)被點(diǎn)亮。

如果你觸摸它，LED會(huì)根據(jù)你的心跳開始閃爍。正確測量心跳可能需要15秒，所以如果不是即時(shí)的，不要擔(dān)心。

完工！

成功的話就可以把上殼和下殼焊接在一起，并用一些酒精類清潔劑擦拭整個(gè)“心臟”，清除掉殘留的焊劑。