Schlagendes LED-Herz - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Es sind 5 wundervolle Jahre her, seit ich meine Frau geheiratet habe. Ich gebe ihr dieses elektronische Herz. Es kann die Aufregung spüren. Es schlägt nach dem Herzschlag des Halters. Sie hat mich bei vielen meiner verrückten Quests unterstützt.

Wie alle meine Kreationen bin ich hier etwas künstlerisch vorgegangen und habe die Herzform aus Messingdrahtgeflecht gemacht. Die gesamte Elektronik ist sicher im Herzen versteckt und wird von einem LiPo-Akku betrieben.

Schritt 1: Material & Werkzeuge

Material

• Messingdraht 1mm
• Messingdraht 0,8 mm
• Lötpaste Lot
• 3D gedruckte Herzvorlage

Quell-STL und GCode für die Herzvorlage sind beigefügt. Beachten Sie, dass das gedruckte Herz gegenüber dem Originalmodell leicht skaliert ist, damit es in die gesamte Elektronik passt.

Elektronische Bauteile

• Arduino NANO (Aliexpress)
• LiPo-Ladegerät (Aliexpress)
• LiPo-Akku (Aliexpress)
• MAX30102 Herzfrequenzsensor (Aliexpress)
• Micro-USB-Breakout-Board (Aliexpress)
• 9x WS2812B RGB-LEDs (Aliexpress)
• Minischalter (MSK-12C02)

Werkzeuge

• Lötstation mit 3mm Spitze
• Zange
• Drahtschneidezange
• Pinzette
• doppelseitiges Klebeband
• ruhige Hände

Schritt 2: Bereiten Sie die Vorlage vor

Die Herzskulptur wird um eine 3D-gedruckte Herzschablone herum gebaut und gelötet. Lassen Sie uns die Vorlage also selbst ausdrucken, um sie für den nächsten Schritt - das Löten des Netzes - fertig zu haben. Das Herz ist etwas größer als das Originalmodell, die Maße betragen 100x84x49,5 mm.

Es besteht keine Notwendigkeit für hohe Präzision oder schöne glatte Ausgabe. Mein 3D-Drucker-Setup ist ein PLA-Geschwindigkeitsprofil mit 0,30 mm Schicht. Es sieht nicht schön aus, aber für eine Einwegschablone ist es gut genug. Sie sparen Zeit und Filament.

Wenn Sie Prusa i3 MK3S haben, können Sie meine GCode-Datei sofort verwenden, um das beste Ergebnis zu erzielen.

Originalmodell von VARRG

Schritt 3: Löten der Außenhülle

Erwärmen Sie Ihre Lötstation auf 270 °C, bereiten Sie Ihren Löt- und Messingdraht vor. Es ist an der Zeit, eine äußere Hülle auf der im vorherigen Schritt gedruckten Plastikschablone zu bauen. Es wird lange dauern, beeilen Sie sich nicht. Wenn Sie müde werden, machen Sie einen Tag Pause.

Wählen Sie eine Seite des Herzens aus und legen Sie zunächst einen einzelnen Draht auf eine einzelne Kante der Schablone. Doppelseitiges Klebeband ist ein großartiger Freund, der Ihnen hilft, den Draht an Ort und Stelle zu halten. Fügen Sie einen zweiten Draht hinzu und löten Sie diese zusammen. Fügen Sie einen dritten Draht hinzu und erstellen Sie das erste Dreieck. Verwenden Sie Lötpaste, um glatte Lötstellen herzustellen.

Setzen Sie die Drähte weiter ein, bis alle Kanten auf einer Seite mit Drähten bedeckt sind. Stoppen Sie, wenn die Drähte beginnen, sich auf die andere Seite zu biegen. Sie können das Messinggitter nicht aus der Schablone ziehen.

Drehen Sie die Schablone auf den Kopf und beginnen Sie auf der anderen Seite des Herzens von vorne. Fahren Sie fort, bis Sie die Drähte von der anderen Seite treffen. Löten Sie diese beiden Seiten nicht zusammen. Wenn Sie fertig sind, können Sie das Drahtgeflecht von der Schablone nehmen und stolz auf sich sein.

Schritt 4: Elektronische Schaltpläne und Komponenten

Haben Sie Ihre Messing-Außenschale fertig? Jetzt ist es an der Zeit, aus diesem schönen Herzen ein "Gehirn" zu machen. Das Herzstück ist ein Arduino Nano-Mikrocontroller, der Pulsdaten von einem MAX30102 Herzfrequenz-Sensormodul über einen I2C-Bus liest. Visuelle Effekte werden durch einen Satz von 9 adressierbaren WS2812b RGB-LEDs erzeugt, die von Nano gesteuert werden. Die Stromversorgung erfolgt über ein akkugeladenes Modul TP4056, das sowohl den Arduino mit 5V aus einem LiPo-Akku versorgen als auch den Akku über den USB-Port laden kann.

Obwohl sowohl TP4056 als auch Arduino Nano über einen USB-Anschluss verfügen, wird ein zusätzlicher USB-Anschluss angeboten. Es unterbricht die USB-Leitungen in Stromleitungen, die von TP4056 verwaltet werden, und Datenleitungen, die von Arduino verwaltet werden. Andernfalls würden die Stromleitungen gemischt und die Schaltung funktioniert nicht.

Schritt 5: LED Inneres Herz

Lass uns das Ding anzünden! Wir werden die inneren RGB-LEDs zum Herzen machen. Es ist ziemlich einfach. Zögern Sie also nicht, es zusammenzulöten, um für das Endmontageteil bereit zu sein.

Was Sie brauchen werden:

• Papiervorlage
• WS2812b RGB-LEDs (9x)
• 0,8 mm Messingdraht

Schritte:

1. Drucken Sie die Schablone aus und kleben Sie die roten Flecken mit doppelseitigem Klebeband ab.
2. Platzieren Sie die RGB-LEDs auf den roten Punkten auf der Schablone verkehrt herum. Die vier Leitungen sollten auf Sie zeigen. Es ist ratsam, die GROUND- und VCC-Pins herzustellen, um sicherzustellen, dass Sie sie richtig verlöten. Stellen Sie den ERD-Pin auf den äußeren Ring des Herzens.
3. Biegen und löten Sie den äußeren Ring des Herzens an die GROUND-Pins der LEDs.
4. Biegen und löten Sie den inneren Ring des Herzens an die VCC-Pins der LEDs.
5. Verbinden Sie LEDs mit der Kette - Jede LED hat DATA-IN- und DATA-OUT-Pin. Wenn Sie den ersten LED-Datenausgangspin mit dem nächsten LED-Dateneingangspin verbinden, erstellen Sie eine Kette, die mit nur einem Draht gesteuert werden kann. Verwenden Sie kurze Drähte zwischen jeder der LEDs. Der Data-In-Pin befindet sich auf derselben Seite wie GROUND.
6. Reinigen Sie das Herz mit etwas Alkohol.

Schritt 6:

Dies wird der schwierigste Teil von allen sein, da einige Elektronikkenntnisse erforderlich sind.

Stromversorgung des Arduino NANO

Die Schaltung, die ich implementiert habe, ist nicht die einfachste, aber für das Herz selbst die eleganteste. Wenn es Ihnen zu schwer war, können Sie sich die anderen Varianten am Ende dieses Abschnitts ansehen.

Beginnen wir mit dem Einschalten des Arduino Nano mit dem LiPo-Akku. Wenn Sie sich die Schaltpläne ansehen, können Sie sehen, dass die Stromleitung von USB nicht direkt mit Arduino Nano verbunden ist, sondern über ein Batterielademodul TP4056 umgangen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Akku richtig geladen werden kann und das Herz durch den Schalter ausgeschaltet werden kann. Lösen Sie den USB-Anschluss von Arduino Nano und fügen Sie das Micro-USB-Breakout-Board hinzu. Verbinden Sie Datenleitungen und Masseleitung wieder mit dem Arduino NANO, wie im Bild zu sehen ist. Legen Sie das Breakout-Board mittig auf den Arduino NANO, damit es hübsch aussieht.

Nehmen Sie die Batterieladeplatine TP4056 und verlöten Sie sie mit zwei Drähten an der Unterseite des Arduino Nano - verbinden Sie OUT + mit 5 V auf der Arduino-Platine und OUT- mit GND. Ich habe einen Platz zwischen dem Arduino Nano und der Batterieladeplatine gemacht, um den 500 mA LiPO-Akku zu passen. Verbinden Sie nun den Strom von der USB-Breakout-Platine mit IN+ auf der Batterieladeplatine und schließlich IN- mit GND. Löten Sie die Batteriekabel über den Netzschalter zu den Pads B+ (rotes Kabel) und B- (schwarzes Kabel) auf der Batterieladeplatine. Sie können jetzt versuchen, das Board zum ersten Mal einzuschalten. Hoffe, es funktioniert!

Tipp: Lösen Sie auch die Power-LED vom Arduino UNO. Es ist für das Herz störend, wenn es immer leuchtet.

Variante 1: Sie können auch den USB-Build auf dem Arduino NANO Board verwenden. Wenn Sie die Gleichrichterdiode auf der Unterseite der Platine auslöten, können Sie die 5V von Mini-USB verwenden und die Platine wird dadurch nicht mehr mit Strom versorgt.

Variante 2: Dein Herz kann zwei USBs haben – einen zum Programmieren und einen zum Aufladen des Akkus. Sowohl das Arduino Nano als auch das TP4056 Batterielademodul haben einen USB, Sie können sie verwenden. Es ist nicht elegant, aber ziemlich einfach zu machen.

Variante 3: Wenn Sie kein batteriebetriebenes Herz benötigen, können Sie die zusätzliche USB-Platine und den Stromladekreis weglassen.

Schritt 7: Einbetten des Gehirns in das Herz

Löten Sie das innere Herz in die untere Hälfte der Herzschale. Der äußere Draht des inneren Herzens ist GND und die Hülle selbst ist ebenfalls GND. Verwenden Sie also einige kurze Messingdrähte, um es genau in die Mitte des Herzens zu legen, wie auf den Bildern zu sehen ist.

Nehmen Sie nun den Arduino mit der oben vorbereiteten Batterie und löten Sie ihn in das innere Herz. Verwenden Sie so viele Drähte wie nötig, um sicherzustellen, dass es im Herzen hält. Verwenden Sie erneut GND-Pins auf den Platinen und der Hülle des USB als Punkt, an dem Sie ihn an die äußere Hülle des Herzens löten. Nicht an den inneren Draht des inneren Herzens löten! Der innere Draht ist 5V für die LEDs.

Verbinden Sie den inneren Draht des inneren LED-Herzens mit den 5V des Arduino Nano und DATA-IN der ersten RGB-LED mit Pin D12.

Schritt 8: Installieren des Herzschlagsensors

Der Sensor MX30102 misst Herzschlag und Blutdruck, wenn er mit einem Finger berührt wird. Löten Sie die Platine auf die obere Hälfte der Herzschale. Verwenden Sie eine kleine Öffnung an den Seiten des Boards. Diese sind GND und da die Herzschale auch GND ist, ist es perfekt. Stellen Sie sicher, dass Sie das kleine kleine schwarze Bauteil auf der Platine berühren können - das ist der Sensor.

Nehmen Sie 3 flexible Drähte - ich habe 0,3 mm isolierten Transformator-Kupferdraht in Form einer Feder verwendet. Und löten Sie sie wie folgt an SCL-, SDA- und VIN-Pins auf der MAX30102-Platine:

• SCL auf A5-Pin
• SDA auf A6-Pin
• VIN auf 5V-Pin

Das sind alle elektrischen Anschlüsse, die benötigt werden. Bevor Sie Ober- und Unterschale zusammenlöten. Sie sollten testen, ob es funktioniert. Danach wäre es schwer zu reparieren.

Schritt 9: Hochladen der Skizze und Testen

Verbinden Sie Arduino mit dem Computer und laden Sie die Skizze hoch, die diesem Beitrag beigefügt ist. Der Netzschalter muss eingeschaltet sein. Nach dem Hochladen sollte die kleine rote LED am Herzschlagsensor aufleuchten. Wenn Sie es berühren, sollten die LEDs entsprechend Ihrem Herzschlag zu blinken beginnen. Es kann bis zu 15 Sekunden dauern, die Herzschläge richtig zu messen, also seien Sie nicht verzweifelt, wenn es nicht sofort ist.

Schritt 10: Letzter Schliff

Funktioniert? Gut! Löten Sie Oberschale und Unterschale zusammen und reinigen Sie das ganze Herz mit etwas alkoholhaltigem Reiniger, um das restliche Flussmittel zu entfernen.

Du bist fertig! Lassen Sie mich wissen, ob es für Sie funktioniert und posten Sie Bilder, wie sich Ihr Herz entwickelt hat. Ich bin wirklich interessiert!

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Ich bin Jiri Praus.

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Erster Preis beim Herzwettbewerb