Kloppend LED-hart: 10 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Het zijn 5 prachtige jaren geleden dat ik met mijn vrouw trouwde. Ik geef haar dit elektronische hart. Het kan de opwinding voelen. Het klopt volgens de hartslag van de houder. Ze heeft me gesteund bij veel van mijn gekke zoektochten.

Zoals al mijn creaties, ging ik hier een beetje artistiek en maakte de hartvorm van messing gaas. Alle elektronica is veilig verborgen in het hart en wordt gevoed door een LiPo-batterij.

Stap 1: Materiaal & Gereedschap

Materiaal

• Messingdraad 1mm
• Messingdraad 0,8 mm
• Soldeerpasta Soldeer
• 3D-geprinte hartsjabloon

Bron STL en GCode voor de hartsjabloon zijn bijgevoegd. Merk op dat het bedrukte hart iets is opgeschaald ten opzichte van het originele model om op alle elektronica te passen.

Elektronische componenten

• Arduino NANO (Aliexpress)
• LiPo Acculader (Aliexpress)
• LiPo-batterij (Aliexpress)
• MAX30102 Hartslagsensor (Aliexpress)
• Micro USB breakout-bord (Aliexpress)
• 9x WS2812B RGB-LED's (Aliexpress)
• Minischakelaar (MSK-12C02)

Gereedschap

• soldeerstation met 3 mm punt
• tang
• draadkniptang
• pincet
• dubbelzijdige tape
• vaste handen

Stap 2: De sjabloon gereed maken

Hartsculptuur is gebouwd en gesoldeerd rond een 3D-geprint hartsjabloon. Laten we het sjabloon dus zelf afdrukken om het klaar te hebben voor de volgende stap: het gaas solderen. Het hart is iets groter dan het originele model, de afmetingen zijn 100x84x49,5 mm.

Er is geen hoge precisie of mooie vloeiende uitvoer nodig. Mijn 3D-printerconfiguratie is een PLA-snelheidsprofiel met een laag van 0,30 mm. Het ziet er niet mooi uit, maar voor een wegwerpsjabloon is het goed genoeg. U bespaart tijd en filament.

Als je Prusa i3 MK3S hebt, kun je meteen mijn GCode-bestand gebruiken voor het beste resultaat.

Origineel model van VARRG

Stap 3: Solderen van de buitenste schil

Warm je soldeerstation op tot 270°C, leg je soldeer en koperdraad klaar. Het is tijd om een buitenschil te bouwen bovenop de plastic sjabloon die in de vorige stap is afgedrukt. Het gaat lang duren, haast je niet. Als je moe wordt, neem dan een dag pauze.

Kies een kant van het hart en begin met het plaatsen van een enkele draad op een enkele rand van de sjabloon. Dubbelzijdig plakband is een goede vriend die je helpt de draad op zijn plaats te houden. Voeg een tweede draad toe en soldeer deze aan elkaar. Voeg de derde draad toe en maak de eerste driehoek. Gebruik soldeerpasta om gladde soldeerpunten te maken.

Ga door met het plaatsen van draden totdat alle randen aan één kant bedekt zijn met draden. Stop wanneer de draden naar de andere kant beginnen te buigen. U kunt het koperen gaas niet uit de sjabloon trekken.

Draai de sjabloon ondersteboven en begin opnieuw aan de andere kant van het hart. Ga door totdat je de draden van de andere kant ontmoet. Soldeer deze twee kanten niet aan elkaar. Als je klaar bent, kun je het draadgaas van de sjabloon halen en trots op jezelf zijn.

Stap 4: Elektronische schema's en componenten

Heb je je messing buitenschaal al klaar? Nu is het tijd om een "brein" te maken van dit prachtige hart. De kern is een Arduino Nano-microcontroller die pulsgegevens leest van een MAX30102 hartslagsensormodule via een I2C-bus. Visuele effecten worden gecreëerd door een set van 9 adresseerbare WS2812b RGB-LED's die worden aangestuurd door Nano. De stroomvoorziening wordt verzorgd door een TP4056 batterijgeladen module die zowel de Arduino kan voorzien van 5V van een LiPo-batterij als de batterij kan opladen via de USB-poort.

Hoewel zowel de TP4056 als de Arduino Nano een USB-poort hebben, is er een extra USB aanwezig. Het verdeelt de USB-lijnen in stroomlijnen die worden afgehandeld door TP4056 en datalijnen die worden afgehandeld door Arduino. Anders zouden de hoogspanningslijnen worden gemengd en zal het circuit niet werken.

Stap 5: LED innerlijk hart

Laten we het ding oplichten! We gaan het hart van de innerlijke RGB-LED's maken. Het is vrij eenvoudig. Aarzel dus niet om het aan elkaar te solderen om klaar te zijn voor de eindmontage.

Wat heb je nodig:

• papieren sjabloon
• WS2812b RGB-LED's (9x)
• 0,8 mm messingdraad

Stappen:

1. Print de sjabloon uit en plak de rode vlekken af met dubbelzijdig plakband.
2. Plaats de RGB-leds ondersteboven op de rode plekken op de sjabloon. De vier leads moeten naar jou wijzen. Het is verstandig om de GROUND- en VCC-pinnen te maken om er zeker van te zijn dat u ze correct soldeert. Richt de AARDE-pin naar de buitenste ring van het hart.
3. Buig en soldeer de buitenste ring van het hart aan de AARDE-pinnen van de LED's.
4. Buig en soldeer de binnenring van het hart aan de VCC-pinnen van de LED's.
5. Verbind LED's met de ketting - Elke LED heeft een DATA-IN en DATA-OUT pin. Als u de eerste LED data-out pin verbindt met de volgende LED data-in pin, creëert u een ketting die met slechts één draad kan worden aangestuurd. Gebruik korte draden tussen elk van de LED's. De data-in pin bevindt zich aan dezelfde kant als GROUND.
6. Reinig het hart met wat alcohol.

Stap 6:

Dit zal het moeilijkste van allemaal zijn, omdat het enige kennis van elektronica vereist.

De Arduino NANO aanzetten

Het circuit dat ik heb geïmplementeerd is niet het gemakkelijkst uit te voeren, maar het was het meest elegant voor het hart zelf. Als je het te moeilijk vond, kun je de andere varianten aan het einde van dit gedeelte bekijken.

Laten we beginnen met het opstarten van de Arduino Nano met de LiPo-batterij. Als je de schema's bekijkt, kun je zien dat de stroomlijn van USB niet rechtstreeks op Arduino Nano wordt aangesloten, maar eerder wordt omzeild via een TP4056-batterijoplaadmodule. Dit zorgt ervoor dat de batterij goed kan worden opgeladen en het hart kan worden uitgeschakeld door de schakelaar. Soldeer de USB-connector van Arduino Nano en voeg het micro-USB-breakoutboard toe. Sluit datalijnen en grondlijn terug aan op de Arduino NANO zoals te zien is op de afbeelding. Plaats het midden van het breakout-bord in lijn met de Arduino NANO, zodat het er mooi uitziet.

Neem het TP4056-batterijlaadbord en soldeer het met twee draden aan de onderkant van de Arduino Nano - sluit OUT+ aan met 5V op het Arduino-bord en OUT- op GND. Ik heb een ruimte gemaakt tussen de Arduino Nano en het batterijlaadbord om op de 500mA LiPO-batterij te passen. Sluit nu de stroom van het USB-breakoutboard aan op IN+ op het batterijlaadbord en tenslotte IN- op GND. Soldeerbatterij leidt naar de B+ (rode draad) en B- (zwarte draad) pads op het batterijlaadbord via de aan/uit-schakelaar. U kunt nu voor de eerste keer proberen het bord aan te zetten. Ik hoop dat het werkt!

Tip: Soldeer ook de power-LED van de Arduino UNO los. Het altijd aan licht is verontrustend voor het hart.

Variant 1: U kunt ook de USB-build op het Arduino NANO-bord gebruiken. Als je de gelijkrichtdiode aan de onderkant van het bord los soldeert, kun je solderen met de 5V van mini-USB en het zal het bord niet langer van stroom voorzien.

Variant 2: Je hart kan twee USB's hebben - een voor het programmeren en een voor het opladen van de batterij. Zowel de Arduino Nano- als de TP4056-batterijoplaadmodule hebben één USB, je kunt ze gebruiken. Het is niet elegant, maar vrij eenvoudig om te doen.

Variant 3: Als je geen hart op batterijen nodig hebt, kun je de extra USB-kaart en het oplaadcircuit weglaten.

Stap 7: de hersenen in het hart inbedden

Soldeer het binnenste hart in de onderste helft van de hartschaal. De buitenste draad van het binnenste hart is GND en de schaal zelf zal ook GND zijn. Gebruik dus een paar korte koperen draden om het precies in het midden van het hart te plaatsen, zoals te zien is op de foto's.

Neem nu de Arduino met de hierboven voorbereide batterij en soldeer deze in het binnenste hart. Gebruik zoveel draden als nodig om ervoor te zorgen dat het in het hart blijft. Gebruik opnieuw GND-pinnen op de borden en de schaal van de USB als een punt waar u deze aan de buitenste schil van het hart moet solderen. Soldeer het niet aan de binnendraad van het binnenhart! De binnendraad is 5V voor de LED's.

Sluit de binnendraad van het binnenste LED-hart aan op de 5V van de Arduino Nano en DATA-IN van de eerste RGB-LED op pin D12.

Stap 8: De hartslagsensor installeren

MX30102-sensor meet hartslag en bloeddruk bij aanraking met een vinger. Soldeer het bord op de bovenste helft van de hartschaal. Gebruik een kleine opening aan de zijkanten van het bord. Dit zijn GND en aangezien de hartschaal ook GND zal zijn, is het perfect. Zorg ervoor dat je het kleine zwarte onderdeel op het bord kunt aanraken - dat is de sensor.

Neem 3 flexibele draden - ik heb.3 mm geïsoleerde transformatorkoperdraad gebruikt in de vorm van een veer. En soldeer ze als volgt aan SCL-, SDA- en VIN-pinnen op het MAX30102-bord:

• SCL naar A5-pin
• SDA naar A6-pin
• VIN naar 5V pin

Dat zijn alle elektrische aansluitingen die nodig zijn. Voordat u de bovenste en onderste schalen aan elkaar soldeert. Je moet testen of het werkt. Het zou daarna moeilijk te repareren zijn.

Stap 9: De schets uploaden en testen

Sluit Arduino aan op de computer en upload de schets die bij dit bericht is gevoegd. De stroomschakelaar moet worden ingeschakeld. Nadat het is geüpload, moet de kleine rode LED op de hartslagsensor oplichten. Als u het aanraakt, moeten de LED's beginnen te knipperen volgens uw hartslag. Het kan tot 15 seconden duren om de hartslag goed te meten, dus wees niet wanhopig als het niet onmiddellijk is.

Stap 10: laatste hand

Werken? Mooi zo! Soldeer de bovenste schil en de onderste schil aan elkaar en maak het hele hart schoon met een reinigingsmiddel op alcoholbasis om de resterende flux te verwijderen.

Je bent klaar! Laat me weten of het voor jou werkt en post foto's van hoe je hart is geworden. Ik ben echt geïnteresseerd!

Zoals dit artikel. Overweeg ook om mij te steunen op Patreon.

Ik ben Jiri Praus.

Instagram, Twitter, YouTube

www.jiripraus.cz

Eerste prijs in de hartenwedstrijd