这个会根据捧着的人的心跳而跳动的“电子心脏”是焊武帝——jiripraus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。

材料和工具

材料

STL和GCode文件,文末查看。

电子元器件

  • Arduino NANO
  • 锂电池充电器
  • 锂电池
  • MAX30102心率传感器
  • Micro USB转换板
  • 9个WS2812B型 RGB LED
  • 迷你开关(MSK-12C02)

工具

  • 3mm电烙铁头
  • 钳子
  • 剪线钳
  • 镊子
  • 双面胶带
  • 还有一双巧手

3D打印模型

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

焊接“外壳”

视频

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:

电路图

您准备好黄铜外壳了吗?现在是时候为这颗美丽的心脏做一个“大脑”了。

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”了。

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端口为电池充电。

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。

LED内芯

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。因此,不要犹豫,把他们焊接在一起,为最终组装部件做好准备。

你可能需要:

  • 纸板
  • WS2812b RGB LED(9个)
  • 0.8mm黄铜线

步骤:

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。明智的做法是制作接地和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-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,该链仅需一根导线即可控制。在每个LED之间使用短导线线。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。

电子知识

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。总是亮着让人心烦意乱。

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“大脑”嵌入“心脏”

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。

安装心跳传感器

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:

  • SCL至A5引脚
  • SDA至A6引脚
  • VIN至5V引脚

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。

上传程序和测试

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。

完工!

成功的话就可以吧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。

喜欢这个项目的话,可以考虑在Patreon上支持Jiri Praus

往期回顾

听说创客们都收藏了这个网站……
自制的大疆S1战车来了!
手把手教你上手 HuskyLens 哈士奇人工智能摄像头
【福利】Arduino系列引脚大全
1小时内做一个Otto机器人
拾色手电:颜色万千,只取一种
【小白福利】如何入门Arduino(上)
【小白福利】如何入门Arduino(下)