MAKER:jiripraus/?譯：趣無盡

本期帶大家制作一個(gè) LED 的炫彩發(fā)光球，使用 3D 打印外殼搭建球體并將 LED 燈嵌入在球體表面，最后再上傳代碼，一個(gè)顏色絢麗的 LED 球就完成了。用它來做裝飾品，效果異常炫酷！焊接球體會(huì)比較耗時(shí)，大家一定要有耐心。

材料清單

ESP32 開發(fā)板(帶電池) × 1WS2812b RGB LED × 2001000mAh 鋰電池 × 10.8mm 黃銅線 × 若干錫焊 × 若干助焊劑 × 若干3D 打印機(jī) × 1窄鉗 × 1圓嘴鉗 × 1側(cè)切刀 × 1焊臺(tái) × 1鑷子 × 1自制彎曲機(jī)×1

3D 打印外殼

1、設(shè)計(jì)出 3D 打印的球體模板，球體的模板是由四個(gè)部分組成的半圓。

2、再由兩個(gè)環(huán)固定到位。這四個(gè)組成部分很重要，注意這四個(gè)部分分為 templateA 和 templateB 兩種，因?yàn)榍蝮w不是完全對(duì)稱的。請(qǐng)分別打印兩次這兩個(gè)部分就可以打印出一個(gè)半圓球體。

3D 打印文件請(qǐng)?jiān)陧?xiàng)目文件庫中下載。https://make.quwj.com/project/186

制作黃銅圈

整個(gè)球體由十一個(gè) LED 環(huán)組成，每個(gè)環(huán)由兩條圓形的線和一定數(shù)量的 LED 組成。整個(gè)球體共需要二十二個(gè)黃銅圈。如圖所示，紙上畫出半個(gè)球體所需的黃銅圈的大小。具體的大小還是根據(jù)你的實(shí)際情況來。

最后，球體的最終形狀主要取決于黃銅彎曲的準(zhǔn)確性。如果黃銅圈的形狀不是很圓，那么可能在末端彎曲。你可以參考我的另一個(gè)項(xiàng)目：金屬材料彎曲機(jī)，打造出完美的形狀。

https://www.instructables.com/id/Spring-Making-Wire-Bending-Machine/

關(guān)于環(huán)形的文件請(qǐng)?jiān)陧?xiàng)目文件庫中下載。https://make.quwj.com/project/186

放置 LED 燈

1、從模板的最底部處開始安放 LED。第一環(huán)由八個(gè) LED 燈組成。用黑色記號(hào)筆在底部標(biāo)記出 LED 燈的所有 GND 引線，以便能夠識(shí)別 GND(VSS)引腳的位置。放置所有 LED 燈時(shí)，應(yīng)將 GND 引腳朝向環(huán)內(nèi)，VCC 引腳朝向環(huán)外。如圖所示，之后的每一環(huán)都是如此，內(nèi)線接地，外線通電。

2、每個(gè) LED 燈都會(huì)涂抹一些助焊劑中，以便插入它們時(shí)，能夠更好的固定在插槽內(nèi)。3、插入內(nèi)環(huán)并所有的 GND 引腳焊接到環(huán)上。插入外環(huán)并將所有的 VCC 引腳焊接到環(huán)上。其中 VCC 引腳位于 GND 引腳的對(duì)角線上。確保環(huán)上沒有連接 LED 燈的任何 DATA(DIN 和 DOUT)引線。

4、模板上一共六個(gè)環(huán)，LED 燈分布情況如下(從底部到頂部依次排列)：第一個(gè)環(huán)為八個(gè) LED 燈，第二個(gè)環(huán)為十四個(gè) LED 燈，第三個(gè)環(huán)為十八個(gè) LED 燈，第四個(gè)環(huán)為二十個(gè) LED 燈，第五個(gè)環(huán)為二十四個(gè) LED 燈，第六個(gè)環(huán)為二十六個(gè) LED 燈。

請(qǐng)注意整個(gè)球體只需要一個(gè)第六個(gè)環(huán)，因?yàn)樗侵虚g的一圈。因此，球體一半帶有五個(gè)環(huán)的 LED 燈，另一半帶有六個(gè)環(huán)的 LED 燈。

WS2812b LED 說明這款 LED 燈是可獨(dú)立尋址的 RGB LED 燈。你只需一根電線就可以電亮它，顏色可選。與經(jīng)典的通過電流量來調(diào)節(jié)亮度的 LED 燈不同，WS2812b 會(huì)始終處于供電狀態(tài)并且通過數(shù)字信號(hào)來控制光。你可以任意選擇燈光的顏色。你可能會(huì)問，它需要三根線嗎？再用第四根線為控制鏈中的下一個(gè) LED 供電。

它最大的特點(diǎn)是將所有燈都放在一起，只用一根線來控制它們。你只需按照說明中的將第一個(gè) LED 燈連接到其他 LED 燈上，如此繼續(xù)即可。https://www.seeedstudio.com/document/pdf/WS2812B%20Datasheet.pdf

架接數(shù)據(jù)線

電源線是環(huán)形的，這個(gè)部分已經(jīng)完成。現(xiàn)在，需要連接 LED 燈的其他兩條引線——DIN 和 DOUT。DIN 位于 GND 引腳旁，DOUT 位于 VCC 引腳旁。使用 5mm 長(zhǎng)的線來連接。期間，務(wù)必確保數(shù)據(jù)線不接地或電源環(huán)，務(wù)必確保不要將數(shù)據(jù)引腳焊接到電源環(huán)。請(qǐng)正確操作，這很重要。

從最里一環(huán)開始一圈一圈地連接。當(dāng)你連接完成并達(dá)到與上一環(huán)的交叉點(diǎn)時(shí)，就可以跳到上一環(huán)了。我使用 C 形跳線來連接兩個(gè)后續(xù)環(huán)的數(shù)據(jù)引腳。因?yàn)?C 形跳線可以繞過接地線和電源線。然后再繼續(xù)連接下去直到所有 LED 燈都串連起來。

最后，只剩下兩條引線為連接，一根位于最頂端的環(huán)上，那是整個(gè)半球的主導(dǎo) DIN 引線。另一個(gè)在底部，那是一個(gè) DOUT 引線。

連接電源線并制作另一半

將半球上每個(gè)環(huán)之間的電源線互連。連接它們時(shí)可以創(chuàng)建某種結(jié)構(gòu)讓它們串在一起。我再次使用 C 形跳線的方式來連接電源和相鄰圈的 GND 線。前面三個(gè)較小的環(huán)上至少使用四根跳線，在較大的三個(gè)環(huán)上使用至少八根跳線。這樣結(jié)構(gòu)就會(huì)比較穩(wěn)固。

取下模具上固定四個(gè)部分的塑料環(huán)。并開始加固每個(gè)零件。請(qǐng)注意在過程中，不要損壞任何一個(gè) LED 燈。

現(xiàn)在半球就完成了，可以開始制作另一個(gè)半。再制作的半球的環(huán)數(shù)會(huì)不一樣。就如之前提到的那樣，如果你的第一個(gè)半球是六環(huán)，那么第二個(gè)半球就是五環(huán)，反之亦然。

測(cè)試兩個(gè)半球

在將兩個(gè)半球組裝前，你最好將兩個(gè)半球測(cè)試一下。1、使用萬用表進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試，并檢查電源線和地線之間是否短路。

2、將兩條短線焊接到每個(gè)半球接地線和電源線上。將電源線連接至 ESP32 板的 3.3V 引腳并接地。將所有 LED 燈都連接到一條線上。

3、取較小的半球(五個(gè)環(huán))，將它的 DIN 連接到 ESP32 板的 IO21 引腳上，將 DOUT 連接到第二個(gè)半球的 DIN 引腳上。現(xiàn)在，只剩下一個(gè)未連接的 LED 引腳——大半球的 DOUT 引腳。那是鏈中的最后一個(gè) LED 燈。然后接通 ESP32 電路板的電源，再上傳代碼。

4、如果所有的燈都點(diǎn)亮就成功了。如果沒有，并且終止在某處，請(qǐng)仔細(xì)檢查 LED 燈上是否有冷接點(diǎn)或短路。

插入微控制器和電池

1、處理 ESP32 開發(fā)板。將開關(guān)從板子上移除(你無法接觸到它，因?yàn)樗鼘⑶度朐谇蝮w內(nèi))并用兩條銅線代替它。將其懸空，將微控制器放入球體中時(shí)，將其焊接。2、將電路板的角落的三或四個(gè)螺孔填充封閉，因?yàn)椴粫?huì)使用到，而且可以使它們更易于連接到球體上。

3、取較小的半球，將微控制器放置其底部的中心處，并將 USB 和電池連接器朝向球部的外側(cè)。將角孔焊接到最小的環(huán)上，它是接地的，將兩根開關(guān)線穿過孔，然后將之前移除的開關(guān)焊接到它們上。開關(guān)是金屬主體，也可以焊接到最小的環(huán)上。請(qǐng)確保不要讓開關(guān)線與結(jié)構(gòu)短路，也不要讓電源開關(guān)超出球體。

4、取一根線將其焊接到 ESP32 板上的 3.3V 引腳上。然后將另一端焊接到球體的最后一個(gè)環(huán)上，它是接電源的。我通過接地和電路板 GND 引腳之間焊接的直線來增強(qiáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

5、確保在板子背面留出一塊可容納電池的空間。用銅線將主導(dǎo)的 DIN 引腳連接到 ESP32 的 IO21 引腳上。現(xiàn)在半球已經(jīng)設(shè)置好，連接電池即可進(jìn)行測(cè)試。6、將電池連接到 ESP32 板的背面，然后通過孔將其連接。

焊接球體

1、焊接前，測(cè)試 ESP32 板上的螺孔是否接地。同時(shí)在它和電路板的最近的 GND 引腳之間加一條短線，它將為第二個(gè)半球提供接地。

2、焊接短線，將 DOUT 從第一個(gè)半球連接到第二個(gè)半球的 DIN 引腳上(與測(cè)試階段相同)。取一根 2mm 長(zhǎng)的電線，并將其焊接到第二個(gè)半球的最上面的環(huán)上。我一共使用了八根這樣的線。

最上面的兩個(gè)環(huán)都通電。因此將每個(gè)半球的兩個(gè)最上面的環(huán)焊接在一起是安全的。將兩個(gè)半球放置在一起并焊接。確保它們之間的空間均勻且平滑。最后，將 ESP32 板的螺絲孔與最小的接地環(huán)線連接起來。

編程

Arduino IDE 源代碼：

這里有大段源代碼

請(qǐng)?jiān)陧?xiàng)目文件庫中下載。

https://make.quwj.com/project/186

同時(shí)配合使用 Neopixel BUS 庫來控制 LED 條。它具有非常好的界面并動(dòng)畫支持的效果。https://github.com/Makuna/NeoPixelBus為了控制動(dòng)畫，我將 LED 映射設(shè)置為 11 行 26 列的表(數(shù)組數(shù)列)。通過這種方式，我能夠確切地了解 LED 燈如何放置在球體上的位置，并且可以點(diǎn)亮我想點(diǎn)亮的 LED 燈。

可以變化的 6 個(gè)動(dòng)畫為：1、垂直圓模式；2、水平圓模式；3、垂直彩虹模式；4、水平彩虹模式；5、彩虹模式；6、隨機(jī)模式。

注意：LED 的亮度限制為全功率的大約 20％。因?yàn)槠渲杏?194 個(gè)燈是全功率，它們將消耗 10 安的電流。板子將無法處理。如果電量過大，也不用擔(dān)心，該板子會(huì)重新啟動(dòng)，不會(huì)損壞板子。

完成

現(xiàn)在整個(gè)項(xiàng)目就完成了，這將是一個(gè)挑戰(zhàn)自己耐心的項(xiàng)目，非常具有實(shí)踐的意義。漂亮的 LED 炫彩球可以裝飾圣誕樹，也可以用來點(diǎn)亮戶外廣告。

本項(xiàng)目文件庫地址：http://make.quwj.com/project/186via?https://www.instructables.com/id/Christmas-LED-Sphere/文中鏈接可點(diǎn)擊文末閱讀原文查看更多精彩內(nèi)容3D 打印的 Arduino 拾色筆3D 打印的 OLED?屏室內(nèi)溫度計(jì)

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總結(jié)

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