理工男送给妻子的硬核礼物
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这个会根据捧着的人的心跳而跳动的“电子心脏”是焊武帝——Ji?íPraus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
黄铜线1mm/5m
黄铜线0.8mm/5m
焊锡膏
3D打印心脏模型
【理工男送给妻子的硬核礼物】STL和GCode文件 ， 文末查看 。
电子元器件
ArduinoNANO
锂电池充电器
锂电池
MAX30102心率传感器
MicroUSB转换板
9个WS2812B型RGBLED
迷你开关
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
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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”
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 。
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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 。
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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 。
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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：
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电路图
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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” 。
内核是一个ArduinoNano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WS2812bRGBLED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接口为电池充电 。
尽管TP4056和ArduinoNano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
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接下来 ， 让我们把这东西点亮！
我们要把内部的RGBLED做成心形 。
这很简单 。 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
WS2812bRGBLED
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 。 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连接成链状-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 ， 该链只需一根导线即可控制 。 在每个LED之间使用短导线连接 。 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ArduinoNANO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ArduinoNano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ArduinoNano ， 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ArduinoNano上拆下USB连接器并添加MicroUSB分线板 。 如图所示 ， 将数据线和地线连接回ArduinoNANO 。 将分线板的中心与ArduinoNANO对齐 ， 这样看起来更美观一些 。
将TP4056电池充电板与ArduinoNano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ArduinoNano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+和B-焊盘 。 现在 ， 可以尝试首次启动电路板 。
提示：
同时从ArduinoUNO拆下电源LED 。 总亮着也挺让人心烦的 。
方案1：
你还可以在ArduinoNano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miniUSB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 。 ArduinoNano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”
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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ArduinoNano的5V ， 并将第一个RGBLED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根软一点的导线-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！
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成功的话就可以把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Ji?íPraus 。
到“DF创客社区”公众号 ， 回复心跳“心跳” ， 可以拿到文章中的代码 。
参考资料
3D打印心脏模型:https://www.cgtrader.com/free-3d-models/character/anatomy/love-low-poly
Patreon:https://www.patreon.com/jiripraus
JiriPraus个人网站:www.jiripraus.cz
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