Batendo o coração LED: 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Já se passaram 5 anos maravilhosos desde que me casei com minha esposa. Estou dando a ela este coração eletrônico. Pode sentir a excitação. Ele bate de acordo com os batimentos cardíacos do portador. Ela tem me apoiado em muitas das minhas buscas malucas.

Como todas as minhas criações, fui um pouco artístico aqui e fiz o formato do coração com uma tela de arame de latão. Todos os componentes eletrônicos estão escondidos com segurança dentro do coração e alimentados por bateria LiPo.

Etapa 1: Material e Ferramentas

Material

• Fio de latão 1mm
• Fio de latão 0,8 mm
• Solda de pasta de solda
• Modelo de coração impresso em 3D

O STL de origem e o GCode para o modelo de coração estão anexados. Observe que o coração impresso é ligeiramente aumentado em relação ao modelo original para caber em todos os componentes eletrônicos.

Componentes eletrônicos

• Arduino NANO (Aliexpress)
• Carregador de bateria LiPo (Aliexpress)
• Bateria LiPo (Aliexpress)
• MAX30102 Sensor de frequência cardíaca (Aliexpress)
• Placa de breakout micro USB (Aliexpress)
• 9 LEDs RGB WS2812B (Aliexpress)
• Mini switch (MSK-12C02)

Ferramentas

• estação de solda com ponta de 3mm
• alicate
• alicate de corte de arame
• pinças
• fita dupla face
• mãos firmes

Etapa 2: Preparando o modelo

A escultura de coração é construída e soldada em torno de um molde de coração impresso em 3D. Então, vamos imprimir o modelo você mesmo para tê-lo pronto para a próxima etapa - soldar a malha. O coração é ligeiramente maior que o modelo original, as dimensões são 100x84x49,5 mm.

Não há necessidade de alta precisão ou saída suave. Minha configuração de impressora 3D é o perfil de velocidade PLA com camada de 0,30 mm. Não ficará bonito, mas para um modelo descartável, é bom o suficiente. Você vai economizar tempo e filamento.

Se você tiver o Prusa i3 MK3S, poderá usar meu arquivo GCode imediatamente para obter o melhor resultado.

Modelo original da VARRG

Etapa 3: soldando a casca externa

Aqueça sua estação de solda a 270 ° C, prepare a solda e o fio de latão. É hora de começar a construir um revestimento externo sobre o modelo de plástico impresso na etapa anterior. Vai demorar muito, não se apresse. Se você ficar cansado, faça uma pausa por um dia.

Escolha um lado do coração e comece colocando um único fio em uma única borda do modelo. A fita dupla-face é uma grande amiga que o ajudará a manter o fio no lugar. Adicione um segundo fio e solde-os juntos. Adicione o terceiro fio e crie o primeiro triângulo. Use pasta de solda para fazer pontos de solda lisos.

Continue colocando os fios até que todas as bordas de um lado estejam cobertas com fios. Pare quando os fios começarem a dobrar para o outro lado. Você não conseguirá puxar a malha de latão do molde.

Vire o modelo de cabeça para baixo e comece do outro lado do coração. Continue até encontrar os fios do outro lado. Não solde esses dois lados. Quando terminar, você pode retirar a tela de arame do molde e ficar orgulhoso de si mesmo.

Etapa 4: Esquema Eletrônico e Componentes

Você tem sua casca externa de latão pronta? Agora é hora de fazer um "cérebro" deste lindo coração. O núcleo é um microcontrolador Arduino Nano que lê dados de pulso de um módulo sensor de frequência cardíaca MAX30102 por meio de um barramento I2C. Os efeitos visuais são criados por um conjunto de 9 LEDs RGB WS2812b endereçáveis controlados pelo Nano. A fonte de alimentação é mantida por um módulo TP4056 com bateria carregada que pode fornecer 5 V ao Arduino de uma bateria LiPo e carregar a bateria da porta USB.

Embora o TP4056 e o Arduino Nano tenham uma porta USB, há um USB extra apresentado. Ele divide as linhas USB em linhas de energia gerenciadas pelo TP4056 e linhas de dados gerenciadas pelo Arduino. Caso contrário, as linhas de força seriam misturadas e o circuito não funcionaria.

Etapa 5: LED coração interno

Vamos acender a coisa! Faremos o coração dos LEDs RGB internos. É muito simples. Portanto, não hesite em soldá-lo para ficar pronto para a peça de montagem final.

O que você vai precisar:

• modelo de papel
• LEDs RGB WS2812b (9x)
• Fio de latão de 0,8 mm

Passos:

1. Imprima o modelo e cubra as manchas vermelhas com fita dupla-face.
2. Coloque os LEDs RGB nos pontos vermelhos do modelo de cabeça para baixo. As quatro ligações devem apontar para você. É aconselhável fazer os pinos GROUND e VCC para certificar-se de soldá-los corretamente. Vire o pino GROUND para o anel externo do coração.
3. Dobre e solde o anel externo do coração aos pinos TERRA dos LEDs.
4. Dobre e solde o anel interno do coração aos pinos VCC dos LEDs.
5. Conecte os LEDs na cadeia - Cada LED tem os pinos DATA-IN e DATA-OUT. Se você conectar o primeiro pino de saída de dados do LED ao próximo pino de entrada de dados do LED, criará uma cadeia que pode ser controlada com apenas um fio. Use fios curtos entre cada um dos LEDs. O pino de entrada de dados está localizado no mesmo lado que TERRA.
6. Limpe o coração com um pouco de álcool.

Etapa 6:

Esta será a parte mais difícil de todas porque exigirá algum conhecimento de eletrônica.

Ativando o Arduino NANO

O circuito que implementei não é o mais fácil de executar, mas era o mais elegante para o próprio coração. Se você achou muito difícil, pode verificar as outras variantes no final desta seção.

Vamos começar ligando o Arduino Nano com a bateria LiPo. Se você verificar os esquemas, poderá ver que a linha de alimentação do USB não se conecta diretamente ao Arduino Nano, mas é desviado por meio de um módulo de carga de bateria TP4056. Isso garante que a bateria possa ser carregada corretamente e o coração possa ser desligado pelo interruptor. Retire a solda do conector USB do Arduino Nano e adicione a placa de breakout micro USB. Conecte as linhas de dados e a linha de aterramento de volta ao Arduino NANO, como pode ser visto na imagem. Coloque o centro da placa de breakout alinhado com o Arduino NANO para que fique bem.

Pegue a placa de carga da bateria TP4056 e solde-a com dois fios na parte inferior do Arduino Nano - conecte OUT + com 5V na placa Arduino e OUT- para GND. Eu criei um espaço entre o Arduino Nano e a placa de carga da bateria para encaixar a bateria LiPO de 500mA. Agora conecte a alimentação da placa de breakout USB a IN + na placa de carga da bateria e finalmente IN- a GND. Soldar a bateria leva para as almofadas B + (fio vermelho) e B- (fio preto) na placa de carga da bateria através do interruptor de alimentação. Agora você pode tentar ligar a placa pela primeira vez. Espero que funcione!

Dica: Remova também a solda do LED de energia do Arduino UNO. Sempre acesa, a luz é perturbadora para o coração.

Variante 1: você também pode usar a construção USB na placa Arduino NANO. Se você dessoldar o diodo retificador que está na parte inferior da placa, você pode soldar o 5V do mini USB e ele não irá mais alimentar a placa.

Variante 2: seu coração pode ter dois USBs - um para programação e outro para carregar a bateria. Ambos os módulos de carga de bateria Arduino Nano e TP4056 têm um USB, você pode usá-los. Não é elegante, mas muito simples de fazer.

Variante 3: se você não precisa de um coração alimentado por bateria, pode omitir a placa USB extra e o circuito de carga de energia.

Etapa 7: Incorporando o cérebro ao coração

Solde o coração interno na metade inferior da concha do coração. O fio externo do coração interno é GND e a própria casca também será GND. Portanto, use alguns fios de latão curtos para colocá-lo no centro exato do coração, como pode ser visto nas fotos.

Agora pegue o Arduino com a bateria preparada acima e solde-o no coração interno. Use quantos fios forem necessários para ter certeza de que ele ficará preso dentro do coração. Novamente, use os pinos GND nas placas e no revestimento do USB como um ponto onde soldá-lo ao revestimento externo do coração. Não o solde ao fio interno do coração interno! O fio interno é de 5 V para os LEDs.

Conecte o fio interno do coração do LED interno aos 5 V do Arduino Nano e DATA-IN do primeiro LED RGB ao pino D12.

Etapa 8: Instalação do sensor de pulsação

O sensor MX30102 mede os batimentos cardíacos e a pressão arterial quando tocado com um dedo. Solde a placa na metade superior da concha do coração. Use uma pequena abertura nas laterais da placa. Estes são GND e como a concha do coração também será GND, é perfeito. Certifique-se de tocar no pequeno componente preto na placa - esse é o sensor.

Pegue 3 fios flexíveis - usei fio de cobre de transformador isolado de 0,3 mm na forma de uma mola. E solde-os aos pinos SCL, SDA e VIN na placa MAX30102 da seguinte maneira:

• SCL para pino A5
• SDA para pino A6
• VIN para pino 5V

Essas são todas as conexões elétricas necessárias. Antes de soldar as cascas superior e inferior juntas. Você deve testar se funciona. Seria difícil consertar depois.

Etapa 9: Upload do esboço e teste

Conecte o Arduino ao computador e carregue o sketch anexado a este post. O botão liga / desliga deve ser ligado. Depois de fazer o upload, o pequeno LED vermelho no sensor de batimentos cardíacos deve acender. Se você tocá-lo, os LEDs devem começar a piscar de acordo com seus batimentos cardíacos. A medição dos batimentos cardíacos pode demorar até 15 segundos, por isso não se desespere se não for instantâneo.

Etapa 10: toque final

Trabalho? Boa! Solde a casca superior e a inferior juntas e limpe todo o coração com um produto de limpeza à base de álcool para remover o fluxo restante.

Você terminou! Deixe-me saber se funciona para você e poste fotos de como seu coração ficou. Estou muito interessado!

Como este artigo. Além disso, considere me apoiar no Patreon.

Eu sou Jiri Praus.

Instagram, Twitter, YouTube

www.jiripraus.cz

Primeiro Prêmio no Concurso do Coração