设计一款直观且功能丰富的智能放大镜

专为电子元件组装和精密检测设计，该放大镜通过旋转拨盘和触摸屏，用户可直观地控制照明颜色、亮度及方向(光源位置)，从而为各种任务创造最佳的照明条件。

照明功能与优势

与传统放大镜仅使用单一固定光源不同，M5ChromaDial 提供高度灵活的照明控制，可在电子检测和精密作业中带来多项实用优势。

为了更清晰地说明其优势，我已附上传统放大镜存在的问题示意图，请参考如下内容。

为解决这些问题，M5ChromaDial 具备以下关键功能：

1.可调节灯光位置与亮度

传统放大镜使用固定光源，根据PCB的朝向，常会在元件下方产生阴影，导致关键区域难以检查(图1)。此外，当使用高倍辅助镜头时，往往难以同时实现良好的对焦、光照方向和亮度。传统的固定照明通常无法充分照亮凹陷区域或元件之间的狭窄缝隙(图2)。

M5ChromaDial解决了这些问题。旋转拨盘可让您调节亮度(模式0)并选择照明LED(模式1)，从而从任意方向提供充足光线，精确控制阴影效果，确保即使微小的SMD元件和精细的PCB走线也能清晰可见。

2. 互补色对比度增强及支持色觉多样性

照明颜色可自由选择(直播模式除外)，从而能够使用与焊盘胶的互补色(如绿色、蓝色、红色、黑色等)对PCB进行照明。采用互补色能显著提升PCB、丝印标记、铜线和小型表面贴装元件之间的对比度，尤其在使用高倍辅助镜头时效果更为明显。此外，该功能还提升了色觉差异用户的操作便利性。对于红偏视或黄偏视的用户，可通过直观调整照明颜色来最大化对比度和可视性，从而根据个人视觉需求优化照明设置。

3. 全环照明，提升检测效果

全环照明(模式2)通过改变反射光的角度，有助于暴露透明的焊渣残留物和微小灰尘。

这使得在传统固定照明下难以察觉的污染物更容易被发现。

4. 附加功能：实时模式

除了作为检测工具的实用功能外，M5ChromaDial 还配备了趣味十足的实时模式，可在 LED 环上显示彩虹渐变灯光。

该模式为展示已完成项目提供了愉悦的照明体验，并在设备不用于检测时，为空间工作台增添了一抹装饰性美感。

下方视频展示了所有功能的实际运行效果及详细说明，请观看了解。

硬件配置

组件规格

•控制器 M5Dial(ESP32-S3)

•光源 NeoPixel LED 灯带(WS2812B，共 29 个 LED)

配置方式 连接到 M5Dial 的 A 口，围绕放大镜镜头呈环形排列。

用户界面

触摸显示屏(直观色选器)

触摸屏显示一个平滑的圆形色轮，中心为白色(零饱和度)，边缘则逐渐过渡为完全饱和的颜色。

触摸色轮上的任意位置，LED 颜色将立即改变。

醒目的环形光标清晰地指示所选位置，并随用户手指移动而平滑跟随，使色彩选择快速且直观。

旋钮

旋转拨盘可快速调节以下参数：

灯光亮度

光源位置(照明方向)

物理拨盘无需通过菜单导航，即可精确调整这些参数。

按钮开关

拨盘底部的按钮可在四种照明模式之间快速切换。

这使得操作简便直观，同时实现快速模式转换。

照明模式

模式0 — 亮度

使用旋转拨盘调节LED灯的亮度。

亮度将以百分比形式实时显示在屏幕上。

默认情况下，四个LED(#1、#2、#28和#29)被点亮，以考虑镜头结构，提供有效的照明角度。

模式1 — 方向

旋转拨盘可使四颗发光LED在圆形LED环上平稳移动。

从而自由调整照明方向，便于控制阴影并突出被检测物体的特定区域。

这直接解决了传统放大镜使用固定光源时的一大主要局限性。

模式2 — 全部开启

所有29个LED同时点亮，从各个方向提供均匀照明。

此模式可减少阴影，特别适用于：

常规检查

检测灰尘颗粒

检查残留的助焊剂残留

模式3 — 实时模式

所有LED灯会持续显示动态的彩虹图案。

尽管该模式主要用于装饰，但也可用于展示已完成的作品，或为工作空间增添视觉亮点。

注意

除实时模式外，在任何模式下均可通过触摸屏随时更改照明颜色，用户可实时选择任意所需的颜色或波长。

实际应用：从创客视角看

M5ChromaDial放大器远不止是一个概念验证或原型设备。在我的个人电子项目中，我经常制作并发布使用AtomS3R-Ext的独立硬件，而这一工具已成为我生产流程中的必备组成部分。

如上图所示，焊接大量细间距连接件和导线需要高度专注和耐心。说实话，这些任务有时会变得枯燥且令人精神疲惫。

然而，自从引入M5ChromaDial放大镜后，即便是这些高要求的焊接任务也变得高效许多。能够直接在指尖上精细调节照明，显著提升了可视性，使我得以持续生产高质量的硬件，同时避免了焊桥和焊料不足等装配问题。

如今，它已成为我工作台上最受推崇和最信赖的工具之一。

填补焊接检测工具中的“缺失环节”

多年来，大多数电烙铁已经发生了显著变化，但检测工具却几乎未有太大改变。

目前您可选择的工具仍主要局限于传统的光学放大镜或数码显微镜。数码显微镜虽然具备高倍率放大功能，但也存在一些缺点，例如显示延迟、深度感知能力下降，以及需要将视线从工作区域移开。

对于连续焊接与检测而言，光学放大镜仍然是最快捷且最自然的解决方案。

M5ChromaDial 在保留上述优势的同时，加入了数字控制照明系统，打造出一种融合了光学放大镜与数码显微镜优点的新型检测工具。

技术亮点与创新性

优化用户界面设计，充分展现 M5Dial 的功能潜力

据我所知，此前从未有任何项目在 M5Dial 的圆形触摸屏上实现平滑的交互式色轮，以直接进行颜色选择。

本项目结合了直观的触控色彩选择器与实体旋转拨盘，使颜色选择、亮度调节和灯光方向控制能够自然协同工作。

最终得到的是一种专为充分利用M5Dial独特硬件特性而设计的用户界面。

利用ESP32-S3双核实现并行处理(FreeRTOS / xTask)

该软件将处理任务完全分离到ESP32-S3的两个CPU核心上。

核心1负责用户输入和LED控制。

核心0则专门用于显示渲染。

由于用户输入与屏幕渲染相互独立处理，即使旋转拨盘快速转动或触摸屏持续操作，界面仍能保持高度响应。

这种架构使用户可以平滑地调整照明参数，且无明显延迟。

优化的无闪烁渲染

软件并非在每一帧都重新绘制整个屏幕，而是仅更新实际发生变化的部分，例如光标位置和数字显示内容。

随后通过pushSprite()函数将更新后的图像传输至显示屏，从而实现流畅的渲染效果，几乎无可见闪烁，同时最大限度地减少不必要的渲染开销。

这些技术特性协同工作，无缝衔接，让用户能够专注于主要的检测任务。

此图展示了拆解后的部件，可用于组装参考(20厘米的电缆应穿过柔性臂/管)。

本文编译自hackster.io