构建一个便携式工作室灯

Studio Light Mini可以让你通过一个网络应用程序轻松地选择颜色和控制RGB灯。只需点击、设置和发光。

大家好，欢迎回来。这里有个超级亮的东西。

便携式工作室灯是一种超紧凑的RGB照明解决方案，旨在改善视频制作和视觉美学。它拥有光滑的3d打印外壳和定制设计的镜头，仅用四个WS2812B led就能散发出灿烂的光芒。

Studio灯由ESP8266微控制器供电，可以顺利连接到基于浏览器的网络应用程序，允许直接从手机或笔记本电脑进行精确的颜色选择和动态控制。

便携式工作室灯是为了解决一个实际问题而设计的：我刚搬家，发现自己经常在两个工作场所之间跳来跳去。我需要一个便携的照明装置，便于安装在任何地方，并且足够强大，以提高我的视频输出。

我们的设置由ESP8266供电，带有定制的3d打印镜头和外壳，以充分利用四个WS2812B led。web应用程序是奇迹发生的地方：它简单，响应迅速，可以在任何设备上运行。我用我的手机、笔记本电脑和ROG Ally来控制它。只需选择一种色调，它立即刷新，让我们完全的创作自由，无论我在哪里工作。

整篇文章都是关于这个项目的构建过程，以及如何通过几个简单的步骤完成它，所以让我们开始构建吧。

材料要求

这些是构建中需要的组件：

•定制pcb (HQ NEXTPCB提供)

•RGB WS2812B led

•ESP12F模块

•10K电阻0805封装

•SMD按钮

•C类型端口

•直角按钮

•100nf电容器0603封装

•AMS1117

•10uf电容1206

•1uF电容1296

•M7二极管

•3D打印的部分

•LiPo电池3.7V 1000mAh

之前的构建

之前，我创建了一个类似的工作室灯，在光线和电池容量方面都要大得多，也更强大。在最初的版本中，我使用了两个PCB，通过3D打印支架和长PCB对峙连接。这两个pcb由一个LED板和一个控制板组成。LED板包含所有不可寻址的SMD RGB 5050 LED，包括暖白光和冷白光。

控制板包括一个带显示屏的PICO 2，几个按钮，一个集成电源，以及两个8205S mosfet作为开关设置，我们将其连接到LED板上，以打开和关闭暖色和冷色白色LED。

这个项目的一个主要问题是它的大小，我选择使用WS2811芯片而不是RGB可寻址LED。我将10多个led与WS2811 IC并联，但WS2811可以承受的最大电流大约是每个通道20 mA，导致所有led在所有R G和B模式下都非常微弱地闪烁。

新的便携式版本通过用更高质量的WS2812B led取代WS2811 IC解决了当前的问题。

3D设计

这个项目的3D设计开始于创建一个合适尺寸的镜头模型，将在这个构建中使用。这里的想法是在镜头的背面放置一个PCB，然后在它周围创建一个外壳来容纳电池和电子设备。整个设备将有一个支架组件，将用于连接设备到任何三脚架或管道。

外壳被设计成两半：前体和盖子部分。

前体在中心有一个巨大的开口，在那里镜头将被固定。然后将电路建模并连接到透镜上，透镜通过中间的一个孔保持在适当的位置，我们将插入一个M2.5螺母和螺栓。

盖子从后面连接到前体上，用4颗M2螺钉固定。盖子部分也容纳支架部分。

我们已经创建了一个20毫米直径孔的支架支架附加与此安排的三脚架。我们还构造了一个狭缝，并提供了一个孔和插槽，用于安装M6螺母和螺栓;通过拧紧这些螺母和螺栓，20mm直径的孔尺寸下降到19.5或更小，允许我们的设备与三脚架牢固地固定。

在准备好3D模型后，我们导出了所有部件的网格文件，并在我们的K10 Max 3D打印机上使用白色Hyper PLA进行3D打印。

PCB设计

让我们看一下这个项目的原理图，它分为四个主要部分，其中一个是微控制器部分，在我们的情况下是ESP12F设置。在这里，我们将ESP12F模块连接到ESP12F工作所需的最小配置中的几个10K电阻。我们还包括一个CON6头引脚连接器，连接到ESP12F模块的TX， RX, GPIO 0， RESET， VCC和GND引脚;该连接器将用于使用UART适配器闪存ESP芯片。

接下来，我们有电源部分，这是IP5306电源管理IC设置，我们以前在许多电池相关项目中使用过它。这款SOIC8封装IC可以从3.7V锂离子或LIPO电池提供稳定的5V 2.4A，还包括许多重要功能，如过充电保护，过放电，电池燃料水平和充电状态。

我们的ESP12F是3.3V器件，但是IP5306提供5V，这很容易破坏我们的ESP12F设置。为了避免这个问题，我们使用了AMS1117 3.3V稳压器，它从IP5306 IC中取出5V并将其降低到3.3V，以便我们的ESP12F设置可以正常工作。

最后，我们有RGB LED阵列，它由四个WS2812B LED连接在一起构成一个四链可寻址LED。我们还包括四个100nf去耦电容器，它们将放置在每个SMD LED的VCC和GND引脚附近。

在完成了Schametic之后，我们准备了PCB设计，这真的很简单。我们开始使用从我们的Fusion360模型导出的DWG文件创建板轮廓，然后我们在PCB cad软件中使用该文件构建PCB轮廓。由于空间限制，除了ESP12F模块外，我们将所有SMD组件都放在PCB的顶部;所有的SMD组件都非常小，可以很容易地放在顶部，但是我们的ESP12F模块占用了更大的面积，所以我们不得不把它移到底层。

所有通孔组件，包括C型端口和直角按钮，都按照设计中提供的安装尺寸安装在底部。中间的安装孔也是按照3D模型的尺寸添加的，RGB led的位置也是如此。

NextPCB PCB服务

PCB设计完成后，将Gerber Data发送给HQ NextPCB，并将两个订单放在黑色丝印的白色阻焊板中。

下订单后，PCB在一周内收到，PCB质量非常好。

另外，我要把HQDFM带给你，它在很多项目中给了我很大的帮助。华秋的内部工程师开发了免费的制造设计软件HQDFM，彻底改变了PCB设计师如何可视化和验证他们的设计。

利用NextPCB的加速器活动，为您的创新项目获得2个免费组装的基于rp2040的pcb。

此报价涵盖所有费用，包括物流，使您的想法更容易，更实惠的生活。SMT服务可能很昂贵，但NextPCB可以帮助您克服这一障碍。只要分享你的相关项目，他们就会处理好剩下的事情。不要错过这个提升你的科技创作的绝佳机会!

HQDFM：免费在线Gerber查看器和DFM分析工具

此外，NextPCB有自己的Gerber Viewer和DFM分析软件。

您的设计可以通过他们的HQDFM软件(DFM)服务得到改进。因为我发现等待制造商的DFM报告很烦人，所以HQDFM是执行事件前自检的最有效方法。

这是我在在线Gerber Viewer中看到的。这是一个体面的快速浏览，但不是完全清楚。要获得完整的功能(例如pcb的详细DFM分析)，您需要下载桌面软件。网页版本只提供基本的DFM报告。

具有全面的制造设计(DFM)分析功能，HQDFM是一个免费的，复杂的在线PCB Gerber文件查看器。

凭借超过15年的行业经验，它为先进的制造工艺提供了宝贵的见解。如果你正在寻找可靠的PCB服务，在一个预算友好的价格，HQ NextPCB绝对值得一试。

印刷电路板组装

•PCB组装过程开始于使用锡膏点胶针将锡膏一次一个地涂抹到每个SMD组件焊盘上;我们这里使用的是63/37 Sn/Pb锡膏。

•接下来，我们使用ESD镊子来选择和排列电路板顶部的所有SMD组件。

•我们挑选电路并将其放在Reflow热板上，该热板将PCB加热到焊膏熔化温度，从而使所有SMD组件永久焊接到其焊盘上。

•接下来，我们开始在板的底部组装，从ESP12F模块的位置开始。

•因为我们是在板子的另一边焊接，所以必须使用烙铁。我们首先焊接ESP模型的第一个焊盘，将其固定在适当的位置，然后开始焊接引脚。

•现在是通孔组件;我们首先安装Push Switch，然后是type C Port。

闪烁ESP12F

下面是主电路ESP12F模块的闪烁过程。

通常的FTDI板方法需要在GPIO 0和GND端口之间连接一个闪烁按钮，用于对ESP12F模块进行编程。上传过程中，ESP12F先长按Flash键，再按复位键进入编程模式。

这是在这个项目中使用的代码，它很简单。

让我们仔细看看这个项目的代码。

Library

这些库是主干：NeoPixel处理RGB led， ESP8266WiFi使其在线，WebServer让它提供页面服务并处理用户输入，mDNS添加了通过人类可读的名称而不是IP地址访问ESP的好方法。

新像素和Web服务器配置

本节使用正确的引脚、像素顺序(GRB)和信号频率设置LED灯带。条带对象让我们用几个命令与所有四个led交谈。led引脚是一个方便的调试指示器，显示什么时候发生的事情-有用的视觉反馈没有串行监视器。

设置函数

这一节让一切都活了：调试串行监视器，LED设置，WiFi连接，MDNS(因此用户可以输入esp8266)。本地而不是IP)，并定义了web路由，以便访问者知道在哪里登陆以及会发生什么。

循环函数

这样可以保持ESP对网络流量的响应。这是一种非阻塞功能，允许ESP在不冻结或重启的情况下处理用户输入。

handleRoot

当用户在浏览器中访问ESP时，此部分块响应用户。它提供了一个功能性的颜色选择器UI，计算和显示正常运行时间，并应用通过表单发送的任何颜色。简单、干净、互动。

handleNotFound

即使用户键入错误的url，本节也会使服务器保持良好状态。而不是崩溃或冻结，它提供了有用的调试信息，什么出错了。

setNeoColor

这个函数是系统响应的核心。它将十六进制字符串(如#34D2FF)解码为单独的RGB组件，将它们转换为我们硬件的GRB需求，并将它们应用于LED带。这就是当有人点击一种颜色时，灯光会立即反应的原因。

电源

本项目的电源为3.7V 2000mAh的LiPo电池。我们通过将Lipo电池的正负极连接到IP5306 IC的电池CON2端口来开始电源组装过程。

我们将C型充电器插入我们的电路，蓝色的灯开始闪烁，表明这个设置是有效的。当闪烁变得稳定时，表示电池已充满电。

镜头组装工艺

这是我们在这个项目中使用的镜头;这是我在亚马逊上买的特别款。这些透镜实际上用于商业路灯，具有50到90度的光传播，使它们更适合需要泛光灯的应用。

对于我们已经完成的电路的镜头组装，我们只是在镜头的背面添加了电路;我们的电路是基于镜头cad模型开发的，因此我们在镜头中心添加了一个安装孔。

我们使用M2.5螺母和螺栓将镜头和电路固定在一起。

外壳装配流程

电路镜头组件现在插入到前外壳和压力安装到位。

由于电池位于电路的背面，我们将双面热胶带贴在电路的背面，其中有一个暴露的ESP12F模块，以将其与电池隔离。

我们现在采取支架部分，并将M6螺母连接到支架的背面，在那里我们已经为螺母建模了一个空腔。从另一侧安装M6螺栓，然后用M5螺母紧固M6螺栓。当安装在任何圆柱形管道上时，该部件有效地紧固支架。

然后将支架安装在盖子的背面，并用4颗M2螺钉拧紧。

然后我们将天线安装到电池上。

然后将盖子安装在前外壳的背面，并用4颗M2螺钉拧紧。

装配过程现已完成。

结果

这是这个构建的最终结果，便携式工作室灯，一个功能齐全，旅行友好的RGB照明解决方案，专为在工作空间之间移动的创意人员设计。它由一个ESP8266微处理器、四个WS2812B led、一个定制的3d打印机身和一个独特的镜头组成。

打开本设备，点击直角按钮一次;多次点击会关闭它。

打开ESP12F后，它连接到我们的网络，我们可以使用我们在代码上传和测试过程中在Serial Monitor中获得的IP地址浏览webapp。

web应用程序提供了一个内置的调色板，允许我们快速选择和应用任何我们想要的颜色。这是一种简单易行的实时管理照明的方法。

我通过照亮我工作空间中的物体来测试Studio Light Mini。我首先用它来突出我的ROG Ally，然后作为面部光源。它在这两种情况下都表现出色，提供了流畅而生动的照明。

结论

Studio Light Mini展示了便携性并不一定要牺牲性能。通过智能工程，周到的设计和现实世界的测试，这款紧凑的RGB灯在任何环境下都能提供强大的效果-从工作空间演示到个人拍摄设置。

Studio Light Mini小巧的外形使它可以轻松地安装或放置在任何地方，无论是头顶上还是三脚架上。在测试过程中，我们使用三脚架和web应用程序来试验不同的颜色。每次调整都能快速更新，从而在不需要笨重设备的情况下产生工作室质量的照明。

这个项目开始作为一个个人问题的实际答案，已经成长为一个真正有用的，令人愉快的，便携的东西。它提醒我们，即使是很小的想法，只要用心、有目的地执行，也能产生重大影响。如果你喜欢小型电子产品，创意界面，或者只是想要工作室级的照明，适合你的口袋，这是一个有趣的选择。

总的来说，这个项目已经完成，不需要修改。

本文编译自hackster.io