工程师为女朋友自制的硬核礼物

转自：DF创客社区

作者：Jiří Praus（捷克）

趁着今天520大好日子，将这个“礼物”分享给大家。

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。

▲  戴上耳机效果更佳

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^[1]

STL和GCode文件，文末查看。

电子元器件

• Arduino NANO
• 锂电池充电器
• 锂电池
• MAX30102心率传感器
• Micro USB转换板
• 9个WS2812B型 RGB LED
• 迷你开关（MSK-12C02）

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

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。

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：

电路图

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Arduino Nano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WS2812b RGB LED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Arduino Nano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RGB LED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
• WS2812b RGB LED（9个）
• 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Arduino NANO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Arduino Nano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Arduino Nano，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Arduino Nano上拆下USB连接器并添加Micro USB分线板。如图所示，将数据线和地线连接回Arduino NANO。将分线板的中心与Arduino NANO对齐，这样看起来更美观一些。

将TP4056电池充电板与Arduino Nano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Arduino Nano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+（红线）和B-（黑线）焊盘。现在，可以尝试首次启动电路板。

提示：

同时从Arduino UNO拆下电源LED。总亮着也挺让人心烦的。

方案1：

你还可以在Arduino Nano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mini USB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。Arduino Nano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Arduino Nano的5V，并将第一个RGB LED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！

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。