30 元 DIY 一个柔性灯丝氛围灯

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偶尔在 B 站看到一个柔性灯丝的氛围灯,感觉不错,看了一下教程,用的是各种模块,开关模块、充电模块什么的,对于已经入门电子 DIY 的我来说,这怎么能忍,因此也购入了需要的材料,自己来搞一个。

功能设计

对于一个氛围灯来说,需要肯定首要是 LED 灯的控制,之前在立创开源平台上复刻过一个电气灯,已经用过其中的 LED 灯控制芯片 PT8022W,自带了触摸控制和 PWM 调光功能,这个芯片在这个氛围灯中使用也比较适合。

另外作为一个比较便携的氛围灯,移动使用也是必需的,因此电池的充放管理也要加入进来,刚好屯了一大堆国芯佳品的 GX4057,这里可以派上用场了。

至于供电就直接用 LDO 了,AMS1117 也是常备芯片之一。

最终定下功能:

  • 触摸开关,支持无级调光以及亮度记忆
  • 支持电池供电,自带 USB Type-C 接口充电
  • 支持电池供电与 USB 供电切换,在充电时不使用电池

大多数元器件都是现成的,直接画个板子来组装就可以了 😃

材料和成本

  • 柔性 LED 灯丝带线,110mm,6.5 元
  • 高硼硅玻璃管,50x100x5mm,8.8 元
  • 主板 PCB,嘉立创免费打样,0 元
  • 锂电池,802540 850mA,12.8 元
  • 充电芯片 GX4057,触摸芯片 PT8022W(可用国产替代),电容电阻零零碎碎加起来算 3 元
  • 钕磁铁,5x2mm 2 个,0.4 元
  • 上下盖,3D 打印,玩 DIY 的谁还没个3D 打印机呢,不算钱 😛
  • 总成本 31.5 元

总共材料成本四舍五入就算它 30 元吧 😃,成本大头是电池,其实也可以选择小一点的电池,或者手边有啥拆机的小电池也可以直接用。

原理图设计

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整体原理图都比较简单,USB、AMS1117、供电切换这三块没什么特殊的,都是常用电路。

充电管理芯片 GX4057 与常见的 TP4056 等使用起来没有什么区别。

调光芯片 PT8022W

PT8022W 调光部分,OPT1 和 OPT2 预留了两个电阻来设置工作模式,OPT1 连接 VDD,OPT2 连接 GND 时,是无极调光带记忆,可以根据手册中的说明选择需要的工作模式。

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其中 CMOD 为触摸感应的灵敏度调节电容,测试了下隔 1mm 的 PLA 打印上盖,还是可以比较灵敏的进行触摸操作。

另外这个芯片有很多国产替代,我在实际焊接是用的 JL8022W,淘宝上购买价格要优惠很多。

限流电阻

这里 R11 是作为 LED 灯丝的限流电阻,原理图中是选择的是 20Ω,实测电流大概在 34mA,如果需要更亮一点,可以选择 10Ω 的限流电池,实际消耗功率也不会超过电阻的限制。

PCB 设计

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PCB 比较简单,使用两层板就可以搞定,另外触摸区域直接在 PCB 上放置了一块直径 15mm 圆形的填充,充当触摸感应区域,实测效果还不错。

另外根据网上找到触摸焊盘设计,将这块填充背面的铺铜挖空了。

焊接

总共才 10 几个元器件的 PCB,焊接还是比较简单的,即可以按之前分享的 《将节省进行到底,使用激光雕刻机和牛皮纸 DIY SMT 钢网》 搞个牛皮纸钢网刷锡膏,也可以直接用针筒锡膏,0603 尺寸的元件,问题不太大。

这里因为库存比较多,直接用了 16P 的 USB Type-C 母座,焊接时建议先确定焊盘没有连锡后再将母座放上去。

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铁板烧完成后,就可以将 LED 灯丝和电池焊接上去了。

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这里需要注意,电池和 LED 灯丝都有正负极。

外壳设计

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底盖中间是 5mm 的挖孔,用来放置磁铁。

顶盖中间的圆孔刚好可以通过 5mm 的磁铁,另外位置也不是居中的,这样可以和长方形的卡扣刚好将灯丝卡在正中间,可以通过胶带将长方形的卡扣贴在顶盖上。

顶盖设计了 4 个直径 2mm 的螺丝孔,可以通过自攻螺丝将盖板固定在顶盖上。

组装

顶盖和底盖都可以通过 UV 胶粘在玻璃管上,建议组装步骤:

  1. 连接灯丝和磁铁
    1. 将灯丝顶端缠一点 30 号 OK 线的内芯,然后用透明胶将磁铁包成一个圆柱体
    2. 滴入 UV 胶,将灯丝垂直放入透明胶形成的圆柱体
    3. 使用紫外灯固化
  2. 将灯丝穿过顶盖中间的圆孔
  3. 将长方形卡的缺口朝圆孔偏移的另外一个方向放入顶盖,卡住灯丝
  4. 调整灯丝长度,以能与底盖磁铁吸住且能晃动分开为准,然后使用胶带粘在顶盖上
  5. 放入电池,建议双面胶固定
  6. 放入 PCB,并且盖上盖板,对准四个安装孔,使用 4 个 M2 自攻螺丝固定
  7. 使用 UV 胶将顶盖和底盖固定在玻璃管上,可以先把玻璃管内部擦干净

这样就最终把这个氛围灯组装完成了。

实际效果

触摸顶盖中间就可以控制氛围灯的开启和关闭了,长按可以调节亮度。

使用 20Ω 限流电阻时,850mAh 电池大概可以连续使用 24 小时,不是一直开的话,也能使用挺多天了。

希望大家喜欢这个小项目。

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项目开源地址

这个项目已经在立创开源平台开源,PCB 工程可以打开,外壳模型都可以在附件中找到。

项目地址: https://oshwhub.com/wandaeda/rou-xing-deng-si-fen-wei-deng

参考资料

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