【训练营】花里胡哨的氛围小台灯 567883A

 

左侧为鲍林式，右侧为凯库勒式，图源百度百科

• 那么问题来了，凯库勒式的线可以使用陶瓷灯丝或者别的COB灯丝，但是鲍林式中间那个圆环怎么办呢？纠结良久后选择了WS2812灯珠绕一圈。

三、特性

• 等画完外形之后，我发现了一个非常尴尬的事：空间太小塞不下别的结构了，于是退而求其次，使用两块pcb，上层为灯板，下层为控制板，两层板之间通过铜柱来连接，并且铜柱兼顾导电的作用，这样就不会出现一堆杂乱无章的飞线了。但是这时又发现了一个非常尴尬的问题：我选择的涂鸦模块为WBR3D，但是呢涂鸦的0代码开发功能并没有加入对WS2812灯珠的控制，但是还好的是留了个串口，可以与其它单片机进行通信。但是，用什么单片机呢？
• 因为这个开发周期较短，并且我也比较菜，于是便选择了ATmega328P这个芯片作为下位机，刷入Arduino的Bootloader使用Arduino IDE进行开发，方便又快捷。
• 但是问题来了，涂鸦的模块电平为3.3V，但是328P的电平为5V，两者的电平不一样，虽说直接连起来应该也没啥大问题，但是为了保守起见还是加个电平转换功能
• 此处用三极管更为稳妥一些，虽然用电阻限流问题也不大，任选其一就好了

• 至于对328P的调试，选择的串口芯片为ch340c，因为便宜；而为了下载和调试程序与涂鸦的模块通信不冲突，故与涂鸦的芯片通信使用软串口通信的方式。
• 既然选择使用Arduino IDE进行开发，而买来的Atmega328P一般是没有自带Arduino的bootloader的，需要自己烧录，因此我加了一个标准的烧录接口，可以自行烧录固件。

• 作为一个台灯来说，怎么能只插着电源使用呢，自然是要加电池的，至于用什么充电芯片呢，思来想去翻了半天立创商城，决定使用英集芯的IP5306这款芯片，原因有以下几点

1. 首先是没有任何快充协议，但是能跑满USB的最大电流2.1A，因此功率无需担心，同时也可以放心大胆地直接接到串口芯片上而无需担心烧坏芯片；
2. 然后是自带5V的同步升压，支持边充边放，免去了隔离输入输出；
3. 升压电路的功率足够大，最大输出电流高达2.4A，足够喂饱灯丝；
4. 外围电路简单，易于设计；
5. 自带4颗LED灯电量显示。

• 既然有了这么大功率的充电芯片，并且为了最大兼容性，因此采取了双USB口设计，适合更多人群（其实我还想加个Lightning接口来着

上面就是双USB口的原理图与PCB图

• 那么就回到了大家最关心的问题，什么是陶瓷灯丝呢？
• 借用了淘宝卖家的一张图（实物图还没出来）

SY8088电路

然后每根灯丝的额定电流为200mA，遇到“双键”的时候就高达400mA，理论上使用S8050三极管就可以控制。但是S8050的最大输出电流只有500mA，为了避免极端情况，因此我采用了S8050三极管作为前级驱动，SI2305作为真正的“开关”，这样理论上能通过的电流高达4.1A（虽然没啥用）。不过六组灯丝这样看起来还是很壮观的。

至于灯丝的供电，我采用了用铜柱连接上下板的方式，这样就没有裸露的导线，看上去非常简洁，点亮之后还有种赛博朋克的美感。

控制板正面	灯板背面	全家福

焊好的灯板正面	一个角度	另一个角度	另一个角度

只开“单键”的灯丝	只开“双键”的灯丝	紫色氛围灯配合照明功能	蓝色氛围灯配合照明功能

1. 灯板的上下两面虽然都预留了焊盘位，但是尽量不要都焊上灯丝，因为说实在的这个灯功率蛮高的，灯丝又多，全焊上估计dcdc吃不消，就算你换了个dcdc，ip5306的最大输出电流也只有2.4A，就算你再换个充电芯片也没多大意义了，电池容量就那么大。而且现在把灯开到最大功率已经非常亮了，整个寝室照得犹如白天一般。因此留出的焊盘位仅为选择上下面使用，感觉不好看的可以删除。
2. 灯板与控制板使用M3的铜柱相连，注意不可替换为塑料柱，因为铜柱兼顾导电的作用。周围的六根铜柱为灯丝的正极，中间一根为GND。WS2812的供电与数据传输线使用了单个排针和杜邦线连接上下两张板。
3. 代码暂不开源，因为和涂鸦的通信始终有小bug，猜测可能是Atmega328P没有串口中断的缘故。并且涂鸦的自定义功能太少了（也有可能是我太菜了）。并且涂鸦的那个面板SDK太难搞了，我用的面板是那个贼丑的调试面板，我自己都看不下去。
4. 陶瓷灯丝真的真的真的很容易碎，这不是危言耸听，因此大家请轻拿轻放，拿起放下的时候尽量拿铜柱别拿灯丝，要不然很容易断掉（我的已经断了四五根了）
5. 焊接的时候灯的负极很容易和另一颗灯的铜柱碰在一起，因此焊接的时候请小心，焊完记得用万用表测一下有没有短路。短路的后果就是炸掉控制的那颗mos管。
6. 所有芯片请尽可能都在立创商城购买（此处不是广告），否则在淘宝买的芯片可能都有些奇奇怪怪的问题，比如我这次买的ip5306，负载功耗一大电压就掉下去了，mcu就被拉熄火了。
7. 请不要同时插入两个USB，别问为什么。
8. 如果想用本地调光功能，请关闭云端控制开关并且把想要开启的灯的拨码开关拨到“ON”处，请注意必须要关断MCU和涂鸦模块的电源，否则有可能不工作，严重还可能烧坏RH6616芯片。
9. 因为懒加上没有合适的位置，因此没有加上电池座，仅留了两个电池的焊盘，需要大家手动焊线，推荐大家使用18650电池，背面刚好能塞下一个18650电池。
10. 请注意，背面是有元器件的，有一个22μ电池端滤波电容以及两个10kΩ的上拉电阻还有一个SHT30温湿度传感器，如果不想用温湿度传感器，可以选择不焊电阻和SHT30。至于滤波电容…你开心就好（doge）。
11. 根据RH6616的datasheet，因为触摸的需要所以铺的是网格铜，有一说一看上去还是蛮好看的。并且铺铜与触摸点之间要有一定间隔，因此建议手动框出不铺铜的区域。我为了好看就在触摸点上盖油了，如果你不想盖，那把这个焊盘的阻焊拓展改成普通的正数就行。
12. 还是RH6616的问题，上面的20nF电容与5k电阻均不是常用电容电阻。电容可以用22nF代替或并联两颗10nF电容；电阻可以直接用5.1kΩ电阻代替。
13. 长时间使用后灯丝与SY8089、IP5306等元件可能会发热，请尽量不要触摸。
14. 陶瓷灯丝断了也能亮，但是很脆弱，并且有几率只亮一边，使用如果断了就重新换一根灯丝吧。
15. 用于电平转换的三极管或电阻请不要同时焊上，只需要其中一种方式即可，全部焊上会出什么问题未知。
16. 由于CH340C芯片使用的是5V供电，因此V3（第四脚）请与GND并联上一个10nF或100nF的电容，请注意这非常重要，一般来说识别不出串口都是这个原因。
17. 灯板上的WS2812每个供电脚均与GND并联了一个100nF的滤波电容，不过有些灯珠并不需要，大家按需焊接即可。
18. 会有下一个esp8266版本，届时将会开源，敬请期待。