如何使用WS2812b制作3D打印LED標(biāo)牌

最近，我用新的工作臺(tái)和工具升級(jí)了我的工作室設(shè)置。我想從市場(chǎng)上購(gòu)買一些帶有控制器的現(xiàn)成燈。但正如你所知，我是 DIY 項(xiàng)目的忠實(shí)粉絲，當(dāng)我可以選擇 DIY 或購(gòu)買時(shí)，大多數(shù)時(shí)候我更喜歡 DIY。我已經(jīng)完成了制作一個(gè)帶有“我愛(ài)DIY ”文字顯示的LED招牌，這將激勵(lì)我做更多的DIY項(xiàng)目，而不是從市場(chǎng)上購(gòu)買現(xiàn)成的產(chǎn)品。在這個(gè)過(guò)程中，我將繼續(xù)我的學(xué)習(xí)過(guò)程并提升我的技能。

我的目標(biāo)是制作 LED 標(biāo)志，使我可以通過(guò)使用可尋址的 RGB LED 來(lái)改變顏色和選項(xiàng)以發(fā)揮不同的效果。在谷歌搜索后，我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不錯(cuò)的3D 打印設(shè)計(jì)，這是我制作這個(gè)項(xiàng)目的靈感。由于缺乏適當(dāng)?shù)奈臋n，我在構(gòu)建過(guò)程中遇到了很多困難。因此，我在構(gòu)建過(guò)程中記錄了所有內(nèi)容，并將在此處分享。

在這個(gè) Instructable 中，我將向您展示如何使用 WS2812b 可尋址 RGB LED 制作定制的 3D 打印 LED 標(biāo)牌。我還將指導(dǎo)您使用 PC 和智能手機(jī)配置 WLED。在這里，我使用了一個(gè) ES32 模塊來(lái)控制標(biāo)牌。但是您可以使用 ESP8266 代替 ESP32 板。

補(bǔ)給品

使用的零件：

1.WS2812B RGB LED（亞馬遜）

2.ESP32（亞馬遜）

3.30AWG 電線（亞馬遜）

4. DC 適配器 5V（亞馬遜）

5. 熱縮管（亞馬遜）

6. DC Jack -Female（亞馬遜）

7.黑絲（亞馬遜）

8. 白絲（亞馬遜）

使用的工具：

1.3D打印機(jī)（亞馬遜）

2.烙鐵（亞馬遜）

3.剝線機(jī)（亞馬遜）

4. Nipper（亞馬遜）

5. 熱風(fēng)機(jī)（亞馬遜）

第 1 步：字母 3D 打印

第一步是從printables下載 STL 文件。這些很棒的設(shè)計(jì)是由Satellietje制作的。

然后使用深色燈絲（黑色或灰色）3D 打印字母和形狀。我使用 eSun 黑色 PLA 燈絲來(lái)打印零件。

我使用的設(shè)置如下：

打印速度：60 毫米/秒

層高：0.2mm（0.3也可以）

填充密度：25%

擠出機(jī)溫度：210℃

床溫：65攝氏度

為了您的方便，我附上了我用來(lái)制作這個(gè) LED 標(biāo)志的 STL 文件。

字母 I.stl 點(diǎn)擊下載

hart_groot.stl 點(diǎn)擊下載

字母 D.stl 點(diǎn)擊下載

字母 Y.stl 點(diǎn)擊下載

第 2 步：移除支撐結(jié)構(gòu)

打印字母和形狀后，您必須移除支撐結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)存在于用于安裝 LED 的插槽中。我使用螺絲刀去除了 3D 打印部件上的多余材料。

第 3 步：準(zhǔn)備 WS2812B LED

我購(gòu)買了 3 個(gè) WS2812b LED 模塊，每個(gè)模塊包含 10 個(gè)可尋址 LED。它們非常小，典型尺寸為 10 x 3 毫米。您可以將多個(gè)這些 LED 菊花鏈在一起，并單獨(dú)控制每個(gè) LED。

首先，我們必須將各個(gè) LED 與 PCB 分開(kāi)。您可以通過(guò)在連接點(diǎn)施加很小的壓力來(lái)輕松地破壞它們。

這些 LED 具有級(jí)聯(lián)端口傳輸機(jī)制，只需要一條線路。這意味著多個(gè) WS2812B 可以級(jí)聯(lián)并由單個(gè)連接單獨(dú)控制以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此，級(jí)聯(lián)許多 WS2812B 模塊只需要 VCC、GND 和數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕泳€。

LED 像素只有三個(gè)輸入引腳（5V、Data、GND）。PCB 上的箭頭標(biāo)記表示電流流動(dòng)的方向。

第 4 步：安裝 LED

每個(gè)字母表都有幾個(gè)用于安裝 LED PCB 的插槽。首先，您必須對(duì)齊 LED 以匹配 3D 打印部件中的方孔。然后用手指輕輕施加壓力將其固定。

整個(gè)項(xiàng)目所需的 LED 總數(shù)為 22 個(gè)。部分詳細(xì)信息如下：

字母“I” - 2 x2 = 4

形狀“心” - 9

字母“D” - 5

字母“Y” - 4

第 5 步：準(zhǔn)備連接線

將 LED 安裝到 3D 打印部件后，我們必須使用電線將 LED 進(jìn)行電氣連接。我使用了 24 AWG 電線，但我建議使用 30 AWG 電線以便于安裝后蓋。

測(cè)量連續(xù) LED 之間的距離，并相應(yīng)地剪斷電線。然后用剝線鉗剝?nèi)ソ^緣層。為了更容易焊接，您可以使用少量焊料對(duì)裸導(dǎo)體進(jìn)行鍍錫。

第 6 步：連接 LED

LED 有 3 個(gè)端子（5V、Data、GND），一個(gè)用于輸入，另一個(gè)用于輸出。我使用了 3 種不同的電線顏色來(lái)輕松識(shí)別引腳。紅色用于5V，黑色用于GND，藍(lán)色用于數(shù)據(jù)連接。

我們必須將第一個(gè) LED 的輸出連接到下一個(gè) LED 的輸入。您也可以按照 LED PCB 上的箭頭標(biāo)記。在焊接電線之前，給焊盤上錫?，F(xiàn)在放置烙鐵的尖端，并將電線放在焊盤上。焊料將四處流動(dòng)，它將形成完美的連接。

第 7 步：加入 3D 打印零件

在這一步中，我們將物理連接 3D 打印部件。為了將它們連接在一起，在所有部件中都提供了用于安裝連接器的插槽。

在我們的 LED 標(biāo)牌中有 5 個(gè)不同的部分，所以我們有 4 個(gè)接頭，我們需要 4 個(gè)連接器。

我打印了一些額外的連接器作為備用。

連接器的 STL 文件附在下面。使用 100% 的填充密度來(lái)打印連接器，它將提供更多的強(qiáng)度。

根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，連接連接器后，接頭不是那么僵硬。所以我在所有的關(guān)節(jié)上涂了少量的膠水。現(xiàn)在接頭超級(jí)堅(jiān)固，我真的很喜歡。

第 8 步：連接兩個(gè)部分之間的 LED

在前面的步驟中，我們已經(jīng)物理地連接了這些部件，但現(xiàn)在我們將用電氣方式連接它們。我使用重?fù)粢?guī)則連接兩個(gè)部分之間的 LED，并將一個(gè)部分的最后一個(gè) LED 連接到下一個(gè)部分的第一個(gè) LED。您保持了從左到右或從右到左的順序。您可以觀看我的視頻教程以獲得更好的理解。為了使 LED 連接更容易，我使用了一個(gè) 3 針 JST 連接器連接到終端。

焊接電線后，我在所有 LED 的背面涂了少量熱膠。

第 9 步：安裝后蓋

在連接所有 LED 之間的電線后，它看起來(lái)真的很亂。我們必須使用后蓋蓋住這些電線。后蓋有用于通過(guò)電線的插槽。

涂抹少量強(qiáng)力膠凝膠，對(duì)齊后蓋并妥善固定。

安裝后蓋后，LED 標(biāo)志看起來(lái)很干凈。

STL 文件附在下面，點(diǎn)擊名稱即可下載

字母 I achterkant.stl

Hart groot achterkant.stl

字母 D achterkant.stl

字母 Y achterkant.stl

第 10 步：安裝擴(kuò)散器

如果你看裸露的 LED，光線會(huì)集中在中心部分，為了使光線均勻地?cái)U(kuò)散到字母/形狀周圍，我們需要一個(gè)擴(kuò)散器（透鏡）。

我使用白色 PLA 燈絲打印了擴(kuò)散器。

將鏡頭與字母表中的插槽對(duì)齊并將其按入。如果鏡頭蓋固定不牢，可以用膠水固定。

STL 文件附在下面，點(diǎn)擊名稱即可下載

字母 I 鏡頭.stl

哈特格魯特鏡頭.stl

字母 D 鏡頭.stl

字母 Y 鏡頭.stl

第 11 步：上傳固件

我們將使用 ESPHome Flasher 將固件上傳到 ESP32 開(kāi)發(fā)板。您可以點(diǎn)擊這里下載它

然后點(diǎn)擊這里下載固件

打開(kāi) ESPHome flasher，選擇正確的 COM 端口并瀏覽固件，然后單擊“Flash ESP”。

上傳成功后，您會(huì)看到消息“完成！刷機(jī)完成！”

第 12 步：上傳固件

我們需要一個(gè) 5V 的電源來(lái)為 LED 標(biāo)牌和 ESP32 供電。電流額定值取決于您在項(xiàng)目中使用的 LED 數(shù)量。我總是建議在考慮最壞的情況時(shí)總是留出一些余地。在我的情況下，我測(cè)量了在全亮度下消耗的最大電流為 550mA。所以我使用了一個(gè) 5V 2A 的 DC 適配器來(lái)提供電源。

一個(gè)母直流插孔用于將電源從直流適配器分配到 LED 標(biāo)志板和 ESP32。

第 13 步：配置 WLED

WLED 是一個(gè)很棒的開(kāi)源應(yīng)用程序，用于從您的 iOS 或 Android 智能手機(jī)或任何可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通過(guò) http/https 發(fā)送命令的設(shè)備控制可尋址 LED，例如 WS2812b！

將直流適配器插入交流電源插座并搜索WLED-AP WiFi 網(wǎng)絡(luò)，然后將其連接。您將重定向到 WLED 主頁(yè)。

現(xiàn)在您必須配置 WiFi 設(shè)置，輸入網(wǎng)絡(luò)的 SSID 和密碼，然后保存。

通過(guò)從以下鏈接下載智能手機(jī)應(yīng)用程序來(lái)安裝它。

點(diǎn)擊這里下載安卓應(yīng)用

點(diǎn)擊這里下載ios應(yīng)用

打開(kāi)應(yīng)用程序并單擊“ + ”號(hào)以添加新設(shè)備。一段時(shí)間后，您會(huì)注意到一個(gè)名為 WLED 的新設(shè)備。

現(xiàn)在打開(kāi)設(shè)備并根據(jù)您的要求配置 LED。最重要的參數(shù)是 LED 的數(shù)量。在這個(gè)項(xiàng)目中，它是 22，但如果你做一些不同的事情，它可能會(huì)因你的情況而有所不同。

現(xiàn)在您可以通過(guò)智能手機(jī)控制 LED。WLED上有很多很棒的效果，你可以玩一下。

第 14 步：與亞馬遜 Alexa 配對(duì)

單擊配置（角落處的齒輪圖標(biāo)），然后打開(kāi)同步接口。

然后向下滾動(dòng)到 Alexa 語(yǔ)音助手。勾選模擬 Alexa 設(shè)備并給出合適的名稱。

現(xiàn)在保存它，你就完成了。

第 15 步：接線圖

LED 標(biāo)牌板、ESP32 和電源之間的連接非常簡(jiǎn)單。將母直流插孔的 5V 和 GND 連接到 LED 標(biāo)志板和 ESP Vin 和 GND 引腳。

我將ESP32的D2管腳連接到LED標(biāo)志板的數(shù)據(jù)管腳上。為了幫助大家更好地看原理圖。

第 16 步：ESP32 外殼

我已將 ESP32 板放在一個(gè)漂亮的 3D 打印外殼中。您可以從Thingiverse下載 STL 文件。

第 17 步：完成

最后，我的 LED 招牌已準(zhǔn)備好放置在我的工作室中。我把它放在一個(gè)浮動(dòng)的架子上，它看起來(lái)真的很棒。

現(xiàn)在我可以通過(guò)智能手機(jī)控制 LED 標(biāo)牌的顏色和效果。