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Descrição
我于2025年8月DIY了一台基于Kit001套件的WLED台灯,很感兴趣,但使用过后,发现基于Kit001套件的底座和安装灯条的灯柱不甚理想,有如下问题:
1.不带锂电池充放电功率,导致必须用有线的方式供电,没有便携移动性,有些场景使用不太方便,比如露营时;
2.如果改成锂电池供电,必须增加实体电源开关,可做到彻底关断锂电池供电;
3.原Kit001的底座尺寸不适合上述改造,必须测绘后重新设计;
4.参考MakerLab上的底座和灯柱实作的WLED灯,在灯柱和底座的结合部分比较脆弱,在掉落时非常容易脱落或者断开,需要针对性加强设计;
5.Wled项目中,有声控模式,并且内置大量的声控效果,所以我增加了数字麦克风模块,实现声控功能。
基于上述5点不足,我做了针对性改进:
1.利用内置灯柱中间的空间,内置一枚21700型号的5000mA锂电池,实测能维持5小时以上的照明供电。购买时选择带保护板和引出线的锂电池电池品种,且选择内阻为15毫欧左右,锂电池电池内阻小在使用时发热就小。为改善充放电时电池发热问题,灯柱安装电池的地方做了导流槽处理,有利于空气对流;
2.保留功能选择轻触开关的同时,增加电源轻触开关,在用锂电池供电模式时,按一次通电,连按2次断电;
3.重新测绘了Kit001的实体底座尺寸,并在测绘数据的基础上还原了底座和灯罩结合部的尺寸,从此做到了底座设计自由;
4.加厚了灯柱壁厚到1mm,底座上嵌入灯柱的卡口部分进行了加强设计,使两者结合更为紧密、牢固。
5.增加数字麦克风模块,实现声控功能。
要实现基于以上的功能,需要连接的电线大致有:开关线4条,WS2812灯条线3条,锂电池线2条,数字麦克风线5条,充放电模块到ESP32模块2条,也就是至少需要在WLED灯具内部的底座位置连接16根接线,一方面因为空间小操作困难,一方面也非常容易出错。所以我最开始决定自己设计一块电路板,集成充放电电路、数字麦克风电路和ESP32C3电路,但在实施中发现在立创商城单独购买ESP32 C3的芯片和数字麦克风INMP441芯片价格比购买模块更为昂贵,最终选择了采用3种功能模块整合到一块PCB上的方式,同时也极大地降低了制作难度,方便和大家分享(这块整合PCB可以在某鱼上搜索找到)。
设计整合PCB时,我同时考虑了布线和接线方式的优化。这方面的考虑可以通过我发布图片中对应的文字说明。大致上,我把4根开关线做了隐藏式安装,外露的3根灯线和2根电池线在灯柱下方做了穿孔集束处理,使这5根线整洁且安扎PCB对应焊盘排列,避免焊接错误。
特别要说明的是,锂电池两根引线需要焊接,但又要避免短路,所以我采取两种方式来提高安全性:第一,采用带保护电路板的锂电池,限制最大输出电流为4A;第二,锂电池的正极线不剖线头,可避免短路,把其余4根线焊接到位后,再把锂电池正极线剥开线头焊接到PCB对应焊盘上。
至此,配上心仪的灯罩后,就可以制作出一款产品级别的WLED灯具,它可实现:
1.黑色电源开关:短按1下开机,短按2下关机;
2.白色功能开关:短按1下,暖光常亮;短按2下,声控模式中的DJ效果,有声音才变幻地亮;长按0.7秒一次,点亮随机效果一次。
物料购买清单:
1.ESP32 C3 mini模块:ESP32-C3 开发板 ESP32 SuperMini 开发板 ESP32开发板 wifi 蓝牙-淘宝网
2.5V2A充放电模块:5V/2A2.4A3A充放电一体模块 4.2V 18650锂电池充电升压电源板模块-淘宝网
3.数字麦克风模块:INMP441全向麦克风模块 MEMS 高精度 低功耗 I2S接口支持ESP32-S3-淘宝网
4.带保护板和引线的锂电池:三星全新正品21700锂电池5000mAh 3C动力型3.7v15A放充电动车50G-淘宝网
5.黑色轻触开关(选6X6X7):日本松下6*6*4.3/5/7/9.5MM直插2两脚轻触开关复位方圆形按键微动-淘宝网
6.白色轻触开关(选6X6X7):6X6X4.3 5.0 7.0 2脚按键ALPS 雅马哈psr1500电子琴 直插按键开关-淘宝网
7.WS2812B灯带(选1米60珠规格):WS2812B幻彩LED灯带5V全彩灯条5050灯珠内置IC炫彩单点单控软灯条-淘宝网(一盏灯需要1米4的长度)
8.连接线材(推荐高温硅胶线22AWG):耐高温特软硅胶线 18 16 14 12 10 8 7 6AWG平方锂电池航模新能源-淘宝网
9.自攻螺丝(M2X6,尖头):十字盘头自攻螺丝镀锌圆头加长木螺钉配件大全M1.4M2M2.5M3M4M5M6-tmall.com天猫
10:WLED整合PCB(注意板上有篆书潘字LOGO):基于WLED项目的一款整合PCB,可在上集成ESP32C3模_闲鱼