基于WS2812的圣诞树

项目说明

通过使用1010封装的WS2812灯珠，实现整体观感和谐、可视角度更佳的迷你圣诞树采用电池供电+触摸开关机+手机遥控方案，主打一个优雅。

主要特色

1、灯板部分（圣诞树主体）

使用1010封装的WS2812灯珠，体积小更和谐，且可视角度更佳灯板统一设计，一次免费打样(5片PCB)就足够使用简化了灯珠的丝印，避免丝印影响圣诞树观感使用弧形信号走线，使走线融入设计，不显得突兀

2、控制部分（圣诞树底座）

通过蓝牙控制器实现丰富的彩灯显示效果，也降低了开发周期

尽量避免正面走线，提神整体观感

充电接口、开关按键、指示灯 全部采用后置、下置

成果展示

实物展示视频：【Bilibili】种一棵赛博圣诞树

电路设计

电路采用了模块化设计

首先是Type-C接口与充放电管理芯片，实现了电池供电与一键开关机

电路可以参考我的另外一个开源项目：

基于LY3205的迷你充放电管理模块 - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)

由于我在设计的时候有一些强迫症，因此在设计时我选择把充电接口、开关按键、指示灯三件套全部采用后置，而又因为本项目主控板采用元器件全部放在背面（提升正面的美观性），因此我设计了一个独特的叠层结构来实现

这边的结构设计比较特殊，因此在开源项目末尾特别说明此部分的焊接方法

为了更加优雅的进行开关机操作，本项目使用了触摸开关

触摸传感芯片采用了常用的223芯片

通过上拉电阻使得OLH设置为低电平输出，从而模拟按键拉低KEY引脚，控制LY3205充放电管理芯片

需要注意的是，触摸芯片需要使用电池（BAT+网络）直接供电，这样才能在关机情况下使用

因此，需要选择宽电压、且低功耗的触摸芯片，我们可以根据数据手册查看相关数据

同时，在触摸感应的背面，我增加了一个焊盘，方便引出触摸感应接线到不同的外壳上

升压电路采用了常用的3608，在此不进行赘述

由于本项目对纹波的邀要求不高，且对电路体积限制较高，我在PCB中删去了电压前馈电容C7

每一片“树叶”上有正反面各8颗，一共16颗2812灯珠

4片“树叶”一共有16*4=64颗灯珠

优先建议选择焊接R12-16进行灯珠串联接线，若有灯珠损坏且无法修复，则采用备用的R17-21进行4片“树叶的并联接线

在串联接线时，整棵圣诞树的灯珠可以实现连续变换效果，并联接线时4片“树叶的灯光效果是相同的

灯板采用固定引脚与电气连接复用的设计，通过焊锡固定灯板的同时与主板进行连接，如下图所示

因此在焊接时务必确保焊点已经进行了可靠的连接

需要用到的4片灯板是一样的（当然你可以画4片不一样的），一次免费打样(5片PCB)就足够使用

如果需要批量焊接，则可以采用”4拼板“，这样一块板就是”一棵树“

该项目的灯珠采用1010小封装，存在较高的焊接难度，新手焊接需要考虑自己的焊接技术能否成功

外壳（底座）采用Fusion360建模设计，如下图所示

底座的STL文件已经放在项目附件，可以自行下载打印（有斜面，但是不用支撑就能打印）

底座中间的小孔是用来固定灯光控制器上的麦克风的

外部玻璃罩我选择的是8.5cm直径，该直径小于常规10cm或以上直径的玻璃罩，更适合当桌面摆件

该圣诞树迷你的体型也是为了适配这个小灯罩，显得更加精致

软件部分：

软件下载地址：

ZENGGE

软件常见问题：

FAQ

在软件中，设置点数64段数1，若并联接线则设置点数16段数4

在控制界面的首页可以使灯珠单色显示，可以判断RGB值是否正确，如果灯珠颜色和软件设置的不一样，则需要修改灯条排序（默认是RGB，我这边对应的设置是GRB，使用不同厂家的灯珠可能需要进行不一样的设置）

制作注意事项：

本项目所有板子都是打1mm厚度！

1、先焊接充放电管理和升压电路，确认充电与升压输出没问题以后再焊接灯板

2、灯板焊接完成后，务必确认每块灯板都可以正常点亮，最后再进行组装焊接

3、焊接灯板一定要先焊接灯板互相的连接焊盘，再焊接灯板与主控板的连接

4、可以采用泡沫胶带把电池黏在主控板背面，然后再使用金属引脚连接WS2812扩展板

充电接口焊接方法：

首先弯折Type-C接口的两个正面支撑片，再使用焊锡将弯折后的支撑片与接口本体固定

在焊接时，先焊接按键和灯珠，焊接后建议使用烙铁多加焊锡确保按键固定可靠

随后使用电烙铁在Type-C信号引脚部分上锡，再使用热风枪从背面加热焊接Type-C接口

焊接好上面的步骤后先要确定充电功能正常

最后才能焊接Type-C接口的四个固定引脚

控制板焊接方法：

首先焊接好主控板和灯板，飞线连接主控板，使用电池或电源测试灯光功能都正常

随后使用海绵胶带（厚双面胶）固定电池在圣诞树底部正中间

找一些硬质的元器件引脚，比着电池厚度，弯折成C型

将弯折后的引脚焊接固定在控制板上，并进行修剪

最后将灯光蓝牙控制板与圣诞树主控板焊接在一起

全部连接完成后建议再次进行测试，测试完成后即可装进外壳进行组装

安装时调整灯光蓝牙控制板使其麦克风对准底部孔位

采购链接：

主要元器件跟着电路图进行采购就可以

WS2812控制器我采用的以下链接中的“USB幻彩控制器”模块

WS2811全彩灯带条2812B流水跑马调光USB5V迷你音乐蓝牙幻彩控制器-淘宝网 (taobao.com)

如果需要批量购买WS2812-1010灯珠，可以选择

包邮0404呼吸灯珠可编程内置ic发光二极管led1010幻彩rgb最小尺寸-淘宝网 (taobao.com)

玻璃灯罩直径为8.5cm，单独购买灯罩即可

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电池采用带保护板的成品软包锂电，大小为602030

3.7v聚合物锂电池602030点读笔记录仪录音笔插卡音箱通用充电电池-淘宝网 (taobao.com)

原理图

PCB