前段時間我正在籌備一個項目，大體是如何巧妙地照亮我們的中庭房間。在秋冬季節(jié)房間變得有點(diǎn)太陰暗了，我想要比 LED 燈更自然的東西，最好是閃爍蠟燭的現(xiàn)場外觀。

創(chuàng)造一個逼真的人造火焰并不是一件容易的事，所以我的想法是：把燈光放在看不到“火焰”的地方，然后我們只能看到所產(chǎn)生的光，接著借此在墻上跳舞。

由于房間主要由玻璃墻制成，顯而易見的選擇是讓光線投射在支撐窗戶的白色光束上。我決定將燈放在水平光束的底部，將光向下投射到垂直光束上。

準(zhǔn)備和計劃

由于我希望能夠單獨(dú)控制每個“蠟燭”，因此 LED 燈的選擇很容易；它顯然應(yīng)該是一組基于 WS2812 的 LED 模塊，所以我訂購了 100 個單獨(dú)的 LED。

正如您在上圖中所見，每個 LED 有六個連接 - 并且背面標(biāo)有箭頭方向。

其中兩個連接標(biāo)記為5V ，兩個是GND ，然后是Din （數(shù)據(jù)輸入）和Dout （數(shù)據(jù)輸出）。兩個5V相連，兩個GND也相連。所以實際上有四個連接；5V 、GND 、Din和Dout 。

在對每個“蠟燭”不同數(shù)量的 LED 進(jìn)行了一些試驗后，我想出了四個。這個數(shù)字使我能夠?qū)γ扛馐M(jìn)行足夠有趣的燈光操作，從而在不需要太多 LED 的情況下制作出逼真的蠟燭外觀。

注：如果我必須再做一次，我會訂購一組 2×2 LED 模塊，以簡化組裝。

控制器不需要非常先進(jìn)，我的假設(shè)是Arduino Nano就足夠了。

Arduino 的位置并不明顯。最后，我選擇將它放在水平梁本身上，在上面第一張照片中可見的粗柱后面（最左邊）。柱子放置在兩個玻璃墻相交的房間的角落（照片中顯示了“右”墻）。通過這種方式，我可以將 LED 安裝在兩條平行的燈串上——每堵墻一個——以最小化每個燈串的物理長度?，F(xiàn)在，每根弦的總長度約為 4 米（13 英尺），而不是原來的兩倍。

隱藏電纜

這一步依據(jù)我自身的情況，并沒有那么難。因為 LED 被放置在水平光束的底部，LED 模塊本身只需用強(qiáng)力雙面膠帶放置即可。

創(chuàng)建 LED 模塊

由于我不想將整個東西焊接在一根全長的串上（我想象我在嘗試將東西安裝在梁的底部時會遇到電纜堵塞）我決定用連接器構(gòu)建 LED 模塊。

LED 模塊將放置在垂直光束旁邊，以便盡可能多地反射光線。我還想讓電纜靠近光束。這導(dǎo)致我有兩個版本的模塊；一個設(shè)置放在從 Arduino向右的繩子上，一個向左。

這兩個模塊版本需要兩種獨(dú)特的焊接布局，主要區(qū)別在于保持?jǐn)?shù)據(jù)流從正確的 LED 流向下一個。

由于 LED 非常小，直徑約為 9 毫米（3/8 英寸），因此焊接它們并不容易；鑒于我缺乏焊接經(jīng)驗，結(jié)果并不是那么好和漂亮。但它確實有效。

焊接

在焊接之前，我從 2×5 的原始部分切下一個 2×2 LED 模塊。然后我將一端涂成紅色，另一端涂成黑色，以標(biāo)記靠近 5V 和 GND 的兩側(cè)。

第一步首先做一個焊接練習(xí)，在每個 LED 的微小金屬島上滴一滴焊料。

下一步是連接簡單的直線，靠近的連接。

然后跟隨電纜需要保持絕緣，因為它們相互交叉。

總而言之，每個方向都有五根光束——加上角梁——總共有十一根光束。由于每個 LED 模塊有四個 LED，因此單個 LED 的數(shù)量為 44 個。

在幾個模塊之后，我掌握了竅門，最后我可以在大約 30 分鐘內(nèi)焊接一個完整的模塊。

“短電纜技巧”

許多細(xì)小的電纜都需要絕緣層，但是當(dāng)電纜的總長度不到一厘米時，很難在每一端切割出足夠的絕緣層以暴露內(nèi)芯。

然后我想出了這個（明顯的）技巧：

1.焊接電纜的一端，然后將其彎曲并切割成所需的長度。

2.將絕緣層向下滑動一點(diǎn)。

3.從釋放的絕緣層上剪下所需的長度。

4.向后滑動絕緣層，露出自由端的芯線。

這樣就可以創(chuàng)建裸露電纜芯的確切長度，結(jié)果非常好：

完成 LED 模塊

最后，LED 模塊應(yīng)倒置在梁上，因此必須準(zhǔn)備好焊接的、填充電纜的背面以固定膠帶。

我開始使用一些隨機(jī)的扁平塑料，我只是簡單地切成正方形。這些只是用熱膠粘在 LED 模塊上。

這是所有完整的模塊：

完整的模塊很容易用強(qiáng)力膠帶粘在它們現(xiàn)在平坦的背面。

制作電纜

幸運(yùn)的是，我周圍有一卷舊電話延長線。這條電纜有四根獨(dú)立的電線，這綽綽有余，因為我需要三根電線（5V、GND 和數(shù)據(jù)）。

在沒有特殊壓接工具的情況下安裝母插座并不容易，但完全可行。

電纜通道很容易安裝；只需將其切成合適的長度并使用預(yù)先粘貼的膠帶將其連接到水平梁上。

這是最終安裝的模塊的樣子：

自動激活和停用

由于我不想在天黑時手動打開燈并在之后將其關(guān)閉，因此我放入了一個光敏電阻。

同時我不想要簡單的開/關(guān)，而是在黃昏時分逐漸改變光強(qiáng)度。出于這個原因，我需要知道我的光敏電阻在晚上決定“白天”變成“暮光”和“暮光”變成“黑暗”的時間點(diǎn)的模擬值。

在下面的圖表中，紅色曲線代表光敏電阻在一天中變化時的模擬讀數(shù)（不是下面的實際讀數(shù)，只是我的手繪圖）。兩條微弱的水平線標(biāo)志著兩個層次；頂部是“daylight”變成“twilight”的極限，而底部是“twilight”變成“darkness”的極限。所以，當(dāng)紅色曲線高于頂部水平線時，我認(rèn)為它是白天，當(dāng)它低于底部水平線時，它是夜晚。

綠色的直線是“干凈的”日光測量值，即夜間的最小值 （0.0） 和白天的最大值 （1.0），以及黃昏時的線性斜率。

為了知道實際的模擬讀數(shù)，我將四個光敏電阻連接到一個 Arduino 和一個 LCD 屏幕，以顯示四個電阻的電流、最小值和最大值。我使用了四個，因為我不知道我是否有一個壞的，所以如果他們中的大多數(shù)人的讀數(shù)大致相同，我知道他們會工作。顯然，我將設(shè)備放置在我打算讓 Arduino 最終驅(qū)動 LED 的同一位置。這是它的樣子：

由于 LCD 非常有限，我當(dāng)時顯示了一個光敏電阻的讀數(shù)大約五秒鐘。然后在白天我不時過去，在一張紙上寫下數(shù)字。（顯然，我本可以將它連接到我的筆記本電腦并通過串行連接發(fā)送數(shù)字，但我白天需要筆記本電腦，不想整天坐在中庭）。

最后我決定它在“630”以下是暗的，在“800”以上是亮的。但是這些數(shù)字顯然正好適合我的光敏電阻和我串聯(lián)使用的 10 kΩ 電阻，所以這不是絕對的事實。

Arduino 源代碼

我希望能夠擁有不同類型的燈光效果，而不僅僅是燭光。出于這個原因，我構(gòu)建了源代碼模塊化，試圖將不同的機(jī)制隔離在不同的文件中，以便于概覽。

主.ino文件非常小。我基本上只是啟動了整個事情并調(diào)用Update（）了幾個助手類（這反過來又起到了作用）。

目前源代碼支持兩種不同的效果：“燭光”效果和“圣誕節(jié)”效果。目前效果的選擇是硬編碼的，這意味著如果我想進(jìn)行切換，我需要重新編譯代碼。到這一步，所有需要的步驟就做完了，所以接下來讓我們拭目以待。