如何打造世界上最亮的LED军刀

世界上最亮的刀刃。实时生成的流体音效。任何颜色都可以，随时变化。如果你想知道拿着光剑是什么感觉，这个项目是你今天能得到的最接近的。

在本系列的第1部分中，我们将介绍该项目的目标，如何选择合适的组件，以及构建这种强大的设备的一些软件 - 我们会注意到通过讨论电池安全提前的危险以及保护您和您的军刀的保障措施。

介绍

首先，我想拥有最聪明的刀片，即使在白天，也可以在相机上看起来很棒。

这是通过144 LED“Neopixel”条(目前24位可编程灯的最高密度)、现代DC/DC转换器和能够提供其功耗的LiPo电池完成的。

事实上，我让它变得如此强大以至于融化了我的第一把剑。真正的限制是管中双面带产生的热量;我们所做的恰恰与散热相反，为了防止热过载，我们应该保持LED灯条的功耗不超过最大功耗的40%。这意味着我们不能拥有全亮度的白剑，因为白色需要所有三种LED颜色(红，绿，蓝)，但我们可以拥有一种颜色的全亮度加上其他颜色的少量补充。我们还可以用"burst"来做特效。

即使在这个限制，它肯定是明亮的！

如何制作Arduino光剑?

我的第二个目标更深奥。光剑不仅仅是一个延伸的火炬。还有“嗡嗡声”——那咆哮的咕噜声让你知道你手里握着的东西有着巨大的力量。

在电影中，这种声音效果是由传奇的本Burtt撤退到工作室并在几周内挥动麦克风。从来没有一个真正的物理物体，在挥舞着时噪音（除非你算一个整个混合桌）。

Shanks FX制作了一个关于原始音效以及如何在工作室中重新创造它们的视频，我认为这非常有帮助:

如何创建星战光剑音效| Shanks FX | PBS数字工作室

事实上，在这个项目中，大部分时间和精力都花在如何生成流畅实时音频效果的软件方面。

这个“剑”知道你抱着它。如果你仍然变得仍然，它也是如此。如果你不平衡，你会听到它。如果你把它放下，它将自身关闭。

这是可能的，因为里面有一台电脑。Atmel 32U4 Arduino兼容的“Pro Micro”和伴侣惯性测量单元（IMU）。为此，查看此项目的另一种方式是询问：我们可以创建一个“用户界面”如此自然，我们完全忘记我们正在使用一个？如此崎岖，我们可以把它放在砖上？

完成（但未挂图）霰弹靴长长的军刀。即使在阳光直射下，刀片仍然具有可见的“焕发”。

最后，我想让我的军刀看起来锃亮。在本系列的最后，我将介绍一下我的剑柄的物理构造(来自五金商店的PVC管和配件)。我希望你们在这里发挥自己的创造力。任何两把光剑都不应该长得很像，因为每一把都体现了制造者的个性和当地的材料。

我不是一个非常艺术的道具制造商 - 我倾向于基本且功能 - 但是在由管道部件，镂空的金属火炬，甚至由各种制造商销售的专业套件构建的Saber Hilts有许多梦幻般的例子。

请注意，这部分涉及的构建是相当厚实的和“细长的剑柄”套件只是太小(抱歉)。我用32mm的PVC管(实际上是40mm)作为我的主要直径，即使这样也很紧。但是大容量电池和DC/DC转换器的体积在不断缩小，所以用不了多久，小型化的产品就会成为可能。这个项目有意探索了可能性的极限。beplay体育下载不了

如果您对Arduino代码很好，您也可能重新配置控件或声音效果。我的构建有一个Voltmeter读出来，可以帮助调试您在所有图片中看到，但它不是构建的官方部分，因为它使接线比需要更复杂。使用万用表的台式测试适用于相同的目的。

Lipo电池警告

该项目基本上是一个玩具，但它使用了rc级Lipo（锂聚合物）电池和电力系统，如果误操作可能是危险的。对于人类，电压是安全的，但有足够的电源（20安培，200瓦！）如果发生短路，则开始发射。如果您构建此Saber，我希望您仔细监督其使用。

Lipo电池具有特殊的处理要求。必须正确收费，并且永远不允许运行“公寓”或他们可能会爆炸。

始终拥有安全处理过载电池的计划。防火袋是一个良好的开端。被告知水使锂火灾更糟糕。

如果你有建造多旋翼或遥控飞机的经验，这一切都将是熟悉的。(这只是一个没有螺旋桨的四轴飞行器，真的。)否则，这应该被认为是一个先进的项目，需要小心和良好的施工技能，这将希望给你的经验与这些类型的电力系统。

线路图

点击放大。

这个项目的实际电路并不多。我们将广泛使用预构建模块，您将主要需要连接它们之间的连接器。

从本质上说，电力来自电池，流向叶片，并在过程中增加一个控制信号。大多数功能都在软件中，在这个图表上没有显示出来。

零件清单

*请注意，Controller和刀片子系统也使用Futaba 22AWG 15CM伺服扩展线。（Futaba连接器具有偏振边缘。）

获得零件

RC组件，如电池，DC/DC转换器，和连接器可以在hobking(如果不是你当地的模型飞机商店)和其他DigiKey, SparkFun, eBay，和通常的互联网资源。剩下的是五金店的PVC管和管道配件。

主要组成部分有HobbykingYEP 20A HV（2〜12s）SBEC(开关模式电池消除器电路)，也称为mttec keto hv bec 12s。该设备真的是什么使手持式刀架成为可能。我不知道相当，但我会看。现在，它是构建的关键。

这是处理直流电源的。现在我们有一对我最喜欢的半导体：Atmel32u4微控制器和MPU6050 IMU。

该项目使用了32u4特有的功能(比如高速Timer4)，并围绕“Pro Micro”的物理形状进行设计，但其他Arduino - leonardo兼容的电路板应该稍加修改就能工作。

它们必须是5V版本，运行在完整的16MHz时钟速率。3.3V的版本在电压(用于控制LED条)和计算能力(用于运行声音合成器)方面都不够。

当然，我们需要一个用于刀片的漂亮LED条带：

您将在网上找到的大部分“1米”LED条带来实际上是两个50cm的条带与中间有明显的差距。对于50厘米的“Shoto”尺寸的刀片，这很棒 - 我们只需要将条带拆卸回到原始一半。方便的！现在，eBay的差价也便宜。

如果您打算与您的Sabler“战斗”，我会考虑这种消耗品。足够的击中，你最终会打破它，所以留意交易。如果您准备了备份，该设计允许轻松地缩小字段中的刀片。

靠近“缺失的LED”，两个条连接，和IP65有机硅涂层。

如果你想要更长的刀片（70-90cm是一个完整的光剑长度），那么你要么需要去寻找更昂贵的连续条纹（我不知道你在哪里找到它们）或修改更便宜的条纹以编辑连接差距有一些惠花，折叠，折叠和重焊。

确保你使用的是WS2812b led。5050封装的led应该有四个引脚每个封装，并在彼此的右边，并且条应该有三个连接的两端。三只。不是两个(这是一个单一的彩色带)，不是四个(这是一个模拟RGB带，或不同的串行协议)。

您还想要一个带有白色背景（不是黑色）的条带，用于刀片的最大光反射，涂有IP65硅胶以进行物理保护。（IP67和IP68具有较厚的矩形套筒，可能不适合。）它应该是相同的成本，只是在订购时的选项。你真的想要防水版本，因为大大增强的物理鲁棒性（防震），硅胶涂层应给刀片，略微额外的散热器提供。

25毫米聚碳酸酯管

一个关键的部分，你应该尽早来源是叶片管。我用的是一根25.6mm外径(1英寸外径)22.2mm内径(1.6mm壁厚)的聚碳酸酯管，来自当地一家叫Profile Plastics的供应商，但后来我找到了一个更便宜更好的来源定制的Saber Shop这是专门为此目的，它们具有透明的“刀锋尖端”。这些真的很难找到!

我的构建用透明管，带有封装泡沫板光漫射器，缠绕在LED条带上，但我肯定会试验其半透明的白色管，用于均匀高亮的刀片。在装配错误或瑕疵方面，透明管有点太透露，如果你真的看，你可以看到LED点。额外的扩散层很好。

包装泡沫板光漫射器，用于将刀片包裹并改善发光。免费使用随机尺寸的eBay购买，或您当地的文具供应橱柜。

普通/薄壁管可能很好，除非你想要一个全长的军刀或打算用它努力打击它。LED条带相当宽（12-15毫米），我们需要一些空间来围绕边缘漫射，因此我不推荐较薄的3/4英寸管或厚壁管以开始。我还没有尝试过他们。

材料注意事项:聚碳酸酯管是您绝对需要的。不是有机玻璃，丙烯酸，透明PVC，或任何其他塑料。这就是为什么:

聚碳酸酯管不粉碎。永远。它会被散弹枪击中，还能保持完整。它可能被弯曲和压碎(所以不要开车从管子上经过)，但你不可能突然摆动一半破碎和锯齿状的塑料管。这对我和所有想要安全的人都很重要。

与有机玻璃相比，聚碳酸酯有轻微的蓝色，因为它的光学清晰度较低。这不是我们的问题，但它有助于当你在怀疑时，试图确定“真正的PC”。

在这里描述的建设有第一个8厘米的刀片管牢牢地握在刀柄由管道压缩耦合器，和约2厘米的自由空间在远端。因此需要比LED叶片多10cm的管长;半米长的叶片需要600毫米的导管。

是的，25mm的OD管在“20mm管道耦合器”内配有空间备用空间。（PVC水管尺寸涉及他们更换的铁管的内径。PVC导管连接器是正确的尺寸，但没有额定压力。）

现实世界的物理意味着我们必须用足够的杠杆稳定地固定在刀柄中的管。“压缩耦合器”是快速释放的，可以保持电源额定压力管，看起来很酷。

另一个相当个人的选择是扬声器的形状和放置声音效果。传统的磁线圈扬声器适用于捕获低音笔记（对不起，Piezo只是不会削减它），但它们有多种品种。

一个2瓦的扬声器很响亮，我使用了一个回收的40厘米的部分，刚好适合PVC末端盖，使柄的“pommel”。替换笔记本电脑的音箱很有趣，有长款和矩形，可能适合较瘦的身材。

我们需要一个放大器来驱动它，有太多的小类D模块，将做得很好。我们只需要单声道输出和质量不需要一流。SparkFun/geeetech放大器做的工作很好，与几个额外的部分。

对于各个组件有很大的余地，但对于规范则没有太多余地。如果你在做替换，不要降级任何东西。我们在运行所有这些片段难的在某些情况下，在某些情况下接近其设计限制，以便将所有这一切符合到手持设备中。

软件和控制

解释固件工程如何采取另一篇文章，并且不会帮助构建，因此我将介绍如何使用它：

这把军刀有很多设置，比如音量。如果只有这些，一个音量旋钮就可以了。为了设置刀片的颜色，我们可以添加另一个旋钮。我们可以增加第三个旋钮来控制颜色饱和度，第四个控制点燃/收起军刀，再增加四个控制音频频率，这样刀柄上就没有任何空间可以放我们的手了。

所以相反，使用一个物理旋钮（也是按钮）全部通过在推入时使旋钮更改其模式的控制。虽然在这样做时，沿着刀片的第一个LED将变暗，“菜单点”将显示当前模式。它还有助于这些旋转控制可以无休止地旋转并且没有特定的零点。

按下旋钮并将其设置为模式。然后释放并旋转它，以正常地调整该参数。明白了吗?

这是按顺序的模式，以及刀片菜单中的点的颜色。

不要把旋钮旋转得太快，否则控制器会错过更新——它有很多事情要做——你甚至可能会倒退一个凹槽。慢而明确。(这可能在未来的软件中得到改进。)

一些模式环绕（如颜色）和一些击中最大值和最小值（如卷和模式，本身），有些是难以描述的（如多普勒分裂参数，它可以去消极的），但只是给他们所有try and I'm sure you’ll figure it out.

坦率地说，这不是世界上最伟大的用户界面，但我挑战您将更多功能融入一个旋钮。

另外，记住，军刀会忘记所有的能量损失。如果你想要自定义预设，你必须在源代码中修改一些神奇的数字，然后再次上传。

电源管理和安全

还记得我们如何谈论为什么Lipo电池可能是危险的？以下是我设计该项目的安全，并将刀片捕捉到捕捉。请不要删除这些保障措施。

固件有一个“屏幕保护程序”，当你在90秒内不移动军刀时，它会收回刀片——以防你把它放在某个地方然后忘记了。

它还不断检查电池感应电压，并且当它检测到欠压条件（在固件中定义为约10.5V，或每只Lipo细胞3.5V）时，它使刀片变暗并使在关闭时发出响亮的令人讨厌的令人振奋的噪音。这是处理高容量Lipos的关键安全功能，不得禁用，这是很好的校准代码中的数字为您的电力系统。

如果禁用电压传感器或以其他方式允许刀片保持继续，则会发生以下糟糕性：刀片将继续绘制大量功率，DC / DC转换器将继续耗尽电池时的电池和永远不会停止，电池会剧烈地升温，因为它会放弃它的最后瓦特点，它可以超出气体，着火和爆炸。很少,但有时。我相信你听过这些故事。它肯定会降低LiPo的能力，并可能使其不太安全的未来使用。(小型LiPos通常包括保护电路，但高电流RC LiPos，如为军刀供电的，是“无保护的”)。

监控电池电压并在必要时关闭led是控制器最重要的工作。这就是我们突破极限使用高密度电力系统所付出的代价。随便你怎么搞，除了那个。

了解，当电源降至5伏以下时，灯甚至不会关闭。电池将被尖叫，微控制器将崩溃（取出警报） - 但LED将继续执行他们所讲述的内容，直到手动关闭它们。控制器必须能够在进入红色区域前检测到欠压状态。

还记得规则9.:“除非绝对必要，否则我不会安装自毁装置。”

下次……

在第2部分，我们将构建电源系统和音频模块。

在第3部分，我们将构建控制器，上传固件，并进行台式测试。

在第4部分，我们最终将构建LED刀片并组装刀柄。

为自己提供这个项目！得到bom。