【DIY】光剑（一）：炽焰长剑的诞生

DIY 光剑创客作品

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发布时间: 2019-11-25

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相信大部分人都看过星球大战或者玩过魔兽世界，里边各种造型炫酷的武器层出不穷，在现实生活中拥有这样炫酷拉风的“装饰”是我长久以来的梦想，你可能也有过和我相同的梦想。今天我们就来自己动手制作（DIY）一把光剑，我会详细
我将按照整体创作的先后顺序（从构思到设计最后制作）带大家一起体验创客DIY的乐趣，本文是DIY光剑系列文章的第一篇，主要介绍需求分析、方案对比和结构选型测试。
依旧是我以往的风格通俗易懂，干货满满！老样子看不懂算我的。let's start it!
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/201911/05e9b8b20f7874ea0fe8987676c0e53f.png)
# 文章结构：
为了节省您的阅读时间，便于您查找有用信息，特将文中重要章节在此简述。（相当的有诚意，满满的诚意，为人民服务）
1.需求提出及分析
2.方案论证及项目规划
3.结构选型及测试
4.硬件设计
5.结构设计
6半成品展示
# 需求提出及分析
**首先**
作为一个孩子的父亲，深知兴趣对孩子学习的重要性。希望能够通过创客DIY的方式，将孩子的兴趣引导到创客教育上
作为一个编程老师（创客老师），深知作品的趣味性、可玩性对学生兴趣的重要性
作为一个科技教育自媒体作者，我的目标是能够向所有人科普技术，降低技术学习门槛，希望作品的受众尽可能多。
作为一个微信订阅号的运营者，深知与网友互动的重要性。
小结：综上所述需要设计一个好玩、好看、简单、低成本、互动性强、可教学的作品
**然后**
根据上述内容将需求深化：
1结构：可以理解是作品的外观，在成本允许的范围内尽可能好看，实用，便携。可以使用的材料有轻木板、亚克力板、PVC板等
2软件：可以理解是光剑最终要实现的功能，可编程，可互动，容易使用。可以将作品中添加物联网功能、图形化编程功能等
3硬件：可以理解是实现作品需要使用的电子零件。需要使用单片机、LED灯、电池等电子相关零件
小结：果然是有梦想的作品，大项目
#方案论证及项目规划
## 方案论证
**简化需求按照结构划分：**
可将光剑分为剑柄和剑身。剑柄即为剑的手握部分，这部分内部空间比较大，可以考虑将供电部分和控制部分放在里边。剑身部分，主要外观表现区域，考虑美观，只能将发光部件装在这里。
**按照功能划分：**
1发光部分：要实现光剑的效果，最经济的方案是使用LED灯，因为LED灯功耗低，好控制，成本也比较低。纵观网上可以买到的各种LED，WS2812是个非常不错的方案，不光体积小便于隐藏，控制也非常简单，并且价格也可以接受
2供电部分：给整个系统供电，一个LED灯的功耗不高，但多个LED一起点亮并实现光剑的效果，功耗可就不低了，好在每次使用的时间不是很长，电池的总体积可以接受。综合考虑结构难度及硬件成本可以有下边两个方案：1可充电锂电池方案；2外接移动电源方案。由于移动电源体积一般比较大，不适合嵌入到作品中，光剑作为一个手持武器，可以考虑将移动电源装在身上，将电源线通过衣服袖子接到手中剑柄上，这样有衣服的掩护，电源线并不容易被发现，避免影响作品外观。
3控制部分：作为一个力争降低技术门槛、让大众可以理解并学会的创客自媒体及编程老师，我可以很负责人的向您推荐arduino这个方案，这是创客的最佳方案，没有之一。首先，arduino比较容易，可以大大减少软件的工作量；其次arduino成本比较低，大部分人都可以接受；最重要的，我是有梦想的，要把这个作品当作一个编程教育的教具送给朋友们，据我所知只有arduino可以比较容易的实现，这就是开源的力量。
##项目规划
由于工作量比较大，并且有一定的难度，将大项目划分为若干个小项目非常有必要。我将项目划分为一下几个阶段：
1.大宝剑1号：先给这个阶段（作品）起个响亮的名字：“DLGG的炽焰长剑”。这个阶段主要基本功能的验证及结构（外观）设计及验证。
2.大宝剑2号：“爱与家庭，银色复仇者”。在大宝剑1号的基础上增加物联网（互联网）功能，测试作品的互动性，并少量生产送给朋友进行初步产品测试。
3.大宝剑3号：名字还没想好。增加扩展特效，互动特效等。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/201911/2db8ed02d58184c34da422c47072a059.png)
# 结构选型测试
考虑到机械强度及实现难易度，我先通过PVC管的方案测试光剑效果。
WS2812的LED灯带有几种规格，1米60个灯的和一米144个灯的。下图是1米60个灯的：
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/201911/8e1a4a31c2f787dcbe9e093605002b4f.png)
PVC管的型号比较多，符合我们要求的有16mm的20mm的，再大就不好看了，这两种直径的管管壁厚度和颜色又分很多种。我随便选择了两款，并通过红色，绿色，蓝色和白色进行测试，查看是否可以满足外观要求，测试结果如下：
16mm薄管，测试的是1米60个灯的，红色可以隐约看出灯的位置，绿色不明显但绿光较少白光较多，蓝光虽然没照清晰，但也能明显看出LED灯的位置，白光还可以，总体来说不理想
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/201911/ff956bd33e3b19af4cfb7e3d31a293ad.png)
20mm直径2mm厚的管，LED位置能够看到的情况明显改善，因为厚度增加，光线模糊后比较均匀发散到管壁上，效果明显好于16mm的管。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/201911/699684d1734feb8fc282fa5677933e7c.png)
最终考虑综合因素，决定使用20mm的管和1米144个灯的灯带实现大宝剑1号：DLGG的炽焰长剑。下一篇文章我会详细描述制作过程和注意事项，敬请关注。
# 硬件设计
## 方案一：移动电源外部供电
讲道理我是喜欢这个方案的，因为省事，将电源线通过衣服袖子接到手中剑柄上，这样有衣服的掩护，电源线并不容易被发现，避免影响作品外观。这个方案也相对比较安全，18650是锂电池默认不是十分安全，另外锂电池有反接风险，反接后会烧掉MT3608升压模块（别问我怎么知道的）。但怕因为技术含量低审核不过，还是用下边的方案吧。

## 方案二：18650供电不充电
通过MT3608 DC-DC 2A升压模块将18650锂电池电压升压到5v为arduino nano和全彩LED灯带供电。下边的连线原理图中画了充电部分，实际做的时候不充电，因为手柄空间有限，即放不下了。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/201911/4d2f653b037191f8c6c109edc0133882.png)
结构设计
硬件设计没什么难度，常规设计，开关可以选择拨码开关，按键也可以考虑增加滤波电容提高稳定性。下面要考虑结构，把这堆东西放进去。我想了下边两套方案
1.PVC管方案
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/201911/05ea4cc1ceb5b54b327dde2bde7ac509.png)
# 半成品展示
因为时间原因，只写了个简单的测试程序测试一下颜色效果，最终当然要实现高大上的动态炽焰效果
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/201911/c8f51f84b698ef07a9b1e34ef28af572.png)

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潘小辉 135天前...

说了一个大概，但还是有启发作用的

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