手提式信标灯

截止至2023年12月25日，我更新了第二代的手提式信标灯并更改优化了工程和附件中的3D模型。

我创建了一个QQ电子交流群，欢迎各位爱好者加入该群聊：527972069

一．项目介绍：

       在今年年初，游戏《OUTER WILDS》中的一款发光道具吸引了我的注意，激发了我将它从虚拟世界带到现实生活中的想法。为此，我投入了大量时间设计电路和模型，并历经多次迭代。如今，我终于成功打造出了一款令人满意的手提灯。

 

二．作品功能与设计方案：

       本作品采用12V锂电池组为线性稳压器和LED灯带提供电力，线性稳压器将12V电压降至3.3V，为控制模块供电。控制模块集成了单通道触摸无极调光、433MHz 无线接收及解码功能，使作品具备遥控和触摸调光特性。此外，电路板内部还配备了三节串联锂离子充电管理模块，能够为 12V 锂电池组充电。这款作品不仅具有高观赏性，还具备实用功能，可用于当做桌面摆件和户外照明灯。另外，电路板内部还集成了锂电池充电管理模块，使用Type-C充电线可对电池充电。

    以下是该作品电路设计的简易结构框图：

 

三.耗材准备：

    这里列出了组装该作品的部分零配件。

 

配件	数量	用途
M6大平头螺丝 6mm	6	固定提手
M3螺柱 30mm+6mm	3	内部支架装配
M3螺柱 13mm+6mm	6
M3内六角螺丝 15mm	3
M3内六角螺丝 8mm	4
M3不锈钢垫片	4
M3螺母	1
M3自攻螺丝 8mm	2	固定电池仓
M2自攻螺丝 10mm	4	遥控器安装固定
M2自攻螺丝 5mm	4	固定主电路板
主电路板	1	遥控接收、无极调光、充电管理
遥控发射板	1	遥控发射
三节串联锂电池保护板	1	锂电池均衡充电、过流过放电保护
12mm金属自锁开关	1	总开关
XH2.54mm 2Pin 接线端子	5	电路连接
18650锂电池	3	供电
散热片和导热硅脂	1	充电芯片散热
铜箔胶带和导线	1	触摸感应
T9000胶水	1	粘合灯罩
黑色美纹纸	1	内部遮光
3D打印件	1	外壳

 

灯带：使用色温6000K 电压12V的LED灯带。背面自带背胶，灯带可自由裁剪。

 

 

天线：发射、接收天线均使用433MHz弹簧天线。

 

 

充电母座：使用Type-C 2PIN 卧式母座。

 

 

散热片：使用9*9*5的铝散热片。推荐选择带背胶的。

 

 

磁铁：使用17mm*15mm*6mm（L*D*H）的铷磁铁。

 

 

铜箔胶带：铜箔胶带充当触摸感应电极，截取20mm*30mm的铜箔胶带，用焊锡将铜箔连接在TCH线路中，贴在感应面的背面。

 

 

黑色美纹纸：用于内部遮光。灰色外壳是有点透光的，使用黑色美纹纸贴在外壳的内部，可减少透光。

 

 

锂电池保护板：使用三节串联锂电池保护板，该保护板可起到均衡充电、欠压、过压、过流保护。

 

 

金属自锁开关：使用12mm金属自锁开关。用于控制总电路。

 

四．硬件介绍：

 

电池充电管理：

     本作品采用 IP2325-3S 芯片进行电池充电管理。这款芯片是一款三节串联锂电池同步开关升压充电管理芯片，接入5V电源后能为三节串联的锂电池组充电。

IP2325-3S 具备丰富的保护功能，能够确保模块稳定可靠地工作。芯片内部集成了 NTC温控功能，可通过连接第 4 管脚（NTC）的电阻检测电池温度。当电池温度过高或过低时，充电管理芯片将停止对锂电池组充电。

       请注意，充电管理芯片在充电过程中会产生热量，建议使用一枚 9*9（mm）的散热片贴在芯片顶部，以获得良好的散热效果。在使用散热片时，请确保周边元器件高度不超过充电管理芯片，并避免散热片造成周边元器件短路。

 

单通道触摸无极调光：

     本作品采用单通道触控型芯片 RH6618A 实现无极调光。该芯片的无极调光 PWM 频率高达 25KHz，使得调光过程更加平滑。RH6618A 内置电容式触摸感应电路，可通过触摸 TCH 管脚实现触摸调光。

在工作过程中，POUT 管脚输出 PWM 信号，连接到 NMOS 管的栅极以驱动较大功率的灯带。值得一提的是，这款芯片无需烧录程序，内置了模式配置管脚：MOD1、MOD2。通过改变这两个管脚的电平，可以切换无极调光工作模式。配置高电平时，将模式配置管脚接 VDD或者直接将该管脚悬空；配置低电平时，将管脚接地。

       RH6618A 的第 5 位管脚（TCH）为触摸感应管脚，可通过串联一颗电阻并连接铜箔来实现触摸感应。将铜箔贴到非金属薄片上，触碰薄片即可调光。若使用高低电平控制调光，可在铜箔旁边接一根串联二极管和电阻的信号线。给无极调光芯片输入高电平时，即可实现调光或开关；低电平则中止调光。

需要注意的是，TCH 管脚附近应减少其他线路布局，以提高触摸调光的抗干扰性。

 

无线遥控电路：

       433 遥控电路作为一种常见的无线遥控方案，通过发射和接收频率为 433MHz 的电磁波来实现信息传输。在本作品中，我采用了编码发射一体芯片（LBT12B）、接收芯片（LR680J）和解码芯片（FJ1527-M3）来实现完整的无线遥控功能。这些芯片具有低成本、外围电路简单、低功耗等特点，433发射模块仅需一颗 3V 纽扣电池即可驱动。

        在无线遥控模块中，输入的电信号经过编码-发射-接收-解码和输出电信号等流程来实现遥控。解码芯片（FJ1527-M3）配备了一颗复用开关，在1秒内连续按下两次开关时，模块将进入对码模式，该模式下支持新增遥控器控制电路。在对码模式下，只需按下遥控器发射按钮一次，即可完成配对。若长按开关 8 秒以上，解码芯片将清除配对记录，使先前配对的遥控器不再被识别。如需重新识别，需再次进行配对。

为提高 433 遥控模块的遥控距离，请注意发射和接收天线（ANT）周围不要铺铜。

 

线性稳压器：

     由于作品使用的是12V的锂电池组供电，而部分控制芯片的额定电压较低，因此需要将 12V 电压降至 3.3V 为控制芯片供电。在这里，我使用了一款性能稳定的线性稳压器-ME6118A来将12V电源转换至芯片能够安全且正常工作的电压。

 

三节串联锂电池组：

       锂电池组是我自制的，内置充电保护模块，详情可查看我另外一个开源工程：FM3450C 三节串联锂电池充电保护芯片

       第二代锂电池组使用18650锂电池、锂电池充电均衡保护板、电池仓和3D打印件组成，通过简单焊接组装就能做好。

 

 

电路图绘制：

       我使用了嘉立创 EDA 设计出了原理图和 PCB 图。这两幅图较为简单，非常适合新手 DIY 尝试。在原理图中，我对一些需要注意耐压的电容进行了标注。这些电容的容值后面都用“*”进行了标记。建议选用耐压 16V 以上的电容来保证电路的稳定性。

以下是板子的实物图：

 

 

五．3D模型设计：

       Autodesk Fusion 360是一款很适合新手的建模软件，该模型也是用它来设计的。

       设计完成后使用FDM打印机打印出3D实物图。

 

 

六. 制作过程：

 

灯板：将LED灯带裁剪合适的长度，贴在底板上，然后用导线并联，最后用热熔胶固定。

底板可使用附件3D模型里的底板。或者自己购买2块140mm*140mm*2mm的塑料板，自行打孔。

 

将把手、铜箔胶带、电路板、铷磁铁、铜柱固定在模型上。

 

 

用黑色美纹胶带覆盖模型内部，安装灯罩（需要用胶水固定，可用T9000胶水固定，安装灯罩可在最后安装）并在开关的螺口打上热熔胶，以防松动。

 

 

安装灯板和电池和垫片和螺柱。再将线路连接好。（这个阶段可以启动模块测试电路能不能正常运行。）

 

 

盖上另一面灯板，再用螺柱固定。

 

 

盖上灯罩固定件，并装上螺丝。在灯罩固定件上打完胶水之后安装灯罩。

 

 

待其凝固后就可以使用了。

 

以下是成品展示：

      

 

 

 

 

七. 结语：

       这款手提灯不仅是游戏精神的现实体现，也是我对游戏创意的致敬。我的目标是让更多人通过这款作品感受到游戏的独特魅力和灵感。大家可扫描文章开头的二维码观看手提灯的演示视频。该作品工程已发布至立创开源硬件平台，我也会陆续更新与完善工程的内容，感兴趣的朋友可在哔哩哔哩输入文章名搜索到我或点击以下连接找到该作品视频：【立创开源】 我复刻出了星际拓荒中的信标灯

最后，我衷心感谢立创开源硬件平台为我提供了免费的耗材支持，这让我有更多的机会去验证方案。感谢大家的关注与喜爱！