成為絕地武士的第一步：制造光劍

你是否和我一樣，是看著星球大戰(zhàn)長大的——癡迷狂熱的那種。在我眼中，絕地武士是最酷的英雄，我只想成為其中一員?，F(xiàn)在我已經(jīng)長大了，我決定完成我的使命，和盧克、尤達(dá)、歐比-旺一起加入騎士團。

但從哪里開始呢？每個絕地武士都有什么？一件長袍！沒錯，不過你爺爺也有。但你爺爺沒有什么？一把光劍！有史以來最偉大的武器！每個絕地武士都有一把自己親手制作的光劍，所以我也會沿著這條真理之路去打造一把我自己的光劍。當(dāng)然，你可以買到非常逼真的電影周邊，一把帶聲音和燈光的光劍，但如果你可以自己制作的話又為什么要買呢？

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我的光劍里需要具備這幾樣?xùn)|西：

• 一個可拆卸的刀體，可以抵御攻擊并進行攻擊（我了解我自己，我肯定會用它來對付誰）；

• 多種顏色、音效，以及打擊東西時發(fā)出的碰撞效果。

我用了一些現(xiàn)成的板子，因為我不想自己動手設(shè)計和蝕刻。我用了以下物料：

??1568-1443-ND?— Teensy 3.5單片機：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/sparkfun-electronics/DEV-14055/6235191
??1528-1900-ND?— 來自adafruit的LSM9DS1加速度計/陀螺儀板：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/adafruit-industries-llc/3387/6623863
??1528-1492-ND?— 來自adafruit的音頻放大器板：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/adafruit-industries-llc/2130/5761279
??668-1592-ND?— 3W揚聲器：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/pui-audio-inc/AS03104MR-N50-R/7622243

??1528-1834-ND?— 3.7V 4.4AH鋰電池：https://www.digikey.com/product-detail/en/adafruit-industries-llc/354/1528-1834-ND/5054541
??1528-1996-ND?— 電池充電器：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/adafruit-industries-llc/259/6827129
??1568-1870-ND?— 可尋址RGB LED燈帶：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/sparkfun-electronics/COM-14732/9341920
??679-1070-ND?— 防破壞按鈕（2個）：https://www.digikey.hk/product-detail/zh/apem-inc/AV19401ZQEUL/679-1070-ND/1280136
??CP-1040-ND（https://www.digikey.cn/zh/products/detail/cui-devices/SD-40/96995）和CP-1140-ND（https://www.digikey.cn/zh/products/detail/cui-devices/SD-40J/252009）?— 用于安裝刀體的M/F連接器
? 毛坯刀體來自Ultrasabers.com（https://ultrasabers.com/）

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Teensy 3.5是一款具有多種功能和特性的小型開發(fā)板。它與Arduino IDE兼容，并且擁有很多可直接使用的現(xiàn)有庫。該開發(fā)板基于120MHz ARM Cortex M4，內(nèi)置512K閃存、192K RAM和4K EEPROM，它有40個數(shù)字I/O引腳（全部可配置為中斷，且一半左右可配置為模擬引腳），幾乎可為芯片處理能力范圍的任何項目提供充足的空間。我對其音頻能力特別感興趣，因為它有4通道數(shù)字音頻輸入和輸出。由于我的劍需要同時播放多種音效（例如，碰撞聲和背景聲），因此找到具有這種能力的載板將大有裨益。另外，它還配備了額外的microSD卡插槽，可用于存儲我的聲音文件。Teensy 3.5的特性和速度均足以處理運行光劍的任務(wù)。

Teensy板有若干不同的版本，其能力也各不相同。在購買前請務(wù)必仔細(xì)查看相關(guān)文檔，以防買錯所需的功能。

接下來是動作控制。由于Teensy 3.5沒有任何內(nèi)置的運動控制功能，因此我選擇了1528-1900-ND。這是一款九自由度傳感器，包括加速度計、陀螺儀和磁力計。我其實根本用不著磁力計功能，而是利用陀螺儀來確定劍的擺動，并用加速度計來確定碰撞的力度。實際上，我可以將這塊板疊在Teensy上。這兩塊板的排針序列都是一樣的。但這會造成正確的引腳彼此不對齊的問題。而且最大的問題在于電源和接地。在深入研究了1528-1900-ND規(guī)格書后，我發(fā)現(xiàn)該板在滿功率時的電流不到1毫安。由于這完全在Teensy 20mA I/O限值的范圍內(nèi)，我可以簡單地將與陀螺儀電源相連的I/O分配為高輸出，并將接地的I/O分配為低輸出。通常我不建議這樣做，但這次碰巧能行。實際的I2C通信引腳已經(jīng)排好了，因此沒有問題。下圖是我所使用的板子，但我還沒移除接頭，并將它們堆疊起來。

我同樣將音頻放大器（1528-1492-ND）也進行了堆疊，只是安裝在了板的底部，因為Teensy上沒有足夠的空間在同一側(cè)堆疊兩顆零件（它可是TEENSY！）。然而，由于該放大器需要大量的電流，所以無法與陀螺儀一樣使用I/O電源/接地技巧。在這種情況下，我只為它安裝了幾個未使用的引腳，而所需的連接則通過跳線來實現(xiàn)。以下原理圖：

以下是在封裝和灌封之前焊接到連接器上的刀體LED：

下圖中，連接器已完成了組裝和灌封并粘到3D打印的墊片上，以打造完美的貼合效果。

電池的電力通過刀體后向上供應(yīng)，然后回到單片機。這意味著當(dāng)?shù)扼w拔出時，電池會完全斷開，防止電池在不使用時耗盡電量。按鈕1用于控制刀體上電/下電，按鈕2用于改變顏色。如果按住按鈕2，光劍將進入“交叉沖突”模式。也就是不斷的閃爍和火花效果，如同刀體與另一個刀體碰撞一般。

查看完整的代碼: GitHub - Oldspicy/lightsaber

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說到電池，它可以牽引很大的電流；通過它的125個LED的電流高達(dá)5安培。不過標(biāo)準(zhǔn)AA電池并不會截斷很長時間。1528-1834-ND是一款4.4AH鋰電池組，到目前為止還能滿足功率的要求。在處理這個電池組之前，我注意到了很多小故障、重啟情況和奇怪的事情，我把它們歸咎于單片機的低電壓檢測。為了給電池充電，我為充電器和刀體上相同類型的連接器（CP-1040-ND）設(shè)計了一款3D打印支架。將該支架插入劍柄末端的刀體槽和5V電源中，以便為內(nèi)部電池充電。

聲音則通過連接到音頻放大器的668-1592-ND（揚聲器）播放。所有的聲音文件都存儲在Teensy上安裝的SD卡中（抱歉，我沒法幫你找到這些文件。網(wǎng)上有大量的無版權(quán)限制和開源文件，你可以通過自行進行搜索）。揚聲器粘貼在3D打印的劍柄內(nèi)，并壓合到劍柄的底部。

說到劍柄…我不打算告訴你如何制作。這其中充滿無限種可能，你可以盡情發(fā)揮想象去制作你認(rèn)為好看的，以及可以容納這些電子產(chǎn)品的劍柄。我用的是一根落水管、我在車庫里找到的一根管子，還有我在興趣商店和五金店找到的各種東西，再加上一些3D打印物品，以便把所有東西都裝在一起。這就是榮譽之光劍。

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組裝前：

安裝了刀體。我在客廳里和西斯作戰(zhàn)時，這個翼型螺釘能夠緊緊地固定住刀體，防止它飛出去。

利用你手邊的東西打造屬于自己的劍柄吧，讓你的光劍和你一樣獨一無二，即便與電影里的內(nèi)容不一樣也沒有關(guān)系。記住，星球大戰(zhàn)內(nèi)容豐富、背景復(fù)雜，每一位絕地武士都有自己的故事！

下面是一些隨機的構(gòu)建過程和測試圖片：

超酷畫面！

更多不同電子產(chǎn)品和解決方案的信息, 請查看：

• 解決LED熱管理問題，來看看這個方案：https://www.digikey.cn/zh/forum/t/topic/107

• PCB組裝后，如何清洗光纖收發(fā)器Broadcom HFBR-2522Z?：https://www.digikey.cn/zh/forum/t/topic/366

• 隔離直流/直流偏壓電源中的電源模塊：https://www.digikey.cn/zh/forum/t/topic/493

• 隔離基本步：正確的隔離解決方案：https://www.digikey.cn/zh/forum/t/topic/865

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