如何使用WS2812b制作3D打印LED标牌

最近，我用新的工作台和工具升级了我的工作室设置。我想从市场上购买一些带有控制器的现成灯。但正如你所知，我是 DIY 项目的忠实粉丝，当我可以选择 DIY 或购买时，大多数时候我更喜欢 DIY。我已经完成了制作一个带有“我爱DIY ”文字显示的LED招牌，这将激励我做更多的DIY项目，而不是从市场上购买现成的产品。在这个过程中，我将继续我的学习过程并提升我的技能。

我的目标是制作 LED 标志，使我可以通过使用可寻址的 RGB LED 来改变颜色和选项以发挥不同的效果。在谷歌搜索后，我发现了一个不错的3D 打印设计，这是我制作这个项目的灵感。由于缺乏适当的文档，我在构建过程中遇到了很多困难。因此，我在构建过程中记录了所有内容，并将在此处分享。

在这个 Instructable 中，我将向您展示如何使用 WS2812b 可寻址 RGB LED 制作定制的 3D 打印 LED 标牌。我还将指导您使用 PC 和智能手机配置 WLED。在这里，我使用了一个 ES32 模块来控制标牌。但是您可以使用 ESP8266 代替 ESP32 板。

补给品

使用的零件：

1.WS2812B RGB LED（亚马逊）

2.ESP32（亚马逊）

3.30AWG 电线（亚马逊）

4. DC 适配器 5V（亚马逊）

5. 热缩管（亚马逊）

6. DC Jack -Female（亚马逊）

7.黑丝（亚马逊）

8. 白丝（亚马逊）

使用的工具：

1.3D打印机（亚马逊）

2.烙铁（亚马逊）

3.剥线机（亚马逊）

4. Nipper（亚马逊）

5. 热风机（亚马逊）

第 1 步：字母 3D 打印

第一步是从printables下载 STL 文件。这些很棒的设计是由Satellietje制作的。

然后使用深色灯丝（黑色或灰色）3D 打印字母和形状。我使用 eSun 黑色 PLA 灯丝来打印零件。

我使用的设置如下：

打印速度：60 毫米/秒

层高：0.2mm（0.3也可以）

填充密度：25%

挤出机温度：210℃

床温：65摄氏度

为了您的方便，我附上了我用来制作这个 LED 标志的 STL 文件。

字母 I.stl 点击下载

hart_groot.stl 点击下载

字母 D.stl 点击下载

字母 Y.stl 点击下载

第 2 步：移除支撑结构

打印字母和形状后，您必须移除支撑结构。支撑结构存在于用于安装 LED 的插槽中。我使用螺丝刀去除了 3D 打印部件上的多余材料。

第 3 步：准备 WS2812B LED

我购买了 3 个 WS2812b LED 模块，每个模块包含 10 个可寻址 LED。它们非常小，典型尺寸为 10 x 3 毫米。您可以将多个这些 LED 菊花链在一起，并单独控制每个 LED。

首先，我们必须将各个 LED 与 PCB 分开。您可以通过在连接点施加很小的压力来轻松地破坏它们。

这些 LED 具有级联端口传输机制，只需要一条线路。这意味着多个 WS2812B 可以级联并由单个连接单独控制以进行数据传输。因此，级联许多 WS2812B 模块只需要 VCC、GND 和数据传输的接线。

LED 像素只有三个输入引脚（5V、Data、GND）。PCB 上的箭头标记表示电流流动的方向。

第 4 步：安装 LED

每个字母表都有几个用于安装 LED PCB 的插槽。首先，您必须对齐 LED 以匹配 3D 打印部件中的方孔。然后用手指轻轻施加压力将其固定。

整个项目所需的 LED 总数为 22 个。部分详细信息如下：

字母“I” - 2 x2 = 4

形状“心” - 9

字母“D” - 5

字母“Y” - 4

第 5 步：准备连接线

将 LED 安装到 3D 打印部件后，我们必须使用电线将 LED 进行电气连接。我使用了 24 AWG 电线，但我建议使用 30 AWG 电线以便于安装后盖。

测量连续 LED 之间的距离，并相应地剪断电线。然后用剥线钳剥去绝缘层。为了更容易焊接，您可以使用少量焊料对裸导体进行镀锡。

第 6 步：连接 LED

LED 有 3 个端子（5V、Data、GND），一个用于输入，另一个用于输出。我使用了 3 种不同的电线颜色来轻松识别引脚。红色用于5V，黑色用于GND，蓝色用于数据连接。

我们必须将第一个 LED 的输出连接到下一个 LED 的输入。您也可以按照 LED PCB 上的箭头标记。在焊接电线之前，给焊盘上锡。现在放置烙铁的尖端，并将电线放在焊盘上。焊料将四处流动，它将形成完美的连接。

第 7 步：加入 3D 打印零件

在这一步中，我们将物理连接 3D 打印部件。为了将它们连接在一起，在所有部件中都提供了用于安装连接器的插槽。

在我们的 LED 标牌中有 5 个不同的部分，所以我们有 4 个接头，我们需要 4 个连接器。

我打印了一些额外的连接器作为备用。

连接器的 STL 文件附在下面。使用 100% 的填充密度来打印连接器，它将提供更多的强度。

根据我的经验，连接连接器后，接头不是那么僵硬。所以我在所有的关节上涂了少量的胶水。现在接头超级坚固，我真的很喜欢。

第 8 步：连接两个部分之间的 LED

在前面的步骤中，我们已经物理地连接了这些部件，但现在我们将用电气方式连接它们。我使用重击规则连接两个部分之间的 LED，并将一个部分的最后一个 LED 连接到下一个部分的第一个 LED。您保持了从左到右或从右到左的顺序。您可以观看我的视频教程以获得更好的理解。为了使 LED 连接更容易，我使用了一个 3 针 JST 连接器连接到终端。

焊接电线后，我在所有 LED 的背面涂了少量热胶。

第 9 步：安装后盖

在连接所有 LED 之间的电线后，它看起来真的很乱。我们必须使用后盖盖住这些电线。后盖有用于通过电线的插槽。

涂抹少量强力胶凝胶，对齐后盖并妥善固定。

安装后盖后，LED 标志看起来很干净。

STL 文件附在下面，点击名称即可下载

字母 I achterkant.stl

Hart groot achterkant.stl

字母 D achterkant.stl

字母 Y achterkant.stl

第 10 步：安装扩散器

如果你看裸露的 LED，光线会集中在中心部分，为了使光线均匀地扩散到字母/形状周围，我们需要一个扩散器（透镜）。

我使用白色 PLA 灯丝打印了扩散器。

将镜头与字母表中的插槽对齐并将其按入。如果镜头盖固定不牢，可以用胶水固定。

STL 文件附在下面，点击名称即可下载

字母 I 镜头.stl

哈特格鲁特镜头.stl

字母 D 镜头.stl

字母 Y 镜头.stl

第 11 步：上传固件

我们将使用 ESPHome Flasher 将固件上传到 ESP32 开发板。您可以点击这里下载它

然后点击这里下载固件

打开 ESPHome flasher，选择正确的 COM 端口并浏览固件，然后单击“Flash ESP”。

上传成功后，您会看到消息“完成！刷机完成！”

第 12 步：上传固件

我们需要一个 5V 的电源来为 LED 标牌和 ESP32 供电。电流额定值取决于您在项目中使用的 LED 数量。我总是建议在考虑最坏的情况时总是留出一些余地。在我的情况下，我测量了在全亮度下消耗的最大电流为 550mA。所以我使用了一个 5V 2A 的 DC 适配器来提供电源。

一个母直流插孔用于将电源从直流适配器分配到 LED 标志板和 ESP32。

第 13 步：配置 WLED

WLED 是一个很棒的开源应用程序，用于从您的 iOS 或 Android 智能手机或任何可以通过网络通过 http/https 发送命令的设备控制可寻址 LED，例如 WS2812b！

将直流适配器插入交流电源插座并搜索WLED-AP WiFi 网络，然后将其连接。您将重定向到 WLED 主页。

现在您必须配置 WiFi 设置，输入网络的 SSID 和密码，然后保存。

通过从以下链接下载智能手机应用程序来安装它。

点击这里下载安卓应用

点击这里下载ios应用

打开应用程序并单击“ + ”号以添加新设备。一段时间后，您会注意到一个名为 WLED 的新设备。

现在打开设备并根据您的要求配置 LED。最重要的参数是 LED 的数量。在这个项目中，它是 22，但如果你做一些不同的事情，它可能会因你的情况而有所不同。

现在您可以通过智能手机控制 LED。WLED上有很多很棒的效果，你可以玩一下。

第 14 步：与亚马逊 Alexa 配对

单击配置（角落处的齿轮图标），然后打开同步接口。

然后向下滚动到 Alexa 语音助手。勾选模拟 Alexa 设备并给出合适的名称。

现在保存它，你就完成了。

第 15 步：接线图

LED 标牌板、ESP32 和电源之间的连接非常简单。将母直流插孔的 5V 和 GND 连接到 LED 标志板和 ESP Vin 和 GND 引脚。

我将ESP32的D2管脚连接到LED标志板的数据管脚上。为了帮助大家更好地看原理图。

第 16 步：ESP32 外壳

我已将 ESP32 板放在一个漂亮的 3D 打印外壳中。您可以从Thingiverse下载 STL 文件。

第 17 步：完成

最后，我的 LED 招牌已准备好放置在我的工作室中。我把它放在一个浮动的架子上，它看起来真的很棒。

现在我可以通过智能手机控制 LED 标牌的颜色和效果。