从游戏到现实：基于立创EDA与HLK-LD102雷达的OneShot同款LED大灯泡DIY全攻略

从游戏到现实：基于立创EDA与HLK-LD102雷达的OneShot同款LED大灯泡DIY全攻略

最近重温了游戏《OneShot》，主角Niko手里那个温暖又神奇的大灯泡让我念念不忘。作为一个喜欢动手的嵌入式爱好者，我决定把它从游戏里“搬”到现实中来。经过几个月的方案摸索、打板验证和反复调试，终于做出了一个让我自己都爱不释手的智能LED大灯泡。

这个灯泡可不只是个摆设，它集成了两种智能控制方式：一种是“魔法”般的非接触感应——手靠近灯球就能点亮；另一种是触摸灯尾进行无极调光，可以随心调节亮度。整个项目从电路设计到外壳组装，全部可以自己动手完成，非常适合想入门嵌入式硬件DIY的朋友。

下面，我就把自己从方案选型、电路设计、模块配置到组装调试的全过程经验，手把手分享给你。即使你是零基础，跟着步骤走，也能做出属于你自己的“Niko大灯泡”。

1. 项目方案与核心器件选型

在开始动手之前，咱们先搞清楚这个灯泡要实现什么功能，以及需要哪些核心的“器官”。

1.1 功能定义与方案选择

我希望这个灯泡具备以下三个核心功能：

1. 非接触感应亮灯：手靠近或触摸灯球（上半部分），灯泡自动以最亮状态点亮。这需要用到微波雷达感应模块。
2. 触摸无极调光：触摸灯尾的特定区域，可以开关灯泡，并且通过连续触摸来平滑地调节亮度（从暗到亮，再从亮到暗循环）。这需要专门的触摸调光芯片。
3. 便携与充电：内置锂电池，通过Type-C接口充电，可以随意移动摆放。

基于这些需求，我确定了核心的硬件方案：

• 主控与电源：自己设计一块PCB主板，集成锂电池充电管理、供电切换和信号处理电路。
• 感应模块：选用海凌科HLK-LD102 10GHz微波雷达模块。它体积小、功耗低，并且可以通过电脑软件（上位机）灵活配置感应距离、灵敏度等参数，非常适合这种非接触感应的场景。
• 调光模块：选用RH6618A触摸调光芯片。相比常见的SGL8022W，它的PWM输出频率更高，调光过程完全没有闪烁感，非常“丝滑”。
• 光源：采用柔性LED灯丝。它比普通的LED灯带发光更均匀，直径更细，更容易弯曲塑造成灯泡里灯丝的造型。

1.2 材料清单准备

“工欲善其事，必先利其器”。下面是制作所需的主要材料清单，你可以按图索骥进行采购。

LED大灯泡DIY核心材料表

提示：原作者在淘宝店铺“核子Studio”提供了套件，如果觉得单独采购麻烦，可以直接购买套件。所有3D打印模型和PCB设计文件也可以在立创开源平台找到。

2. 电路设计原理解析

理解了功能，咱们再来看看电路是怎么把这些功能连接起来的。不用担心，我会用最直白的话讲清楚。

2.1 心脏：RH6618A无极调光电路

调光功能的核心是RH6618A这颗芯片。你可以把它理解为一个聪明的“灯光管理员”。

• 触摸感应：它的TCH引脚连接到一个铜箔片（就是我们贴在灯尾的胶带）。当你的手指触摸铜箔时，就相当于给这个引脚一个信号，芯片就能检测到。
• PWM调光：芯片的POUT引脚会输出一个PWM（脉冲宽度调制）信号。简单说，这个信号就是一系列高速开关的方波，通过改变“开”和“关”的时间比例，就能控制LED的平均亮度，实现无级调节。
• 模式配置：芯片有两个模式引脚MOD1和MOD2，通过把它们接高电平（VCC）或低电平（GND），可以设置4种不同的调光模式。比如，是触摸开关，还是触摸调光，亮度是否记忆等。

在我的第三代设计里，配置如下：

• MOD1引脚：悬空（相当于高电平）
• MOD2引脚：接地（低电平）

对照芯片手册，这个配置对应的是“不带亮度记忆的渐明渐暗无极调光”模式。也就是说，每次触摸调光，亮度都从最暗开始变化，不会记住上次关灯时的亮度。

// 这不是需要你写的代码，而是芯片的硬件连接逻辑： // MOD1 = 悬空 (HIGH) // MOD2 = 接地 (LOW) // 工作模式：无记忆渐明渐暗调光

• 驱动LED：POUT引脚输出的电流很小，不能直接驱动两条LED灯丝。所以我们需要一个“帮手”——一个NMOS管（图中Q1）。POUT信号控制这个MOS管的开关，MOS管再接通LED灯丝的电流回路。同时，雷达模块的输出信号也会连接到MOS管的栅极，从而实现雷达感应亮灯。

2.2 能量站：TP4056锂电池充电管理

我们用一块3.7V的锂电池供电，充电管理芯片选用经典的TP4056。

• 充电指示：芯片旁边有一个双色LED。红灯表示正在充电，绿灯表示电池已充满，非常直观。
• 充电电流设置：充电电流大小可以通过芯片PROG引脚上的电阻（原理图中的R8）来调整。公式是：R PROG = 1200 / I_BAT。
  • 比如，我想用500mA电流充电，电阻值就是 1200 / 0.5 = 2400Ω，也就是2.4kΩ。
  • 如果想用1A（1000mA）快充，电阻就是 1200 / 1 = 1200Ω，也就是1.2kΩ。
• 电路连接：VCC接5V Type-C输入，BAT接锂电池正极，GND接公共地。

2.3 魔法之眼：HLK-LD102雷达模块配置

这是实现“隔空点亮”魔法的关键。很多朋友问这个模块要不要写程序，答案是：不需要写代码，但需要用上位机软件进行配置。

重要：模块的所有资料，包括用户手册和配置软件，都可以在海凌科官网下载。搜索“HLK-LD102”就能找到。

模块引脚定义（看清丝印）：

• V：电源正极 (VCC)
• G：电源负极 (GND)
• O：信号输出 (OUT)
• RB1：模块的接收端 (RX)
• RB0：模块的发送端 (TX)

配置步骤：

1. 硬件连接：用USB转TTL模块，将电脑和雷达模块连接起来。连接关系是：TXD(电脑) -> RB1(模块RX)，RXD(电脑) -> RB0(模块TX)， GND对接，并给模块供5V电。
2. 软件配置：打开下载好的上位机软件，选择正确的串口号，点击连接。
3. 参数修改：连接成功后，就可以修改参数了。根据我的实测经验，推荐以下配置：
   • 控制模式：设置为3。这个模式的意思是，触发后灯光逐渐变亮，再次触发后逐渐熄灭。效果非常自然。
   • 封锁时间：设置为2000(单位：毫秒)。意思是触发一次后，2秒内不再响应新的触发。这个很重要，可以防止因为手部微小晃动导致的反复开关，也就是“防抖”。
   • 阈值：设置为500。这个值越小，模块越灵敏。500是一个比较适中的值，手靠近约5-10cm就能稳定触发。
   • 距离：设置为255（最大值）。让模块在其最大能力范围内感知。
4. 写入参数：修改好后，点击“写入”按钮，将参数保存到雷达模块里。之后它就会按照这个逻辑工作了。

配置好后，雷达模块的OUT引脚在触发时会输出一个高电平信号，这个信号直接送到我们前面提到的MOS管栅极，就能点亮LED了。

3. 手把手制作与组装流程

电路原理懂了，参数也配好了，接下来就是最有趣的动手环节。跟着我的步骤，耐心一点，你一定能成功。

3.1 灯丝组件的制作

这是最需要细心的一步，灯丝很娇贵，操作要轻柔。

1. 准备材料：取出两根LED灯丝、一根钢丝、漆包线、热缩管。切记：灯丝带孔的那一端是正极！焊接前最好用3V电源（两节干电池）测试一下，确认每根灯丝都能亮，并分清正负极。
2. 并联灯丝：我们的目标是让两根灯丝同时亮，所以采用并联接法。将两根灯丝的正极（带孔端）焊在一起，负极焊在一起。千万不要接成串联，否则电压不够可能不亮。
3. 穿管与塑形：
   • 先将一根粗的透明热缩管（直径2.5mm）套在并联好的灯丝组外面。
   • 将不锈钢钢丝穿入灯丝中间，帮助定型和增加强度。
   • 在灯丝两端涂上一些硅油，起到润滑和绝缘的作用。
   • 关键技巧：只加热热缩管的两端，让它收缩固定住灯丝和钢丝即可。千万不要整体加热，过热会导致LED灯珠损坏。

3.2 雷达模块安装与初步测试

1. 修剪模块：HLK-LD102模块对于我们的灯座来说有点长。可以小心地用剪钳将模块两端空白的PCB板剪掉一部分，注意不要剪到有线路和元件的区域。
2. 焊接排线：将一根5pin的ZH1.5mm排线焊接到模块的引脚上。对照之前的引脚定义，确保焊对。
3. 固定到支架：将雷达模块放入打印好的灯丝固定件（支架）的指定位置，用热熔胶牢牢固定。等胶冷却固化。
4. 连接与测试：
   • 将做好的灯丝组件穿过支架中心孔。
   • 把灯丝末端的钢丝用钳子弯一个小钩，这样能增加和支架的接触面积，打胶更牢固。
   • 在钢丝和支架的接触点打上热熔胶固定。
   • 最后，将灯丝的正负极引线（漆包线）焊接到主板的对应焊盘上。
   • 此时可以先接上电池，测试一下触摸调光功能是否正常。用手触摸主板上的触摸焊盘，看灯丝能否亮起和调光。

3.3 总装与最终调试

胜利在望！最后一步是把所有部件组装成一个完整的灯泡。

1. 固定灯丝：将卡簧放入支架的卡槽，用卡簧钳将其扣紧，使灯丝组件被牢牢锁在支架上。在卡簧周围再补一些热熔胶加固。
2. 塑形：小心地用手将灯丝弯曲成你喜欢的螺旋状或波浪形。这个过程一定要慢，要有耐心，尽量减少反复弯折的次数，这是灯丝最容易损坏的时候。
3. 装入灯罩：将造型好的灯丝组件，轻轻地、沿着一个方向旋转着塞入定制的PET灯罩内。可以用手指从外部微微调整，使造型更美观。
4. 处理灯尾：
   • 在光固化打印的灯尾外壳内壁，贴上铜箔胶带，这就是我们的触摸电极。
   • 将一根导线的一端焊在主板的触摸焊盘上，另一端用导电胶或焊接的方式与铜箔连接好。
5. 最终总装：
   • 将电池放入灯尾外壳。
   • 把主板背面打上热熔胶，趁热按进灯尾外壳的对应位置固定。
   • 将雷达模块排线、灯丝引线、电池线等所有线缆理顺，用胶带捆扎在一起。
   • 关键技巧：在拧紧灯尾和灯罩之前，先将灯尾反向旋转一圈，然后再正向拧入。这样可以避免内部的线缆在拧紧过程中被过度扭转而扯断。
   • 如果拧到一半感觉非常吃力，可能是电池卡住了，不要用蛮力，拆开重新调整一下电池位置。

4. 设计注意事项与避坑指南

这些都是我在多次迭代和收到网友反馈后总结的“血泪经验”，能帮你省下不少时间和物料。

• PCB布局要点：

  • 电容要靠近IC：原理图中每个芯片旁边的滤波电容，在画PCB时一定要尽可能靠近该芯片的电源引脚放置，这样才能起到最好的滤波效果。
  • 给调光芯片“留空间”：RH6618A这颗触摸芯片对噪声比较敏感。在PCB布局时，应尽量避免在芯片底部大面积铺铜，特别是它的触摸感应引脚（TCH）相关的走线，要与其他信号线（尤其是时钟、高频线）保持一定距离，否则可能会引起误触发。

• 组装心法：

  • 耐心是美德：整个制作过程，尤其是灯丝塑形和内部走线，非常需要耐心。急躁很容易导致灯丝断裂或线缆短路。
  • 先测试，后封胶：在打热熔胶固定各个部件之前，最好先连接好所有线路进行功能测试（感应、调光、充电），确认一切正常再固定。
  • 注意绝缘：灯丝引脚、导线焊点等裸露部分，在装入狭窄的灯罩前，务必用热缩管或绝缘胶带处理好，防止短路。

好了，到这里，你的专属智能LED大灯泡就应该能成功点亮了。当你在黑暗中用手轻轻靠近它，或者触摸它的尾巴来调节一抹暖光时，那种从游戏走进现实的创造快乐，就是DIY最大的魅力。如果在制作过程中遇到任何问题，或者有更好的改进想法，欢迎一起交流探讨。祝你制作顺利！