我一直想教導(dǎo)我兒子和女友的女兒學會設(shè)定目標并堅持到底的技巧。此外，我擅長徒步旅行，而且我能看出我兒子對旅行非常感興趣，所以我想或許可以把這兩件事結(jié)合起來，設(shè)計一個游戲，以圣誕節(jié)為借口來進行。起初，我的計劃只是獨自一人用定制的 PCB 來完成這個追蹤游戲，使用的是 NRF52832 芯片，這個芯片已經(jīng)在我抽屜里放了好長時間了，確切地說，差不多有 10 年以上了。實際上，我還有一些 Redbear Lab 的 NB-N2 模塊。這家公司已經(jīng)不再運營了，但我一直想找個好項目來使用它。

因此，其中一個模塊被設(shè)定為藍牙低功耗(BLE)信標，而另一個則作為追蹤器，它會根據(jù)接收信號強度指示(RSSI)值發(fā)出視覺警報。我從我的佳明 Instinct 手表中獲得了這個游戲的靈感，這款手表通過一個強度計幫助我確定手機的位置，即使手機發(fā)出的聲音警報也聽不到的情況下，我也能夠追蹤到它。

所以，我設(shè)計了兩款電路板，一款做成手鐲的樣式送給我的兒子，另一款做成耳飾的樣式送給我女友的女兒。我覺得這樣還能作為一份貼心的個性化禮物送給我的女友。

但后來我發(fā)現(xiàn)，盡管 MN-N2 模塊的尺寸為 10×18 毫米，但對于耳環(huán)來說還是太大了。所以我不得不大膽嘗試，然后在 NRF52832-QFAA 芯片上使用芯片天線來完成這個設(shè)計。這對我而言是一個很大的技術(shù)突破，但我還是自己制作了 NRF24 天線，并且之前它運行得還算不錯。所以我參考了參考設(shè)計及其支持論壇，這些論壇是 Nordic 非常出名的。最終我制作了一個包含三個 4 部分的印刷電路板。電路圖將在下面附上。

這個想法是將印刷電路板的連接部件剪開，去除多余的部分，然后用黃色硅線將它們連接起來，讓它們垂下，這樣就能使它們像單獨的電路板一樣搖擺，而不是成為一個整體的印刷電路板。

但是，在這里，“沒有計劃能在與敵人初次接觸時幸存下來”這句話的含義得到了完美的體現(xiàn)，因為我的 PCBWay 貨物由于海關(guān)原因被聯(lián)邦快遞滯留了。所以不得不臨時應(yīng)變。于是我查看了我的庫存，找到了一些舊的定制 PCB 板，我用它們作為我于 2024 年 11 月初和 2025 年 4 月制作的“艾拉警報”項目的概念驗證原型。從技術(shù)上講，我正在將廢品變成黃金。所以它配備了 esp32 和 LED。但我認為僅靠這些還不夠，因為這次競賽我還想保留那些關(guān)于調(diào)皮和乖巧的清單、在圣誕樹下尋找禮物的完整體驗。所以這就是我最終的計劃。

另一種概念

制作一個 3D 打印的螺旋形圣誕樹，并在螺旋上安裝 LED 燈。BLE 跟蹤器和信標將被封裝在圣誕樹設(shè)計的外殼中。我可以使用可尋址 LED 將螺旋用作進度條，以跟蹤善舉的情況。BLE 信標將每隔 10 秒廣播信號。BLE 跟蹤器將監(jiān)聽信標，并根據(jù) RSSI 值計算的距離來控制 LED 的亮度，距離越近速度越快。目前，我將通過樹上的按鈕來控制善舉的進度，但如果時間允許，我將使用 BLE 自身來控制它。一旦進度條完成，樹頂?shù)男切菍疗鸩⒓せ罡櫰鳌Ｈ缓?，這個人可以去尋找我藏好的禮物的地點。實際上，禮物的鑰匙被保存在樹下。

案例設(shè)計

我只有不到一周的時間，所以首先我是在紙上設(shè)計了這個概念，并在 SolidWorks 軟件上制作了模型。然后用圓形管做成了 3D 打印品，管子呈螺旋狀。但我原本認為很優(yōu)雅的螺旋形狀，最終卻變成了一個常見的棕色表情符號的樣子。這時我才意識到，我的機械工程思維完全凌駕于設(shè)計感之上。為什么?圓形截面在結(jié)構(gòu)上比矩形截面更穩(wěn)固，而且能呈現(xiàn)出更好的帶狀外觀。后來我在 Thingiverse 上也找到了一個螺旋結(jié)構(gòu)。我還是繼續(xù)自己重新設(shè)計了這個方案，但隨后 3D 打印過程出了問題，導(dǎo)致材料被弄成了“意大利面狀”，我也沒有時間重新嘗試了。于是我就決定采用圓形管螺旋結(jié)構(gòu)。我把 LED 燈帶纏繞在其周圍，并在頂部加上了一個星星裝飾。

代碼

我用于追蹤器和藍牙低功耗信標所使用的印刷電路板配備了 ESP32、WS2812B、MCP73831(電池充電器)和 AP2112K(3.3V 低壓降穩(wěn)壓器)。我將使用這些元件。而 OLED、觸覺電機驅(qū)動器和開關(guān)我不會使用。正如我所說，這個印刷電路板是為另一個項目設(shè)計的，但在電源分配電路方面我犯了一個錯誤，因此不得不進行拼湊操作以確保電池充電正常。不過，您仍然可以使用任何 Feather ESP32 板來重現(xiàn)這個設(shè)計，使用普通 LED 而不是 RGB LED。

藍牙低功耗信標代碼：

追蹤器代碼

“貝肯”廣告播放 1.5 秒，然后靜止 15 秒。追蹤器掃描 20 秒，然后靜止 10 秒。這樣既能節(jié)省電池電量，又能有意地延長尋找禮物的時間，從而營造出更多的期待感，提升用戶體驗。

螺旋形圣誕樹電子裝置

對于螺旋樹的控制部分，由于時間有限，我使用了我上個項目中的印刷電路板，并且取得了非常出色的效果。

這就是該項目的最終照片。

圣誕樹下禮物的秘訣

嗯，當時正在聽《好、壞、丑》這張專輯。我喜歡里面的背景音樂。

結(jié)論

我非常高興能夠成功制作出一個非常粗糙但能正常運行的項目模型，更重要的是，我還能夠?qū)⒆约号f的印刷電路板重新利用，賦予它新的生機。我仍然不喜歡那種有圓形橫截面的螺旋結(jié)構(gòu)，會在對支撐結(jié)構(gòu)進行仔細布置后重新打印出正確的樣式。也許我可以把它做成一條 DNA 或者是一盞普通的臺燈。

本文編譯自hackster.io