第1步：材料

您將在下面找到所需材料的確切數量。材料的總成本取決于您購買的地方，但LED環是最昂貴的組件，可能會讓您至少回到100美元。我強烈建議購買幾乎所有東西的附加物 - 部件不可避免地丟失，損壞或有缺陷。

（1張）黑色紙板或泡沫芯，大約18英寸×30英寸（你可以隨時修剪它）以后）。您可以使用其他材料，但要確保在電子元件上打孔時相對容易。

（156）紅外發射器：940nm波長紅外LED。你需要156個，但要得到更多;它們很便宜。我買了這些。

（61）紅外光電二極管：確保它們檢測到940nm紅外線。你將需要61，但得到額外的。例如，這些電阻器的電阻范圍為6.8歐姆至12歐姆。確切的值取決于您購買的紅外發射器的額定電壓。我們將以5V輸入電壓為三個串聯供電。您可以使用此計算器估算所需電阻的大小。

（61）10K歐姆電阻;每個紅外光電二極管一個。這些用作上拉電阻。

（61）12像素WS2812環 - 我從AliExpress（例如，這些）買了我的，因為它們便宜，但它們需要一段時間才能收到郵件。

（50）10cm三線女 - 女跳線 - 就像這樣。

像這樣的Dupont連接器套件。我還建議使用壓接工具。

（4）模擬多路復用器板 - 我買了這些？

（1）5V 20安培電源 - 我買了這個電源

（1）ESP32微控制器 - ESP32是一個神奇的微控制器，具有大量的內存和處理能力，你會需要這個項目。你可以在亞馬遜上獲得它們（例如，這里），但是如果你愿意等待它們（我買了這個），AliExpress有更多的選擇以更少的錢。

你還需要多種多樣的連接線和原型板用于固定組件：

22AWG或24AWG裸銅線或母線電線。獲得合適尺寸的線軸。

22AWG或24AWG連接線。我喜歡有機硅涂層的東西，因為它非常柔軟和耐熱。獲得幾個不同顏色的線軸。

18AWG或20AWG黑色和紅色連接線用于電源

用于傳感器的28AWG連接線 - 你需要很多，因為每個61都有一根單獨的電線傳感器。

這樣的原型開發板。

步驟2：構建單個“單元”

在我們構建全表面之前，我將向您展示如何制作單個“單元”：一組紅外發射器，一個紅外傳感器和一個RGB LED環。在某種意義上，表格設計很簡單：它只是這些單元格的一大堆。

在第一張照片中，您將看到布局圖。我將我的細胞組織成互鎖的六邊形，在后面的步驟中，我將向您展示如何將它們放在紙板表面上。目前，我們只關注單個單元格的構建方式，因此確切的布局并不重要。

紅外發射器位于每個六邊形邊緣的交叉點;紅外傳感器位于中間，由LED環包圍。第二張照片顯示了紙板上的布局（我實際繪制了兩個單元格，但我只會連接其中一個）。

步驟3：紅外傳感器和發射器的打孔

電子桌子的組件位于紙板的頂部表面，但布線全部都在背面。為了實現這一目標，我們以所需的方式在紙板上打孔。為了使組件合適，我建立了兩個打孔“夾具”，確保孔的適當間距。

第一個夾具用于紅外發射器和傳感器。我將一個兩針直角頭部焊接到一個小型的原型板上（見圖1）。孔的間距與LED引線的間距完全匹配。您可以添加一些熱膠并銳化點，以便更容易穿過紙板。

首先在六邊形的每個角落打孔，然后打孔（見圖2-4）。請注意，孔對齊水平 - 這對于背面布線非常重要。

接下來在中間打孔發射器的孔 - 注意這些孔是對齊垂直。見照片5.完成后，您應該在最后一張照片中顯示圖案。

步驟4：RGB LED環的打孔

每個RGB LED戒指背面有六個墊（見第一張照片） - 三個是輸入，三個是輸出，這使它們很容易連在一起。我將這些環連接到電路板上的策略是將三針直角插頭焊接到每組焊盤上，然后將這些插針穿過紙板，并通過三線連接將它們連接在一起。

為了打出戒指的孔我制作了另一個夾具，這只是一個環，針腳焊接并磨尖。你可以添加一些熱膠來使設置更強，所以它不會在應變下破裂。我還粘上兩根細線，以提供一個“十字線”來對齊戒指。見照片2-4。

將十字準線與環的中心對齊，然后推動銷釘以形成六孔圖案（照片5）。最終結果應該像照片6.請注意LED環的引腳如何排列到中心的一側 - 這對背面的布線至關重要。

步驟5 ：插入紅外發射器和傳感器

獲取一堆紅外發射器（清晰的紅外LED）每個細胞有一個紅外傳感器（黑暗傳感器）。為了簡化布線并防止自己出錯，我的所有紅外LED的極性方向都相同。對于發射器，所有正極引線（較長的引線）位于左側，所有負引線（較短的引線）位于右側。對于傳感器，正極引線位于底部，負極引線位于頂部。請參閱第一張照片。

將所有LED推入孔中。他們應該貼身地適應。您可能需要稍微擺動它們以找到穿過紙板背面的孔。完成后應該看起來像照片2。

將電路板翻轉過來 - 您應該看到引線穿過，所有正向引線（較長的引線）的方向相同。

步驟6：將線連接在一起紅外發射器

上面的第一張照片顯示了紅外發射器和傳感器的整體電路設計。我將首先向您展示如何連接其中一個單元格，然后展示如何為整個表格進行擴展。主要思想是在工作臺底部安裝一系列正負“導軌”，以便將它們連接在一起。

典型的紅外發射器額定電壓為1.2V至1.5V。由于我們將以5V電源為我們的電源供電，我們需要考慮這種差異。最簡單的策略是一次串聯三個，然后添加一個小電流限制電阻來保護它們。第二張照片顯示了紅外發射器電路。

在紙板背面，您可以繪制線條以顯示電源軌的位置。它們成對排列 - 一對位于紅外傳感器的左側，一對位于傳感器的右側（見圖3 - 左側的黑線已經存在）。

接下來，添加電源軌。我使用了22 AWG裸銅線段。按照紅線和黑線將它們按行排列。

如圖4所示，開始向下折疊引線：折疊第一個正極引線，使其穿過正電源線;然后將負極引線朝向其下方LED的正極引線折疊。繼續折疊，匹配正負極形成一個串聯鏈，最后負極引線穿過負電源軌。當你完成后，它應該看起來像照片5。

添加一個電阻（應該在6.8歐姆到12歐姆的范圍內，具體取決于你的紅外發射器）。確保電阻器與三個IR發射器串聯。見照片6。

將所有引線擰在一起并修剪額外的如圖7和圖8所示。在滿量程表中，下一步是焊接所有連接。

步驟7：連接紅外傳感器（光電二極管）

IR傳感器是一種光電二極管，以一種不尋常的方式工作，稱為反向偏置：正極引線（較長的引線）連接到負電源軌;負極引線連接到正電源軌。正如您所料，這會阻擋電流 - ，除非上有紅外光照射在它上面，在這種情況下，它允許電流流動（與常規LED相反的方向！）您可以找到更多信息，以及其他許多網站。

電路圖顯示在第一張照片中。需要注意兩個重要的事項：首先，我們在正極上讀出信號，這意味著當沒有紅外光照射在它上面時，引腳會讀取高電平（5V）（前面沒有物體）它）。我們在5V電源和信號之間添加一個10K歐姆的電阻，用作上拉電路并保護電路。當紅外光照射在光電二極管上時，它會失去電阻，所有電流都直接從電源流到地，導致信號引腳讀低（接近0V）。

折疊正極引線，使其穿過負電源軌。直接折疊否定線（見圖2）。添加10K歐姆電阻將負極引線連接到正電源軌。留下一小段引線伸出 - 這是我們將電線連接到讀取信號的地方。壓接并修剪所有電線。見照片3。

步驟8：完成紅外發射器和傳感器單元

重復前面的步驟以完成右側的第二系列紅外發射器。密切注意LED和電源軌的極性。不要忘記限流電阻！最后的電路應該如上圖所示。

另一個需要注意的重要事項是：RGB LED的6個引腳孔不應該擋住或穿過你現有的任何電線。

步驟9：添加RGB環

通過焊接兩個直角頭的三針段來準備RGB LED環墊子。我的策略是在兩個焊盤上添加一點焊料（參見第二張照片），然后使用這兩個焊盤“膠合”這些焊盤。一旦安全，請在所有六個焊盤上找回完整的焊點。

使用鑷子取下將引腳固定在一起的黑色塑料（見圖5）。小心不要拔掉插針或破壞焊料！

如圖6和圖7所示，將6個插針穿過孔。將電路板翻過來 - 你應該看到6個插針穿過，有足夠的額外領先優勢。在照片8中，您將看到焊盤是如何排列的：接地引腳始終是外部引腳，電源引腳是中間，信號引腳是內部引腳。

最終，我們將所有環與三針連接器連接在一起（參見上一張照片）。我選擇了顏色與引腳匹配的連接器（黑色和紅色表示電源，白色表示信號）。

步驟10：向上擴展

現在你了知道如何構建單個單元，您可以繼續構建一個全尺寸的單板。在某些方面，它很簡單：只需重復多次細胞模式即可。我選擇了一個包含61個單元格的圖案，這使得它既對稱又能產生很好的偶數組件。我將向您展示如何構建此配置。

步驟11：完整網格布局

第一步是在紙板的頂部布置六邊形網格。有一些關于六邊形網格的瘋狂網頁，但我想出了自己的繪圖方案。首先，畫一個50毫米乘30毫米的網格（第一張照片）。每隔一個交叉點（照片2）將成為單個紅外傳感器所在的“單元”的中心。用一系列對角線連接這些點給出了六邊形的輪廓（見照片3-5）。最后一張照片顯示了最終產品。你不需要勾勒出六邊形，但我發現提醒我一切順利是有幫助的。

第12步：為組件打孔

使用步驟3和4中的技術，紅外發射器和傳感器的打孔以及RGB LED環。請記住：六邊形的角是紅外發射器，孔應該水平定向;六邊形的中心是傳感器，孔應垂直定向。 RGB LED環的6孔沖頭應位于傳感器的左側或右側。見照片。

步驟13：添加所有紅外發射器和傳感器

開始通過推動紅外發射器穿過六角形角落處的所有水平孔。您應該能夠清楚地看到六邊形網格形狀（請參見第一張照片）。 重要：確保所有正極引線都與我們在步驟6中所做的相同。

接下來，推動所有紅外傳感器（光電二極管）通過，再次支付關閉注意極性，使它們都一致。結果應該看起來像照片3.此時，你會有很多尖尖的線索伸出紙板的底部，所以要小心。

步驟14：向下折疊潛在客戶

小心地折疊所有的如步驟6和7所示，對于紅外發射器，請記住，您正在嘗試形成三個串聯的LED組，從正電源軌到負電源軌。此處的任何錯誤都會導致LED陣列出現暗點或短路。

將一對LED引線扭轉在一起（照片4）。

步驟15：添加電源軌并連接組件

放下電源成對的導軌，如步驟6所示。在我的設計中，有12對電源導軌。確保它們越過折疊的引線 - 這將使它們更容易壓接。

將電線折疊在電源導軌上并壓接它們（見圖2）。確保每個電路的一側留有電阻器（見圖3）。

添加電阻器（發射器的限流電阻器和傳感器的上拉電阻器）。壓接和修剪所有連接（照片4-6）。

重要提示：請注意，在底部我有一排紅外發射器（即它們不適合三組）。為了確保它們點亮，我制作了三個水平組，需要穿過電源軌。我用Kapton膠帶讓它們絕緣。

焊接所有接頭 - 是的，這是很多焊接！您可以在照片7中看到最終產品。

步驟16：測試1：檢查紅外發射器組

此時，您可以在垂直組中測試IR發射器。將5V電源連接到一對銅導軌。一個問題：你看不到紅外燈！但事實證明，大多數傻瓜相機都能檢測出紅外線并將其顯示為紫色。關閉燈，將相機對準LED。我試著拍些照片（見上文）。

如果任何單個LED指示燈不亮，則可能表示它們有缺陷。如果單個串聯電路中的一組三個LED沒有亮起，那么任何一個都有缺陷，或者其中一個LED的方向錯誤（極性錯誤）。您可以使用萬用表進行檢查。根據需要拔出并更換LED。

步驟17：將各個電源軌連接在一起，然后測試

我們需要一種簡單的方法為所有正負電源供電。我的技術是采用一段連接線（22或24 AWG）將每根電源導線焊接到導線上的不同點。

首先布置連接線并標記連接導軌的位置。請記住，所有正軌應連接到正電源線;所有的負（地）電線到另一個。使用剝線器，輕輕地雕刻出一部分絕緣材料，然后用Exacto刀將其取下。見照片1至3.

在照片4和5中，你會看到所有的正軌焊接到紅線上，所有的負軌焊接到黑線上。

現在測試所有發射器！將5V電源連接到紅色和黑色連接線。獲取你的傻瓜相機并在黑暗中檢查。

步驟18：測試紅外傳感器

此時，您可以通過連接電源并測量二極管兩端的電壓來測試紅外傳感器。將萬用表的探頭連接到信號引腳（光電二極管和電阻器之間的額外引線）和負極（地線）上（見第一張照片）。接通電源時，電壓讀數應在3V至5V范圍內。

接下來，將手揮動到傳感器前面（照片2）。現在電壓讀數接近于零（我的萬用表在照片4中顯示為170毫伏）。

您可以測試每個傳感器，但這項工作非常繁瑣。測試幾個，然后我們將在添加多路復用器和微控制器時對它們進行全部測試。

步驟19：多路復用IR輸入

該項目的挑戰之一是投入數量。有61個紅外傳感器 - 太多不能將每個傳感器單獨連接到微控制器上的引腳。相反，我們使用模擬多路復用器。在這種情況下，我選擇了一個基于CD74HC4067芯片，可以處理16個輸入，因此我們需要其中四個來處理61個輸入。第一張照片顯示其中一塊電路板。

每個多路復用器有四個數字“選擇器”輸入和一個信號輸出。每個數字引腳可以設置為高電平或低電平，允許16種組合。設置特定模式選擇通道到信號輸出的輸入 - 具體來說，是我們想要的輸入的二進制編碼。例如，要讀取輸入數字13，我們將選擇器引腳設置為高，高，低，高 - 1101，二進制編碼為13.讀取信號輸出將給出與模擬輸入數字13相同的讀數。/p》

有多種方法可以組合多路復用器來處理更多輸入。我的策略很簡單：將所有數字選擇器線連接在一起（因此所有四個多路復用器都獲得相同的輸入選擇器），然后將每個信號輸出連接到一個單獨的微控制器引腳。要讀取任意輸入（在61中），我們取輸入數字的低4位并將其寫入選擇器引腳;然后我們使用接下來的兩位來決定要讀取哪個信號輸入。我后面提供的代碼中包含了所有這些邏輯。

步驟20：構建多路復用器單元

四多路復用器板組裝在一個大尺寸的原型板上。照片1到3顯示設置。每塊板的16個輸入位于左側。我一直向下添加直角公母接頭，以便插入和拔出IR輸入線。你可以把它們焊接進來，但我想在必要的時候讓它可以修復。接下來，使用常規接頭將多路復用器板焊接到大板上（照片5）。為每塊電路板添加電源和接地線（照片6）。

接下來，將所有輸入選擇器連接在一起。在我的電路板上，引腳標記為s0，s1，s2和s3。使用跨接線將所有s0引腳連接在一起;然后為s1，s2和s3做同樣的事情。最后，添加四根較長的導線，用于將輸入連接到微控制器上的引腳（照片7）。

每塊電路板上都有一個標有“信號”的輸出。為每一個添加一根導線（照片8中的藍色導線）。

最后，使用Dupont四線外殼連接兩組四根導線的另一端（照片9）。我真的很樂意使用特殊的壓接工具。

步驟21：連接所有紅外傳感器

此步驟這是非常繁瑣的：我們需要為每個紅外傳感器制作一根導線，它從傳感器本身（我們留下的小導線）到多路復用器。我們還需要記住從IR傳感器的位置到多路復用器系統中的索引的映射。

我的方案是將它們分組成行;為整行制作一組電線，并將所有電線連接到一個Dupont外殼。第一張照片中顯示了一個這樣的“單位”。連接到IR傳感器的一端是一個母連接器;另一端是一組公連接器（照片2）。

將多路復用器板對齊在桌子的一端（照片3）。插入電線組（照片4），然后將每端連接到連續的紅外傳感器（照片5和6）。當你完成一行時，它應該看起來像照片7。

重復所有傳感器行。是的，我知道，單調乏味。完成的電路板顯示在照片8和9中。

步驟22：組裝并安裝RGB LED環

重復前面描述的過程，將兩個3針直角插頭部分焊接到每個LED環底部的焊盤上。當焊料很硬時，小心地從焊頭上取下黑色塑料，只留下引腳。是的，我知道，再次乏味！當你完成后，你應該把這些東西搞得一團糟 - 看照片。

將每個環推到一個前面制作的六個孔中，將環安裝在頂面上（照片3）。要溫和，因為針腳很容易折斷。完成后，頂部表面看起來應該像照片4.

恭喜，頂部完成！

步驟23：連接LED環

將紙板翻轉過來，您將看到LED環上的所有3針組對穿過（見第一張照片）。六個引腳具有以下功能：接地，電源輸入，數據輸入和接地，電源輸出，數據輸出。這使我們可以使用三線連接器（兩端帶有母連接器）輕松地將環連接在一起。結果是RGB LED的單個邏輯條帶，只要我們仔細地繪制出每個LED邏輯陣列的位置，就可以輕松編程。這些信息（連同IR傳感器索引）在代碼中的一個位置表示。

這種策略的一個問題是產生的“條帶”由61個12個LED的環組成 - 總共732個LED！好多啊。第一個問題是電源：我們的三線連接器可能是24或26 AWG，這不足以為所有這些LED傳輸電流。其次，我們使用的WS2812 LED花費時間將信號傳遞到線下，限制了動畫的幀速率。

問題一的解決方案是將每列環直接連接到主體電源線，單鏈由最多72個LED組成。為了解決第二個問題，我將數據信號分成三組 - 兩組22個環，一組17個。幸運的是，FastLED庫可以很容易地設置這個模式，同時仍然可以開始處理LED作為代碼中的單個條帶。

首先在成對的相鄰環之間添加所有三線連接器（照片2，3和4）。密切關注輸入和輸出模式：確保連接接地，電源和數據到數據。在我的戒指上，數據信號始終是彼此面對的兩條線內部。成品如圖5和圖6所示。此時我們有圓柱，但是柱子沒有相互連接。

接下來用重型儀表制作電源和接地總線，例如作為20 AWG。我使用相同的策略為IR導軌供電：切掉一小塊絕緣層并焊接各個電源線和地線。請參見照片7和8.注意連接器：它按照您的預期連接了電源和接地，但數據引腳上還連接了一根長導線。該導線將數據從前一列的頂部傳送到下一列的底部。將其連接到任何三線連接器（照片9和10），然后將藍色線連接到上一列頂部的數據輸出引腳（照片11和12）。

當連接所有電源線時，您會在數據線中看到一個Z字形圖案，它將所有RGB LED環連接成一個長邏輯條（照片13）。在我的設計中，我將其分成三個邏輯條帶，因此您可以看到三個輸入（照片14）。最后將電源線連接到電源（圖15）。

我還在電源線上增加了一個1000uF的大電流耦合電容，以吸收大功率波動，特別是在上電時。

步驟24：連接并連接微控制器

《我為這個項目選擇了Espressif ESP32微控制器。它是一款出色的芯片：雙核，160或240 MHz，具有充足的內存，大量的引腳和許多有趣的特殊功能。我與其他一些人合作開發了對FastLED庫的ESP32支持，部分原因是為了使這個項目成為可能。我將在下一步討論代碼。

連接微控制器非常簡單：我們需要四個輸出引腳用于IR選擇器;四個輸入引腳，用于讀取IR傳感器;和三個輸出引腳來驅動LED環。我將ESP32焊接到一個原型板上，然后添加了母頭，以便我可以根據需要輕松插入所有內容。

我還為原型板導軌添加了電源，這也用于為多路復用器板供電。完整的接線設置如圖4所示。

步驟25：向電源添加交流電源

我的電源采用三線AC輸入（110V）。小心連接三根電線，包括綠色地線。另外：確保電源設置為110V - 其中一些有一個開關，我的設置為220V。

整個表面的底部顯示在最后一張圖片中。

步驟26：配置和安裝軟件

您可以在https://github.com/samguyer/ReactTable找到我的軟件。它實現了您在演示視頻中看到的四種模式（實體，五彩紙屑，齒輪和火焰），但您可以隨意嘗試自己的模式！

除非您構建并連接表格 * * 我的方式，您可能需要更改軟件配置中的一些內容：

Pins

我使用了以下內容我的ESP32上的引腳分配：

IR通道選擇器：引腳5，18，23，19 - 它們碰巧在我的板上彼此相鄰

IR輸入：引腳32，33，34，35 - 也彼此相鄰，并且僅是輸入。

LED（分為三個子條）：引腳17，16，4

您將在頂部找到所有這些引腳分配（和描述）。草圖。如果您更改的是這些引腳，則修改應該快速而簡單。

LED和IR布局

如果更改表格中的單元格數量或布局/布線，則需要更改其他一些內容。首先，修復三個#defines，指定單元格數和每個單元格的LED數量（也在文件頂部的配置部分）。

接下來，更新單元格映射。此信息存儲在名為g_CellMap的全局CellMapEntry結構數組中。您現在可以忽略x和y字段。最重要的是將IR索引（傳感器連接到的IR輸入）與LED條帶排序中相應的環位置相匹配。在我的桌子上，排序有點奇怪 - IR輸入按行從左到右和從上到下排列（數組本身的順序），而LED環從底部按列排序到頂部和從右到左。我沒有試圖找出一個奇特的映射函數，而是明確寫下所有索引。

編譯并運行！

編譯并上傳到ESP32！請注意，我通常需要將其插入，否則它會嘗試從我的計算機的USB端口繪制所需的所有電源！

步驟27：創建模式

我在演示中看到了創建模式的很多樂趣，但是還有很多其他的東西可以做。代碼并不復雜，我提供了許多有用的實用函數來幫助您創建新模式。

單元類

幾乎所有有趣的東西發生在Cell類中。每個單元有一個這個類的實例（每對紅外傳感器和一個LED環）。每個模式都是通過類中的方法實現的，該方法讀取IR傳感器并設置LED環的顏色 - 僅適用于該單元。草圖的主循環只是以給定的幀速率重復調用此方法。

實體模式是一個簡單的例子：

void SolidPattern（）

{

if （m_new_pattern） {

m_palette = RainbowColors_p;

m_new_pattern = false;

}

uint8_t level = senseIRwithDecay（12， 4）;

setAllLEDsHue（level）;

}

第一部分初始化模式，如果我們剛剛從另一種模式切換。請注意，我們可以為每個模式設置不同的調色板（實際上每個單元格，如果需要）。

下一行讀取IR傳感器，它產生0到255之間的值。您可以認為這個數字在概念上稱為“距離” - 較小的值是由靠近桌子的東西引起的;更大的值是更遠的東西（或沒有任何東西）。

這種特殊的方法包含一個衰減因子，導致值徘徊，留下痕跡。您還可以使用senseIR（）方法讀取立即值。

最后一行將環中的所有LED設置為IR級別給出的色調。該值是當前調色板的索引。就是這樣！

LED

在環中設置LED有兩種不同的方法。第一組直接將每個LED設置為分立元件。您可以將顏色指定為RGB（24位顏色）或作為當前調色板的索引（8位值）。索引必須在0和LEDS_PER_CELL之間。

void setLED（int index， CRGB color）;

void setLEDHue（int index， uint8_t hue， uint8_t brightness）;

void setAllLEDs（CRGB color）;

void setAllLEDsHue（uint8_t hue， uint8_t brightness）;

第二組方法將環視為像素的連續空間，因此您可以照亮圓中的任何邏輯位置。對于這些方法，索引是16位固定精度數 - 高8位表示0到255之間的整數部分，低8位表示以1/256為單位的小數部分。下面的方法通過在實際物理像素之間進行插值來創建所有這些位置的錯覺。這是Gears模式用于使運動平滑的方法。

void setPixel（uint16_t pos， CRGB color）;

void setPixelHue（uint16_t pos， uint8_t hue， uint8_t brightness）;