Žvaigždžių vartai jūsų darbalaukiui - PCB dizainas: 6 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

„Fusion 360“projektai »

Jei jums patinka šis projektas, apsvarstykite galimybę balsuoti už jį PCB konkurse (puslapio apačioje)

„Stargate SG-1“yra mano mėgstamiausia visų laikų televizijos laida. Per pastaruosius porą mėnesių privertiau savo merginą žiūrėti žiūrėti visą serialą. Buvome maždaug ketvirtame sezone, kai pamačiau, kad „Instructables“rengia PCB konkursą, ir tai atrodė kaip puiki proga sukurti savo „Žvaigždžių vartus“, kuriuos galėčiau uždėti ant savo stalo.

Šį projektą aš sugalvojau. Tai 4 colių skersmens PCB žvaigždžių vartai su pridedamu DHD (tai yra „Dial-Home“įrenginys pasauliečiui), kuris sėdi ant jūsų stalo ir šviečia! Bakstelėkite DHD talpinį jutiklinį kilimėlį ir kiekvienas ševronas užsidegs iš eilės. Eikite į 7 -ąjį ševroną, ir kirminų skylė užsidega!

PCB yra suprojektuotas kaip vienas gabalas ir atsiskiria. DHD yra centre, o išoriniai kampai yra „Stargate“ir DHD atramos. Jis veikia su dviem AA baterijomis, o baterijų laikiklis veikia kaip DHD pagrindas.

Logikos suteikia ATtiny85, kuris įjungia šviesos diodus per 74HC595 pamainų registrą. Skaitykite toliau, kad pamatytumėte, kaip aš jį sukūriau, ir instrukcijas, kaip jį surinkti!

1 žingsnis: prototipų kūrimas

Jei įmanoma, prieš pradėdami gaminti bet kurį gaminį, norite sukurti prototipą ant plokštės. Šiais laikais labai patogu gaminti PCB, tačiau vis tiek nenorite gaišti savo laiko ar pinigų.

Mano atveju, aš niekada anksčiau nedirbau su pamainų registru, todėl man reikėjo sutelkti dėmesį į testavimą. Aš labai pasitikėjau šia „Instructable“pamoka, norėdama sužinoti, kaip jie veikia:

Aš iš tikrųjų padariau klaidą užsisakydamas PCB prieš kruopštų bandymą. Mano originalus dizainas naudojo WS2812B individualiai adresuojamus šviesos diodus. Jie neveikė gerai dėl kelių priežasčių, o aš švaistau daug laiko ir pinigų. Naujas dizainas yra paprastesnis ir pigesnis.

Norėdami prototipuoti savo pamainos registro dizainą antrai PCB peržiūrai, viską išdėliojau ant duonos lentos. Ten yra „ATtiny85“, poslinkių registras, rezistoriai ir šviesos diodai. Taip pat yra antroji sritis, skirta programuoti ATtiny85 per „Arduino“(„Google“, kaip tai padaryti, yra daug vadovėlių).

Visas šio projekto dalių sąrašas:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x 74HC595 pamainų registras
• 7x raudoni 3 mm šviesos diodai
• 1x mėlynas 3 mm LED
• 2x 120 omų rezistorius
• 1x 1P2T SPDT jungiklis
• 1x baterijos laikiklis

Pridedamas ATtiny85 kodas (mirgėjo naudojant „Arduino“). Po bandymų perėjau prie PCB dizaino.

2 žingsnis: PCB projektavimas

Jei norite, kad PCB būtų pagaminti naudojant mano dizainą, galite naudoti pridėtą aplanką „StargatePlots.zip“. Jame yra „Gerber“failai, kad jie būtų pagaminti

Fizinis PCB dizainas buvo labai svarbus galutiniam produktui, ypač todėl, kad jis suskyla, o PCB dalys naudojamos kaip atramos. Dėl šios priežasties pradėjau dirbti CAD. PCB, įskaitant skirtukus, projektavimui naudojau „Autodesk Fusion 360“.

PCB kontūras „Fusion 360“

Kai jūsų PCB bus suprojektuotas CAD, jums reikia būdo, kaip tai įtraukti į savo PCB projektavimo programinę įrangą, kad būtų galima sumažinti kraštus. Viskas, ką jums reikia padaryti naudojant „Fusion 360“- sukurti naują eskizą ant detalės paviršiaus ir projektuoti visus kraštus. Tada tiesiog išsaugokite eskizą. Komponentų naršyklės srityje (kairėje lango pusėje) pasirinkite naują eskizą ir eksportuokite jį kaip DXF. Išsaugokite tai vėlesniam laikui.

„KiCAD“schema

Tikrą PCB dizainą sukūriau KiCAD. Būčiau naudojęs „Autodesk Eagle“, tačiau jį nutraukiau artėjant konkurso terminui ir neturėjau laiko išmokti naudotis „Eagle“. „KiCAD“pirmiausia reikia sukurti savo PCB schemą. Schema yra supaprastinta jūsų dizaino blokinė schema, o jos pagrindinis tikslas yra pasakyti „KiCAD“, kurie komponentų kaiščiai yra sujungti.

Individualus komponentas

„KiCAD“beveik visi komponentai, kuriuos naudojau, buvo įmontuoti, todėl aš tiesiog juos pridėjau ir prijungiau kaiščius. Didelė išimtis buvo talpinis jutiklinis kilimėlis, kuris yra visiškai pritaikytas. Norėdami tai pridėti, turėjau sukurti naują PCB pėdsaką.

Pirmiausia „InkScape“nupiešiau jutiklinio kilimėlio formą. Tada aš panaudojau „KiCAD“„Bitmap“keitiklį, kad tai paversčiau naujo komponento pėdsaku. Tada tai buvo pridėta prie mano schemos.

KiCAD PCB

Baigę schemą, galite sukurti faktinį PCB išdėstymą. „KiCAD“tiesiog išmes visus pėdsakus ant lapo, ir jūs turite juos nustatyti. Tačiau pirmiausia norite importuoti tą savo PCB kontūro DXF.

Perjunkite į „Edge Cuts“sluoksnį, tada pasirinkite importuoti DXF. Pasirinkite DXF kontūrą ir jis bus dedamas ant lapo. Tada galite prireikus nustatyti savo pėdsakus. Visi šie veiksmai yra išsamiai aprašyti kur kas išsamesniuose „KiCAD“vadovuose. Galiausiai įpilkite šiek tiek vario liejimo užpildų su saugojimo vietomis, kad neliktų išpjovų.

Individualus šilkografija

Nė vienas „Stargate“neapsieina be glifų, o tai reiškia, kad reikia pasirinktinio šilkografijos. Pradėjau surasti „Google“žvaigždžių vartų iliustraciją, kurioje aiškiai rodomi užrašai. Tada aš naudoju GIMP, kad pašalinčiau visą vaizdą, išskyrus glifus, ir padariau jį nespalvotą. Aš tai paėmiau į „InkScape“ir pavertiau vektoriniu vaizdu ir pakeičiau reikiamo dydžio.

Iš ten procesas buvo panašus į pasirinktinio pėdsako sukūrimą. Tačiau, užuot naudojęs vaizdą kaip pėdsaką, aš jį panaudojau šilkografijos sluoksniui. Tada aš tiesiog perkeliau jį į PCB ir padėjau. Šis procesas buvo pakartotas DHD glifams.

3 žingsnis: pagaminkite savo PCB

Yra daug gamybos paslaugų, kurias galite naudoti norėdami pagaminti savo PCB. OSH parkas yra populiarus pasirinkimas, kurį labai paprasta naudoti ir jis yra puikios kokybės, tačiau jis yra šiek tiek brangus-PCB taip pat yra violetinės spalvos.

Šiam projektui aš naudoju „Seeed Studio Fusion“PCB paslaugą. Tai buvo žymiai pigesnė, kokybė taip pat buvo puiki ir jie siūlo daug daugiau pritaikymo. Pavyzdžiui, aš galėjau juos pagaminti juodai, ir yra keletas spalvų variantų.

Turėsite keletą pristatymo variantų, bet aš pasirinkau DHL. Savo užsakymą pateikiau sausio 11 d., O lentas gavau sausio 22 d. Bendra kaina, įskaitant pristatymą, buvo 51,94 USD už 10 iš šių 101,6 x 101,6 mm plokščių. Jei būčiau užsisakęs numatytosios žalios spalvos plokštes, jos būtų buvusios pigesnės. Tačiau 5,20 USD už lentą yra gana pagrįstas, atsižvelgiant į jų dydį.

Visa tai pasakyta, kad galite naudotis bet kokia paslauga, kurios norite. Kitos populiarios parinktys yra JLCPCB ir PCBWay. Viskas, ką jums reikia padaryti, yra nubrėžti „Gerber“failus iš „KiCAD“arba „Eagle“, kad į šias paslaugas galėtumėte įkelti savo dizainą. Jei naudojate OSH parką, galite tiesiogiai įkelti savo KiCAD projektą.

4 žingsnis: Surinkite lentą

Jei sukūrėte savo lentą, turėtumėte žinoti, kaip ją surinkti. Bet jei naudojate mano PCB dizainą, štai kaip jį sudėti:

Visi komponentai yra per skylę ir pažymėti ant lentos, todėl surinkimas turėtų būti lengvas. Kiekvienas komponentas dedamas ant lentos šono su etikete. Tiek ATtiny85, tiek 74HC595 vietos yra pažymėtos, kaip jos turėtų būti orientuotos. Lustai turi tašku pažymėtą kaištį 1, kuris yra šalia išpjovos lusto kontūre lentoje.

Šviesos diodai turi poliškumą, todėl juos dėdami turite būti atsargūs. Šviesos diodų neigiamas katodas (trumpa kojelė) eina per kvadratinę skylę, o teigiamas anodas (ilga koja) - per apvalią skylę. Pirmiausia lituokite septynis raudonus ševronų šviesos diodus, o tada apverskite lentą.

Mėlynas šviesos diodas turi būti sulenktas 90 laipsnių kampu žemyn link Žvaigždžių vartų centro. Įdėkite jį tik maždaug iki pusės, o prieš litavimą sulenkite.

Toliau eina DHD laidai. Lituokite vieną kiekvieno laido pusę į PCB DHD dalį, o kitus galus - į „Stargate“dalį. Nesvarbu, kokia viela patenka į kurią skylę, talpinė jutiklinė plokštė neturi poliškumo.

Galiausiai, lituokite akumuliatoriaus laidus. Jei pirmą kartą peržiūrėsite plokštę, ji bus netinkamai pažymėta ir teigiama, kad apatinė skylė yra „+“. Tai buvo klaida iš mano pusės. Apatinė (išorinė) skylė yra neigiama. Taigi, lituokite teigiamą akumuliatoriaus laidą į viršutinę (vidinę) angą, o neigiamą - į apatinę (išorinę) angą.

5 žingsnis: 3D spausdinkite dalis

Šiame projekte iš viso yra devynios 3D atspausdintos dalys: septyni ševrono gaubtai ir priekiniai bei galiniai kirmgraužų LED difuzoriaus gabalai.

Ševronai yra paprasti ir yra karštai priklijuoti prie ševrono šviesos diodų, kad būtų suteiktas papildomas stilius. Jie turėtų būti atspausdinti juodai arba pilkai.

Sliekinės skylės šviesos diodų difuzorius yra padalintas į dvi dalis, kad būtų lengviau spausdinti ir būtų efektyvesnis. Priekinė dalis yra atspausdinta permatomu siūlu, kad šviesa prasiskverbtų pro šalį, o galinė dalis atspausdinta baltu siūlu, kad būtų lengviau atspindėti šviesą pro priekį.

Visus šiuos kūrinius galima spausdinti be atramų. Aš rekomenduoju naudoti 0,15 mm aukščio sluoksnį, užpildymas turėtų būti maždaug 20%.

6 žingsnis: galutinis surinkimas

Norėdami baigti surinkti „Stargate“, jums tereikia sudėti gabalus karštais klijais. Pirmiausia rekomenduoju naudoti švitrinį popierių arba „Dremel“, kad išlygintumėte PCB dalių skirtukus.

Tada naudokite šiek tiek karštų klijų arba super klijų, kad pritvirtintumėte priekinę difuzoriaus dalį prie difuzoriaus užpakalinės dalies. Jie turėtų būti koncentruoti (centre).

Tada užpildykite ševroną karštais klijais ir nuspauskite jį ant ševrono šviesos diodo. Pakartokite tai kitiems šešiems „Chevron“šviesos diodams. Eikite į priekį ir naudokite dar šiek tiek karštų klijų, kad pritvirtintumėte kirminų skylės šviesos diodų difuzorių ant PCB. Šviesos diodui yra maža skylė, todėl tiesiog įdėkite jį ir storą difuzoriaus dalį naudokite kaip paviršių, kad karštai priklijuotumėte prie PCB.

Keletą kartų apvyniokite DHD laidus aplink akumuliatoriaus laidus, kad jie būtų tvarkingi. DHD PCB yra skirtas akumuliatoriaus laikiklio viršuje, todėl karštai priklijuokite jį (taigi akumuliatoriaus laidai yra apačioje). Tada naudokite karštus klijus, kad pritvirtintumėte atramas (be įpjovų) prie akumuliatoriaus laikiklio šonų, kad jis būtų vertikalus ir stabilus.

Galiausiai įstumkite atramą su išpjovomis į atitinkamas „Stargate“plokštės įpjovas. Ant kiekvieno iš jų naudokite šlakelį karštų klijų, kad jis liktų vietoje.

Ir baigsite! Tiesiog įjunkite jungiklį, palaukite kelias sekundes ir tada palieskite jutiklinį kilimėlį, kad įjungtumėte kiekvieną ševroną ir nustatytumėte kirmgraužą!