1 USD PCB Kalėdų eglutė: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Sekite mane Twitter! Sekite daugiau autoriaus:

Apie: Mano vardas Loann Boudin, esu gamintojas ir prancūzų studentas, studijuojantis elektronikos inžineriją netoli Paryžiaus. Mėgstu pats gaminti daiktus ir dalinuosi savo projektais su visais. Daugiau apie loboat »

PCB Kalėdų eglutė, autorė Loann BOUDIN | 2018 m

Artėjant Kalėdoms, ką gali padaryti elektronikos mylėtojas? Žinoma, PCB Kalėdų eglutė!

Kaip mažo elektronikos mėgėjų klubo narys, norėčiau pasidalyti savo aistra elektronikai ir PCB dizainui per mažus projektus. Kalėdų proga norėjau supažindinti naujus narius su SMD litavimo visata su įdomiu ir paprastu projektu: prilituoti miniatiūrinę PCB Kalėdų eglutę su įterptais 0805 SMD lemputėmis.

Šioje instrukcijoje aprašomas procesas, kurio aš laikiausi įsivaizduodamas, suprojektuodamas ir sukūręs krūvą pigių, mažų, švytinčių eglučių ant spausdintinių plokščių už mažiau nei 1 USD už vienetą. Mėgautis:)

Ir … jei jums patiko šis „Instructable“, apsvarstykite galimybę balsuoti už šį projektą PCB konkurse! Ačiū !

1 žingsnis: reikalingi BOM, įrankiai ir įgūdžiai

Jums reikės:

Būtini įrankiai:

• lituoklis
• litavimo viela
• švitrinis popierius
• plokščios replės
• pjovimo replės
• smulkūs pincetai

Pasirenkami (bet patogūs) įrankiai:

• Dūmų ištraukėjas
• kelių metrų
• nuostabus stiklas

Įgūdžiai:

pagrindiniai litavimo įgūdžiai

Sąmata:

Komponentai	Tiekėjas	Didmeninė kaina (USD)	PCB kaina (USD)
11x 0805 SMD mirksi lemputės	„Aliexpress“	15, 79	0, 29
1x CR1220 baterija	„Aliexpress“	0, 75	0, 15
1x baterijos laikiklis	„Aliexpress“	6, 58	0, 07
1x perjungimo jungiklis	„Aliexpress“	2, 62	0, 03
2x 2 kaiščių antraštė	„Aliexpress“	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Aš pasirinkau pigius komponentus, kad BOM būtų mažesnė už simbolinę 1 USD kainą už Kalėdų eglutės PCB. Bendra vienos PCB Kalėdų eglutės kaina su visais lituojamais elektroniniais komponentais yra 0, 67 USD.

2 žingsnis: ieškokite įkvėpimo…

Norėjau sukurti tikrovišką PCB Kalėdų eglutę, kurioje dvi PCB, surinktos statmenai, gali suteikti 3D formą, kuri gali atsistoti. Sukūrus dvi skirtingas PCB, dizainas nėra daug sudėtingesnis, bet brangesnis, nes gamintojai ima daugiau mokesčių, kai PCB yra daugiau nei vienas dizainas. Kad kaina būtų kuo mažesnė, turėjau pagalvoti apie protingą PCB dizaino erdvės valdymą, kad būtų sumažintos atliekos ir išlaidos. Siekdamas suprojektuoti tobulą PCB eglutę savo tikslui, ieškojau panašių projektų „Google“ir „Instructables“.

Aš susidūriau su „Bluquesh“dizainu, kuris man pasirodė ypač įdomus ir labai gerai dokumentuotas. Savo pirmajame „Instructable“šis narys aprašo, kaip jam pavyko sukurti mažą PCB eglutę su daugybe funkcijų:

• Įterptas „Arduino“lustas
• Dviejų spalvų SMD šviesos diodai
• Talpinis prisilietimas
• Įdėta baterija
• DC/DC stiprinimo grandinė
• … ir dar !

Kai kurios iš šių funkcijų nesuderinamos su mano projektu, kurio tikslas yra paprastas ir nebrangus. Nepaisant to, mano dėmesį patraukė dar viena jo projekto detalė: „Bluquesh“sugebėjo savo 3D Kalėdų eglutės dizainą pritaikyti kvadratinėje zonoje, kurioje nebuvo tuščios vietos. Sukūręs du pusiau eglės formos pelekus šalia pagrindinės eglės, jis pakartotinai panaudojo tuščią erdvę, kad sukurtų kitą pilną medį, nepaisant sudėtingos formos.

Šį protingą dizainą pritaikiau ir panaudojau savo projekte.

3 žingsnis: PCB projektavimas

Aš sukūriau savo PCB Kalėdų eglutę naudodamas „Autodesk EAGLE“. EAGLE yra elektroninio projektavimo automatikos (EDA) programinė įranga, leidžianti kurti schemas, sudedamąsias dalis ir išdėstyti PCB.

Projektavimą pradėjau kurdamas elektroninės grandinės schemą. Jį sudaro 11 mirksinčių šviesos diodų lygiagrečiai, maitinami 3 V mygtukų baterija. Jungiklis gali atidaryti arba uždaryti grandinę. Galiausiai, tarp akumuliatoriaus įtampos ir žemės yra papildomas 10 µF filtravimo kondensatorius.

Aš nusprendžiau neįtraukti rezistoriaus į seriją su šviesos diodais, nes 3 V yra labai arti daugelio šviesos diodų spalvų priekinės įtampos:

Schema ir PCB yra suskirstyti į tris dalis:

• pagrindinė plokštė: ji turi Kalėdų eglutės formą ir apima baterijos laikiklį, jungiklį, 3 šviesos diodus viršutiniame ir 2 šviesos diodus apatiniame paviršiuje. Dvi 2 kontaktų kištukinės galvutės jungtys leidžia prijungti ir maitinti du pelekus, vieną viršutiniame, kitą apatiniame paviršiuje.
• viršutinis pelekas: jis yra pusės Kalėdų eglutės formos su įpjova akumuliatoriaus laikikliui ir apima 1 šviesos diodą viršutiniame paviršiuje ir 2 šviesos diodus apatiniame paviršiuje. Vienas 2 kontaktų kaiščio galvutės jungties pėdsakas leidžia pelekus prijungti ir maitinti prie pagrindinės plokštės.
• apatinis pelekas: jis yra pusės Kalėdų eglutės formos ir apima 2 šviesos diodus viršutiniame paviršiuje ir 1 šviesos diodą apačioje. Dviejų kontaktų kaiščio galvutės jungtis leidžia pelekus prijungti ir maitinti prie pagrindinės plokštės.

Aš nusprendžiau pasirinkti sumažintą 48 * 48 mm eglės dydį, nupiešdamas lentos kontūrą 20 -uoju sluoksniu „Matmuo“.

Aš nupiešiau eglės formą, naudodamas 46 -ąjį sluoksnį „Frezavimas“, kurio plotis 3 mm: ši linija gamintojui aiškinama kaip frezavimo sritis ir atskiria eglę nuo pelekų.

Kai grandinės kontūras buvo aiškiai apibrėžtas, įdėjau didžiausius komponentus, tokius kaip akumuliatoriaus laikiklis ir jungiklis, tada šviesos diodus, kad jų pasiskirstymas būtų malonus.

Ant vieno peleko pridėjau dar vieną frezavimo plotą, kad akumuliatoriaus laikiklis tilptų, o medžio viršuje - skylė, kad būtų galima pakabinti bet kur (pavyzdžiui, tikroje Kalėdų eglutėje).

Tada visus komponentus nukreipiau naudodami viršutinį ir apatinį sluoksnius: akumuliatoriaus įtampa paskirstoma šviesos diodams su 0, 5 mm pločio pėdsakais ir bendra įžeminimo plokštuma.

Galiausiai suprojektavau du atsilaisvinančius skirtukus ir padėjau juos tarp pagrindinės eglės ir jos pelekų ant 3 mm frezavimo pėdsakų, kad mano plokštė išliktų viena konstrukcija ir būtų leidžiama PCB plokštės (daugiau informacijos rasite kitame žingsnyje).

Visus „Eagle“failus galite rasti mano „github“arba žemiau ▼

4 žingsnis: PCB panelizacija

Dauguma PCB gamintojų dabar siūlo vieną 5 USD kainą už 10 PCB iki 100*100 mm dydžio. Kaina išlieka ta pati, nesvarbu, ar grandinė yra 50*50 mm, ar 100*100 mm. Išlaidų optimizavimas yra įmanomas maksimaliai padidinus grandinių skaičių šioje maksimalioje srityje. PCB plokštės susideda iš vieno PCB sukūrimo iš kelių mažų, siekiant sumažinti išlaidas ir atliekas.

Dauguma PCB gamintojų neima papildomų išlaidų už identišką dizaino skydą. Tai reiškia, kad galite nemokamai sutalpinti keletą mažų PCB į vieną, tačiau jis turi likti vienodas visiems. Daugiau informacijos rasite PCB gamintojo Seeedstudio svetainėje.

PCB plokštės gali būti pateikiamos dviem būdais:

V formos griovelio plokštės metodas: jį sudaro 1/3 lentos storio pjovimas iš viršaus ir 1/3 storio iš apačios, lygiagrečiai viršutiniam pjovimui, 30–45 laipsnių apskrito pjovimo ašmenimis. Tai galima padaryti tik tiesiomis linijomis iki pat PCB masyvo

Atsiskyrimo skirtuko skydo metodas: jis susideda paliekant perforuotus skirtukus tarp PCB. Tarpas tarp dviejų PCB yra apie 2, 5 mm, nes tai yra standartinis maršrutizatoriaus dydis daugumoje gamybos namų ir plokštės frezavimui reikia tik vieno maršrutizatoriaus antgalio. N-skylių perforavimo modeliai yra standartiniai atsilaisvinantiems skirtukams ir yra skirti lengvai nuimti nepaliekant nepageidaujamų šoninių plokščių iškyšų

Daugiau informacijos apie PCB plokščių dizainą galima rasti labai gerai dokumentuotame straipsnyje, kurį Jack Lucas parašė www. ElectronicDesign.com.

Siekdama sumažinti savo projekto išlaidas, nusprendžiau keturias savo PCB Kalėdų eglutes sujungti į vieną lentą. Pirmiausia turėjau susieti du PCB eglutės pelekus su pagrindine plokšte. Aš suprojektavau du atsilaisvinančius skirtukus su 3 skylių perforavimo raštu, kurie sujungia kiekvieną peleką su pagrindine eglutės lenta. Atskyrimo skirtukai yra pagaminti iš 2*3 skylių, kurių skersmuo yra 0, 9 mm.

Kai vienos PCB Kalėdų eglutės dizainas buvo baigtas, aš keturis kartus dubliavau ir išsiunčiau kiekvieną iš jų, kad užpildyčiau 100*100 mm plotą, kurį nustatė gamintojas. Visi dizainai yra 3 mm atstumu ir sujungti su atsilaisvinančiais skirtukais su 3 skylių perforavimo raštu.

Galutinė PCB yra 100*100 mm dydžio ir turi 4 Kalėdų eglutės PCB. PCB įrenginio kaina yra padalinta iš 4!

5 žingsnis: PCB litavimas

Surinkus visus komponentus, PCB litavimas gali prasidėti!

šviesos diodų litavimas -

Geriausia pradėti nuo šviesos diodų litavimo, nes jie yra mažiausi komponentai. Juos lituoti paskutinį kartą užduotis būtų sunkiau, nes didesni komponentai gali trukdyti jų išdėstymui. Šviesos diodai yra poliarizuoti komponentai, todėl svarbu PCB nustatyti, kaip jie turėtų būti lituojami. Šviesos diodų pėdsakas ant PCB visada yra tas pats: padas, prijungtas prie įžeminimo plokštumos, yra masė (katodas), o padėklas, prijungtas prie bėgių, yra maitinimo įtampa (anodas). Žalia rodyklė po CMS šviesos diodu rodo srovės tekėjimo kryptį, taigi ir jos poliškumą.

Šviesos diodo bandymas su multimetru „diodų testerio“konfigūracijoje gali padėti nustatyti jo poliškumą ir spalvą.

Norėdami lituoti šviesos diodus, pirmiausia pradėjau uždėti nedidelį litavimo kiekį ant vienos iš LED padėklų. Tada aš priartėjau prie šviesos diodo smulkiais pincetais, laikydamas lydmetalį išlydytą su lituokliu. Kai šviesos diodas teisingai įdėtas, aš pašalinau lituoklį, kad sutvirtinčiau lydmetalį. Tada antrąjį lydmetalį galima pagaminti be poreikio laikyti šviesos diodą su pincetu. Šis procesas kartojamas likusiems 10 šviesos diodų.

Baterijos laikiklio litavimas -

Baterijos laikiklis laiko mygtuko elementą prie PCB, kad sukurtų elektros jungtį. Norėdami tvirtai laikyti akumuliatorių, ant akumuliatoriaus laikiklio padėjau nedidelį skardos sluoksnį. Tada jungtis dedama ir lituojama.

Litavimo jungiklis -

Galiausiai jungiklis yra lituojamas toje pačioje pusėje kaip ir akumuliatoriaus jungtis. Perjungiklis išsikiša iš PCB, kad būtų lengviau valdyti.

6 žingsnis: PCB surinkimas

Kai visi komponentai sulituoti, laikas surinkti Kalėdų eglutę.

Lentų atskyrimas

Aš pradėjau laužyti plokštę plokščiomis replėmis, kad atskirtų du pelekus nuo pagrindinės plokštės. Aš naudoju pjovimo reples, kad pašalinčiau likusį didelį kraštą, kuris gali pakenkti. Tada aš švitriniu popieriumi išlyginau Kalėdų eglutės šonus ir pagaliau turėjau tris švarias lentas: pagrindinę eglutę ir du jo pelekus.

plokščių sujungimas -

Vienas pelekas pritvirtintas prie pagrindinės plokštės, tarp jų lituojant 2 kontaktų kaiščio galvutės jungtį. Smeigtuko galvutės jungtis gali būti naudojama dviem būdais: prilaikykite sparną prie pagrindinės plokštės ir įtampą bei masę priartinkite prie peleko šviesos diodų.

Iškirpiau 2* 2 kaiščių kaiščio galvutės jungtis iš didelės smeigtuko galvutės jungties juostelės ir nuvalyčiau plastikinius kraštus švitriniu popieriumi. Tada aš lituodavau juos nuo galvos iki uodegos pagrindinėje plokštėje, kaip parodyta paveikslėliuose, vieną ant viršutinio ir kitą ant apatinio.

Lituodavau du pelekus prie jungčių, atsargiai juos sulygiuodama ir peleką įdėjau su išpjova akumuliatoriaus jungties pusėje.

Dabar PCB Kalėdų eglutė pagaliau surinkta!

grandinės įjungimas -

PCB maitina 3 V ličio baterija CR1220. Kai mygtuko elementas įdėtas į akumuliatoriaus laikiklį žemyn plokštėje ir jungiklis uždarytas, visi šviesos diodai pradeda mirksėti kaip magija!

Šiame projekte naudojamų mygtukų elementų talpa yra vidutiniškai 40 mAh, o tai reiškia, kad, pavyzdžiui, jis gali tiekti iki 40 mA per 1 valandą arba 20 mA per 2 valandas. Dabartinis PCB Kalėdų eglutės sunaudojimas yra apie 80 mA ir priklauso nuo pasirinktų šviesos diodų spalvų: baltos, mėlynos ir violetinės spalvos šviesos diodai naudoja daugiau srovės nei raudoni, oranžiniai ir geltoni šviesos diodai.

Remdamasi patirtimi, rekomenduoju naudoti raudonus, oranžinius, geltonus ir žalius šviesos diodus, nes jie sutaupys akumuliatoriaus energijos ir tuo pačiu suteiks gražių spalvų Kalėdų dvasios temoje:) Šiomis spalvomis vienodomis proporcijomis mano PCB eglutės švyti per 1 valandą kol žalieji šviesos diodai pradės blėsti.

7 žingsnis: Išvada

Man buvo smagu kurti šias mažas PCB Kalėdų eglutes ir daug sužinojau apie PCB gamybą ir PCB plokštes.

Dėl mažo projekto projekto, norintiems išbandyti, litavimo dirbtuvės buvo pasiūlytos nemokamai. Šios PCB buvo labai sėkmingos mano klube ir daugelis naujų narių lituodavo savo pirmąją mikroschemą, pagrįstą SMD komponentais. Man buvo daugiau nei malonu išgirsti, kad kai kurie mano kūriniai papuošė mano draugų eglutes.

Šiandien didžiuojuosi galėdamas per šį seminarą ir šią pamoką perduoti žinias, kurias įgijau šio projekto metu. Tikiuosi patiko ir linkiu sėkmės ateinančiais metais:)