PCB poklon za božićno drvce: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Bilo je to sredinom septembra kada sam htio napraviti zabavan mali projekat. Budući da se približavao Božić i htio sam svojoj obitelji pokloniti domaće darove, odlučio sam napraviti božićnu jelku.

Božićna jelka treba:

- mora biti energetski efikasan

- ne smije biti veće od 10*10 cm

- programabilno

- mora imati bazu u koju je postavljena baterija

- mora imati više od 1 načina rada

Dizajnirao sam PCB u Altium Designer -u, štampao PCB -ove na JLC -u, programirao atmel mikrokontroler u Atmel Studio 7.0 i dizajnirao 3D model u SolidWorksu.

Korak 1: Plan

Moj plan je dizajnirati 2 ploče u obliku božićne jelke.

Prije nego što sam počeo raditi na shemama, odabrao sam mikrokontroler, napajanje, LED upravljačke programe …

Za mikrokontroler koristio sam ATTINY85-20SU zbog njegove jednostavnosti (8 pinova).

Za napajanje mikrokontrolera i LED dioda odabrao sam 3 AA baterije.

Za promjenu LED dioda odabrao sam MOSFET-ove SI1012CR-T1-GE3.

Korak 2: Dizajniranje PCB -a

Prvo sam napravio shematski, a zatim izgled PCB -a.

Nakon što sam odabrao mikrokontroler, pogledao sam tehnički list kontrolera i ispis. Mikrokontroler je trebao imati način mirovanja i najmanje 4 I/O pina za 3 MOSFET -a, po jedan za svaku boju (crvenu, žutu, zelenu) i dugme. Attiny85 je bio savršen.

Pin1 (RESET) - resetira pin, gdje sam spojio otpornik od 10 kOhmPULL UP (paket 1206)

Pin2 - ovaj pin sam koristio za dugme za pritiskanje, svaki put kada sam pritisnuo dugme pin je bio povučen dole na zemlju (pa sam programirao ovaj pin kao ulaz i koristio unutrašnji PULL UP)

Pin3 - u SCH1 sam spojio ovaj pin na muško zaglavlje, ali ga nisam koristio.

Pin4 - Uzemljenje

Pin5 (MOSI) - ide do kapije mosfeta Q3 za žute LED diode

Pin6 (MISO) - povezan je sa vratima mosfeta Q2 za zelene LED diode

Pin7 (CLK) - povezan sa kapijom mosfet Q1 za crvene LED diode

Pin8 - Vcc

Tehnički list MOSFET -a:

Na jednom MOSFET -u ima 12 LED dioda (ukupna potrošnja energije za 1 MOSFET: P = I*U, P = 20mA*4.5V = 90mW)

Dodao sam i 6 vijasa (2,54 mm jedan od drugog za programiranje (zaglavlje 4 i zaglavlje 2 na SCH -u)).

Nakon SCH -a nastavio sam s uređivanjem ploče. Izrezao sam oblik božićne jelke, a zatim rasporedio komponente.

Dodao sam dva kondenzatora za razdvajanje 100pF i 10uF za stabilizaciju ulaznog napona.

Otpornik od 100 kOhm koji je u SCH -u nisam koristio.

Dodao sam gerber datoteke za obje štampane ploče.

Korak 3: Lemljenje

Koristio sam staro lemilo koje sam ležao okolo.

Prvo sam lemio sve smd komponente, zatim sve komponente kroz prolazne rupe.

Nakon lemljenja došlo je vrijeme za zabavno programiranje: D

Korak 4: Programiranje

Za programiranje sam koristio AVRISP mk2.

Budući da vam je za napajanje mikrokontrolera i programatora potrebno vanjsko napajanje, spojio sam 5v i gnd iz Arduino Mega samo za napajanje. Zatim sam spojio programator na svoj programabilni PCB na koji sam se spojio:

1 pin (RESET) za RESET

4 pina (GND) za GND

5 pinski (MOSI) na MOSI

6 pin (MISO) za MISO

7 pinova (CLK) na CLK

8 pinova (Vcc) do Vcc

Priložio sam programski kod.

U kodu koji sam implementirao pwm kontrolu, način mirovanja, prekide …

Prvi način rada samo treperi sa svih LED dioda, u drugom načinu rada koristio sam pwm za promjenu svjetline (samo moram malo prilagoditi kako bi bio tečniji, treći način je samo uključivanje i isključivanje LED dioda u koracima, četvrti način samo ludo treperi (koristio sam funkciju pwm kao u drugom načinu) nazivam ga "funky" načinom: D

Nakon što pritisnete tipku, počinje se odbrojavanje koje broji 5 minuta, a zatim se vraća u stanje mirovanja (u načinu mirovanja potrošnja energije je 2-6 uA)

UPOZORENJE !!!

Prije nego što programirate svoj attiny85 ovim programom, morate onemogućiti osigurač od 8 Mhz. jer ako ne, vaš attiny85 će raditi na samo 1 Mhz

Korak 5: Lista komponenti

Naručio sam komponente za 12 božićnih jelki i dodao datoteku komponenti koje sam naručio od Farnell -a i Mousera, ostale komponente koje sam naručio sa aliexpress -a:

- LED diode

- PCB prototipa

- Ženska zaglavlja

- Muški zaglavci pod pravim uglom

- Tasteri

- Prekidač za uključivanje/isključivanje

Amazon.de:

- baterija

Korak 6: 3D modeliranje

Neću opisivati kako sam dizajnirao 3d model za bazu, ali ako želite, možete mi poslati poruku na PM i poslat ću vam datoteke.

Otvorio sam prekidač za uključivanje/isključivanje i dugme za pritiskanje.

Prvo sam zalemio neke žice na tipku i prekidač, zatim sam ih postavio i vruće ih zalijepio s unutarnje strane baze, zatim sam izrezao perf ploče i zalemio ženske spojeve i žice zajedno i vruće zalijepio sve unutar baze.

Korak 7: Sažetak

Glavna svrha ovog projekta bila je da sam želio iznenaditi svoju porodicu nečim domaćim, što mi je bila motivacija da to dovršim.

Posebno se zahvaljujem prijateljima koji su mi pomogli u ovom projektu.

Dodao sam excel datoteku u kojoj sam izračunao koliko će trajati baterija (u idealnim uvjetima).

Ako imate bilo kakvih pitanja, ostavite komentar.