Zvjezdana vrata za vašu radnu površinu - dizajn PCB -a: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Fusion 360 projekti »

Ako vam se sviđa ovaj projekat, razmislite o tome da glasate za njega na konkursu za PCB (pri dnu stranice)

Stargate SG-1 je moja omiljena TV emisija svih tačaka. U proteklih nekoliko meseci prisiljavao sam devojku da gleda celu seriju. Bili smo oko četvrte sezone kada sam vidio da Instructables vodi PCB takmičenje, i činilo se kao savršena prilika da dizajniram svoja vlastita Zvjezdana vrata koja bih mogao staviti na svoj stol.

Ovaj projekat je ono što sam smislio. To su PCB Stargate vrata promjera 4 inča, s pripadajućim DHD-om (to je Dial-Home uređaj za laike), koji sjedi na vašem stolu i svijetli! Dodirnite kapacitivnu dodirnu tablu na DHD -u i svaki će ševron svijetliti u nizu. Dođite do 7. ševrona i crvotočina će zasvijetliti!

PCB je dizajniran kao jedan komad i odvaja se. DHD je u sredini, a vanjski uglovi su nosači za Stargate i DHD. Radi na dvije AA baterije, a držač baterije služi kao osnova DHD -a.

Logiku pruža ATtiny85, koji uključuje LED diode kroz 74HC595 registar pomaka. Čitajte dalje da biste vidjeli kako sam ga dizajnirao i za upute o tome kako ga sastaviti!

Korak 1: Prototipiranje

Ako je ikako moguće, želite prototipirati svoje PCB dizajne na ploči prije nego što zaista išta napravite. Ovih dana je izrada PCB -a vrlo pristupačna, ali ipak ne želite gubiti vrijeme ili novac.

U mom slučaju, nikada ranije nisam radio sa registrom smjena, pa sam se na to trebao koncentrirati na testiranje. U velikoj mjeri sam se oslanjao na ovaj vodič s uputama da bih saznao kako oni rade:

Zapravo sam pogriješio što sam naručio PCB -e prije temeljitog testiranja. Moj originalni dizajn koristio je LED-ove sa individualnom adresom WS2812B. To nije uspjelo iz nekoliko razloga, a ja sam izgubio puno vremena i novca. Novi dizajn je jednostavniji i jeftiniji.

Da bih prototipirao svoj dizajn registra za pomake za drugu reviziju PCB -a, sve sam stavio na ploču. ATtiny85, registar pomaka, otpornici i LED diode su uključeni. Postoji i drugo područje za programiranje ATtiny85 putem Arduina (Google kako to učiniti, postoji mnogo vodiča).

Kompletna lista dijelova za ovaj projekat:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x 74HC595 Registar pomaka
• 7x crvene LED diode od 3 mm
• 1x LED plava 3 mm
• 2x 120ohm otpornik
• 1x 1P2T SPDT prekidač
• 1x držač baterije

U prilogu je ATtiny85 kod (bljeska pomoću Arduina). Nakon testiranja, prešao sam na dizajn PCB -a.

Korak 2: Dizajn PCB -a

Ako samo želite da se PCB -ovi izrađuju po mom dizajnu, možete koristiti priloženu fasciklu StargatePlots.zip. Sadrži Gerberove datoteke za njihovu izradu

Fizički dizajn PCB-a bio je vrlo važan za konačni proizvod-posebno jer se odvaja i dijelovi PCB-a koriste se kao nosači. Iz tog razloga sam počeo u CAD -u. Koristio sam Autodesk Fusion 360 za dizajn PCB -a, uključujući kartice.

PCB Outline u Fusion 360

Kada dizajnirate PCB u CAD -u, potreban vam je način da to unesete u softver za dizajn PCB -a kako biste dodali ivice. Sve što trebate učiniti u Fusion 360 je stvoriti novu skicu na površini dijela i projicirati sve rubove. Zatim samo sačuvajte skicu. U području preglednika komponenti (na lijevoj strani prozora) odaberite novu skicu i izvezite je kao DXF. Sačuvajte to za kasnije.

KiCAD shema

Ja sam svoj dizajn PCB -a uradio u KiCAD -u. Koristio bih Autodesk Eagle, ali skratio sam rok do konkursa i nisam imao vremena naučiti kako se koristi Eagle. U KiCAD -u, prvi korak je stvaranje vaše sheme PCB -a. Shema je pojednostavljeni blok dijagram vašeg dizajna, a njegova primarna svrha je reći KiCAD -u koji su pinovi komponenti povezani zajedno.

Prilagođena komponenta

KiCAD je imao gotovo sve komponente koje sam koristio ugrađene, pa sam ih jednostavno dodao i spojio pinove. Veliki izuzetak bio je kapacitivni touchpad, koji je potpuno prilagođen. Da bih to dodao, morao sam stvoriti novi otisak na PCB -u.

Prvo sam nacrtao oblik dodirne podloge u InkScape -u. Zatim sam koristio KiCAD -ov Bitmap pretvarač da to pretvorim u otisak nove komponente. To je zatim dodano u moju shemu.

KiCAD PCB

Nakon što dovršite shemu, možete stvoriti stvarni izgled PCB -a. KiCAD će samo izbaciti sve otiske na listu, a na vama je da ih postavite. Najprije, međutim, želite uvesti taj DXF iz vašeg PCB -a.

Prebacite se na sloj Edge Cuts, a zatim odaberite import DXF. Odaberite svoj okvir DXF i on će biti postavljen na list. Tada možete postaviti svoje otiske po potrebi. Svi ovi koraci su dobro obrađeni u daleko detaljnijim vodičima za KiCAD. Na kraju, dodajte malo punjenja bakra sa područjima koja drže van kako biste izbjegli izreze.

Prilagođena sitotisak

Nijedna Zvjezdana vrata nisu potpuna bez znakova, što znači da je potrebna prilagođena sitotisak. Počeo sam tako što sam na Google -u pronašao ilustraciju Zvjezdanih vrata koja jasno prikazuje glifove. Zatim sam upotrijebio GIMP za uklanjanje sve slike osim glifova i učinio je crno -bijelom. Uzeo sam to u InkScape i pretvorio u vektorsku sliku te je skalirao na odgovarajuću veličinu.

Od tada je proces bio sličan stvaranju prilagođenog otiska. No, umjesto da sliku koristim kao otisak, upotrijebio sam je za sloj svilene slike. Zatim sam ga samo premjestio u PCB i postavio. Taj se postupak ponovio za DHD glifove.

Korak 3: Napravite svoje štampane ploče

Postoji mnogo usluga izrade koje možete koristiti za izradu svojih PCB -a. OSH Park je popularan izbor koji je izuzetno jednostavan za upotrebu i ima odličnu kvalitetu, ali je malo skuplji-PCB-ovi su također ljubičasti.

Za ovaj projekt koristio sam uslugu Seeed Studio Fusion PCB. Bio je znatno pristupačniji, kvaliteta je također bila odlična, a nude i mnogo više prilagođavanja. Na primjer, uspio sam ih napraviti u crnoj boji, a na raspolaganju je nekoliko opcija boja.

Imat ćete nekoliko opcija za isporuku, ali ja sam odabrao DHL. Naručio sam 11. januara, a ploče sam primio 22. januara. Ukupni troškovi, uključujući isporuku, iznosili su 51,94 USD za 10 od ovih ploča 101,6 x 101,6 mm. Da sam naručio ploče u zadanoj zelenoj boji, bile bi jeftinije. No, 5,20 USD po ploči je prilično razumno s obzirom na to koliko su velike.

Sve navedeno, možete koristiti bilo koju uslugu koju želite. Druge popularne opcije su JLCPCB i PCBWay. Sve što trebate učiniti je iscrtati Gerber datoteke iz KiCAD -a ili Eagle -a da biste učitali svoje dizajne na ove usluge. Ako koristite OSH Park, možete direktno prenijeti svoj KiCAD projekt.

Korak 4: Sastavite ploču

Ako ste sami dizajnirali ploču, trebali biste znati kako je sastaviti. No, ako koristite moj dizajn PCB -a, evo kako to sastaviti:

Sve komponente su kroz rupe i označene su na ploči, pa bi montaža trebala biti jednostavna. Svaka komponenta je postavljena sa strane ploče sa naljepnicom. Obje lokacije ATtiny85 i 74HC595 označene su kako trebaju biti orijentirane. Čipovi imaju oznaku tačke Pin 1, koja ide pored zareza u obrisu čipa na ploči.

LED diode imaju polaritet, pa morate biti oprezni pri njihovom postavljanju. Negativna katoda (kratka noga) LED dioda prolazi kroz kvadratnu rupu, a pozitivna anoda (dugačka noga) prolazi kroz okruglu rupu. Prvo lemite sedam crvenih LED dioda za ševrone, a zatim okrenite ploču.

Plava LED dioda mora biti savijena pod uglom od 90 stepeni prema dolje prema sredini Zvjezdanih vrata. Umetnite ga samo do pola, a zatim ga savijte prije lemljenja.

Slijede DHD žice. Lemiti jednu stranu svake žice u DHD dio PCB -a, a zatim druge krajeve lemiti u dio Zvjezdanih vrata. Nije važno koja žica ulazi u koju rupu, kapacitivna dodirna pločica nema polaritet.

Na kraju, zalemite žice baterije. Ako imate prvu reviziju ploče, ona će biti nepravilno označena i kaže da je donja rupa "+" za pozitivnu. To je bila moja greška. Donja (vanjska) rupa je negativna. Dakle, lemite pozitivnu žicu baterije u gornju (unutarnju) rupu, a negativnu žicu u donju (vanjsku) rupu.

Korak 5: 3D štampanje vaših dijelova

Ovaj projekt ima ukupno devet 3D ispisanih dijelova: sedam ševronskih omota i prednji i stražnji dio LED difuzora crvotočine.

Ševroni su jednostavni i vruće su zalijepljeni preko ševronskih LED dioda za dodatni stil. Treba ih odštampati u crnoj ili sivoj boji.

LED difuzor crvotočine podijeljen je na dva dijela kako bi se olakšalo ispisivanje i učinilo efikasnijim. Prednji dio je odštampan u prozirnoj niti tako da će svjetlost sijati, a stražnji dio je odštampan u bijeloj niti koja pomaže reflektiranju svjetlosti kroz prednju stranu.

Svi ovi komadi mogu se štampati bez nosača. Preporučujem da koristite visinu sloja od 0,15 mm, ispuna bi trebala biti otprilike 20%.

Korak 6: Završna montaža

Da biste dovršili sastavljanje Zvjezdanih vrata, samo trebate spojiti dijelove vrućim ljepilom. Prvo, preporučujem da upotrijebite brusni papir ili Dremel za izglađivanje jezičaka na dijelovima PCB -a.

Zatim upotrijebite malo vrućeg ljepila ili super ljepila za pričvršćivanje prednjeg dijela difuzora na stražnju stranu difuzora. Oni bi trebali biti koncentrični (centrirani).

Zatim napunite ševronu vrućim ljepilom i gurnite je prema dolje na ševronsku LED diodu. Ponovite to za ostalih šest ševronskih LED dioda. Samo naprijed i upotrijebite još vrućeg ljepila za postavljanje LED difuzora crvotočine na PCB. Postoji mala rupa u koju se LED može uklopiti, pa je samo umetnite i upotrijebite debeli dio difuzora kao površinu za vruće lijepljenje na PCB.

Omotajte DHD žice oko žica baterije nekoliko puta kako bi bile uredne. DHD PCB je namijenjen za postavljanje na držač baterije, pa ga vruće zalijepite (tako da su žice baterije na dnu). Zatim upotrijebite malo vrućeg ljepila za pričvršćivanje nosača (bez ureza) na bočne strane držača baterije kako bi bio uspravan i stabilan.

Na kraju, gurnite nosač sa urezima u odgovarajuće zareze na PCB -u Stargate -a. Na svaki stavite malo vrućeg ljepila kako biste ga držali na mjestu.

I gotovi ste! Samo uključite prekidač, pričekajte nekoliko sekundi, a zatim možete dodirnuti dodirnu plohu da uključite svaki ševron i uspostavite crvotočinu!