Božićno drvce od 1 dolara za PCB: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Od loboatPratite me na Twitteru! Pratite više od autora:

O: Moje ime je Loann Boudin, proizvođač sam i francuski student koji studira elektrotehniku u blizini Pariza. Volim sam stvarati stvari i dijeliti svoje projekte sa svima. Više o loboat »

PCB božićno drvce Loann BOUDIN | 2018

Kada dolazi Božić, šta ljubitelj elektronike može učiniti? Božićno drvce od PCB -a, naravno!

Kao član malog kluba ljubitelja elektronike, volim dijeliti svoju strast prema dizajnu elektronike i PCB -a kroz male projekte. Za Božić sam želio predstaviti SMD univerzum za lemljenje novim članovima sa zabavnim i jednostavnim projektom: lemiti minijaturno božićno drvce s PCB -om sa ugrađenim 0805 SMD trepćućim LED diodama.

Ovo uputstvo opisuje proces koji sam slijedio kako bih zamislio, dizajnirao i stvorio hrpu jeftinih, malih, užarenih božićnih drvca na tiskanim pločicama za manje od 1 USD po jedinici. Uživajte:)

I … ako vam se svidio ovaj Instructable, razmislite o glasanju za ovaj projekt na PCB takmičenju! Hvala ti !

Korak 1: BOM, potrebni alati i vještine

Trebat će vam:

Potrebni alati:

• lemilica
• žica za lemljenje
• brusni papir
• ravna kliješta
• kliješta za rezanje
• fine pincete

Opcijski (ali zgodni) alati:

• Usisavač dima
• više metara
• veličanstveno staklo

Vještine:

osnovne vještine lemljenja

Opis materijala:

Komponente	Dobavljač	Veleprodajna cijena (USD)	Cijena po PCB -u ($)
11x 0805 SMD LED diode koje trepere	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x baterija CR1220	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x držač baterije	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x prekidač	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 pinova zaglavlje	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Odabrao sam jeftine komponente kako bih zadržao BOM ispod simbolične cijene od 1 USD po PCB -u za božićno drvce. Ukupna cijena jednog božićnog drvca s PCB -om sa lemljenim elektroničkim komponentama procjenjuje se na 0, 67 USD.

Korak 2: Tražite inspiraciju …

Htio sam dizajnirati realistično božićno drvce od PCB -a, gdje dvije okomito sastavljene PCB -e mogu dati 3D oblik koji može stajati. Stvaranje dva različita PCB -a ne čini dizajn mnogo kompliciranijim, ali skupljim, jer proizvođači naplaćuju više ako PCB sadrži više od jednog dizajna. Kako bi cijena bila što niža, morao sam razmisliti o pametnom upravljanju prostorom dizajna PCB -a kako bih smanjio otpad i troškove. U potrazi za dizajniranjem savršenog PCB božićnog drvca za moju svrhu, tražio sam slične projekte na Google -u i Instructables.

Naišao sam na bluquesh -ov dizajn koji mi je bio posebno zanimljiv i vrlo dobro dokumentiran. U svom prvom Instructable -u, ovaj član opisuje kako je uspio stvoriti malo božićno drvce od PCB -a sa puno mogućnosti:

• Ugrađeni Arduino čip
• Dvobojne SMD LED diode
• Kapacitivni dodir
• Ugrađena baterija
• DC/DC pojačalo
• … i više !

Neke od ovih funkcija nisu kompatibilne s mojim projektom, čiji je cilj biti jednostavan i jeftin. Ipak, još jedan detalj njegovog projekta privukao mi je pažnju: bluquesh je uspio uklopiti svoj 3D dizajn božićnog drvca u kvadratnu površinu bez rasipanja prostora. Stvorivši dvije peraje u obliku polu-jele pored glavne jele, ponovno je iskoristio izgubljeni prostor kako bi stvorio još jedno puno drvo unatoč složenoj formi.

Prilagodio sam i ponovo koristio ovaj pametan dizajn u svom projektu.

Korak 3: Dizajn PCB -a

Dizajnirao sam svoje božićno drvce na PCB -u koristeći Autodesk EAGLE. EAGLE je softver za elektroničku automatizaciju dizajna (EDA) koji omogućava dizajn shematskih dijagrama, postavljanje komponenti i usmjeravanje PCB -a.

Dizajn sam započeo stvaranjem sheme elektroničkog kola. Sastoji se od 11 paralelno trepćućih LED dioda, napajanih baterijom sa 3 V dugmeta. Prekidač može otvoriti ili zatvoriti krug. Konačno, opcijski kondenzator za filtriranje od 10 µF postavljen je između napona baterije i mase.

Odlučio sam ne uključivati otpornik u seriju sa LED diodama jer je 3 V vrlo blizu napona naprijed mnogih boja LED dioda:

Shema i PCB podijeljeni su u tri dijela:

• glavna ploča: ima oblik božićnog drvca i uključuje držač baterije, prekidač, 3 LED diode na gornjoj strani i 2 LED diode na donjoj strani. Dva 2-pinska konektora omogućuju spajanje i napajanje dva peraja, jedno na gornjoj, a drugo na donjoj strani.
• gornja peraja: ima oblik pola božićnog drvca s urezom za držač baterije i uključuje 1 LED na gornjoj strani i 2 LED na donjoj strani. Jedan otisak konektora sa 2 pina omogućava priključivanje peraje i napajanje na glavnu ploču.
• donja peraja: ima oblik pola božićnog drvca i uključuje 2 LED diode na gornjoj strani i 1 LED na donjoj strani. Otisak 2-pinskog konektora omogućava priključivanje peraje i napajanje na glavnu ploču.

Odlučio sam se za smanjenu veličinu od 48 * 48 mm po jeli iscrtavanjem obrisa ploče s 20. slojem "Dimenzija".

Nacrtao sam oblik jele pomoću 46. sloja "Glodanje" širine 3 mm: ova linija se tumači kao područje glodanja za proizvođača i odvaja jelu od peraja.

Nakon što je obris kruga jasno definiran, postavio sam najveće komponente poput držača baterije i prekidača, zatim LED diode kako bi njihova raspodjela bila ugodna.

Dodao sam još jedno područje za glodanje na jednoj peraji tako da držač baterije može stati i rupu na vrhu stabla kako biste je mogli objesiti bilo gdje (na primjer u pravoj božićnoj jelki).

Zatim sam sve komponente usmjerio pomoću gornjeg i donjeg sloja: napon baterije se distribuira na LED diode sa tragovima širine 0,5 mm i ukupnom ravninom uzemljenja.

Konačno, dizajnirao sam dva otcepljena jezička i postavio ih između glavne jele i njenih peraja na traku glodanja od 3 mm kako bih svoju ploču zadržao kao jedinstveni dizajn i omogućio paneliziranje PCB -a (za više detalja pogledajte sljedeći korak).

Sve datoteke Eagle mogu se pronaći na mom githubu ili ispod ▼

Korak 4: Panelizacija PCB -a

Većina proizvođača PCB -a sada nudi jedinstvenu cijenu od 5 USD za 10 PCB -a veličine do 100*100 mm. Cijena ostaje ista bez obzira na to je li krug 50*50 mm ili 100*100 mm. Optimizacija troškova je tada moguća maksimiziranjem broja kola na ovoj maksimalnoj površini. Panelizacija PCB -a sastoji se od stvaranja jednog PCB -a od nekoliko malih kako bi se smanjili troškovi i otpad.

Većina proizvođača PCB -a ne naplaćuje dodatne troškove za identično oblikovanje panela. To znači da možete besplatno uklopiti nekoliko malih PCB -a u jedan, ali to mora ostati isti dizajn za sve. Više informacija možete pronaći na web stranici proizvođača tiskanih pločica Seeedstudio.

Panelizacija PCB -a može doći na dva načina:

Metoda panelizacije sa V-utorima: sastoji se od rezanja 1/3 debljine ploče od vrha i 1/3 debljine od dna, paralelno s gornjim rezom, s kružnim nožem za rezanje od 30 do 45 stepeni. To se može učiniti samo duž ravnih linija cijelim nizom PCB -a

Metoda panelizacije razdjelnih kartica: sastoji se od ostavljanja perforiranih jezičaka za usmjeravanje prostora između PCB-a. Razmak između dva PCB -a je oko 2,5 mm jer je to standardna veličina usmjerivača u većini proizvođača i zahtijeva samo jedan prolaz glodala za glodanje ploče. Uzorci perforacije N-rupa standardni su za otcepljene jezičke i dizajnirani su tako da se lako uklanjaju bez ostavljanja neželjenih izbočina bočne ploče

Više informacija o dizajnu panela PCB -a možete pronaći u vrlo dobro dokumentiranom članku koji je napisao Jack Lucas za www. ElectronicDesign.com.

Kako bih smanjio troškove svog projekta, odlučio sam panelizirati četiri svoja božićna drvca s PCB -om u jednu ploču. Prvo sam morao povezati dva peraja božićnog drvca s PCB -om na glavnu ploču. Dizajnirao sam dva otcijepljena jezička s perforiranim uzorkom s 3 rupe koji povezuju svako peraje s glavnom daskom božićnog drvca. Otcepljeni jezičci izrađeni su od 2*3 rupe promjera 0,9 mm.

Kad je dizajn jedne božićne jelke s PCB -om završio, četiri puta sam je duplicirao i svako od njih poslao jedno pored drugog kako bih ispunio površinu 100*100 mm koju je nametnuo proizvođač. Svi dizajni su razmaknuti 3 mm i povezani su otcepljenim jezičcima s uzorkom perforiranja s 3 rupe.

Konačna PCB ploča ima veličinu 100*100 mm i sadrži 4 PCB -a za božićno drvce. Trošak PCB jedinice je podijeljen sa 4!

Korak 5: Lemljenje PCB -a

Kada se sve komponente prikupe, lemljenje PCB -a može početi!

lemljenje LED dioda -

Najbolje je početi s lemljenjem LED dioda jer su one najmanje komponente. Njihovo posljednje lemljenje dodatno bi otežalo zadatak jer bi veće komponente mogle ometati njihovo postavljanje. LED diode su polarizirane komponente i važno je na PCB -u identificirati način na koji bi trebali biti lemljeni. Otisak LED dioda na PCB -u je uvijek isti: jastučić spojen na ravninu mase je masa (katoda), a jastučić spojen na stazu napon napajanja (anoda). Zelena strelica ispod LED -a CMS označava smjer strujanja struje, a time i njen polaritet.

Testiranje LED diode s multimetrom u konfiguraciji "diodnog testera" može pomoći u određivanju polariteta i boje.

Za lemljenje LED dioda prvo sam počeo postavljanjem male količine lema na jednu od LED pločica. Zatim sam prišao LED -i finom pincetom, dok sam lemilicom lemio lemljeni dio. Kad je LED dioda pravilno postavljena, izvadio sam lemilicu kako bih lem učvrstio. Drugi lem se tada može napraviti bez potrebe za držanjem LED pincetom. Ovaj proces se ponavlja za preostalih 10 LED dioda.

lemljenje držača baterije -

Držač baterije drži ćeliju dugmeta uz PCB kako bi stvorio električnu vezu. Da bih čvrsto držao bateriju, odložio sam mali sloj kositra na podlogu za držač baterije. Konektor se zatim postavlja i lemi.

lemljenje prekidača -

Konačno, prekidač je lemljen na istoj strani kao i konektor za bateriju. Prekidač viri iz PCB -a za lakše rukovanje.

Korak 6: Sastavljanje PCB -a

Nakon što su sve komponente zalemljene, vrijeme je za sastavljanje božićnog drvca.

Odvajanje ploča -

Počeo sam lomiti ploču ravnim kliještima kako bih odvojio dva peraja od glavne ploče. Koristio sam kliješta za rezanje kako bih uklonio sve preostale rubove koji bi mogli ozlijediti. Zatim sam upotrijebio brusni papir za glačanje božićnog drvca i na kraju imao tri čiste daske: glavno drvo i njegove dvije peraje.

Spajanje ploča -

Jedna peraja je pričvršćena na glavnu ploču lemljenjem 2 -pinskog konektora sa iglom između njih. Priključak sa iglom ima dvije namjene: držite krilo do glavne ploče i dovedite napon i masu do LED dioda peraje.

Izrezao sam konektore pinhead 2* 2 pina s velike trake konektora i očistio plastične rubove brusnim papirom. Zatim sam ih lemio od glave do repa na glavnoj ploči kao što je prikazano na slikama, jednu na gornjoj, a drugu na donjoj strani.

Lemio sam dva peraja na konektore pazeći da ih pravilno poravnam i postavio peraju s urezom na strani priključka baterije.

Božićno drvce od PCB -a sada je konačno sastavljeno!

Uključivanje kola -

PCB se napaja CR1220 litijumskom baterijom od 3V. Nakon što se ćelija s gumbom umetne u držač baterije na ploči i prekidač zatvori, sve LED diode počinju treptati poput magije!

Ćelija dugmeta koja se koristi u ovom projektu ima prosječni kapacitet od 40 mAh, što na primjer znači da može isporučiti do 40 mA tokom 1 sata ili 20 mA tokom 2 sata. Trenutna potrošnja božićnog drvca na PCB -u je oko 80 mA i ovisi o bojama LED dioda: bijele, plave i ljubičaste LED diode crpe više struje od crvenih, narančastih i žutih LED dioda.

Iskustvom vam preporučujem da koristite crvene, narančaste, žute i zelene LED diode jer će uštedjeti vijek trajanja baterije pružajući lijepe boje u temi božićnog duha:) S ovim bojama u jednakim omjerima, moja božićna drvca na PCB -u svijetle tijekom 1 sata dok zelene LED diode ne počnu nestajati.

Korak 7: Zaključak

Bilo mi je zabavno dizajnirati ova mala božićna drvca od PCB -a i naučio sam mnogo o proizvodnji PCB -a i paneliziranju PCB -a.

Zahvaljujući jeftinom dizajnu projekta, radionica za lemljenje ponuđena je besplatno onima koji su je htjeli isprobati. Ove PCB ploče su bile vrlo uspješne u mom klubu i mnogi novi članovi su lemili svoj prvi čip zasnovan na SMD komponentama. Bio sam više nego sretan kad sam čuo da su neke moje kreacije ukrasile božićna drvca mojih prijatelja.

Danas sam ponosan što mogu kroz ovu radionicu i ovaj vodič prenijeti znanje koje sam stekao tokom ovog projekta. Nadam se da vam se svidelo i želim vam sve najbolje u narednoj godini:)