$ 1 PCB -joulukuusi: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Seuraa minua Twitterissä! Seuraa lisää tekijältä:

Tietoja: Nimeni on Loann Boudin, olen valmistaja ja ranskalainen opiskelija, joka opiskelen elektroniikkatekniikkaa Pariisin lähellä. Rakastan tehdä asioita itse ja jaan projektit kaikille. Lisätietoja loboatista »

Piirilevyn joulukuusi, Loann BOUDIN | 2018

Mitä elektroniikan ystävä voi tehdä joulun tullessa? Tietysti PCB -joulukuusi!

Pienen elektroniikkaharrastajaklubin jäsenenä haluan jakaa intohimoni elektroniikan ja piirilevyjen suunnittelun parissa pienissä projekteissa. Jouluna halusin esitellä uusille jäsenille SMD -juotosuniversumin hauskalla ja yksinkertaisella projektilla: juottaa miniatyyri PCB -joulukuusi, jossa on upotetut 0805 SMD -vilkkuvat ledit.

Tässä ohjeessa kuvataan prosessi, jota seurasin kuvitellakseni, suunnitellakseni ja luodakseni joukon halpoja, pieniä, hehkuvia joulukuusia piirilevyille alle 1 dollarilla. Nauttia:)

Ja… jos pidit tästä Instructable -ohjelmasta, harkitse tämän projektin äänestämistä PCB -kilpailussa! Kiitos !

Vaihe 1: Tarvikkeet, työkalut ja taidot

Tarvitset:

Tarvittavat työkalut:

• juotin
• juotoslanka
• hioa
• litteät pihdit
• pihdit
• hienot pinsetit

Valinnaiset (mutta kätevät) työkalut:

• Savunpoistolaite
• monimetrinen
• upea lasi

Taidot:

juottamisen perustaidot

Materiaaliluettelo:

Komponentit	Toimittaja	Tukkuhinta ($)	Hinta per piirilevy ($)
11x 0805 SMD vilkkuvat ledit	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x CR1220 -akku	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x paristopidike	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x vaihtokytkin	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 -nastainen otsikko	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Olen valinnut halpoja komponentteja pitääksesi BOM: n alle symbolisen 1 dollarin hinnan joulukuusi -PCB: ltä. Yhden PCB -joulukuusen ja kaikkien juotettujen elektronisten komponenttien kokonaishinnan arvioidaan olevan 0, 67 dollaria.

Vaihe 2: Etsitkö inspiraatiota…

Halusin suunnitella realistisen PCB -joulukuusen, jossa kaksi kohtisuoraan koottua piirilevyä voi antaa 3D -muodon, joka pystyy seisomaan. Kahden eri piirilevyn luominen ei tee suunnittelusta paljon monimutkaisempaa, mutta kalliimpaa, koska valmistajat veloittavat enemmän, jos piirilevy sisältää useamman kuin yhden mallin. Jotta hinta pysyisi mahdollisimman alhaisena, minun piti harkita PCB -mallin älykästä tilanhallintaa jätteiden ja kustannusten vähentämiseksi. Kun pyrin suunnittelemaan täydellisen PCB -joulukuusen tarkoitukseeni, etsin vastaavia projekteja Googlesta ja Instructablesista.

Löysin bluqueshin suunnittelun, joka oli mielestäni erityisen mielenkiintoinen ja hyvin dokumentoitu. Ensimmäisessä Instructable -ohjelmassaan tämä jäsen kuvaa, kuinka hän onnistui luomaan pienen PCB -joulukuusen, jossa on paljon ominaisuuksia:

• Sisäänrakennettu Arduino -siru
• Kaksiväriset SMD-LEDit
• Kapasitiivinen kosketus
• Sisäänrakennettu akku
• DC/DC -tehopiiri
• … ja enemmän !

Jotkut näistä ominaisuuksista eivät ole yhteensopivia projektini kanssa, jonka tavoitteena on olla yksinkertainen ja edullinen. Silti hänen projektinsa toinen yksityiskohta kiinnitti huomioni: bluquesh onnistui sovittamaan hänen 3D -joulukuusi -muotoilunsa neliöalueelle, jossa ei ole tilaa. Luomalla kaksi puoli-kuusen muotoista evät pääkuusi viereen, hän käytti tuhlattua tilaa luodakseen uuden täyden puun monimutkaisesta muodostaan huolimatta.

Muokkasin ja käytin uudelleen tätä älykästä suunnittelua projektissani.

Vaihe 3: Piirilevyjen suunnittelu

Suunnittelin piirilevyjoulukuuseni Autodesk EAGLEn avulla. EAGLE on elektronisen suunnittelun automaatio (EDA) -ohjelmisto, joka mahdollistaa kaavamaisen kaavioiden suunnittelun, komponenttien sijoittelun ja piirilevyreitityksen.

Aloitin suunnittelun luomalla elektronisen piirin kaavion. Se koostuu 11 vilkkuvasta LEDistä rinnakkain, ja ne saavat virtansa 3 V: n nappiparistosta. Kytkin voi avata tai sulkea piirin. Lopuksi akun jännitteen ja maan väliin sijoitetaan valinnainen suodatuskondensaattori, jonka koko on 10 µF.

Tein valinnan olla sisällyttämättä vastuksia sarjaan LEDien kanssa, koska 3 V on hyvin lähellä monien LED -värien etujännitettä:

Kaavio ja piirilevy on jaettu kolmeen osaan:

• emolevy: siinä on joulukuusen muoto ja se sisältää paristopidikkeen, kytkimen, 3 LEDiä yläpinnalla ja 2 LEDiä alapinnalla. Kaksi 2-nastaista nastanpääliitintä mahdollistaa kahden evien yhdistämisen ja virran, toinen yläpinnalla ja toinen alapinnalla.
• yläreuna: sen muoto on puoli joulukuusta, jossa on lovi paristopidikkeelle, ja se sisältää 1 LEDin yläpuolella ja 2 LEDiä alapinnalla. Yksi 2-nastainen nastanpääliitin mahdollistaa jalan liittämisen ja virran emolevyyn.
• pohjaevä: sen muoto on puolittain joulukuusi ja siinä on 2 LEDiä yläpinnalla ja 1 LED alapinnalla. 2-nastainen nastanpääliitin mahdollistaa jalan liittämisen ja virransyötön emolevyyn.

Päätin valita pienennetyn koon 48 * 48 mm kuusta kohden piirtämällä levyn ääriviivat 20. kerroksella "Dimension".

Piirsin kuusen muodon käyttämällä 46. kerrosta "Jyrsintä", jonka leveys on 3 mm: tämä viiva tulkitaan valmistajan jyrsintäalueeksi ja erotetaan kuusi sen eväistä.

Kun piirin ääriviivat olivat selkeästi määritelty, asetin suurimmat komponentit, kuten akun pidikkeen ja kytkimen, sitten LEDit, jotta niiden jakautuminen olisi miellyttävää.

Lisäsin toiselle jyrsintäalueen toiselle evalle, jotta akun pidike mahtuu ja reikä puun yläosaan, jotta voit ripustaa sen mihin tahansa (esim. Oikeaan joulukuuseen).

Sitten reititin kaikki komponentit ylä- ja alakerroksen avulla: akun jännite jakautuu LED -valoihin, joiden leveys on 0, 5 mm ja yleinen maataso.

Lopuksi suunnittelin kaksi irrotettavaa kielekettä ja asetin ne pääkuusi ja sen evien väliin 3 mm: n jyrsintäjälkeen, jotta levyni pysyisi yhtenäisenä ja sallisi PCB -paneelimisen (katso lisätietoja seuraavassa vaiheessa).

Kaikki Eagle -tiedostot löytyvät githubistani tai alta ▼

Vaihe 4: PCB -paneelointi

Useimmat PCB -valmistajat tarjoavat nyt yhden 5 dollarin hinnan 10 PCB: lle, joiden koko on enintään 100*100 mm. Hinta pysyy samana riippumatta siitä, onko piiri 50*50 mm vai 100*100 mm. Kustannusten optimointi on tällöin mahdollista maksimoimalla piirien määrä tällä enimmäisalueella. PCB -paneelointi koostuu yhden PCB: n luomisesta useista pienistä kustannusten ja jätteen vähentämiseksi.

Useimmat piirilevyvalmistajat eivät veloita lisäkustannuksia samanlaisesta suunnittelusta. Se tarkoittaa, että voit sovittaa useita pieniä piirilevyjä yhteen ilmaiseksi, mutta sen on pysyttävä samanlaisena kaikille. Lisätietoja on PCB -valmistajan Seeedstudion verkkosivustolla.

PCB -paneelointi voi tapahtua kahdella tavalla:

V-urapaneelimenetelmä: se leikataan 1/3 levyn paksuudesta ylhäältä ja 1/3 paksuus alhaalta rinnakkain yläleikkauksen kanssa 30-45 asteen pyöreällä leikkuuterällä. Tämä voidaan tehdä vain suoria viivoja pitkin PCB -matriisin läpi

Irrotettava välilehtipaneelimenetelmä: se koostuu jättämällä rei'itetyt kielekkeet reititystilaan piirilevyjen väliin. Kahden PCB: n välinen etäisyys on noin 2, 5 mm, koska se on vakioreitittimen koko useimmissa valmistusrakennuksissa ja vaatii vain yhden reitittimen bitin levyn jyrsintään. N-reikien rei'itysmallit ovat vakiovarusteita irrotettaville kielekkeille ja ne on suunniteltu helposti irrotettaviksi jättämättä ei-toivottuja sivulevyjen ulkonemia

Lisätietoja PCB -paneelien suunnittelusta löytyy hyvin dokumentoidusta artikkelista, jonka Jack Lucas on kirjoittanut osoitteeseen www. ElectronicDesign.com.

Jotta voisin vähentää projektini kustannuksia, olen päättänyt paneloida neljä PCB -joulukuusi yhdelle levylle. Ensin minun piti yhdistää PCB -joulukuusen kaksi evät emolevyyn. Suunnittelin kaksi irrotettavaa kielekettä, joissa oli 3-reikäinen rei'ityskuvio, jotka yhdistävät jokaisen evan joulukuusen päälevylle. Irrotettavat kielekkeet on valmistettu 2*3 reiästä, joiden halkaisija on 0,9 mm.

Kun yhden piirilevyn joulukuusi oli valmis, kopioin sen neljä kertaa ja lähetin kukin niistä vierekkäin täyttämään valmistajan asettaman 100*100 mm: n alueen. Kaikki mallit on sijoitettu 3 mm: n välein ja yhdistetty irrotettaviin kielekkeisiin, joissa on 3-reikäinen rei'itys.

Lopullisen piirilevyn koko on 100*100 mm ja se sisältää 4 joulukuusi -PCB: tä. Piirilevyyksikön hinta on jaettu 4: llä!

Vaihe 5: Piirilevyn juottaminen

Kun kaikki komponentit on koottu, piirilevyn juottaminen voi alkaa!

LEDien juottaminen -

On parasta aloittaa LED -juottamisesta, koska ne ovat pienimpiä komponentteja. Niiden juottaminen viimeiseksi tekisi tehtävästä mahdollisesti vaikeamman, koska suuret osat voivat häiritä niiden sijoittamista. LEDit ovat polarisoituja komponentteja, ja on tärkeää tunnistaa piirilevyllä, miten ne on tarkoitus juottaa. Piirilevyn LED -valojen jalanjälki on aina sama: maatasoon kytketty tyyny on massa (katodi) ja kiskoon kytketty tyyny on syöttöjännite (anodi). Vihreä nuoli CMS -LEDin alla osoittaa virran virtaussuunnan ja siten sen napaisuuden.

LEDin testaaminen yleismittarilla "dioditester" -konfiguraatiossa voi auttaa määrittämään sen napaisuuden ja värin.

LEDien juottamiseksi aloitin ensin asettamalla pienen määrän juotetta yhteen LED -tyynystä. Sitten lähestyin LEDiä hienoilla pinseteillä pitäen juotteen sulanut juotosraudallani. Kun led oli oikein paikallaan, irrotin juotosraudan juotteen kiinteyttämiseksi. Toinen juotos voidaan tehdä ilman tarvetta pitää LEDiä pinseteillä. Tämä prosessi toistetaan jäljellä oleville 10 LEDille.

paristopidikkeen juottaminen -

Paristopidike pitää painikkeen piirilevyä vasten sähköliitännän luomiseksi. Jotta akku pysyisi tukevasti paikallaan, laitoin pienen kerroksen tinaa paristopidikkeen päälle. Liitin asetetaan ja juotetaan.

Kytkimen juottaminen -

Lopuksi kytkin on juotettu samalle puolelle kuin akkuliitin. Kytkin työntyy ulos piirilevystä helpottamaan käyttöä.

Vaihe 6: Piirilevyn kokoaminen

Kun kaikki komponentit on juotettu, on aika koota joulukuusi.

Lautojen erottaminen -

Aloin rikkoa levyn litteillä pihdeillä erottaaksesi kaksi evät päälevystä. Käytin leikkauspihtejä poistamaan kaikki jäljellä olevat suuret reunat, jotka voisivat vahingoittaa. Sitten tasoitin joulukuusen sivut hiekkapaperilla ja sain lopulta kolme puhdasta lautaa: pääpuun ja hänen kaksi evättä.

levyjen liittäminen -

Yksi evä kiinnitetään emolevyyn juottamalla 2 -nastainen nastanpääliitin niiden väliin. Nastapääliittimellä on kaksi käyttötarkoitusta: pidä siipi kiinni emolevystä ja tuo jännite ja massa evien LEDeihin.

Leikkasin 2* 2 -nastaiset nastanpääliittimet suuresta nastanpääliittimestä ja puhdistin muovireunat hiekkapaperilla. Sitten juotin ne päähän hännälle päälevylle, kuten kuvissa näkyy, toinen yläpinnalla ja toinen alapinnalla.

Juotin kaksi evät liittimiin varovasti kohdistamalla ne oikein ja asettamalla evien lovella akun liittimen puolelle.

Piirilevyjen joulukuusi on nyt vihdoin koottu!

Piirin kytkeminen päälle -

Piirilevy saa virtansa 3 V: n CR1220 -litiumparistosta. Kun nappiparisto on asetettu paristopidikkeeseen alaspäin ja kytkin on kiinni, kaikki LEDit alkavat vilkkua kuin taika!

Tässä projektissa käytettävän nappikennon keskimääräinen kapasiteetti on 40 mAh, mikä tarkoittaa esimerkiksi, että se voi antaa jopa 40 mA 1 tunnin aikana tai 20 mA 2 tunnin aikana. PCB -joulukuusen nykyinen kulutus on noin 80 mA, ja se riippuu valittujen LEDien väreistä: valkoiset, siniset ja violetit LEDit kuluttavat enemmän virtaa kuin punaiset, oranssit ja keltaiset LEDit.

Kokemuksen perusteella suosittelen, että käytät punaisia, oransseja, keltaisia ja vihreitä LED -valoja, sillä ne säästävät akun käyttöikää ja tarjoavat samalla kauniita värejä joulun hengessä. kunnes vihreät merkkivalot alkavat sammua.

Vaihe 7: Johtopäätös

Minulla oli hauskaa suunnitella näitä pieniä PCB -joulukuusia ja opin paljon PCB -valmistuksesta ja PCB -paneelista.

Hankkeen edullisen suunnittelun ansiosta juotospaja on tarjottu ilmaiseksi niille, jotka haluavat kokeilla sitä. Nämä piirilevyt ovat menestyneet erittäin hyvin klubissani ja monet uudet jäsenet ovat juottaneet ensimmäisen SMD -komponentteihin perustuvan sirun. Olin enemmän kuin iloinen kuullessani, että jotkut luomuksistani olivat koristelleet ystävieni joulukuusia.

Tänään olen ylpeä voidessani välittää tämän työpajan ja tämän opetusohjelman kautta tämän projektin aikana saamani tiedot. Toivottavasti pidit ja toivon sinulle kaikkea hyvää tulevalle vuodelle:)