Tuljave PCB v KiCad: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Projekti Fusion 360 »

Nekaj tednov nazaj sem naredil mehanski 7 -segmentni zaslon, ki uporablja elektromagnete za potiskanje segmentov. Projekt je bil tako dobro sprejet, objavljen je bil celo v reviji Hackspace! Prejel sem toliko pripomb in predlogov, da sem moral narediti izboljšano različico. Zato hvala vsem!

Prvotno sem nameraval narediti vsaj 3 ali 4 takšne številke, ki bi prikazale nekakšne uporabne informacije o tem. Edino, kar mi je pri tem preprečilo, so bili elektromagneti, ki so bili lačni energije. Zahvaljujoč njim vsaka številka pritegne približno 9A! To je veliko! Čeprav tolikšen tok ni bil problem, sem vedel, da je lahko veliko bolje. Potem pa sem naletel na Carlov projekt FlexAR. To je v bistvu elektromagnet na prožnem tiskanem vezju. Z njegovo pomočjo je ustvaril nekaj čudovitih projektov. Preverite njegovo delo! Kakor koli že, pomislil sem, ali bi lahko za potiskanje/vlečenje segmentov uporabil iste tuljave iz tiskanega vezja. To pomeni, da bi lahko zaslon naredil manjši in manj porabil energije. Zato bom v tem Instructable poskušal narediti nekaj različic tuljav in jih nato preizkusiti, da vidim, katera najbolje deluje.

Začnimo!

1. korak: Načrt

V načrtu je oblikovanje testnega tiskanega vezja z nekaj različicami tuljav. To bo metoda poskusov in napak.

Za začetek uporabljam Carlov fleksibilni aktuator kot referenco, ki je dvoslojna tiskana vezja s 35 obrati na vsaki plasti.

Odločil sem se, da preizkusim naslednje kombinacije:

• 35 obratov - 2 plasti
• 35 obratov - 4 plasti
• 40 obratov - 4 plasti
• 30 obratov - 4 plasti
• 30 obratov - 4 plasti (z luknjo za jedro)
• 25 obratov - 4 plasti

Zdaj prihaja težji del. Če ste uporabljali KiCad, boste morda vedeli, da KiCad ne dovoljuje ukrivljenih bakrenih sledi, samo ravne sledi! Kaj pa, če majhne ravne segmente združimo tako, da ustvarijo krivuljo? Super. Zdaj nadaljujte s tem nekaj dni, dokler ne dobite ene popolne tuljave !!!

Toda počakajte, če pogledate datoteko PCB, ki jo ustvari KiCad, v urejevalniku besedil, lahko vidite, da je položaj vsakega segmenta shranjen v obliki koordinat x in y skupaj z nekaterimi drugimi informacijami. Vse spremembe se bodo odrazile tudi v zasnovi. Kaj pa, če bi lahko vnesli vse položaje, potrebne za oblikovanje popolne tuljave? Zahvaljujoč Joan Spark je napisal skript Python, ki po vnosu nekaj parametrov izpljune vse koordinate, potrebne za oblikovanje tuljave.

Carl je v enem od svojih videoposnetkov uporabil Altium's Circuit Maker za ustvarjanje svoje tuljave PCB, vendar se mi ni zdelo potrebno učiti nove programske opreme. Mogoče kasneje.

2. korak: Izdelava tuljav v KiCadu

Najprej sem na shemo postavil konektor in ga ožičil, kot je prikazano zgoraj. Ta žica bo postala tuljava v postavitvi PCB.

Nato se morate spomniti neto številke. Prva bo neto 0, naslednja bo neto 1 itd.

Nato odprite skript python z uporabo katere koli ustrezne IDE.

Izberite širino sledi, ki jo boste uporabljali. Nato poskusite eksperimentirati s stranicami, začnite polmer in sledite razdalji. Razdalja med tirnicami mora biti dvojna širina tira. Večje kot je število 'strani', bolj gladka bo tuljava. Strani = 40 najbolje delujejo za večino tuljav. Ti parametri bodo ostali enaki za vse tuljave.

Nastaviti morate nekaj parametrov, kot so središče, število zavojev, plast bakra, število mrež in najpomembneje smer vrtenja (vrtenje). Med prehodom iz enega sloja v drugega se mora smer spremeniti, da ostane smer toka enaka. Tu spin = -1 predstavlja v smeri urinega kazalca, spin = 1 pa v nasprotni smeri urinega kazalca. Na primer, če gre sprednji bakreni sloj v smeri urinega kazalca, mora spodnji bakreni sloj iti v nasprotni smeri urinega kazalca.

Zaženite skript in v izhodnem oknu vam bo prikazano veliko številk. Kopirajte in prilepite vse v datoteko PCB in jo shranite.

Odprite datoteko PCB v KiCadu in tam je vaša čudovita tuljava.

Končno povežite preostale povezave s priključkom in končali ste!

3. korak: Naročanje PCB -jev

Pri oblikovanju tuljav sem za vse tuljave uporabil bakreno sled z debelino 0,13 mm. Čeprav lahko JLCPCB naredi minimalno širino sledi 0,09 mm za 4/6 plasti PCB, se mi ni zdelo, da bi jo potisnil preblizu meje.

Ko sem končal z načrtovanjem tiskanega vezja, sem naložil datoteke gerber v JLCPCB in naročil tiskane vezje.

Če želite preizkusiti datoteke gerber, kliknite tukaj.

4. korak: Izdelava testnih segmentov

Oblikoval sem nekaj testnih segmentov različnih oblik in velikosti v Fusion 360 in jih 3D natisnil.

Ker sem za tuljave uporabil 0,13 mm bakrene sledi, lahko prenese največji tok 0,3A. Elektromagnet, ki sem ga uporabil v prvi gradnji, porabi do 1,4A. Jasno je, da se bo sila močno zmanjšala, kar pomeni, da moram narediti segmente lahke.

Pomanjšala sem segment in zmanjšala debelino stene, pri čemer sem ohranila obliko kot prej.

Preizkusil sem ga celo z različnimi velikostmi magnetov.

5. korak: Zaključek

Ugotovil sem, da je za dvig segmentov zadostovala tuljava s 4 plastmi in 30 obrati na vsaki plasti skupaj z neodimijevim magnetom 6 x 1,5 mm. Zelo sem vesel, da ideja deluje.

Tako je to zaenkrat. Nato bom ugotovil elektroniko za nadzor segmentov. Sporočite mi vaše misli in predloge v spodnjih komentarjih.

Hvala, ker ste vztrajali do konca. Upam, da vam je vsem všeč ta projekt in ste se danes naučili kaj novega. Naročite se na moj YouTube kanal za več takih projektov.