Stargate for Your Desktop - PCB Design: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Projekti Fusion 360 »

Če vam je ta projekt všeč, razmislite o glasovanju zanj na natečaju PCB (na dnu strani)

Stargate SG-1 je moja najljubša TV-oddaja vseh časov. V zadnjih nekaj mesecih sem prisilil dekle, da si ogleda celotno serijo. Bili smo okoli četrte sezone, ko sem videl, da Instructables izvaja natečaj za PCB, in zdelo se mi je kot odlična priložnost, da oblikujem svoja lastna Zvezdna vrata, ki bi jih lahko dal na svojo mizo.

Ta projekt sem si zamislil. To je PCB Stargate s premerom 4 palcev s spremljajočim DHD (to je Dial-Home Device za laike), ki sedi na vaši mizi in zasveti! Dotaknite se kapacitivne sledilne ploščice na DHD in vsak ševron bo zasvetil zaporedno. Pridi do sedmega ševra in črvina se prižge!

PCB je zasnovan kot en sam kos in se loči. DHD je v sredini, zunanji koti pa so nosilci za Zvezdna vrata in DHD. Deluje na dve bateriji AA in nosilec baterije deluje kot osnova DHD.

Logiko zagotavlja ATtiny85, ki vklopi LED diode prek registra za premik 74HC595. V nadaljevanju preberite, kako sem ga zasnoval, in navodila, kako ga sestaviti!

1. korak: izdelava prototipov

Če je le mogoče, želite izdelati prototipe svojih modelov PCB na plošči, preden dejansko kaj izdelate. Danes je izdelava PCB -jev zelo ugodna, vendar še vedno ne želite izgubljati časa ali denarja.

V mojem primeru še nikoli nisem delal s premičnim registrom, zato sem se moral osredotočiti na testiranje. Močno sem se zanašal na to vadnico z navodili, da bi izvedel, kako delujejo:

Pravzaprav sem naredil napako in naročil PCB pred temeljitim testiranjem. V mojem prvotnem dizajnu so bile uporabljene posamezno naslovljive LED diode WS2812B. Ti iz nekaj razlogov niso delovali dobro in zapravil sem veliko časa in denarja. Nova zasnova je preprostejša in cenejša.

Za izdelavo prototipa zasnove registra za drugo revizijo tiskanih vezij sem vse postavil na ploščo. ATtiny85, premični register, upori in LED so vklopljeni. Obstaja tudi drugo področje za programiranje ATtiny85 prek Arduina (Google, kako to storiti, obstaja veliko vadnic).

Celoten seznam delov za ta projekt:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x register premikov 74HC595
• 7x rdeče 3 mm LED diode
• 1x 3 mm modra LED dioda
• 2x 120 ohmski upor
• 1x 1P2T stikalo SPDT
• 1x držalo za baterije

Priložena je koda ATtiny85 (utripa z uporabo Arduina). Po testiranju sem prešel na oblikovanje PCB.

2. korak: Oblikovanje PCB -ja

Če želite samo, da so PCB -ji narejeni po mojem dizajnu, lahko uporabite priloženo mapo StargatePlots.zip. Vsebuje datoteke Gerber za njihovo izdelavo

Fizična zasnova tiskanega vezja je bila zelo pomembna za končni izdelek-zlasti ker se loči in se deli tiskanega vezja uporabljajo kot nosilci. Zato sem začel v CAD -u. Za oblikovanje tiskanega vezja, vključno z zavihki, sem uporabil Autodesk Fusion 360.

PCB Outline v Fusion 360

Ko imate PCB oblikovan v CAD -ju, potrebujete način, da to vnesete v programsko opremo za oblikovanje PCB -ja, da dodate robne reze. V Fusion 360 morate samo ustvariti novo skico na površini dela in projicirati vse robove. Nato samo shranite skico. V območju brskalnika komponent (na levi strani okna) izberite novo skico in jo izvozite kot DXF. Shrani to za kasneje.

KiCAD shema

Dejansko sem oblikoval tiskano vezje v KiCAD -u. Jaz bi uporabil Autodesk Eagle, vendar sem ga skrajšal blizu roka za natečaj in nisem imel časa, da bi se naučil uporabljati Eagle. V KiCAD -u je prvi korak ustvariti shemo PCB -ja. Shema je poenostavljen blokovni diagram vaše zasnove in njen glavni namen je povedati KiCAD -u, kateri zatiči komponent so povezani skupaj.

Komponenta po meri

KiCAD je imel skoraj vse komponente, ki sem jih uporabljal, zato sem jih preprosto dodal in priključil zatiče. Velika izjema je bila kapacitivna sledilna ploščica, ki je popolnoma prilagojena. Če sem to dodal, sem moral ustvariti nov odtis PCB.

Najprej sem v InkScapeu narisal obliko sledilne ploščice. Nato sem s pretvornikom bitnih slik KiCAD to spremenil v odtis nove komponente. To je bilo nato dodano moji shemi.

KiCAD PCB

Ko končate s shemo, lahko ustvarite dejansko postavitev tiskanega vezja. KiCAD bo samo iztisnil vse odtise na listu, vi pa jih postavite. Najprej pa želite uvoziti ta DXF vašega orisa tiskanega vezja.

Preklopite na plast Edge Cuts in izberite uvoz DXF. Izberite oris DXF in ta bo postavljen na list. Nato lahko po potrebi postavite svoje odtise. Vsi ti koraki so dobro zajeti v veliko podrobnejših vodnikih za KiCAD. Nazadnje dodajte nekaj polnil z napolnjenim bakrom z območji zaščite, da se izognete izrezom.

Sitotisk po meri

Nobena Zvezdna vrata niso popolna brez simbolov, kar pomeni, da je potrebna sitotisk po meri. Začel sem tako, da sem v Googlu našel ponazoritev Zvezdnih vrat, ki jasno prikazuje glife. Nato sem z GIMP -jem odstranil vso sliko, razen glifov, in jo naredil črno -belo. To sem vzel v InkScape in ga pretvoril v vektorsko sliko ter jo pomanjšal na ustrezno velikost.

Od takrat je bil postopek podoben ustvarjanju odtisa po meri. Namesto da bi sliko uporabil kot odtis, sem jo uporabil za plast svilenega sita. Nato sem ga samo premaknil v tiskano vezje in postavil. Ta postopek so ponovili za glife DHD.

3. korak: Izdelajte svoje tiskane vezje

Obstaja veliko storitev izdelave, ki jih lahko uporabite za izdelavo PCB -jev. OSH Park je priljubljena izbira, ki je izjemno enostavna za uporabo in ima odlično kakovost, vendar je nekoliko draga-PCB-ji so prav tako vijolični.

Za ta projekt sem uporabil storitev Seeed Studio Fusion PCB. Bil je bistveno ugodnejši, kakovost je bila tudi odlična in ponujajo veliko več prilagoditev. Na primer, lahko sem jih naredil v črni barvi in na voljo je več barvnih možnosti.

Imeli boste nekaj možnosti pošiljanja, vendar sem se odločil za DHL. Naročilo sem oddala 11. januarja, deske pa sem prejela 22. januarja. Skupni stroški, vključno s poštnino, so bili 51,94 USD za 10 od teh 101,6 x 101,6 mm plošč. Če bi naročil plošče v privzeti zeleni barvi, bi bile cenejše. Toda 5,20 USD na ploščo je precej razumno, če upoštevamo, kako velike so.

Kljub vsemu lahko uporabite katero koli storitev, ki jo želite. Druge priljubljene možnosti so JLCPCB in PCBWay. Vse, kar morate storiti, je, da narišete datoteke Gerber iz KiCAD ali Eagle, da naložite svoje modele v te storitve. Če uporabljate OSH Park, lahko svoj projekt KiCAD naložite neposredno.

4. korak: Sestavite ploščo

Če ste sami oblikovali ploščo, morate vedeti, kako jo sestaviti. Če pa uporabljate mojo zasnovo tiskane plošče, jo lahko sestavite tako:

Vse komponente so skozi luknje in so označene na plošči, zato mora biti montaža enostavna. Vsaka komponenta je nameščena na strani plošče z nalepko. Lokaciji ATtiny85 in 74HC595 sta označeni s tem, kako naj bosta orientirana. Žetoni imajo označeno s piko Pin 1, ki se nahaja poleg zareze v orisu čipa na plošči.

Svetleče diode imajo polarnost, zato morate biti pri namestitvi previdni. Negativna katoda (kratka noga) LED diod gre skozi kvadratno luknjo, pozitivna anoda (dolga noga) pa skozi okroglo luknjo. Najprej spajkajte sedem rdečih LED za chevrone, nato pa ploščo obrnite.

Modro LED diodo je treba upogniti pod kotom 90 stopinj navzdol proti središču Zvezdnih vrat. Vstavite ga le do polovice in ga nato pred spajkanjem upognite navzdol.

Sledijo žice DHD. Spajkajte eno stran vsake žice v DHD del tiskanega vezja, nato pa druge konce spajajte v del Stargate. Ni važno, katera žica gre v katero luknjo, kapacitivna sledilna ploščica nima polarnosti.

Na koncu spajkajte žice akumulatorja. Če imate prvo revizijo plošče, bo nepravilno označena in bo spodnja luknja "+" za pozitivno. To je bila moja napaka. Spodnja (zunanja) luknja je negativna. Torej, pozitivno žico baterije spajkajte v zgornjo (notranjo) luknjo, negativno žico pa v spodnjo (zunanjo) luknjo.

5. korak: 3D natisnite svoje dele

Ta projekt ima skupaj devet 3D-tiskanih delov: sedem pokrovov iz ševrona ter sprednji in zadnji del LED-difuzorja črvine.

Ševroni so enostavni in so vroče lepljeni preko ševronskih LED za dodaten slog. Tiskati jih je treba v črni ali sivi barvi.

LED -difuzor z luknjo je razdeljen na dva dela, da olajša tiskanje in postane učinkovitejši. Sprednji del je natisnjen v prosojni nitki, tako da bo svetloba sijala, zadnji del pa v beli nitki, ki pomaga odbijati svetlobo nazaj skozi sprednjo stran.

Vse te kose je mogoče natisniti brez nosilcev. Priporočam uporabo višine plasti 0,15 mm, polnilo naj bo približno 20%.

6. korak: Končna montaža

Če želite dokončati sestavljanje Zvezdnih vrat, morate le sestaviti kose z vročim lepilom. Najprej priporočam, da uporabite brusni papir ali Dremel, da zgladite jezičke na delih tiskanega vezja.

Nato z vročim lepilom ali super lepilom pritrdite sprednji del difuzorja na zadnjo stran difuzorja. Biti morajo koncentrirani (centrirani).

Nato napolnite ševron z vročim lepilom in ga potisnite navzdol na ševronsko LED. Ponovite to za ostalih šest LED -diod. Pojdite naprej in uporabite še nekaj vročega lepila za namestitev LED -difuzorja za črvino na tiskano vezje. LED dioda je majhna, zato jo samo vstavite in uporabite debel del difuzorja kot površino za vroče lepljenje na tiskano vezje.

Nekajkrat ovijte žice DHD okoli žic akumulatorja, da ostanejo čiste. Naprava DHD PCB je namenjena na vrhu nosilca baterije, zato jo vroče lepite (tako da so žice baterije na dnu). Nato z vročim lepilom pritrdite nosilce (brez zarez) na stranice nosilca baterije, da bo le -ta pokončna in stabilna.

Končno potisnite nosilec z zarezami v ustrezne zareze na tiskanem vezju Stargate. Na vsakega uporabite malo vročega lepila, da ostane na svojem mestu.

In končali ste! Preprosto vklopite stikalo, počakajte nekaj sekund, nato pa se lahko dotaknete sledilne ploščice, da vključite vsak ševron in vzpostavite črvino!