PCB poklon za božićno drvce: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Bilo je to sredinom rujna kada sam htio napraviti zabavan mali projekt. Budući da se približavao Božić i želio sam svojoj obitelji pokloniti domaće darove koje sam izabrao napraviti božićno drvce.

Božićno drvce treba:

- mora biti energetski učinkovit

- ne smije biti veća od 10*10 cm

- programabilno

- mora imati bazu, gdje je postavljena baterija

- mora imati više od 1 načina rada

Dizajnirao sam PCB u Altium Designer -u, tiskao PCB -ove na JLC -u, programirao atmel mikrokontroler u Atmel Studio 7.0 i dizajnirao 3D model u SolidWorksu.

Korak 1: Plan

Moj plan je dizajnirati 2 PCB -a u obliku božićnog drvca.

Prije nego što sam počeo raditi na shemama, odabrao sam mikrokontroler, napajanje, LED upravljačke programe …

Za mikrokontroler koristio sam ATTINY85-20SU zbog njegove jednostavnosti (8 pinova).

Za napajanje mikrokontrolera i LED dioda odabrao sam 3 AA baterije.

Za promjenu LED dioda odabrao sam MOSFET-ove SI1012CR-T1-GE3.

Korak 2: Projektiranje PCB -a

Prvo sam napravio shematski, a zatim izgled PCB -a.

Nakon što sam odabrao mikrokontroler, pogledao sam podatkovni list kontrolera i ispis. Mikrokontroler je trebao imati način mirovanja i najmanje 4 I/O pina za 3 MOSFET -a, po jedan za svaku boju (crvenu, žutu, zelenu) i pritisni gumb. Attiny85 je bio savršen.

Pin1 (RESET) - resetira pin, gdje sam spojio otpornik od 10 kOhmPULL UP (paket 1206)

Pin2 - ovaj pin sam koristio za tipku, svaki put kad sam pritisnuo tipku, pin se povukao na tlo (pa sam programirao ovaj pin kao ulaz i koristio unutarnji PULL UP)

Pin3 - u SCH1 sam spojio ovaj pin na muško zaglavlje, ali ga nisam koristio.

Pin4 - Uzemljenje

Pin5 (MOSI) - ide do vrata mosfeta Q3 za žute LED diode

Pin6 (MISO) - spojen je na vrata mosfeta Q2 za zelene LED diode

Pin7 (CLK) - spojen na vrata mosfet Q1 za crvene LED diode

Pin8 - Vcc

Tehnički list MOSFET -a:

Na jednom MOSFET -u ima 12 LED dioda (ukupna potrošnja energije za 1 MOSFET: P = I*U, P = 20mA*4.5V = 90mW)

Također sam dodao 6 vijasa (2,54 mm jedan od drugog za programiranje (zaglavlje 4 i zaglavlje 2 na SCH -u)).

Nakon SCH -a nastavio sam s uređivanjem ploče. Izrezao sam oblik božićnog drvca, a zatim rasporedio komponente.

Dodao sam dva kondenzatora za razdvajanje 100pF i 10uF za stabilizaciju ulaznog napona.

Otpornik od 100 kOhm koji je u SCH -u nisam koristio.

Dodao sam gerber datoteke za oba PCB -a.

Korak 3: Lemljenje

Koristio sam staro lemilo koje sam imao naokolo.

Prvo sam zalemio sve smd komponente, zatim sve komponente kroz prolazne rupe.

Nakon lemljenja došlo je vrijeme za zabavno programiranje: D

Korak 4: Programiranje

Za programiranje sam koristio AVRISP mk2.

Budući da vam je za napajanje mikrokontrolera i programatora potrebno vanjsko napajanje, spojio sam 5v i gnd iz Arduino Mega samo za napajanje. Zatim sam spojio programator na svoj programabilni PCB gdje sam spojio:

1 pin (RESET) za RESET

4 pina (GND) na GND

5 pinski (MOSI) na MOSI

6 pinski (MISO) na MISO

7 pinova (CLK) na CLK

8 pinova (Vcc) na Vcc

Priložio sam programski kod.

U kodu koji sam implementirao pwm kontrolu, način mirovanja, prekide …

Prvi način rada samo treperi sa svih LED dioda, u drugom načinu rada koristio sam pwm za promjenu svjetline (samo moram malo prilagoditi kako bi bio tečniji, treći način rada je samo uključivanje i isključivanje LED dioda u koracima, četvrti način je samo ludo treptanje (koristio sam funkciju pwm kao u drugom načinu) ja to nazivam "funky" načinom: D

Nakon što pritisnete gumb za uključivanje, pokreće se mjerač vremena koji broji 5 minuta, a zatim se vraća u stanje mirovanja (u načinu mirovanja potrošnja energije je 2-6 uA)

UPOZORENJE!!!

Prije nego što programirate svoj attiny85 ovim programom, morate onemogućiti osigurač od 8 Mhz. jer ako ne, vaš attiny85 će raditi na samo 1 Mhz

Korak 5: Popis komponenti

Naručio sam komponente za 12 božićnog drvca i dodao datoteku komponenti koje sam naručio od Farnella i Mousera, ostale komponente koje sam naručio sa aliexpressa:

- LED diode

- PCB prototipa

- Ženska zaglavlja

- Muški zaglavci pod pravim kutom

- Pritisnuti gumbe

- ON/OFF prekidač

Amazon.de:

- baterija

Korak 6: 3d modeliranje

Neću opisivati kako sam dizajnirao 3d model za bazu, ali ako želite, možete mi poslati poruku na PM, a ja ću vam poslati datoteke.

Otvorio sam prekidač za uključivanje/isključivanje i tipku.

Prvo sam zalemio neke žice na gumb i prekidač, zatim sam ih postavio i vruće ih zalijepio s unutarnje strane baze, zatim sam izrezao perf ploče, te zalemio ženske spojeve i žice zajedno i vruće zalijepio sve unutar baze.

Korak 7: Sažetak

Glavna svrha ovog projekta bila je da sam želio iznenaditi svoju obitelj nečim domaćim, to mi je bila motivacija da to dovršim.

Posebno zahvaljujem svojim prijateljima koji su mi pomogli u ovom projektu.

Dodao sam excel datoteku u kojoj sam izračunao koliko će trajati baterija (u idealnim uvjetima).

Ako imate pitanja, ostavite komentar.