PCB zavojnice u KiCad -u: 5 koraka (sa slikama)

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

Fusion 360 projekti »

Prije nekoliko tjedana napravio sam mehanički 7 -segmentni zaslon koji koristi elektromagnete za guranje segmenata. Projekt je bio tako dobro prihvaćen da je čak objavljen u časopisu Hackspace! Primio sam toliko komentara i prijedloga da sam morao napraviti poboljšanu verziju. Zato, hvala svima!

Prvotno sam planirao napraviti barem 3 ili 4 takve znamenke za prikaz neke vrste korisnih informacija o tome. Jedino što me u tome spriječilo bili su elektromagneti gladni energije. Zahvaljujući njima, svaka znamenka vuče oko 9A! To je puno! Iako osiguravanje tolike struje nije bio problem, znao sam da može biti puno bolje. Ali onda sam naišao na Carlov projekt FlexAR. To je u osnovi elektromagnet na fleksibilnoj PCB -u. Napravio je nekoliko sjajnih projekata koristeći to. Pogledajte njegov rad! U svakom slučaju, nagnalo me na razmišljanje bih li mogao koristiti iste zavojnice PCB -a za guranje/povlačenje segmenata. To znači da bih mogao smanjiti zaslon i manje trošiti energiju. Stoga ću u ovom Instructable -u pokušati napraviti nekoliko varijacija zavojnica, a zatim ih testirati da vidim koja od njih najbolje funkcionira.

Započnimo!

Korak 1: Plan

Plan je dizajnirati probnu PCB s nekoliko varijacija zavojnica. To će biti metoda pokušaja i pogreške.

Za početak, koristim Carlov fleksibilni pokretač kao referencu koja je dvoslojna PCB s 35 okreta na svakom sloju.

Odlučio sam isprobati sljedeće kombinacije:

• 35 okreta - 2 sloja
• 35 okreta - 4 sloja
• 40 okreta - 4 sloja
• 30 okreta - 4 sloja
• 30 zavoja - 4 sloja (s rupom za jezgru)
• 25 zavoja - 4 sloja

Sada dolazi teži dio. Ako ste koristili KiCad, možda znate da KiCad ne dopušta zakrivljene bakrene tragove, samo ravne tragove! No što ako male ravne segmente spojimo na takav način da stvara krivulju? Sjajno. Sada nastavite to raditi nekoliko dana dok ne dobijete jednu potpunu zavojnicu !!!

Ali pričekajte, ako pogledate datoteku PCB -a, koju KiCad generira, u uređivaču teksta, možete vidjeti da je svaki položaj segmenta pohranjen u obliku koordinata x i y zajedno s nekim drugim podacima. Sve promjene ovdje će se odraziti i na dizajn. Što bi bilo kad bismo mogli unijeti sve pozicije potrebne za formiranje potpune zavojnice? Zahvaljujući Joan Spark, on je napisao Python skriptu koja nakon unosa nekoliko parametara izbacuje sve koordinate potrebne za formiranje zavojnice.

Carl je u jednom od svojih video zapisa upotrijebio Altium Circuit Maker za stvaranje svoje PCB zavojnice, ali nije mi se dalo učiti novi softver. Možda kasnije.

Korak 2: Izrada zavojnica u KiCadu

Prvo sam postavio konektor na shemu i spojio ga kao što je prikazano gore. Ova će žica postati zavojnica u rasporedu PCB -a.

Zatim morate zapamtiti neto broj. Prvi će biti neto 0, sljedeći će biti neto 1, i tako dalje.

Zatim otvorite python skriptu pomoću bilo kojeg prikladnog IDE -a.

Odaberite širinu traga koju ćete koristiti. Nakon toga pokušajte eksperimentirati sa stranama, početni radijus i udaljenost staze. Udaljenost kolosijeka treba biti dvostruka širina kolosijeka. Što je veći broj 'strana', zavojnica će biti glatkija. Bočne stranice = 40 najbolje funkcioniraju za većinu zavojnica. Ti će parametri ostati isti za sve zavojnice.

Morate postaviti nekoliko parametara poput središta, broja zavoja, bakrenog sloja, neto broja i najvažnije, smjera rotacije (centrifuge). Prilikom prelaska s jednog sloja na drugi, smjer se mora promijeniti kako bi se zadržao smjer struje. Ovdje spin = -1 predstavlja kazaljku na satu, dok spin = 1 predstavlja suprotno od kazaljke na satu. Na primjer, ako prednji bakreni sloj ide u smjeru kazaljke na satu, donji bakreni sloj mora ići u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Pokrenite skriptu i bit će vam prikazano puno brojeva u izlaznom prozoru. Kopirajte i zalijepite sve u PCB datoteku i spremite je.

Otvorite PCB datoteku u KiCadu i tamo je vaša prekrasna zavojnica.

Na kraju, spojite preostale priključke na konektor i gotovi ste!

Korak 3: Naručivanje PCB -a

Prilikom projektiranja zavojnica koristio sam bakreni trag debljine 0,13 mm za sve zavojnice. Iako JLCPCB može napraviti minimalnu širinu traga od 0,09 mm za 4/6 slojeva PCB -a, nisam osjetio da sam je preblizu granici.

Nakon što sam završio s projektiranjem PCB -a, prenio sam gerber datoteke u JLCPCB i naručio PCB -ove.

Kliknite ovdje za preuzimanje gerber datoteka ako ga želite isprobati.

Korak 4: Izrada testnih segmenata

Dizajnirao sam nekoliko testnih segmenata različitih oblika i veličina u Fusion 360 i 3D ispisao ih.

Budući da sam koristio bakreni trag 0,13 mm za zavojnice, može podnijeti maksimalnu struju od 0,3A. Elektromagnet koji sam koristio u prvoj izgradnji troši do 1,4A. Jasno je da će doći do značajnog smanjenja sile što znači da segmente moram učiniti laganima.

Smanjio sam segment i smanjio debljinu stijenke, zadržavajući oblik isti kao i prije.

Čak sam ga testirao s različitim veličinama magneta.

Korak 5: Zaključak

Otkrio sam da je zavojnica s 4 sloja i 30 okreta na svakom sloju zajedno s neodimijskim magnetom 6 x 1,5 mm dovoljna za podizanje segmenata. Jako sam sretan što vidim kako ideja funkcionira.

Znači to je to zasad. Zatim ću smisliti elektroniku za upravljanje segmentima. Javite mi svoja razmišljanja i prijedloge u komentarima ispod.

Hvala vam što ste se držali kraja. Nadam se da vam se svi sviđa ovaj projekt i da ste danas naučili nešto novo. Pretplatite se na moj YouTube kanal za više takvih projekata.