Zvjezdana vrata za vašu radnu površinu - dizajn PCB -a: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Fusion 360 projekti »

Ako vam se sviđa ovaj projekt, razmislite o glasovanju za njega na natječaju za PCB (pri dnu stranice)

Zvjezdana vrata SG-1 moja je omiljena TV emisija svih vremena s punim postajama. U posljednjih nekoliko mjeseci tjerao sam djevojku da pogleda cijelu seriju. Bili smo u četvrtoj sezoni kada sam vidio da Instructables vodi natječaj za PCB -ove, i činilo se kao savršena prilika za dizajn vlastitih Zvjezdanih Vrata koja bih mogao staviti na stol.

Ovaj projekt je ono što sam smislio. To su PCB Stargate vrata promjera 4 inča, s pripadajućim DHD-om (to je Dial-Home uređaj za laike), koji sjedi na vašem stolu i svijetli! Dodirnite kapacitivnu dodirnu plohu na DHD -u i svaki će ševron svijetliti u nizu. Dođite do 7. ševrona i crvotočina će zasvijetliti!

PCB je dizajniran kao jedan komad i odvaja se. DHD je u sredini, a vanjski uglovi su nosači za Zvjezdana vrata i DHD. Radi na dvije AA baterije, a držač baterija služi kao osnova DHD -a.

Logiku daje ATtiny85, koji uključuje LED diode kroz registar pomaka 74HC595. Čitajte dalje da biste vidjeli kako sam ga dizajnirao i za upute o tome kako ga sastaviti!

Korak 1: Prototipiranje

Ako je ikako moguće, želite prototipirati svoje dizajne PCB -a na ploči prije nego što zapravo išta izradite. Ovih je dana izrada PCB -a vrlo pristupačna, ali ipak ne želite gubiti vrijeme ili novac.

U mom slučaju, nikad prije nisam radila s registrom pomaka, pa sam se na to trebala usredotočiti na testiranje. U velikoj mjeri sam se oslanjao na ovaj vodič s uputama kako bih saznao kako oni rade:

Zapravo sam pogriješio što sam naručio PCB -e prije temeljitog testiranja. U mom izvornom dizajnu koristile su se LED diode s individualnom adresom WS2812B. To iz nekoliko razloga nije uspjelo, a ja sam izgubio puno vremena i novca. Novi dizajn je jednostavniji i jeftiniji.

Kako bih prototipirao svoj dizajn registra pomaka za drugu reviziju PCB -a, sve sam stavio na ploču. ATtiny85, registar pomaka, otpornici i LED diode su svi tamo. Postoji i drugo područje za programiranje ATtiny85 putem Arduina (Google kako to učiniti, ima puno tutoriala).

Cjelovita lista dijelova za ovaj projekt:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x 74HC595 Registar pomaka
• 7x crvene LED diode od 3 mm
• 1x plava LED dioda od 3 mm
• 2x 120ohm otpornik
• 1x 1P2T SPDT prekidač
• 1x držač baterije

U privitku je ATtiny85 kod (bljeska pomoću Arduina). Nakon testiranja, prešao sam na dizajn PCB -a.

Korak 2: Dizajn PCB -a

Ako samo želite da se PCB -ovi izrađuju prema mojem dizajnu, možete koristiti priloženu mapu StargatePlots.zip. Sadrži Gerberove datoteke za njihovu izradu

Fizički dizajn PCB-a bio je vrlo važan za konačni proizvod-posebno jer se odvaja i dijelovi PCB-a koriste se kao nosači. Iz tog razloga sam počeo u CAD -u. Koristio sam Autodesk Fusion 360 za dizajn PCB -a, uključujući kartice.

PCB Outline u Fusion 360

Nakon što ste PCB dizajnirali u CAD -u, potreban vam je način da to unesete u softver za dizajn PCB -a kako biste dodali rubne rezove. Sve što trebate učiniti u Fusion 360 je stvoriti novu skicu na površini dijela i projicirati sve rubove. Zatim samo spremite skicu. U području preglednika komponenti (na lijevoj strani prozora) odaberite novu skicu i izvezite je kao DXF. Sačuvajte to za kasnije.

KiCAD shema

Ja sam svoj stvarni dizajn PCB -a napravio u KiCAD -u. Koristio bih Autodesk Eagle, ali skratio sam rok do natjecanja i nisam imao vremena naučiti koristiti Eagle. U KiCAD -u prvi korak je stvaranje sheme PCB -a. Shema je pojednostavljeni blok dijagram vašeg dizajna, a njegova je primarna svrha reći KiCAD -u koji su pinovi komponenti povezani zajedno.

Prilagođena komponenta

KiCAD je imao gotovo sve komponente koje sam koristio ugrađene, pa sam ih jednostavno dodao i spojio pinove. Veliki izuzetak bio je kapacitivni touchpad, koji je potpuno prilagođen. Da bih to dodao, morao sam stvoriti novi otisak na PCB -u.

Prvo sam nacrtao oblik dodirne podloge u InkScapeu. Zatim sam upotrijebio KiCAD -ov Bitmap pretvarač da to pretvorim u otisak nove komponente. To je tada dodano u moju shemu.

KiCAD PCB

Nakon što dovršite shemu, možete stvoriti stvarni izgled PCB -a. KiCAD će samo izbaciti sve tragove na listu, a na vama je da ih postavite. Najprije, međutim, želite uvesti taj DXF iz obrisa PCB -a.

Prebacite se na sloj Edge Cuts, a zatim odaberite import DXF. Odaberite svoj obris DXF i on će biti postavljen na list. Tada možete postaviti svoje otiske stopala prema potrebi. Svi su ti koraci dobro obrađeni u daleko detaljnijim vodičima za KiCAD. Na kraju, dodajte malo ispune od bakra sa mjestima za zadržavanje kako biste ostali izvan izreza.

Prilagođena sitotisak

Nijedna Zvjezdana vrata nisu potpuna bez znakova, što znači da je potrebna prilagođena sitotisak. Počeo sam tako što sam na Googleu pronašao ilustraciju Zvjezdanih vrata koja jasno pokazuje glifove. Zatim sam upotrijebio GIMP za uklanjanje sve slike osim glifova i učinio je crno -bijelom. Uzeo sam to u InkScape i pretvorio u vektorsku sliku te je skalirao na odgovarajuću veličinu.

Od tada je proces bio sličan stvaranju prilagođenog otiska. No, umjesto da sliku koristim kao otisak, upotrijebio sam je za sloj svilene slike. Zatim sam ga samo premjestio u PCB i postavio. Taj se postupak ponovio za DHD glifove.

Korak 3: Napravite svoje PCB -ove

Postoji mnogo usluga izrade koje možete koristiti za izradu svojih PCB -a. OSH Park popularan je izbor koji je izuzetno jednostavan za korištenje i ima izvrsnu kvalitetu, ali je malo skuplji-PCB-i su također ljubičasti.

Za ovaj projekt koristio sam uslugu Seeed Studio Fusion PCB. Bio je znatno pristupačniji, kvaliteta je također bila odlična, a nude i mnogo više prilagodbi. Na primjer, uspio sam ih napraviti u crnoj boji, a na raspolaganju je nekoliko opcija boja.

Imat ćete nekoliko mogućnosti isporuke, ali ja sam odabrao DHL. Naručio sam 11. siječnja, a ploče sam primio 22. siječnja. Ukupni troškovi, uključujući dostavu, iznosili su 51,94 USD za 10 od ovih ploča 101,6 x 101,6 mm. Da sam naručio ploče u zadanoj zelenoj boji, bile bi jeftinije. No, 5,20 USD po ploči prilično je razumno s obzirom na to koliko su velike.

Sve navedeno, možete koristiti bilo koju uslugu koju želite. Druge popularne opcije su JLCPCB i PCBWay. Sve što trebate učiniti je iscrtati Gerberove datoteke iz KiCAD -a ili Eagle -a da biste učitali svoje dizajne na ove usluge. Ako koristite OSH Park, svoj KiCAD projekt možete izravno prenijeti.

Korak 4: Sastavite ploču

Ako ste sami dizajnirali ploču, trebali biste je znati sastaviti. No, ako koristite moj dizajn PCB -a, evo kako ga sastaviti:

Sve su komponente provučene i označene su na ploči, pa bi montaža trebala biti jednostavna. Svaka je komponenta postavljena sa strane ploče s naljepnicom. Obje lokacije ATtiny85 i 74HC595 označene su kako trebaju biti orijentirane. Čipovi imaju oznaku točkice Pin 1, koja ide uz zarez u obrisu čipa na ploči.

LED diode imaju polaritet, stoga morate biti oprezni pri njihovom postavljanju. Negativna katoda (kratka noga) LED dioda prolazi kroz četvrtastu rupu, a pozitivna anoda (dugačka noga) prolazi kroz okruglu rupu. Prvo lemite sedam crvenih LED dioda za ševrone, a zatim preokrenite ploču.

Plava LED dioda mora biti savijena pod kutom od 90 stupnjeva prema dolje prema sredini Zvjezdanih vrata. Umetnite ga tek otprilike do pola, a zatim ga savijte prije lemljenja.

Slijede DHD žice. Lemiti jednu stranu svake žice u DHD dio PCB -a, a zatim druge krajeve lemiti u dio Zvjezdanih vrata. Nije važno koja žica ulazi u koju rupu, kapacitivna dodirna pločica nema polaritet.

Na kraju, zalemite žice baterije. Ako imate prvu reviziju ploče, ona će biti nepravilno označena i kaže da je donja rupa "+" za pozitivnu. To je bila greška s moje strane. Donja (vanjska) rupa je negativna. Dakle, lemite pozitivnu žicu baterije u gornju (unutarnju) rupu, a negativnu žicu u donju (vanjsku) rupu.

Korak 5: 3D ispis vaših dijelova

Ovaj projekt ima ukupno devet 3D ispisanih dijelova: sedam ševronskih omota i prednji i stražnji dio LED difuzora crvotočine.

Ševroni su jednostavni i vruće su zalijepljeni preko ševronskih LED dioda za dodatni stil. Treba ih tiskati u crnoj ili sivoj boji.

LED difuzor crvotočine podijeljen je na dva dijela kako bi se olakšalo ispisivanje i učinilo učinkovitijim. Prednji dio ispisan je u prozirnoj niti tako da će svjetlost zasjati, a stražnji dio ispisan je u bijeloj niti koja pomaže reflektirati svjetlost kroz prednju stranu.

Svi se ti komadi mogu ispisati bez nosača. Preporučujem da koristite visinu sloja od 0,15 mm, ispuna bi trebala biti otprilike 20%.

Korak 6: Završna montaža

Da biste dovršili sastavljanje Zvjezdanih vrata, samo trebate spojiti dijelove vrućim ljepilom. Prvo, preporučujem da upotrijebite brusni papir ili Dremel za izglađivanje jezičaka na dijelovima PCB -a.

Zatim upotrijebite malo vrućeg ljepila ili super ljepila za pričvršćivanje prednjeg dijela difuzora na stražnju stranu difuzora. Oni bi trebali biti koncentrični (centrirani).

Zatim napunite ševronu vrućim ljepilom i gurnite je prema dolje na ševronsku LED diodu. Ponovite to za ostalih šest ševronskih LED dioda. Samo naprijed i upotrijebite još vrućeg ljepila za postavljanje LED difuzora crvotočine na PCB. Postoji mala rupa za ugradnju LED diode, pa je samo umetnite i upotrijebite debeli dio difuzora kao površinu za vruće lijepljenje na PCB.

Omotajte žice DHD -a oko žica baterije nekoliko puta kako bi bile uredne. DHD PCB je namijenjen za držanje baterije, pa ga vruće zalijepite tamo (tako da su žice baterije na dnu). Zatim upotrijebite malo vrućeg ljepila za pričvršćivanje nosača (bez ureza) na bočne strane držača baterije kako bi bio uspravan i stabilan.

Na kraju, gurnite potporu s urezima u odgovarajuće zareze na PCB -u Stargate. Na svaki stavite mrvicu vrućeg ljepila kako biste ga zadržali na mjestu.

I gotovi ste! Samo uključite prekidač, pričekajte nekoliko sekundi, a zatim možete dodirnuti dodirnu plohu kako biste uključili svaki ševron i uspostavili crvotočinu!