Božićno drvce od 1 PCB -a: 7 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-13 06:57

Pratite me na Twitteru! Pratite više od autora:

O: Moje ime je Loann Boudin, proizvođač sam i francuski student koji studira elektrotehniku u blizini Pariza. Volim sam izrađivati stvari i dijeliti svoje projekte sa svima. Više o loboat »

PCB božićno drvce Loann BOUDIN | 2018. godine

Kad dolazi Božić, što ljubitelj elektronike može učiniti? Božićno drvce od PCB -a, naravno!

Kao član malog kluba ljubitelja elektronike, volim dijeliti svoju strast prema dizajnu elektronike i PCB -a kroz male projekte. Za Božić sam želio predstaviti SMD svemir za lemljenje novim članovima sa zabavnim i jednostavnim projektom: lemiti minijaturno božićno drvce s PCB -om s ugrađenim 0805 SMD treperećim LED diodama.

Ova instrukcija opisuje proces koji sam slijedio kako bih zamislio, dizajnirao i stvorio hrpu jeftinih, malih, užarenih božićnih drvca na tiskanim pločicama za manje od 1 USD po jedinici. Uživati :)

I … ako vam se svidio ovaj Instructable, razmislite o glasovanju za ovaj projekt na PCB natjecanju! Hvala vam !

Korak 1: BOM, potrebni alati i vještine

Trebat će vam:

Potrebni alati:

• lemilica
• žica za lemljenje
• šmirgl papir
• ravna kliješta
• kliješta za rezanje
• finom pincetom

Izborni (ali zgodni) alati:

• Usisavač dima
• višemetarski
• veličanstveno staklo

Vještine:

osnovne vještine lemljenja

Opis materijala:

Komponente	Dobavljač	Veleprodajna cijena (USD)	Cijena po PCB -u (USD)
11x 0805 SMD LED diode koje trepere	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x baterija CR1220	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x držač baterije	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x prekidač	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 pinova zaglavlje	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Odabrao sam jeftine komponente kako bi BOM bio ispod simbolične cijene od 1 USD po PCB -u za božićno drvce. Ukupna cijena jednog božićnog drvca s PCB -om sa lemljenim elektroničkim komponentama procjenjuje se na 0, 67 USD.

Korak 2: Tražite inspiraciju …

Htio sam dizajnirati realistično božićno drvce od PCB -a, gdje dvije okomito sastavljene PCB -e mogu dati 3D oblik koji može stajati. Stvaranje dva različita PCB -a ne čini dizajn mnogo kompliciranijim, ali skupljim, jer proizvođači naplaćuju više ako PCB sadrži više od jednog dizajna. Kako bi cijena bila što niža, morao sam razmisliti o pametnom upravljanju prostorom dizajna PCB -a kako bih smanjio otpad i troškove. U potrazi za dizajniranjem savršenog PCB božićnog drvca za svoju svrhu, tražio sam slične projekte na Googleu i Instructables.

Naišao sam na bluqueshov dizajn koji mi je bio posebno zanimljiv i vrlo dobro dokumentiran. U svom prvom Instructable -u ovaj član opisuje kako je uspio stvoriti malo božićno drvce s PCB -om s puno značajki:

• Ugrađeni Arduino čip
• Dvobojne SMD LED diode
• Kapacitivni dodir
• Ugrađena baterija
• DC/DC krug pojačanja
• … i više !

Neke od ovih značajki nisu kompatibilne s mojim projektom, čiji je cilj biti jednostavan i jeftin. Ipak, pozornost mi je privukao još jedan detalj njegova projekta: bluquesh je uspio svoj 3D dizajn božićnog drvca uklopiti u kvadratnu površinu bez rasipanja prostora. Stvorivši dvije peraje u obliku polu-jele pored glavne jele, ponovno je iskoristio izgubljeni prostor kako bi stvorio još jedno puno drvo unatoč svom složenom obliku.

Prilagodio sam i ponovno upotrijebio ovaj pametan dizajn u svom projektu.

Korak 3: Dizajn PCB -a

Božićno drvce iz PCB -a dizajnirao sam koristeći Autodesk EAGLE. EAGLE je softver za elektroničku automatizaciju dizajna (EDA) koji omogućuje dizajn shematskih dijagrama, postavljanje komponenti i usmjeravanje PCB -a.

Dizajn sam započeo stvaranjem sheme elektroničkog kruga. Sastoji se od 11 paralelno trepćućih LED dioda, koje napaja baterija s gumbom od 3 V. Prekidač može otvoriti ili zatvoriti krug. Konačno, izborni kondenzator za filtriranje od 10 µF postavljen je između napona baterije i mase.

Odlučio sam ne uključivati otpornik u seriju sa LED diodama jer je 3 V vrlo blizu napona naprijed mnogih boja LED dioda:

Shema i PCB podijeljeni su u tri dijela:

• glavna ploča: ima oblik božićnog drvca i uključuje držač baterije, prekidač, 3 LED diode na gornjoj strani i 2 LED diode na donjoj strani. Dva 2-pinska konektora omogućuju spajanje i napajanje dva peraja, jedno na gornjoj, a drugo na donjoj strani.
• gornja peraja: ima oblik pola božićnog drvca s urezom za držač baterije i uključuje 1 LED na gornjoj strani i 2 LED na donjoj strani. Jedan otisak utičnice s 2 pinova omogućuje priključivanje peraje i napajanje na glavnu ploču.
• donja peraja: ima oblik pola božićnog drvca i uključuje 2 LED diode na gornjoj strani i 1 LED na donjoj strani. Otisak 2-pinskog konektora omogućuje priključivanje peraje i napajanje na glavnu ploču.

Odlučio sam se za smanjenu veličinu od 48 * 48 mm po jeli iscrtavši obris daske s 20. slojem "Dimenzija".

Oblik jele nacrtao sam pomoću 46. sloja "Glodanje" širine 3 mm: ova linija se tumači kao područje glodanja za proizvođača i odvaja jelu od peraja.

Nakon što je obris kruga jasno definiran, postavio sam najveće komponente poput držača baterije i prekidača, zatim LED diode kako bi njihova raspodjela bila ugodna.

Dodao sam još jedno područje za glodanje na jednoj peraji kako bi držač baterije mogao stati i rupu na vrhu stabla kako biste je mogli objesiti bilo gdje (na primjer u pravo božićno drvce).

Zatim sam sve komponente usmjerio pomoću gornjeg i donjeg sloja: napon baterije distribuira se na LED diode s tragovima širine 0,5 mm i ukupnom ravninom uzemljenja.

Konačno, dizajnirao sam dva otcepljena jezička i postavio ih između glavne jele i njezinih peraja na traku glodanja od 3 mm kako bih svoju ploču zadržao kao jedinstveni dizajn i omogućio paneliziranje PCB -a (za više pojedinosti pogledajte sljedeći korak).

Sve datoteke Eagle mogu se pronaći na mom githubu ili ispod ▼

Korak 4: Panelizacija PCB -a

Većina proizvođača PCB -a sada nudi jedinstvenu cijenu od 5 USD za 10 PCB -a veličine do 100*100 mm. Cijena ostaje ista bez obzira na to je li krug 50*50 mm ili 100*100 mm. Optimizacija troškova tada je moguća povećanjem broja krugova na ovom maksimalnom području. Panelizacija PCB -a sastoji se od stvaranja jedinstvenog PCB -a od nekoliko malih kako bi se smanjili troškovi i otpad.

Većina proizvođača PCB -a ne naplaćuje dodatne troškove za identično oblikovanje panela. To znači da možete besplatno uklopiti nekoliko malih PCB -a u jednu, ali to mora ostati isti dizajn za sve. Više informacija možete pronaći na web stranici proizvođača tiskanih pločica Seeedstudio.

Panelizacija PCB -a može doći na dva načina:

Metoda panelizacije s V-utorima: sastoji se od rezanja 1/3 debljine ploče od vrha i 1/3 debljine od dna, paralelno s gornjim rezom, s kružnom oštricom za rezanje od 30 do 45 stupnjeva. To se može učiniti samo ravnim crtama sve do niza PCB -a

Metoda panelizacije razdjelnih kartica: sastoji se od ostavljanja perforiranih jezičaka za usmjeravanje prostora između PCB-a. Razmak između dva PCB -a je oko 2,5 mm jer je to standardna veličina usmjerivača u većini proizvodnih kuća i zahtijeva samo jedan prolaz glodala za glodanje ploče. Uzorci perforiranja N-rupa standardni su za otcijepljene jezičke i dizajnirani su za jednostavno uklanjanje bez ostavljanja neželjenih izbočina bočne ploče

Više informacija o dizajnu panela PCB -a može se pronaći u vrlo dobro dokumentiranom članku koji je napisao Jack Lucas za www. ElectronicDesign.com.

Kako bih smanjio troškove svog projekta, odlučio sam četiri svoja božićna drvca s PCB -om obložiti u jednu ploču. Prvo sam morao povezati dva peraja božićnog drvca s PCB -om na glavnu ploču. Dizajnirao sam dva otcijepljena jezička s uzorkom perforiranja s 3 rupe koji povezuju svako peraje s glavnom pločom božićnog drvca. Otcepljeni jezičci izrađeni su od rupa 2*3 promjera 0,9 mm.

Nakon što je dizajn jednog božićnog drvca od PCB -a završio, četiri puta sam ga umnožio i svako od njih poslao jedno pored drugog kako bih ispunio područje 100*100 mm koje je nametnuo proizvođač. Svi su dizajni razmaknuti 3 mm i povezani odvojnim jezičcima s uzorkom perforiranja s 3 rupe.

Završni PCB ima veličinu 100*100 mm i sadrži 4 PCB -a za božićno drvce. Cijena jedinice PCB -a podijeljena je s 4!

Korak 5: Lemljenje PCB -a

Kada se sve komponente prikupe, lemljenje PCB -a može početi!

lemljenje LED dioda -

Najbolje je početi s lemljenjem LED dioda jer su one najmanje komponente. Njihovo posljednje lemljenje dodatno bi otežalo zadatak jer bi veće komponente mogle ometati njihovo postavljanje. LED diode su polarizirane komponente i važno je na PCB -u identificirati način na koji bi ih trebalo lemiti. Otisak LED dioda na PCB -u je uvijek isti: jastučić spojen na ravninu mase je masa (katoda), a jastučić spojen na stazu napon napajanja (anoda). Zelena strelica ispod LED -a CMS označava smjer strujanja struje, a time i njen polaritet.

Testiranje LED diode s multimetrom u konfiguraciji "diodnog testera" može pomoći u određivanju polariteta i boje.

Za lemljenje LED dioda prvo sam počeo postavljanjem male količine lema na jedan od LED jastučića. Zatim sam prišao LED -i finom pincetom držeći lemljeno lemljeno lemilicom. Nakon što je LED dioda pravilno postavljena, izvadio sam lemilicu kako bih lem učvrstio. Drugi lem se tada može izraditi bez potrebe držanja LED pincetom. Ovaj se postupak ponavlja za preostalih 10 LED dioda.

lemljenje držača baterije -

Držač baterije drži gumb gumb uz PCB za stvaranje električne veze. Kako bih čvrsto držao bateriju, stavio sam mali sloj kositra na jastučić za držač baterije. Konektor se zatim postavlja i lemi.

lemljenje prekidača -

Na kraju, prekidač je lemljen na istoj strani kao i priključak baterije. Prekidač viri iz tiskane ploče za lakše rukovanje.

Korak 6: Sastavljanje PCB -a

Nakon što su sve komponente lemljene, vrijeme je za sastavljanje božićnog drvca.

Odvajanje ploča -

Počeo sam lomiti ploču ravnim kliještima kako bih odvojio dvije peraje od glavne ploče. Kliještima za rezanje uklonio sam preostale velike rubove koji bi mogli ozlijediti. Zatim sam brusnim papirom zagladio stranice božićnog drvca i konačno imao tri čiste daske: glavno drvce i njegove dvije peraje.

Spajanje ploča -

Jedna peraja je pričvršćena na glavnu ploču lemljenjem 2 -pinskog konektora s iglom između njih. Priključak s iglom ovdje ima dvije namjene: držite krilo do glavne ploče i dovedite napon i masu do LED dioda peraje.

Izrezao sam konektore pinhead 2* 2 igle iz velike trake konektora i očistio plastične rubove brusnim papirom. Zatim sam ih lemio od glave do repa na glavnoj ploči kao što je prikazano na slikama, jednu na gornjoj, a drugu na donjoj strani.

Lemio sam dva peraja na konektore pazeći da ih pravilno poravnam i postavio peraju s urezom na strani priključka baterije.

Božićno drvce od PCB -a sada je konačno sastavljeno!

Uključivanje kruga -

Na PCB se napaja CR1220 litijeva baterija od 3V. Nakon što se ćelija gumba umetne u držač baterije na ploči i prekidač zatvori, sve LED diode počnu treptati poput čarolije!

Ćelija s gumbima korištena u ovom projektu ima prosječni kapacitet od 40 mAh, što na primjer znači da može isporučiti do 40 mA tijekom 1 sata ili 20 mA tijekom 2 sata. Trenutačna potrošnja božićnog drvca na PCB -u iznosi oko 80 mA, a ovisi o bojama odabranih LED dioda: bijele, plave i ljubičaste LED diode crpe više struje od crvenih, narančastih i žutih LED dioda.

Iskustvom vam preporučujem da koristite crvene, narančaste, žute i zelene LED diode jer će uštedjeti vijek trajanja baterije, a istovremeno pružiti lijepe boje u temi Božićnog duha:) S tim bojama u jednakim omjerima, moja božićna drvca na PCB -u svijetle tijekom 1 sata sve dok zelene LED diode ne počnu blijediti.

Korak 7: Zaključak

Bilo mi je zabavno dizajnirati ova mala božićna drvca od PCB -a i naučio sam mnogo o proizvodnji PCB -a i paneliziranju PCB -a.

Zahvaljujući jeftinoj izvedbi projekta, radionica za lemljenje ponuđena je besplatno onima koji su je htjeli isprobati. Ti su PCB -i bili vrlo uspješni u mom klubu i mnogi novi članovi su lemili svoj prvi čip temeljen na SMD komponentama. Bio sam više nego sretan kad sam čuo da su neke moje kreacije ukrasile božićna drvca mojih prijatelja.

Danas sam ponosan što kroz ovu radionicu i ovaj vodič mogu prenijeti znanje koje sam stekao tijekom ovog projekta. Nadam se da vam se svidjelo i želim vam sve najbolje u godini koja dolazi:)