1 $ PCB jõulupuu: 7 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Jälgi mind Twitteris! Jälgi autori lisateavet:

Teave: Minu nimi on Loann Boudin, olen tegija ja prantsuse tudeng, kes õpib Pariisi lähedal elektroonikatehnikat. Mulle meeldib ise asju teha ja jagan oma projekte kõigiga. Lisateave loboati kohta »

PCB jõulupuu, autor Loann BOUDIN | 2018

Mida saab elektroonikasõber jõulude saabudes teha? PCB jõulupuu muidugi!

Väikese elektroonikaharrastajate klubi liikmena meeldib mulle väikeste projektide kaudu jagada oma kirge elektroonika ja PCB disaini vastu. Jõulude ajal tahtsin uutele liikmetele tutvustada SMD jootmisuniversumit lõbusa ja lihtsa projektiga: jootke miniatuurne trükkplaatide jõulupuu koos sisseehitatud 0805 SMD vilkuvate LED -idega.

Selles juhendis kirjeldatakse protsessi, mida ma järgisin, et kujutada ette, kujundada ja luua trükkplaatidele hunnik odavaid väikeseid helendavaid jõulupuud hinnaga alla 1 dollari. Nautige:)

Ja… kui teile see juhendamine meeldis, kaaluge selle projekti poolt PCB -võistlusel hääletamist! Aitäh !

1. samm: vaja on BOM -i, tööriistu ja oskusi

Sa vajad:

Vajalikud tööriistad:

• jootekolb
• jootetraat
• liivapaber
• lamedad tangid
• lõiketangid
• peened pintsetid

Valikulised (kuid käepärased) tööriistad:

• Suitsueemaldaja
• mitme meetri
• uhke klaas

Oskused:

jootmise põhioskused

Materjalide nimekiri:

Komponendid	Tarnija	Hulgihind ($)	Hind PCB kohta ($)
11x 0805 SMD vilkuvad LED -id	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x CR1220 aku	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x akuhoidik	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x lülituslüliti	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 tihvtiga päis	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Olen valinud odavad komponendid, et hoida BOM -i allapoole sümboolset hinda 1 USD jõulupuu PCB kohta. Ühe trükkplaadi jõulupuu hind koos kõigi joodetud elektroonikakomponentidega on hinnanguliselt 0, 67 dollarit.

2. samm: otsite inspiratsiooni…

Tahtsin kujundada realistliku trükkplaatide jõulupuu, kus kaks risti kokku pandud trükkplaati võivad anda 3D kuju, mis suudab püsti seista. Kahe erineva trükkplaadi loomine ei muuda disaini palju keerulisemaks, vaid kallimaks, kuna tootjad maksavad rohkem, kui trükkplaat sisaldab rohkem kui ühte kujundust. Selleks, et hind oleks võimalikult madal, pidin mõtlema trükkplaadi disaini nutikale ruumijuhtimisele, et vähendada jäätmeid ja kulusid. Otsides oma otstarbeks ideaalset PCB jõulupuu, otsisin sarnaseid projekte Google'ist ja Instructablesist.

Puutusin kokku bluqueshi disainiga, mis tundus mulle eriti huvitav ja väga hästi dokumenteeritud. See liige kirjeldab oma esimeses Instructable'is, kuidas tal õnnestus luua väike PCB jõulupuu, millel on palju funktsioone:

• Sisseehitatud Arduino kiip
• Kahevärvilised SMD LED-id
• Mahtuvuslik puudutus
• Sisseehitatud aku
• DC/DC võimendusahel
• … ja veel !

Mõned neist funktsioonidest ei ühildu minu projektiga, mille eesmärk on olla lihtne ja odav. Sellegipoolest köitis mu tähelepanu veel üks tema projekti detail: bluquesh suutis oma 3D jõulupuu kujunduse sobitada ruudukujuliseks alaks, kus ruumi ei raisata. Luues põhikuuse kõrvale kaks poolkuuse kujuga uime, kasutas ta raisatud ruumi uuesti, et luua keerulisest vormist hoolimata veel üks täispuu.

Ma kohandasin ja kasutasin seda nutikat disaini oma projektis uuesti.

3. samm: trükkplaatide kujundamine

Kujundasin oma PCB jõulupuu Autodeski EAGLE abil. EAGLE on elektroonilise disaini automatiseerimise (EDA) tarkvara, mis võimaldab skemaatilisi diagramme, komponentide paigutamist ja trükkplaatide marsruutimist.

Alustasin projekteerimist elektroonilise vooluahela skeemi koostamisega. See koosneb 11 vilkuvast LED -ist paralleelselt, mida toidab 3 V nupu aku. Lüliti võib vooluringi avada või sulgeda. Lõpuks asetatakse aku pinge ja maapinna vahele valikuline 10 µF filtreerimiskondensaator.

Tegin valiku mitte lisada LED -idega järjestikku takistit, kuna 3 V on paljude valgusdioodide värvide esipingele väga lähedal:

Skeem ja trükkplaat on jagatud kolmeks osaks:

• põhiplaat: sellel on jõulupuu kuju ja see sisaldab patareipesa, lülitit, 3 LED -i ülemisel küljel ja 2 LED -i alumisel küljel. Kaks 2-tihvtiga tihvtipea pistikut võimaldavad ühendada ja toita kahte uime, üks ülemisel ja teine alumisel küljel.
• ülemine uim: sellel on pool jõulupuu kuju, millel on sälk patareipesa jaoks ja sisaldab 1 LED -i ülemisel küljel ja 2 LED -i alumisel küljel. Üks 2-kontaktiline nööpnõelapea pistiku jalajälg võimaldab uime ühendada ja toita emaplaadiga.
• alumine uim: sellel on pool jõulupuu kuju ja see sisaldab 2 LED -i ülemisel küljel ja 1 LED -d alumisel küljel. Kahe kontaktiga nööpnõelapea pistiku jalajälg võimaldab uime ühendada ja toita emaplaadiga.

Otsustasin valida kuuse kohta vähendatud suuruse 48 * 48 mm, joonistades tahvli kontuuri 20. kihiga "Dimension".

Joonistasin kuuse kuju, kasutades 36. laiusega 46. kihti "Freesimine": seda joont tõlgendatakse tootja jaoks freesimisalana ja eraldame kuuse oma uimedest.

Kui vooluahela kontuur oli selgelt määratletud, paigutasin suurimad komponendid, nagu akuhoidja ja lüliti, seejärel LED -id, et nende jaotus oleks meeldiv.

Lisasin ühele uimele veel ühe freesimisala, nii et akuhoidik mahub ja puu otsas on auk, et saaksite selle ükskõik kuhu riputada (näiteks tõelises jõulupuus).

Seejärel suunasin kõik komponendid ülemise ja alumise kihi abil: aku pinge jaotatakse valgusdioodidele 0, 5 mm laiuste jälgede ja üldise maapinnaga.

Lõpuks kujundasin kaks eraldatavat sakki ja asetasin need peamise kuuse ja selle uimede vahele 3 mm freesimisjäljele, et hoida oma plaati ühtse kujundusena ja võimaldada trükkplaatide paneelimist (lisateavet vt järgmisest sammust).

Kõik Eagle'i failid leiate minu githubist või allpool ▼

4. samm: trükkplaatide paneelimine

Enamik trükkplaatide tootjaid pakub nüüd ühe hinnaga 5 dollarit 10 kuni 100*100 mm suuruse trükkplaadi eest. Hind jääb samaks, olenemata sellest, kas vooluring on 50*50 mm või 100*100 mm. Kulude optimeerimine on siis võimalik, maksimeerides sellel maksimaalsel alal ahelate arvu. PCB paneelimine koosneb ühest PCB loomisest mitmest väikesest, et vähendada kulusid ja jäätmeid.

Enamik trükkplaatide tootjaid ei võta identse disainiga paneelimise eest lisakulusid. See tähendab, et saate mitu väikest PCB -d tasuta ühte sobitada, kuid see peab jääma kõigile samaks. Lisateavet leiate trükkplaatide tootja Seeedstudio veebisaidilt.

PCB paneelimine võib toimuda kahel viisil:

V-soonega paneelimismeetod: see lõigatakse 30–45-kraadise ümmarguse lõiketeraga 1/3 plaadi paksusest ülevalt ja 1/3 altpoolt, paralleelselt ülemise lõikega. Seda saab teha ainult sirgjooneliselt kogu PCB massiivi kaudu

Vahekaartide paneelimismeetod: see seisneb selles, et PCB-de vahele jäetakse perforeeritud sakid. Kahe trükkplaadi vaheline kaugus on umbes 2, 5 mm, kuna see on enamikus tootmismajades ruuteri standardmõõt ja plaadi freesimiseks on vaja ainult ühte ruuteri bitti. N-aukudega perforeerimismustrid on katkiste sakkide jaoks standardvarustuses ja need on hõlpsasti eemaldatavad, jätmata kõrvale soovimatuid külgplaadi väljaulatuvaid osi

Lisateavet PCB paneelide disaini kohta leiate Jack Lucase väga hästi dokumenteeritud artiklist www. ElectronicDesign.com.

Oma projekti maksumuse vähendamiseks olen otsustanud paneerida neli oma PCB jõulupuud ühte plaati. Esiteks pidin PCB jõulupuu kaks uime emaplaadiga siduma. Kujundasin kaks eraldatavat sakki 3-augulise perforeerimismustriga, mis ühendavad iga uime jõulupuu peamise lauaga. Murtavad sakid on valmistatud 2*3 august läbimõõduga 0, 9 mm.

Kui ühe trükkplaadi jõulupuu disain oli valmis, dubleerisin seda neli korda ja saatsin igaüks neist kõrvuti, et täita tootja määratud 100*100 mm suurune ala. Kõik disainilahendused on paigutatud 3 mm kaugusele ja ühendatud 3-augulise perforatsioonimustriga eraldatavate sakkidega.

Lõpliku trükkplaadi suurus on 100*100 mm ja see sisaldab 4 jõulupuu PCB -d. PCB -seadme maksumus on jagatud 4 -ga!

Samm: trükkplaadi jootmine

Kui kõik komponendid on kokku kogutud, võib PCB jootmine alata!

LED -ide jootmine -

Parim on alustada LED -ide jootmisega, kuna need on kõige väiksemad komponendid. Nende viimane jootmine muudaks ülesande potentsiaalselt keerulisemaks, kuna suuremad komponendid võivad nende paigutust häirida. LED -id on polariseeritud komponendid ja PCB -l on oluline kindlaks teha, kuidas neid peaks jootma. Valgusdioodide jalajälg trükkplaadil on alati sama: alusplaadiga ühendatud padi on mass (katood) ja rööbasteega ühendatud padi on toitepinge (anood). Roheline nool CMS LED -i all näitab voolu voolu suunda ja seega ka selle polaarsust.

LED -i testimine multimeetriga "diooditestri" konfiguratsioonis võib aidata määrata selle polaarsust ja värvi.

Valgusdioodide jootmiseks alustasin kõigepealt sellega, et panin ühele LED -padjale väikese koguse joodist. Lähenesin seejärel peente pintsettidega LED -ile, hoides samal ajal jootekolviga sulatatud jootet. Kui valgusdiood on õigesti paigutatud, eemaldasin jootekolvi, et jootet tahkuda. Seejärel saab teise joodise valmistada ilma LED -i pintsettidega hoidmiseta. Seda protsessi korratakse allesjäänud 10 valgusdioodi puhul.

Akuhoidiku jootmine -

Akuhoidik hoiab nupuelementi trükkplaadi vastas, et luua elektriühendus. Aku kindlaks hoidmiseks ladusin väikese kihi tina akuhoidja padjale. Seejärel asetatakse pistik ja joodetakse.

lüliti jootmine -

Lõpuks joodetakse lüliti aku pistikuga samale küljele. Lüliti ulatub lihtsaks kasutamiseks PCB -st välja.

Samm: trükkplaadi kokkupanek

Kui kõik komponendid on joodetud, on aeg jõulupuu kokku panna.

laudade eraldamine -

Hakkasin lauda lamedate tangidega purustama, et eraldada kaks uime põhiplaadist. Kasutasin lõiketangid, et eemaldada kõik suured servad, mis võivad haiget teha. Seejärel kasutasin jõulupuu külgede silumiseks liivapaberit ja lõpuks sain kolm puhast tahvlit: põhipuu ja tema kaks uime.

plaatide ühendamine -

Üks uim kinnitatakse emaplaadi külge, jootes nende vahele 2 tihvtiga tihvtipea pistiku. Nööpnõelapea pistikul on siin kaks kasutust: hoidke tiiba emaplaadi külge ja viige pinge ja mass uimede LED -ide juurde.

Lõikasin suurest tihvtipea pistikuribast välja 2* 2 tihvtiga nööpnõelapea pistikud ja puhastasin plastikust servad liivapaberiga. Seejärel jootsin nad peaga saba külge emaplaadil nagu piltidel näidatud, üks ülemisel ja teine alumisel küljel.

Jootsin kaks uime pistikute külge, jälgides nende õiget joondamist ja asetades uime aku pistiku poole sälguga.

PCB jõulupuu on nüüd lõpuks kokku pandud!

ahela sisselülitamine -

PCB toiteallikaks on 3 V liitiumaku CR1220. Kui patareihoidikusse sisestatud nupp on plaadile alla pandud ja lüliti suletud, hakkavad kõik LED -id nagu võluväel vilkuma!

Selles projektis kasutatava nööpelemendi keskmine mahutavus on 40 mAh, mis tähendab näiteks, et see võib anda kuni 40 mA 1 tunni jooksul või 20 mA 2 tunni jooksul. PCB jõulupuu praegune tarbimine on umbes 80 mA ja see sõltub valitud LED -ide värvist: valged, sinised ja lillad LED -id tõmbavad rohkem voolu kui punased, oranžid ja kollased LED -id.

Kogemuste põhjal soovitan teil kasutada punaseid, oranže, kollaseid ja rohelisi LED -e, kuna need säästavad aku kasutusaega, pakkudes samas jõulumeeleolu teemas toredaid värve:) Nende värvidega võrdsetes osades helendavad mu trükkplaatide jõulupuud 1 tunni jooksul kuni rohelised LED -id hakkavad tuhmuma.

Samm 7: Järeldus

Mul oli nende väikeste PCB jõulupuude kujundamisel lõbus aeg ning õppisin palju PCB tootmise ja trükkplaatide paneelimise kohta.

Tänu projekti odavale disainile on jootetöökoda neile, kes soovisid seda proovida, tasuta pakkuda. Need PCB -d on minu klubis olnud väga edukad ja paljud uued liikmed on jootnud oma esimese SMD -komponentidel põhineva kiibi. Mul oli rohkem kui hea meel kuulda, et mõni minu looming oli kaunistanud mu sõprade jõulupuud.

Täna olen uhke, et saan selle töötoa ja selle õpetuse kaudu edasi anda selle projekti käigus omandatud teadmisi. Loodan, et teile meeldis ja soovin teile paremat algavat aastat:)