Stargate לשולחן העבודה שלך - עיצוב PCB: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

פרויקטים של Fusion 360 »

אם אתה אוהב את הפרויקט הזה, אנא שקול להצביע עבורו בתחרות ה- PCB (בתחתית הדף)

Stargate SG-1 היא תוכנית הטלוויזיה האהובה עלי בכל הזמנים. במהלך החודשיים האחרונים אני מכריח את חברה שלי לצפות בכדי לצפות בסדרה כולה. היינו בסביבות העונה הרביעית כשראיתי ש- Instructables מנהלת תחרות PCB, ונדמה היה שזו ההזדמנות המושלמת לעצב את Stargate שלי שאני יכול לשים על השולחן שלי.

הפרויקט הזה הוא מה שהבאתי. זהו PCB Stargate בקוטר 4 אינץ ', עם DHD נלווה (זה מכשיר חיוג-בית להדיוטות), שיושב על שולחן העבודה שלך ומאיר! הקש על לוח המגע הקיבולי ב- DHD וכל שברון יידלק ברצף. להגיע לשברון השביעי, וחור התולעת נדלק!

ה- PCB מעוצב כמקשה אחת ומתפרק זה מזה. ה- DHD נמצא במרכז, והפינות החיצוניות הן תומכות עבור ה- Stargate ו- DHD. הוא פועל על שתי סוללות AA, ומחזיק הסוללות משמש כבסיס ה- DHD.

ההיגיון מסופק על ידי ATtiny85, המפעיל את נוריות ה- LED באמצעות רשם משמרות 74HC595. המשך לקרוא כדי לראות כיצד עיצבתי אותו, ולהוראות כיצד להרכיב אותו!

שלב 1: אב טיפוס

אם זה אפשרי בכלל, אתה רוצה ליצור אב -טיפוס לעיצוב ה- PCB שלך על לוח לחם לפני שבאמת יקבל משהו מפוברק. בימינו זה מאוד משתלם להכין PCB, אבל אתה עדיין לא רוצה לבזבז את הזמן או הכסף שלך.

במקרה שלי, מעולם לא עבדתי עם רישום משמרות בעבר, כך שזה מה שהייתי צריך כדי להתרכז בבדיקות. סמכתי מאוד על מדריך זה להוראה כדי ללמוד כיצד הם עובדים:

למעשה טעיתי בהזמנת PCB לפני בדיקה יסודית. בעיצוב המקורי שלי השתמשו נוריות WS2812B הניתנות להתייחסות בנפרד. אלה לא עבדו טוב מכמה סיבות, ובזבזתי הרבה זמן וכסף. העיצוב החדש פשוט יותר ופחות יקר.

כדי להוות אב -טיפוס לעיצוב מרשם המשמרות שלי עבור הגרסה השנייה של ה- PCB, הנחתי הכל על לוח לחם. רשום ATtiny85, משמרת המשמרות, נגדים ונורות נוריות נמצאים שם. יש גם אזור שני לתכנות ה- ATtiny85 באמצעות ארדואינו (גוגל כיצד לעשות זאת, יש הרבה הדרכות).

רשימת החלקים המלאה לפרויקט זה:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x מרשם משמרות 74HC595
• 7x נוריות 3 מ"מ אדומות
• 1x כחול 3 מ"מ LED
• נגד 120 אוהם
• 1x 1P2T SPDT מתג
• 1x מחזיק סוללות

מצורף קוד ATtiny85 (מהבהב באמצעות Arduino). לאחר הבדיקה עברתי לעיצוב ה- PCB.

שלב 2: עיצוב PCB

אם אתה רק רוצה לייצר מחשבים אישיים בעזרת העיצוב שלי, תוכל להשתמש בתיקייה StargatePlots.zip המצורפת. הוא מכיל את קבצי הגרבר כדי לייצר אותם

העיצוב הפיזי של ה- PCB היה חשוב מאוד למוצר הסופי, במיוחד מכיוון שהוא מתפרק וחלקים מה- PCB משמשים כתומכים. מסיבה זו, התחלתי ב- CAD. השתמשתי ב- Autodesk Fusion 360 לעיצוב ה- PCB, כולל הכרטיסיות.

מתאר PCB ב- Fusion 360

לאחר שתעצב את ה- PCB שלך ב- CAD, אתה צריך דרך להכניס את זה לתוכנת עיצוב ה- PCB שלך כדי להוסיף חיתוכים קצהיים. כל שעליך לעשות ב- Fusion 360 הוא ליצור סקיצה חדשה על פני החלק, ולהקרין את כל הקצוות. אז פשוט שמור את הסקיצה. באזור דפדפן הרכיבים (בצד שמאל של החלון) בחר את הסקיצה החדשה וייצא אותה כ- DXF. שמור את זה להמשך.

סכמטי של KiCAD

עשיתי את עיצוב ה- PCB האמיתי שלי ב- KiCAD. הייתי משתמש באוטודסק נשר, אבל קיצצתי אותו סמוך למועד האחרון לתחרות ולא היה לי זמן ללמוד כיצד להשתמש בנשר. ב- KiCAD, השלב הראשון הוא ליצור סכמטי PCB שלך. התרשים הוא תרשים בלוקים פשוט של העיצוב שלך, ומטרתו העיקרית היא לספר ל- KiCAD אילו סיכות של רכיבים מחוברים זה לזה.

רכיב מותאם אישית

ל- KiCAD היו כמעט כל הרכיבים בהם השתמשתי מובנים, אז פשוט הוספתי אותם וחיברתי את הפינים. היוצא מן הכלל הגדול היה משטח המגע הקיבולי, המותאם אישית לחלוטין. כדי להוסיף זאת, נאלצתי ליצור טביעת רגל חדשה של PCB.

ראשית, ציירתי את צורת לוח המגע ב- InkScape. לאחר מכן השתמשתי בממיר Bitmap של KiCAD כדי להפוך את זה לטביעת רגל של הרכיב החדש. זה נוסף אז לסכימה שלי.

KiCAD PCB

לאחר שתסיים את סכמטיך, תוכל ליצור את פריסת ה- PCB בפועל. KiCAD פשוט יטיל את כל עקבות הרגל על הגיליון, וזה תלוי בך כדי למקם אותן. עם זאת, ראשית, ברצונך לייבא את ה- DXF של מתווה ה- PCB שלך.

עבור לשכבה Edge Cuts ולאחר מכן בחר יבוא DXF. בחר את המתאר DXF, והוא יונח על הגיליון. לאחר מכן תוכל למקם את עקבותיך בהתאם לצורך. כל השלבים הללו מכוסים היטב במדריכים מפורטים בהרבה ל- KiCAD. לבסוף, הוסף מעט מילוי נחושת עם אזורי שמירה כדי להישאר מחוץ לגזרות.

מסך משי מותאם אישית

אין סטארגייט שלם ללא גליפים, מה שאומר שיש צורך במסך משי מותאם אישית. התחלתי במציאת איור בגוגל של ה- Stargate שמראה בבירור את הגליפים. לאחר מכן, השתמשתי ב- GIMP כדי להסיר את כל התמונה למעט הגליפים, והפכתי אותה לשחור ולבן. לקחתי את זה ל- InkScape והמירתי אותו לתמונת וקטור והגדלתי אותו לגודל המתאים.

משם התהליך היה דומה ליצירת טביעת רגל מותאמת אישית. אבל, במקום להשתמש בתמונה כטביעת רגל, השתמשתי בה לשכבת מסך המשי. ואז פשוט העברתי אותו לתוך ה- PCB והתמקמתי. תהליך זה חזר על הגליפים של DHD.

שלב 3: בנה את ה- PCB שלך

ישנם הרבה שירותי ייצור שבהם אתה יכול להשתמש כדי לייצר את ה- PCB שלך. OSH Park היא בחירה פופולרית שהיא קלה במיוחד לשימוש ובעלת איכות מעולה, אך היא יקרה מעט-גם ה- PCB סגול.

לפרויקט זה השתמשתי בשירות ה- PCB של Seeed Studio Fusion. זה היה הרבה יותר זול, האיכות הייתה גם מצוינת והם מציעים הרבה יותר התאמה אישית. לדוגמה, הצלחתי לייצר אותם בשחור, וישנן מספר אפשרויות צבע זמינות.

יהיו לך כמה אפשרויות למשלוח, אבל בחרתי ב- DHL. ביצעתי את ההזמנה שלי ב -11 בינואר, וקיבלתי את הלוחות שלי ב -22 בינואר. העלות הכוללת, כולל משלוח, הייתה 51.94 $ עבור 10 מתוך לוחות 101.6 x 101.6mm אלה. אם הייתי מזמין את הלוחות בצבע ירוק המוגדר כברירת מחדל, הם היו זולים יותר. אבל, 5.20 $ ללוח די סביר בהתחשב בגודל שלהם.

כל זה אמר, אתה יכול להשתמש בכל שירות שאתה רוצה. אפשרויות פופולריות נוספות הן JLCPCB ו- PCBWay. כל שעליך לעשות הוא לתכנן את קבצי Gerber מ- KiCAD או Eagle כדי להעלות את העיצובים שלך לשירותים אלה. אם אתה משתמש ב- OSH Park, תוכל להעלות את פרויקט KiCAD ישירות.

שלב 4: הרכבת הלוח

אם עיצבת לוח משלך, כדאי שתדע כיצד להרכיב אותו. אבל אם אתה משתמש בעיצוב ה- PCB שלי, הנה איך לחבר אותו:

כל הרכיבים הם דרך חור והם מסומנים על הלוח, כך שההרכבה צריכה להיות קלה. כל רכיב מונח בצד הלוח עם התווית. מיקומי ATtiny85 ו- 74HC595 מסומנים שניהם כיצד עליהם לכוון אותם. לשבבים יש סימון נקודה Pin 1, העובר ליד החריץ במתאר השבבים שעל הלוח.

לנורות יש קוטביות, לכן עליך להיות זהיר כאשר אתה מכניס אותן. הקתודה השלילית (הרגל הקצרה) של הלדים עוברת דרך החור המרובע, והאנודה החיובית (רגל ארוכה) עוברת דרך החור העגול. תחילה הלחם את שבע הלדים האדומים עבור השברונים ולאחר מכן הפוך את הלוח.

LED הכחול צריך להיות כפוף בזווית של 90 מעלות המצביע כלפי מטה לכיוון מרכז הכוכב. הכנס אותו רק למחצית, ולאחר מכן כופף אותו לפני הלחמה.

לאחר מכן מגיעים חוטי ה- DHD. הלחם צד אחד של כל חוט לחלק ה- DHD של הלוח הלוח, ולאחר מכן הלחם את הקצוות האחרים לחלק של סטארגייט. לא משנה איזה חוט נכנס לאיזה חור, למשטח המגע הקיבולי אין קוטביות.

לבסוף, הלחם את חוטי הסוללה. אם יש לך את הגרסה הראשונה של הלוח, הוא יסומן בצורה לא נכונה ויאמר שהחור התחתון הוא "+" לחיוב. זו הייתה טעות מצידי. החור התחתון (החיצוני) שלילי. אז, הלחם את חוט הסוללה החיובי לתוך החור העליון (הפנימי), והחוט השלילי לתוך החור התחתון (החיצוני).

שלב 5: הדפס תלת -ממד את חלקיך

לפרויקט זה יש תשעה חלקים מודפסים בתלת-ממד: שבע מכסות השברון והחלקים הקדמיים והאחוריים של מפזר ה- LED של חור התולעת.

השברונים פשוטים ומודבקים חם מעל נוריות השברון לתוספת סגנון. אלה צריכים להיות מודפסים בשחור או אפור.

מפזר ה- LED של חור התולעת מחולק לשני חלקים כדי להקל על ההדפסה ולהפוך אותו ליעיל יותר. החלק הקדמי מודפס בנימה שקופה כך שהאור יזהר דרכו, והחלק האחורי מודפס בנימה לבנה כדי לסייע בהחזרת האור בחזרה אל החזית.

כל החלקים הללו ניתנים להדפסה ללא תומכים. אני ממליץ להשתמש בגובה שכבה של 0.15 מ מ, מילוי אמור להיות בערך 20%.

שלב 6: הרכבה אחרונה

כדי לסיים להרכיב את Stargate, אתה רק צריך לשים את החלקים יחד עם דבק חם. ראשית, אני ממליץ לך להשתמש בנייר זכוכית או Dremel כדי להחליק את הלשוניות של חלקי ה- PCB.

לאחר מכן, השתמש במעט דבק חם או דבק סופר כדי להצמיד את חלק המפזר הקדמי לחלק האחורי של המפזר. הם צריכים להיות קונצנטריים (מרוכזים).

לאחר מכן, מלאו שברון בדבק חם ודחפו אותו כלפי מטה על מנורת שברון. חזור על כך עבור ששת נוריות השברון האחרות. קדימה, השתמש בדבק חם נוסף כדי להרכיב את מפזר ה- LED של חור התולעת על הלוח הלוח. יש חור קטן למנורת הלדים, אז פשוט הכנס אותו והשתמש בחלק העבה של המפזר כמשטח כדי להדביק אותו על הלוח המודרני.

כרוך את חוטי ה- DHD סביב חוטי הסוללה כמה פעמים כדי לשמור עליהם מסודרים. ה- DHD PCB מיועד לעלות על מחזיק הסוללות, לכן הדבק אותו שם (כך שחוטי הסוללה נמצאים בתחתית). לאחר מכן השתמש בדבק חם כדי לחבר את התומכים (ללא החריצים) לצידי מחזיק הסוללה כדי לשמור אותו זקוף ויציב.

לבסוף, דחוף את התמיכה עם החריצים לתוך החריצים המתאימים במעגל הלוח של Stargate. השתמש בכף דבק חם על כל אחד כדי לשמור אותו במקום.

וסיימת! פשוט הפעל את המתג, המתן מספר שניות ולאחר מכן תוכל להקיש על לוח המגע כדי להפעיל כל שברון ולהקים חור תולעת!