עץ חג המולד עם 1 $ PCB: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

עקוב אחרי בטוויטר! עקוב אחר מאת המחבר:

אודות: שמי לואן בודין, אני יוצר וסטודנט צרפתי שלומד הנדסת אלקטרוניקה ליד פריז. אני אוהב להכין דברים לבד ולשתף את הפרויקטים שלי עם כולם. עוד על loboat »

עץ חג המולד PCB מאת Loann BOUDIN | 2018

כשחג המולד מגיע, מה יכול חובב האלקטרוניקה לעשות? עץ חג המולד PCB כמובן!

כחבר במועדון חובבי אלקטרוניקה קטן, אני אוהב לחלוק את התשוקה שלי לאלקטרוניקה ולעיצוב PCB באמצעות פרויקטים קטנים. לקראת חג המולד, רציתי להכיר ליקום הלחמת SMD בפני חברים חדשים עם פרויקט מהנה ופשוט: הלחמת עץ חג המולד מיניאטורי PCB עם תאי LED 0805 מהבהבים.

מדריך זה מתאר את התהליך שעקבתי אחריו כדי לדמיין, לעצב וליצור חבורה של עצי חג מולד זולים, קטנים וזוהרים על מעגלים מודפסים במחיר של פחות מ- $ 1 יחידה. תהנה:)

ואם אתה אוהב את ההנחיה הזו, שקול להצביע לפרויקט זה בתחרות ה- PCB! תודה !

שלב 1: דרוש BOM, כלים ומיומנויות

אתה תצטרך:

כלים נחוצים:

• מלחם
• חוט הלחמה
• נייר זכוכית
• צבת שטוחה
• חיתוך צבת
• פינצטה משובחת

כלים אופציונאליים (אך נוחים):

• חולץ אדים
• רב מטר
• זכוכית מפוארת

כישורים:

כישורי הלחמה בסיסיים

כתב חומרים:

רכיבים	ספק	מחיר סיטונאי ($)	מחיר ל- PCB ($)
11x 0805 נוריות מהבהבות SMD	אלי אקספרס	15, 79	0, 29
סוללה אחת CR1220	אלי אקספרס	0, 75	0, 15
1x מחזיק סוללה	אלי אקספרס	6, 58	0, 07
1x מתג מתג	אלי אקספרס	2, 62	0, 03
כותרת 2x 2 פינים	אלי אקספרס	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

בחרתי ברכיבים זולים כדי לשמור את ה- BOM מתחת למחיר הסמלי של $ 1 לכל PCB עץ חג המולד. המחיר הכולל לעץ חג המולד PCB אחד עם כל הרכיבים האלקטרוניים מולחמים מוערך ב -0,67 דולר.

שלב 2: מחפשים השראה …

רציתי לעצב עץ חג המולד מציאותי PCB, שבו שני מחשבי הלוח המורכבים בניצב יכולים לתת צורה תלת -ממדית שיכולה לעמוד. יצירת שני PCB שונים לא הופכת את העיצוב להרבה יותר מסובך אך יקר יותר, מכיוון שיצרנים גובים יותר כאשר PCB מכיל יותר מעיצוב אחד. על מנת לשמור על המחיר הנמוך ככל האפשר, הייתי צריך לחשוב על ניהול שטח חכם של עיצוב הלוח כדי להפחית פסולת ועלות. במסע שלי לעצב את עץ חג המולד המושלם למטרות שלי, חיפשתי פרויקטים דומים ב- Google וב- Instructables.

נתקלתי בעיצוב של בלוקש, שמצאתי מעניין במיוחד ומתועד היטב. במדריך הראשון שלו, חבר זה מתאר כיצד הצליח ליצור עץ חג מולד PCB קטן עם הרבה תכונות:

• שבב Arduino מוטבע
• נוריות SMD דו-צבעיות
• מגע קיבולי
• סוללה משובצת
• מעגל הגברת DC/DC
• … ועוד !

חלק מהתכונות הללו אינן תואמות את הפרויקט שלי, שמטרתו להיות פשוטה ובעלות נמוכה. אף על פי כן, פרט נוסף של הפרויקט שלו משך את תשומת ליבי: כחול הצליח להתאים את עיצוב עץ חג המולד התלת מימדי שלו לאזור מרובע ללא בזבוז מקום. על ידי יצירת שני סנפירים בצורת חצי אשוח לצד האשוח הראשי, הוא עשה שימוש חוזר במרחב המבוזבז ליצירת עץ מלא נוסף למרות צורתו המורכבת.

עיבדתי ושימשתי מחדש את העיצוב החכם הזה בפרויקט שלי.

שלב 3: עיצוב PCB

עיצבתי את עץ חג המולד PCB שלי באמצעות Autodesk EAGLE. EAGLE היא תוכנת אוטומציה לעיצוב אלקטרוני (EDA) המאפשרת עיצוב תרשימים סכמטיים, מיקום רכיבים וניתוב PCB.

התחלתי את העיצוב ביצירת סכמטי של המעגל האלקטרוני. הוא מורכב מ -11 נוריות מהבהבות במקביל, המופעלות על ידי סוללת כפתור בת 3 V. מתג יכול לפתוח או לסגור את המעגל. לבסוף, קבל סינון אופציונלי של 10 µF ממוקם בין מתח הסוללה לאדמה.

בחרתי לא לכלול נגד בסדרה עם נוריות ה- LED מכיוון ש -3 V קרוב מאוד למתח קדימה של צבעי נוריות רבות:

הסכימה וה- PCB מתחלקים לשלושה חלקים:

• הלוח הראשי: יש לו צורת עץ חג המולד וכולל את מחזיק הסוללות, המתג, 3 נוריות בפנים העליונות ו -2 נוריות בפנים התחתונות. שני מחברי ראש סיכה עם 2 פינים מאפשרים לחבר ולהפעיל את שני הסנפירים, האחד בפנים העליונות והשני בפנים התחתונות.
• הסנפיר העליון: יש לו צורה של חצי עץ חג המולד עם חריץ למחזיק הסוללה וכולל 1 נורית על החלק העליון ו -2 נוריות בפנים התחתונות. טביעת רגל אחת של מחבר סיכה אחת עם 2 פינים מאפשרת לחבר את הסנפיר ולהפעיל אותו ללוח הראשי.
• הסנפיר התחתון: יש לו צורה של חצי עץ חג המולד וכולל 2 נוריות על הפנים העליונות ואחד LED בפנים התחתונות. טביעת רגל של מחבר ראש עם 2 סיכות מאפשרת לחבר את הסנפיר ולהפעיל אותו ללוח הראשי.

החלטתי לבחור גודל מופחת של 48 * 48 מ"מ לכל אשוח על ידי ציור קווי המתאר של הלוח עם השכבה ה -20 "ממד".

ציירתי את צורת עץ האשוח באמצעות השכבה ה -46 "כרסום" ברוחב של 3 מ"מ: קו זה מתפרש כשטח כרסום ליצרן, ומפריד בין האשוח לסנפירים שלו.

לאחר שמתאר המעגל מוגדר בבירור, הנחתי את הרכיבים הגדולים ביותר כגון מחזיק הסוללה והמתג, ואז את נוריות הלדים כך שההפצה שלהם תהיה נעימה.

הוספתי עוד שטח כרסום על סנפיר אחד כך שמחזיק הסוללה יכול להתאים וחור בחלקו העליון של העץ בכדי שתוכל לתלות אותו בכל מקום (בעץ חג המולד אמיתי לדוגמא).

לאחר מכן ניתבתי את כל הרכיבים באמצעות השכבות העליונות והתחתונות: מתח הסוללה מופץ לנוריות עם עקבות ברוחב 0, 5 מ מ ומישור קרקע כולל.

לבסוף, עיצבתי שתי לשוניות מתפרקות והנחתי אותן בין האשוח הראשי לסנפירים שלו על עקב הטחינה בגודל 3 מ מ על מנת לשמור על הלוח שלי כעיצוב יחיד ולאפשר פנל PCB (לפרטים נוספים ראה שלב הבא).

כל קבצי הנשר ניתן למצוא ב- github שלי או מתחת ▼

שלב 4: פנל PCB

רוב יצרני הלוח המודרני מציעים כעת מחיר בודד של 5 $ עבור 10 PCB בגודל של עד 100*100 מ"מ. המחיר נשאר זהה בין אם המעגל הוא 50*50 מ"מ או 100*100 מ"מ. אופטימיזציה של עלויות אפשרית לאחר מכן על ידי הגדלת מספר המעגלים בשטח המרבי הזה. פנל PCB מורכב מיצירת PCB יחיד מכמה קטנים על מנת להפחית עלויות ופסולת.

רוב יצרני ה- PCB אינם גובים עלות נוספת עבור עיצוב פנים זהה. זה אומר שאתה יכול להצליח להתאים כמה מחשבי PCB קטנים לאחד בחינם, אבל זה חייב להישאר אותו עיצוב לכולם. מידע נוסף ניתן למצוא באתר יצרן ה- PCB Seeedstudio.

פנל הפנל PCB מגיע בשתי דרכים:

שיטת פנליזציה של חריץ V: היא מורכבת על ידי חיתוך 1/3 עובי הלוח מלמעלה ו 1/3 עובי מלמטה, במקביל לחיתוך העליון, עם להב חיתוך עגול של 30-45 מעלות. ניתן לעשות זאת רק לאורך קווים ישרים לאורך כל מערך ה- PCB

שיטת פאנליזציה של כרטיסיות נפרדות: היא מורכבת על ידי השארת כרטיסיות מחוררות תוך ניתוב שטח בין מחשבי PCB. המרווח בין שני מחשבי הלוח הוא בסביבות 2, 5 מ"מ מכיוון שהוא גודל הנתב הסטנדרטי ברוב בתי הייצור ודורש רק מעבר יחיד של הנתב בכדי לטחון את הלוח. דפוסי ניקוב N-Holes הם סטנדרטיים עבור כרטיסיות מתפרקות ונועדו להסרה בקלות מבלי להשאיר בליטות צד לא רצויות

מידע נוסף אודות עיצוב פנל PCB ניתן למצוא במאמר המתועד היטב שכתב ג'ק לוקאס עבור www. ElectronicDesign.com.

על מנת להוזיל את עלות הפרויקט שלי, החלטתי להכניס ארבעה מעצי חג המולד שלי ללוח אחד. ראשית, הייתי צריך לקשר את שני הסנפירים של עץ חג המולד PCB ללוח הראשי. עיצבתי שתי לשוניות מתפרקות עם תבנית ניקוב בת 3 חורים המקשרות כל סנפיר ללוח עץ חג המולד הראשי. לשוניות המתפרקות עשויות 2*3 חורים בקוטר 0, 9 מ מ.

לאחר שהעיצוב של עץ חג המולד אחד PCB הסתיים, שכפלתי אותו ארבע פעמים ושלחתי כל אחד מהם זה לצד זה כדי למלא את שטח 100*100 מ"מ שהטיל היצרן. כל העיצובים מרווחים על 3 מ"מ ומחוברים עם לשוניות מתפרקות עם תבנית ניקוב בת 3 חורים.

הלוח הסופי בגודל 100*100 מ מ ומכיל 4 PCBs עץ חג המולד. עלות יחידת ה- PCB מחולקת כך ל -4!

שלב 5: הלחמת ה- PCB

כאשר כל הרכיבים נאספים הלחמת ה- PCB יכולה להתחיל!

הלחמת הלדים -

עדיף להתחיל עם הלחמות נוריות מכיוון שהן המרכיבים הקטנים ביותר. הלחמה אחרונה תהפוך את המשימה לקשה יותר מכיוון שרכיבים גדולים יותר עלולים להפריע למיקומם. נוריות LED הן רכיבים מקוטבים וחשוב לזהות במחשב הלוח כיצד הם אמורים להלחם. טביעת הרגל של נוריות הלוח במעגל הלוח תמיד זהה: הכרית המחוברת למישור הקרקע היא המסה (קתודה) והכרית המחוברת למסלול היא מתח האספקה (אנודה). חץ ירוק מתחת לנורית CMS מציין את כיוון הזרימה של הזרם ולכן את הקוטביות שלו.

בדיקת LED עם מולטימטר בתצורת "בודק דיודות" יכולה לסייע בקביעת הקוטביות והצבע שלו.

כדי להלחם את הלדים, התחלתי בהתחלה בהנחת כמות קטנה של הלחמה על אחד משטח הלד. לאחר מכן ניגשתי למנורת LED בעזרת פינצטה עדינה תוך שמירה על הלחמה מותכת עם הלחמה שלי. לאחר שהמנחה הונחה כהלכה, הסרתי את הלחמה שלי כדי לגבש את ההלחמה. לאחר מכן ניתן לבצע את ההלחמה השנייה ללא צורך להחזיק את הנורית עם הפינצטה. תהליך זה חוזר על עצמו עבור 10 הלדים הנותרים.

הלחמת מחזיק הסוללה -

מחזיק הסוללה מחזיק את תא הכפתורים כנגד הלוח כדי ליצור את החיבור החשמלי. כדי להחזיק את הסוללה היטב, הנחתי שכבה קטנה של פח על כרית מחזיק הסוללה. לאחר מכן המחבר ממוקם והולחם.

הלחמת המתג -

לבסוף, המתג מולחם לאותו צד של מחבר הסוללה. המתג בולט מה- PCB להפעלה קלה.

שלב 6: הרכבת ה- PCB

לאחר שכל המרכיבים מולחמים, הגיע הזמן להרכיב את עץ חג המולד.

הפרדת הלוחות -

התחלתי לשבור את הלוח בעזרת צבת שטוחה כדי להפריד בין שני הסנפירים מהלוח הראשי. השתמשתי בצבת חיתוך כדי להסיר כל קצה גדול שנותר שעלול לפגוע. לאחר מכן, השתמשתי בנייר זכוכית כדי להחליק את דפנות עץ חג המולד ולבסוף יש לי שלושה לוחות נקיים: העץ הראשי ושני הסנפירים שלו.

חיבור הלוחות -

סנפיר אחד מחובר ללוח הראשי על ידי הלחמת מחבר ראש סיכה בן 2 סיכות ביניהם. למחבר ראש הסיכה יש שני שימושים כאן: החזק את הכנף ללוח הראשי והבא את המתח והמסה לנורות הלוח של הסנפיר.

חתכתי 2* 2 סיכות מחברי ראש סיכה מרצועת מחברים גדולה עם ראש סיכה וניקיתי את קצוות הפלסטיק בעזרת נייר זכוכית. לאחר מכן הלחמתי אותם מקרב עד זנב על הלוח הראשי כפי שמוצג בתמונות, האחד על הפנים העליונות והשני על הפנים התחתונות.

הלחמתי את שני הסנפירים למחברים תוך הקפדה על יישורם כראוי והנחת הסנפיר עם חריץ בצד מחבר הסוללה.

עץ חג המולד PCB מורכב סוף סוף!

הפעלת המעגל -

ה- PCB מופעל באמצעות סוללת ליתיום CR1220 של 3V. ברגע שתא הכפתורים מוכנס למחזיק הסוללות במורד הלוח והמתג נסגר, כל הלדים מתחילים להבהב כמו קסם!

תא הכפתורים המשמש בפרויקט זה הוא בעל קיבולת ממוצעת של 40 מיליאמפר / שעה, מה שאומר למשל שהוא יכול לספק עד 40 מיליאמפר / שעה במהלך שעה אחת, או 20 מיליאמפר / שעה במהלך שעתיים. הצריכה הנוכחית של עץ חג המולד PCB היא בסביבות 80 mA, ותלויה בצבעי נוריות הלדים שנבחרו: נוריות לבן, כחולות וסגולות שואבות יותר זרם מאשר נוריות אדומות, כתומות וצהובות.

מניסיון, אני ממליץ לך להשתמש באורות אדומים, כתומים, צהובים וירוקים, מכיוון שהם יחסכו את חיי הסוללה תוך שהם מספקים צבעים יפים בנושא רוח חג המולד:) עם צבעים אלה בפרופורציות שוות, עצי חג המולד PCB שלי זוהרים במשך שעה אחת. עד שהנוריות הירוקות מתחילות לדעוך.

שלב 7: סיכום

היה לי כיף לעצב את עצי חג המולד הקטנים האלה ולמדתי הרבה על ייצור PCB ופאנלי PCB.

הודות לעיצוב הפרויקט בעלות נמוכה, סדנת ההלחמה הוצעה בחינם למי שרצה לנסות אותה. ה- PCB הללו הצליחו מאוד במועדון שלי וחברים חדשים רבים הלחמו את השבב הראשון שלהם המבוסס על רכיבי SMD. שמחתי יותר לשמוע שחלק מיצירותיי עיטרו את עצי חג המולד של חברי.

כיום, אני גאה להיות מסוגל להעביר באמצעות הסדנה הזו והדרכה זו את הידע שצברתי במהלך הפרויקט. אני מקווה שאהבתם ומאחלים לכם את הטוב ביותר בשנה הקרובה:)