Zvaigžņu vārti darbvirsmai - PCB dizains: 6 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Fusion 360 projekti »

Ja jums patīk šis projekts, lūdzu, apsveriet iespēju balsot par to PCB konkursā (lapas apakšā)

Zvaigžņu vārti SG-1 ir mans visu laiku iecienītākais TV šovs. Pēdējo pāris mēnešu laikā esmu piespiedis draudzeni skatīties, lai noskatītos visu sēriju. Mēs bijām ap 4. sezonu, kad redzēju, ka Instructables rīko PCB konkursu, un šķita, ka tā ir lieliska iespēja izveidot savus Zvaigžņu vārtus, kurus es varētu nolikt uz sava galda.

Šis projekts ir tas, ko es izdomāju. Tas ir 4 collu diametra PCB zvaigžņu vārti ar pavadošo DHD (tā ir iezvanes mājas ierīce nespeciālistam), kas atrodas uz jūsu galda un iedegas! Pieskarieties DHD kapacitatīvajam skārienpaliktnim, un katrs ševrons iedegsies pēc kārtas. Nokļūstiet 7. ševronā, un tārpu caurums iedegas!

PCB ir veidots kā viens gabals un atdalās. DHD atrodas centrā, un ārējie stūri ir Stargate un DHD balsti. Tas darbojas ar divām AA baterijām, un akumulatora turētājs darbojas kā DHD pamats.

Loģiku nodrošina ATtiny85, kas ieslēdz gaismas diodes, izmantojot 74HC595 maiņu reģistru. Lasiet tālāk, lai redzētu, kā es to izstrādāju, un norādījumus par tā salikšanu!

1. solis: prototipēšana

Ja tas ir iespējams, jūs vēlaties prototipēt savu PCB dizainu uz maizes dēļa, pirms faktiski iegūstat kaut ko izgatavotu. Mūsdienās ir ļoti pieņemami izgatavot PCB, taču jūs joprojām nevēlaties tērēt laiku vai naudu.

Manā gadījumā es nekad iepriekš nebiju strādājis ar maiņu reģistru, tāpēc man bija jākoncentrējas uz testēšanu. Es ļoti paļāvos uz šo pamācību, lai uzzinātu, kā tās darbojas:

Es faktiski pieļāvu kļūdu, pasūtot PCB pirms rūpīgas pārbaudes. Manā sākotnējā dizainā tika izmantotas WS2812B individuāli adresējamas gaismas diodes. Dažu iemeslu dēļ tie nedarbojās labi, un es izšķērdēju daudz laika un naudas. Jaunais dizains ir vienkāršāks un lētāks.

Lai prototipētu savu maiņu reģistra dizainu otrreizējai PCB pārskatīšanai, es visu ievietoju uz maizes dēļa. Tur ir ieslēgts ATtiny85, maiņu reģistrs, rezistori un gaismas diodes. Ir arī otra joma ATtiny85 programmēšanai, izmantojot Arduino (Google, kā to izdarīt, ir daudz pamācību).

Pilns šī projekta daļu saraksts:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x 74HC595 maiņu reģistrs
• 7x sarkanas 3 mm gaismas diodes
• 1x zila 3 mm LED
• 2x 120 omu rezistors
• 1x 1P2T SPDT slēdzis
• 1x akumulatora turētājs

Pievienots kods ATtiny85 (mirgo, izmantojot Arduino). Pēc pārbaudes es pārgāju uz PCB dizainu.

2. solis: PCB dizains

Ja vēlaties tikai izgatavot PCB, izmantojot manu dizainu, varat izmantot pievienoto mapi StargatePlots.zip. Tas satur Gerber failus, lai tos izgatavotu

PCB fiziskais dizains bija ļoti svarīgs gala produktam, jo īpaši tāpēc, ka tas atdalās un PCB daļas tiek izmantotas kā balsti. Šī iemesla dēļ es sāku strādāt CAD. Es izmantoju Autodesk Fusion 360, lai izstrādātu PCB, ieskaitot cilnes.

PCB izklāsts Fusion 360

Kad jūsu PCB ir izstrādāts CAD, jums ir nepieciešams veids, kā to iekļaut savā PCB projektēšanas programmatūrā, lai pievienotu malu griezumus. Programmā Fusion 360 viss, kas jums jādara, ir izveidot jaunu skici uz detaļas virsmas un projicēt visas malas. Tad vienkārši saglabājiet skici. Komponentu pārlūka apgabalā (loga kreisajā pusē) atlasiet jauno skici un eksportējiet to kā DXF. Saglabājiet to vēlākai lietošanai.

KiCAD shēma

Es izveidoju savu faktisko PCB dizainu KiCAD. Es būtu izmantojis Autodesk Eagle, taču es to samazināju tuvu konkursa termiņam un man nebija laika iemācīties lietot Eagle. Programmā KiCAD pirmais solis ir izveidot PCB shēmu. Shēma ir vienkāršota jūsu dizaina blokshēma, un tās galvenais mērķis ir pateikt KiCAD, kuras komponentu tapas ir savienotas kopā.

Pielāgots komponents

KiCAD bija iebūvētas gandrīz visas manis izmantotās sastāvdaļas, tāpēc es tās vienkārši pievienoju un pieslēdzu tapas. Lielais izņēmums bija kapacitatīvais skārienpaliktnis, kas ir pilnībā pielāgots. Lai to pievienotu, man bija jāizveido jauns PCB nospiedums.

Vispirms programmā InkScape es uzzīmēju skārienpaliktņa formu. Pēc tam es izmantoju KiCAD Bitmap pārveidotāju, lai to pārvērstu par jaunā komponenta nospiedumu. Pēc tam tas tika pievienots manai shēmai.

KiCAD PCB

Kad esat pabeidzis savu shēmu, varat izveidot faktisko PCB izkārtojumu. KiCAD vienkārši izmetīs visas pēdas uz lapas, un to izvietojums ir atkarīgs no jums. Tomēr vispirms vēlaties importēt šo PCB kontūras DXF.

Pārslēdzieties uz malu izcirtņu slāni un pēc tam izvēlieties importēt DXF. Izvēlieties DXF kontūru, un tas tiks ievietots lapā. Pēc tam jūs varat novietot pēdas pēc nepieciešamības. Visi šie soļi ir labi aprakstīti daudz detalizētākajos KiCAD ceļvežos. Visbeidzot, pievienojiet dažus vara ielejšanas materiālus ar neaizsargātām vietām, lai izvairītos no izgriezumiem.

Pielāgots sietspiede

Neviens Zvaigžņu vārts nav pabeigts bez glifiem, kas nozīmē, ka ir nepieciešams pielāgots sietspiede. Sāku ar to, ka Google tīklā atradu Zvaigžņu vārtu ilustrāciju, kurā bija skaidri redzami glifi. Pēc tam es izmantoju GIMP, lai noņemtu visu attēlu, izņemot glifus, un padarīju to melnbaltu. Es to izmantoju InkScape un pārveidoju par vektora attēlu un pielāgoju to vajadzīgajam izmēram.

No turienes process bija līdzīgs pielāgotas pēdas izveidošanai. Bet tā vietā, lai izmantotu attēlu kā nospiedumu, es to izmantoju sietspiedes slānim. Tad es to vienkārši ievietoju PCB un novietoju. Šis process tika atkārtots DHD glifiem.

3. darbība. Izgatavojiet PCB

Ir daudz izgatavošanas pakalpojumu, kurus varat izmantot, lai izgatavotu PCB. OSH Park ir populāra izvēle, kas ir ārkārtīgi viegli lietojama un ar lielisku kvalitāti, taču tā ir nedaudz dārga-arī PCB ir purpursarkani.

Šim projektam es izmantoju Seeed Studio Fusion PCB pakalpojumu. Tas bija ievērojami pieejamāks, kvalitāte arī lieliska, un tie piedāvā daudz vairāk pielāgošanas. Piemēram, man bija iespēja tos izgatavot melnā krāsā, un ir pieejamas vairākas krāsu opcijas.

Jums būs dažas piegādes iespējas, bet es izvēlējos DHL. Es veicu pasūtījumu 11. janvārī un saņēmu savus dēļus 22. janvārī. Kopējās izmaksas, ieskaitot piegādi, bija USD 51,94 par 10 no šīm 101,6 x 101,6 mm plāksnēm. Ja es būtu pasūtījis dēļus noklusējuma zaļā krāsā, tie būtu lētāki. Bet 5,20 USD par dēli ir diezgan saprātīgi, ņemot vērā to lielumu.

Tas viss teica, ka varat izmantot jebkuru pakalpojumu, kuru vēlaties. Citas populāras iespējas ir JLCPCB un PCBWay. Viss, kas jums jādara, ir jāplāno Gerber faili no KiCAD vai Eagle, lai augšupielādētu savus dizainus šajos pakalpojumos. Ja izmantojat OSH Park, varat tieši augšupielādēt savu KiCAD projektu.

4. solis: salieciet paneli

Ja veidojāt savu dēli, jums jāzina, kā to salikt. Bet, ja jūs izmantojat manu PCB dizainu, lūk, kā to salikt kopā:

Visas detaļas ir caur caurumu un ir marķētas uz tāfeles, tāpēc montāžai jābūt vieglai. Katrs komponents ir novietots tāfeles pusē ar etiķeti. Gan ATtiny85, gan 74HC595 vietas ir apzīmētas ar to, kā tām jābūt orientētām. Mikroshēmām ir punktveida atzīme Pin 1, kas atrodas blakus iecirtumam mikroshēmas kontūrā uz tāfeles.

Gaismas diodēm ir polaritāte, tādēļ, ievietojot tās, jābūt uzmanīgiem. Gaismas diodes negatīvais katods (īsa kāja) iet caur kvadrātveida caurumu, bet pozitīvais anods (garā kāja) - caur apaļo caurumu. Vispirms pielodējiet septiņas sarkanās gaismas diodes ševroniem un pēc tam apgrieziet dēli.

Zilajam gaismas diodei jābūt saliektai 90 grādu leņķī, kas vērsta uz leju pret Zvaigžņu vārtu centru. Ievietojiet to tikai aptuveni līdz pusei un pēc tam salieciet pirms lodēšanas.

Tālāk nāk DHD vadi. Lodējiet katra stieples vienu pusi PCB DHD daļā, tad otrus galus lodējiet Stargate daļā. Nav svarīgi, kurš vads nonāk kādā caurumā, kapacitatīvajam skārienpaliktnim nav polaritātes.

Visbeidzot, pielodējiet akumulatora vadus. Ja jums ir pirmā paneļa pārskatīšana, tā tiks nepareizi marķēta un saka, ka apakšējais caurums ir "+" pozitīvam. Tā bija kļūda no manas puses. Apakšējais (ārējais) caurums ir negatīvs. Tātad, lodējiet pozitīvo akumulatora vadu augšējā (iekšējā) caurumā un negatīvo vadu apakšējā (ārējā) caurumā.

5. darbība: 3D detaļu drukāšana

Šim projektam kopumā ir deviņas 3D drukātas daļas: septiņi ševronu vāki un tārpu caurumu LED difuzora priekšējie un aizmugurējie gabali.

Ševroni ir vienkārši, un tie ir karsti pielīmēti virs ševrona gaismas diodēm, lai iegūtu papildu stilu. Tiem jābūt drukātiem melnā vai pelēkā krāsā.

Tārpa cauruma LED izkliedētājs ir sadalīts divās daļās, lai atvieglotu drukāšanu un padarītu to efektīvāku. Priekšējais gabals ir iespiests caurspīdīgā pavedienā, lai gaisma spīdētu cauri, un aizmugurējais gabals ir uzdrukāts ar baltu pavedienu, lai palīdzētu atspoguļot gaismu atpakaļ no priekšpuses.

Visus šos gabalus var izdrukāt bez balstiem. Es ieteiktu izmantot slāņa augstumu 0,15 mm, aizpildījumam jābūt apmēram 20%.

6. solis: galīgā montāža

Lai pabeigtu Stargate montāžu, jums vienkārši jāsaliek gabali kopā ar karstu līmi. Pirmkārt, es iesaku izmantot smilšpapīru vai Dremel, lai izlīdzinātu PCB detaļu izciļņus.

Pēc tam izmantojiet nedaudz karstas līmes vai superlīmes, lai piestiprinātu difuzora priekšējo daļu difuzora aizmugurē. Tiem jābūt koncentriskiem (centrētiem).

Pēc tam piepildiet ševronu ar karstu līmi un nospiediet to uz ševrona gaismas diodes. Atkārtojiet to pārējām sešām ševrona gaismas diodēm. Iet uz priekšu un izmantojiet vēl kādu karstu līmi, lai tārpu cauruma LED difuzoru piestiprinātu pie PCB. Gaismas diodei ir neliels caurums, tāpēc vienkārši ievietojiet to un izmantojiet difuzora biezo daļu kā virsmu, lai to karsti pielīmētu pie PCB.

Dažas reizes aptiniet DHD vadus ap akumulatora vadiem, lai tie būtu sakopti. DHD PCB ir paredzēts iet virs akumulatora turētāja, tāpēc karsti pielīmējiet to (tā, lai akumulatora vadi būtu apakšā). Pēc tam izmantojiet kādu karstu līmi, lai piestiprinātu balstus (bez iecirtumiem) akumulatora turētāja sānos, lai tas būtu vertikāls un stabils.

Visbeidzot, iespiediet balstu ar iecirtumiem atbilstošajos iecirtumos uz Stargate PCB. Katram izmantojiet karstu līmi, lai tā paliktu vietā.

Un jūs esat pabeidzis! Vienkārši ieslēdziet slēdzi, pagaidiet dažas sekundes, un tad varat pieskarties skārienpaliktnim, lai ieslēgtu katru ševronu un izveidotu tārpa caurumu!