1 USD PCB Ziemassvētku eglīte: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Sekojiet man Twitter! Sekojiet vairāk autoram:

Par: Mans vārds ir Loann Boudin, es esmu ražotājs un franču students, kurš studē elektronikas inženieriju netālu no Parīzes. Man patīk pašam gatavot lietas un dalīties savos projektos ar visiem. Vairāk par loboat »

Loann BOUDIN PCB Ziemassvētku eglīte | 2018. gads

Kad tuvojas Ziemassvētki, ko var darīt elektronikas cienītājs? Protams, PCB Ziemassvētku eglīte!

Kā neliela elektronikas entuziastu kluba biedrs man patīk dalīties savā aizraušanās ar elektroniku un PCB dizainu, izmantojot mazus projektus. Ziemassvētkos es vēlējos iepazīstināt SMD lodēšanas visumu ar jauniem biedriem ar jautru un vienkāršu projektu: pielodēt miniatūru PCB Ziemassvētku eglīti ar iestrādātām 0805 SMD mirgojošām gaismas diodēm.

Šajā pamācībā aprakstīts process, pēc kura es iedomājos, noformēju un izveidoju ķekars lētu, mazu, kvēlojošu Ziemassvētku eglīšu uz iespiedshēmas plates par vienību mazāk par 1 ASV dolāru. Izbaudi:)

Un … ja jums patika šī pamācība, apsveriet iespēju balsot par šo projektu PCB konkursā! Paldies !

1. solis: nepieciešamie materiāli, rīki un prasmes

Jums būs nepieciešams:

Nepieciešamie rīki:

• lodāmurs
• lodēšanas stieple
• smilšpapīrs
• plakanas knaibles
• griešanas knaibles
• smalkas pincetes

Neobligāti (bet parocīgi) rīki:

• Dūmu nosūcējs
• daudzmetru
• lielisks stikls

Prasmes:

lodēšanas pamatiemaņas

Materiālu rēķins:

Sastāvdaļas	Piegādātājs	Vairumtirdzniecības cena (USD)	Cena par PCB (USD)
11x 0805 SMD mirgojošas gaismas diodes	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x CR1220 akumulators	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x akumulatora turētājs	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x pārslēgšanas slēdzis	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 tapas galvene	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Esmu izvēlējies lētus komponentus, lai BOM būtu zem simboliskās cenas USD 1 par Ziemassvētku eglītes PCB. Kopējā cena par vienu PCB Ziemassvētku eglīti ar visām pielodētajām elektroniskajām sastāvdaļām tiek lēsta 0, 67 ASV dolāru apmērā.

2. darbība: meklējiet iedvesmu…

Es gribēju izveidot reālistisku PCB Ziemassvētku eglīti, kur divas perpendikulāri saliktas PCB var dot 3D formu, kas var piecelties. Izveidojot divas dažādas PCB, dizains nav daudz sarežģītāks, bet dārgāks, jo ražotāji maksā vairāk, ja PCB ir vairāk nekā viens dizains. Lai cena būtu pēc iespējas zemāka, man bija jādomā par gudru PCB dizaina telpas pārvaldību, lai samazinātu atkritumus un izmaksas. Cenšoties izveidot ideālu PCB Ziemassvētku eglīti savam mērķim, es meklēju līdzīgus projektus Google un Instructables.

Es saskāros ar bluquesh dizainu, kas man šķita īpaši interesants un ļoti labi dokumentēts. Savā pirmajā pamācībā šis dalībnieks apraksta, kā viņam izdevās izveidot nelielu PCB Ziemassvētku eglīti ar daudzām funkcijām:

• Iebūvēta Arduino mikroshēma
• Divkrāsainas SMD gaismas diodes
• Kapacitatīvs pieskāriens
• Iebūvēts akumulators
• Līdzstrāvas/līdzstrāvas pastiprināšanas ķēde
• … un vēl !

Dažas no šīm funkcijām nav saderīgas ar manu projektu, kura mērķis ir būt vienkāršam un lētam. Neskatoties uz to, vēl viena viņa projekta detaļa piesaistīja manu uzmanību: blūškam izdevās ievietot savu 3D Ziemassvētku eglītes dizainu kvadrātveida laukumā bez nulles vietas. Izveidojot divas pus egles formas spuras blakus galvenajai eglei, viņš atkārtoti izmantoja izšķērdēto telpu, lai izveidotu vēl vienu pilnu koku, neskatoties uz sarežģīto formu.

Šo gudro dizainu es pielāgoju un atkārtoti izmantoju savā projektā.

3. solis: PCB dizains

Es izveidoju savu PCB Ziemassvētku eglīti, izmantojot Autodesk EAGLE. EAGLE ir elektroniskās dizaina automatizācijas (EDA) programmatūra, kas ļauj izveidot shematiskas diagrammas, komponentu izvietojumu un PCB maršrutēšanu.

Es sāku dizainu, izveidojot elektroniskās shēmas shēmu. Tas sastāv no 11 paralēli mirgojošām gaismas diodēm, ko darbina 3 V pogu baterija. Slēdzis var atvērt vai aizvērt ķēdi. Visbeidzot, starp akumulatora spriegumu un zemi tiek ievietots papildu filtrēšanas kondensators 10 µF.

Es izdarīju izvēli neiekļaut rezistoru sērijveidā ar gaismas diodēm, jo 3 V ir ļoti tuvu daudzu LED krāsu priekšējam spriegumam:

Shēma un PCB ir sadalīti trīs daļās:

• galvenā tāfele: tai ir Ziemassvētku eglītes forma, un tajā ir akumulatora turētājs, slēdzis, 3 gaismas diodes augšējā un 2 gaismas diodes apakšējā pusē. Divi divu kontaktu spraudgalvas savienotāji ļauj savienot un darbināt abas spuras, vienu augšējā un otru apakšējā pusē.
• augšējā spura: tai ir puse Ziemassvētku eglītes formas ar izgriezumu akumulatora turētājam, un tās augšējā daļā ir 1 gaismas diodes un apakšējā pusē 2 gaismas diodes. Viens divu kontaktu spraudgalvas savienotāja nospiedums ļauj spuru pieslēgt un barot pie pamatplates.
• apakšējā spura: tai ir puse Ziemassvētku eglītes formas, un tās augšējā daļā ir 2 gaismas diodes, bet apakšējā - 1 gaismas diode. Divu kontaktu spraudgalvas savienotāja nospiedums ļauj spuru pieslēgt pie strāvas padeves.

Es nolēmu izvēlēties samazinātu izmēru 48 * 48 mm eglei, uzzīmējot dēļa kontūru ar 20. slāni "Dimension".

Es uzzīmēju egles formu, izmantojot 46. slāni "Frēzēšana" ar platumu 3 mm: šī līnija ražotājam tiek interpretēta kā frēzēšanas laukums un atdala egli no spurām.

Kad ķēdes kontūra bija skaidri definēta, es ievietoju lielākās sastāvdaļas, piemēram, akumulatora turētāju un slēdzi, pēc tam gaismas diodes, lai to sadalījums būtu patīkams.

Es pievienoju vēl vienu frēzēšanas laukumu uz vienas spuras, lai akumulatora turētājs varētu iederēties, un koka augšpusē ir caurums, lai to varētu pakārt jebkurā vietā (piemēram, īstā Ziemassvētku eglīte).

Pēc tam es novirzīju visus komponentus, izmantojot augšējo un apakšējo slāni: akumulatora spriegums tiek sadalīts gaismas diodēm ar 0, 5 mm platuma pēdām un vispārēju iezemējumu.

Visbeidzot, es izveidoju divas atdalāmas cilnes un novietoju tās starp galveno egli un tās spuras uz 3 mm frēzēšanas pēdas, lai saglabātu savu dēli kā vienotu dizainu un atļautu PCB paneļus (sīkāku informāciju skatiet nākamajā solī).

Visus Eagle failus var atrast manā github vai zem ▼

4. solis: PCB paneļu veidošana

Lielākā daļa PCB ražotāju tagad piedāvā vienu cenu USD 5 par 10 PCB, kuru izmērs ir līdz 100*100 mm. Cena paliek nemainīga neatkarīgi no tā, vai ķēde ir 50*50 mm vai 100*100 mm. Izmaksu optimizācija ir iespējama, maksimāli palielinot ķēžu skaitu šajā maksimālajā apgabalā. PCB paneļu veidošana sastāv no vienas PCB izveidošanas no vairākiem maziem, lai samazinātu izmaksas un atkritumus.

Lielākā daļa PCB ražotāju neiekasē papildu izmaksas par identisku dizaina paneli. Tas nozīmē, ka jūs varat bez maksas ievietot vairākus mazus PCB vienā, taču tiem visiem ir jābūt tādam pašam dizainam. Plašāku informāciju var atrast PCB ražotāja Seeedstudio vietnē.

PCB panelis var būt divos veidos:

V-rievu paneļu veidošanas metode: tā sastāv no 1/3 plātnes biezuma no augšas un 1/3 no apakšas, paralēli augšējam griezumam, ar 30 līdz 45 grādu apļveida griešanas asmeni. To var izdarīt tikai pa taisnām līnijām caur PCB masīvu

Atdalāmo cilņu paneļošanas metode: tā sastāv no atstāšanas perforētām cilnēm maršrutēšanas telpā starp PCB. Attālums starp divām PCB ir aptuveni 2, 5 mm, jo tas ir standarta maršrutētāja izmērs lielākajā daļā ražošanas māju, un plāksnes frēzēšanai nepieciešama tikai viena maršrutētāja uzgaļa pāreja. N-caurumu perforācijas raksti ir standarta atdalāmām cilnēm, un tās ir viegli noņemamas, neatstājot nevēlamus sānu dēļu izvirzījumus

Plašāku informāciju par PCB paneļu dizainu var atrast ļoti labi dokumentētā rakstā, ko Džeks Lūkass uzrakstījis vietnē www. ElectronicDesign.com.

Lai samazinātu sava projekta izmaksas, esmu nolēmis četras no savām PCB Ziemassvētku eglītēm ievietot vienā plāksnē. Pirmkārt, man bija jāpiesaista abas PCB Ziemassvētku eglītes spuras pie galvenās plates. Es izveidoju divas atdalāmas cilnes ar 3 caurumu perforācijas rakstu, kas savieno katru spuru ar galveno Ziemassvētku eglītes dēli. Atdalāmās cilnes ir izgatavotas no 2*3 caurumiem ar diametru 0, 9 mm.

Kad vienas PCB Ziemassvētku eglītes dizains bija pabeigts, es to dublēju četras reizes un nosūtīju katru no tām blakus, lai aizpildītu ražotāja noteikto 100*100 mm laukumu. Visi modeļi ir izvietoti 3 mm attālumā un savienoti ar atdalāmām cilnēm ar 3 caurumu perforācijas rakstu.

Galīgās PCB izmērs ir 100*100 mm, un tajā ir 4 Ziemassvētku eglītes PCB. PCB vienības izmaksas tiek dalītas ar 4!

5. solis: PCB lodēšana

Kad visas sastāvdaļas ir savāktas, var sākt PCB lodēšanu!

LED lodēšana -

Vislabāk ir sākt ar LED lodēšanu, jo tās ir mazākās sastāvdaļas. Pēdējā to lodēšana sarežģītu uzdevumu, jo lielāki komponenti varētu traucēt to izvietošanu. Gaismas diodes ir polarizētas sastāvdaļas, un ir svarīgi PCB identificēt to lodēšanas veidu. Gaismas diodes nospiedums uz PCB vienmēr ir vienāds: spilventiņš, kas savienots ar iezemēto plakni, ir masa (katods), bet sliedei pievienotais paliktnis ir barošanas spriegums (anods). Zaļa bultiņa zem CMS LED norāda strāvas plūsmas virzienu un līdz ar to arī tā polaritāti.

Gaismas diodes pārbaude ar multimetru "diode tester" konfigurācijā var palīdzēt noteikt tā polaritāti un krāsu.

Lai lodētu gaismas diodes, es vispirms sāku ar neliela lodēšanas daudzuma ievietošanu vienā no LED spilventiņiem. Tad es tuvojos gaismas diodei ar smalkām pincetēm, vienlaikus turot lodētus izkausētus ar savu lodāmuru. Kad gaismas diode ir pareizi novietota, es noņemu lodāmuru, lai sacietētu lodēt. Otro lodēšanu var veikt bez nepieciešamības turēt LED ar pinceti. Šo procesu atkārto 10 atlikušajām gaismas diodēm.

akumulatora turētāja lodēšana -

Akumulatora turētājs tur pogas elementu pret PCB, lai izveidotu elektrisko savienojumu. Lai stingri noturētu akumulatoru, es uz akumulatora turētāja paliktņa uzliku nelielu alvas slāni. Pēc tam savienotājs tiek novietots un pielodēts.

Slēdža lodēšana -

Visbeidzot, slēdzis ir pielodēts tajā pašā pusē kā akumulatora savienotājs. Slēdzis izvirzās no PCB, lai atvieglotu darbību.

6. solis: PCB montāža

Kad visas sastāvdaļas ir pielodētas, ir pienācis laiks salikt Ziemassvētku eglīti.

dēļu atdalīšana -

Es sāku lauzt dēli ar plakanām knaiblēm, lai atdalītu abas spuras no pamatplates. Es izmantoju griešanas knaibles, lai noņemtu atlikušās lielās malas, kas, iespējams, varētu ievainot. Pēc tam es izmantoju smilšpapīru, lai izlīdzinātu Ziemassvētku eglītes malas un beidzot būtu trīs tīri dēļi: galvenais koks un viņa divas spuras.

dēļu savienošana -

Viena spura ir piestiprināta pie pamatplates, lodējot starp tiem 2 tapas tapas savienotāju. Spraudspraudņa savienotājam šeit ir divi pielietojumi: turiet spārnu pie pamatplates un pievelciet spriegumu un masu spuras gaismas diodēm.

Es izgriezu 2* 2 tapas tapas galviņas savienotājus no lielas tapas savienotāja sloksnes un notīrīju plastmasas malas ar smilšpapīru. Tad es pielodēju tos pie galvas uz astes uz galvenās tāfeles, kā parādīts attēlos, vienu uz augšējās un otru uz apakšējās sejas.

Es pielodēju abas spuras pie savienotājiem, uzmanīgi tās izlīdzinot un ievietojot spuru ar izgriezumu akumulatora savienotāja pusē.

PCB Ziemassvētku eglīte beidzot ir salikta!

ķēdes ieslēgšana -

PCB baro 3 V litija akumulators CR1220. Kad pogas šūna ir ievietota akumulatora turētājā uz leju un slēdzis ir aizvērts, visas gaismas diodes sāk mirgot kā maģija!

Šajā projektā izmantotās pogas šūnas vidējā ietilpība ir 40 mAh, kas, piemēram, var nodrošināt līdz 40 mA 1 stundas laikā vai 20 mA 2 stundu laikā. Pašreizējais PCB Ziemassvētku eglītes patēriņš ir aptuveni 80 mA, un tas ir atkarīgs no izvēlēto gaismas diožu krāsas: baltas, zilas un violetas gaismas diodes patērē vairāk strāvas nekā sarkanās, oranžās un dzeltenās gaismas diodes.

Pēc pieredzes iesaku izmantot sarkanas, oranžas, dzeltenas un zaļas gaismas diodes, jo tās ietaupīs akumulatora darbības laiku, vienlaikus nodrošinot jaukas krāsas Ziemassvētku gara tēmā:) Ar šīm krāsām vienādās proporcijās manas PCB Ziemassvētku eglītes spīd 1 stundas laikā līdz zaļās gaismas diodes sāk izgaist.

7. solis. Secinājums

Man bija jautri, izstrādājot šīs mazās PCB Ziemassvētku eglītes, un es uzzināju daudz jauna par PCB ražošanu un PCB paneļiem.

Pateicoties projekta lētajam dizainam, tiem, kas vēlējās to izmēģināt, lodēšanas darbnīca tika piedāvāta bez maksas. Šīs PCB manā klubā ir bijušas ļoti veiksmīgas, un daudzi jauni dalībnieki ir pielodējuši savu pirmo mikroshēmu, kuras pamatā ir SMD komponenti. Man bija vairāk nekā prieks dzirdēt, ka daži no maniem darbiem bija rotājuši manu draugu Ziemassvētku eglītes.

Šodien es lepojos, ka caur šo semināru un šo apmācību varu nodot zināšanas, ko ieguvu šī projekta laikā. Es ceru, ka jums patika, un es novēlu jums labāko nākamajā gadā:)