Stargate за вашия работен плот - дизайн на печатни платки: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Проекти на Fusion 360 »

Ако този проект ви харесва, моля, помислете за гласуване за него в конкурса за печатни платки (в долната част на страницата)

Stargate SG-1 е любимото ми телевизионно предаване за всички времена. През последните няколко месеца принудих приятелката си да гледа, за да гледа целия сериал. Бяхме около сезон 4, когато видях, че Instructables провежда конкурс за печатни платки и изглеждаше като перфектната възможност да проектирам моя собствена Stargate, която мога да поставя на бюрото си.

Този проект е това, което измислих. Това е PCB Stargate с диаметър 4 инча, с придружаващ DHD (това е Dial-Home устройство за неспециалисти), който седи на бюрото ви и свети! Докоснете капацитивния сензорен панел на DHD и всеки шеврон ще светне последователно. Стигнете до 7 -ми шеврон и червеевата дупка светва!

Печатната платка е проектирана като едно цяло и се отделя. DHD е в центъра, а външните ъгли са опори за Stargate и DHD. Работи с две батерии тип АА, а държачът на батерията действа като основа на DHD.

Логиката се осигурява от ATtiny85, който включва светодиодите чрез регистър на смяна 74HC595. Прочетете, за да видите как съм го проектирал, и за инструкции как да го сглобя!

Стъпка 1: Прототипиране

Ако е възможно, искате да създадете прототип на дизайна на вашата печатна платка на макет, преди всъщност да получите нещо произведено. В наши дни е много достъпно да се правят печатни платки, но все пак не искате да губите време или пари.

В моя случай никога досега не бях работил с регистър за смяна, така че това беше необходимото, за да се концентрирам върху тестването. Разчитах силно на този Инструкционен урок, за да науча как работят:

Всъщност направих грешката да поръчам ПХБ преди задълбочено тестване. Моят оригинален дизайн използваше WS2812B индивидуално адресируеми светодиоди. Те не свършиха добре по няколко причини и загубих много време и пари. Новият дизайн е по -прост и по -евтин.

За да прототипирам дизайна на своя регистър за смяна за втората ревизия на печатните платки, пуснах всичко на макет. ATtiny85, регистър за смяна, резистори и светодиоди са включени. Има и втора област за програмиране на ATtiny85 чрез Arduino (Google как да направите това, има много уроци).

Пълният списък с части за този проект:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x 74HC595 Регистър за смяна
• 7x червени 3 мм светодиоди
• 1x Син 3 мм LED
• 2x 120ohm резистор
• 1x 1P2T SPDT превключвател
• 1x държач за батерия

Приложен е кодът ATtiny85 (мига с помощта на Arduino). След тестването преминах към дизайна на печатни платки.

Стъпка 2: Дизайн на печатни платки

Ако просто искате да имате печатни платки, направени по моя дизайн, можете да използвате приложената папка StargatePlots.zip. Той съдържа файловете на Gerber, за да бъдат произведени

Физическият дизайн на печатната платка беше много важен за крайния продукт-особено след като тя се разцепва и части от печатната платка се използват като опори. Поради тази причина започнах в CAD. Използвах Autodesk Fusion 360 за проектиране на печатни платки, включително разделите.

PCB Outline във Fusion 360

След като проектирате вашата печатна платка в CAD, имате нужда от начин да я внесете в софтуера за проектиране на печатни платки, за да добавите ръбове. Всичко, което трябва да направите във Fusion 360, е да създадете нова скица върху повърхността на детайла и да проектирате всички ръбове. След това просто запишете скицата. В областта на компонентния браузър (от лявата страна на прозореца) изберете новата скица и я експортирайте като DXF. Запазете го за по -късно.

Схемата на KiCAD

Направих моя действителен дизайн на печатни платки в KiCAD. Щях да използвам Autodesk Eagle, но го съкратих близо до крайния срок за състезанието и нямах време да се науча как да използвам Eagle. В KiCAD първата стъпка е да създадете своя схема на печатни платки. Схемата е опростена блокова диаграма на вашия дизайн и основната й цел е да каже на KiCAD кои щифтове на компоненти са свързани заедно.

Персонализиран компонент

KiCAD имаше вградени почти всички компоненти, които използвах, затова просто ги добавих и свързах щифтовете. Голямото изключение беше капацитивният тъчпад, който е напълно персонализиран. За да добавя това, трябваше да създам нова печатна платка.

Първо нарисувах формата на тъчпада в InkScape. След това използвах конвертора на BitCap на KiCAD, за да го превърна в отпечатък за новия компонент. Това беше добавено към схемата ми.

KiCAD PCB

След като завършите схемата си, можете да създадете действителното оформление на печатната платка. KiCAD просто ще изхвърли всички отпечатъци върху листа и от вас зависи да ги позиционирате. Първо обаче искате да импортирате този DXF от контура на вашата печатна платка.

Превключете към слоя Edge Cuts и след това изберете импортиране на DXF. Изберете вашия контур DXF и той ще бъде поставен на листа. След това можете да позиционирате отпечатъците си, ако е необходимо. Всички тези стъпки са добре обхванати в далеч по -подробни ръководства за KiCAD. Накрая добавете малко медни пълнежи със зони за предпазване, за да останете извън изрезите.

Персонализиран копринен екран

Нито една Stargate не е пълна без глифове, което означава, че е необходима персонализирана коприна. Започнах с намирането на илюстрация в Google на Stargate, която ясно показва глифовете. След това използвах GIMP, за да премахна цялото изображение, освен глифовете, и го направих черно -бяло. Взех това в InkScape и го преобразувах във векторно изображение и го мащабирах до правилния размер.

Оттам нататък процесът беше подобен на създаването на персонализиран отпечатък. Но, вместо да използвам изображението като отпечатък, го използвах за слоя от копринено сито. След това просто го преместих в печатната платка и го позиционирах. Този процес се повтаря за DHD глифовете.

Стъпка 3: Изработете вашите печатни платки

Има много услуги за производство, които можете да използвате, за да направите своите печатни платки. OSH Park е популярен избор, който е изключително лесен за използване и има отлично качество, но е малко скъп-печатните платки също са лилави.

За този проект използвах услугата Seeed Studio Fusion PCB. Той беше значително по -достъпен, качеството също беше страхотно и предлагат много повече персонализиране. Например, успях да ги направя в черно и има няколко цветови опции.

Ще имате няколко възможности за доставка, но аз избрах DHL. Поръчах на 11 януари и получих дъските си на 22 януари. Общите разходи, включително доставката, бяха 51,94 долара за 10 от тези 101,6 х 101,6 мм дъски. Ако бях поръчал дъските в зелен цвят по подразбиране, щяха да са по -евтини. Но 5,20 долара на дъска е доста разумно, като се има предвид колко големи са те.

Всичко казано, можете да използвате каквато услуга искате. Други популярни опции са JLCPCB и PCBWay. Всичко, което трябва да направите, е да начертаете файловете Gerber от KiCAD или Eagle, за да качите вашите проекти в тези услуги. Ако използвате OSH Park, можете да качите вашия KiCAD проект директно.

Стъпка 4: Сглобете дъската

Ако сте проектирали своя собствена дъска, трябва да знаете как да я сглобите. Но ако използвате моя дизайн на печатни платки, ето как да го съберете:

Всички компоненти са с отвор и са обозначени на дъската, така че монтажът трябва да е лесен. Всеки компонент е поставен отстрани на дъската с етикета. Местоположенията ATtiny85 и 74HC595 са маркирани с това как трябва да бъдат ориентирани. Чиповете имат точкова маркировка Pin 1, която минава до прореза в очертанията на чипа на дъската.

Светодиодите имат полярност, така че трябва да внимавате, когато ги поставяте. Отрицателният катод (къс крак) на светодиодите преминава през квадратния отвор, а положителният анод (дълъг крак) преминава през кръглия отвор. Първо запойте седемте червени светодиода за шевроните и след това обърнете дъската.

Синият светодиод трябва да бъде огънат под ъгъл от 90 градуса, насочен надолу към центъра на Звездната врата. Поставете го само наполовина и след това го огънете надолу преди запояване.

Следва DHD проводниците. Запоявайте едната страна на всеки проводник в DHD частта на печатната платка, след което запоявайте другите краища в частта Stargate. Няма значение кой проводник влиза в кой отвор, капацитивната тъчпад няма полярност.

Накрая запоявайте проводниците на батерията. Ако имате първата ревизия на дъската, тя ще бъде неправилно маркирана и казва, че долната дупка е "+" за положителна. Това беше грешка от моя страна. Долната (външна) дупка е отрицателна. И така, запоявайте положителния проводник на батерията в горния (вътрешен) отвор, а отрицателния проводник в долния (външен) отвор.

Стъпка 5: 3D печат на вашите части

Този проект има общо девет 3D отпечатани части: седемте калъфа на шеврон и предните и задните части на дифузора с червейна дупка.

Шевроните са ясни и са залепени горещо върху светодиодите chevron за допълнителен стил. Те трябва да бъдат отпечатани в черно или сиво.

Светодиодният дифузьор с червейна дупка е разделен на две части, за да улесни отпечатването и да го направи по -ефективен. Предната част е отпечатана в полупрозрачна нишка, така че светлината да прониква, а задната част е отпечатана в бяла нишка, за да помогне за отразяването на светлината обратно през предната част.

Всички тези парчета могат да бъдат отпечатани без опори. Препоръчвам да използвате височина на слоя 0,15 мм, запълването трябва да е нещо като 20%.

Стъпка 6: Окончателно сглобяване

За да завършите сглобяването на Stargate, просто трябва да поставите парчетата заедно с горещо лепило. Първо, препоръчвам да използвате шкурка или Dremel, за да изгладите пластинките на частите на печатната платка.

След това използвайте малко горещо лепило или супер лепило, за да прикрепите предната част на дифузора към задната част на дифузора. Те трябва да са концентрични (центрирани).

След това напълнете шеврона с горещо лепило и го натиснете надолу върху светодиод на шеврон. Повторете това за останалите шест светодиода. Продължете и използвайте още горещо лепило, за да монтирате дифузора на червеевата дупка върху печатната платка. Има малък отвор, в който светодиодът може да се побере, така че просто го поставете и използвайте дебелата част на дифузора като повърхност, за да го залепите горещо към печатната платка.

Увийте проводниците на DHD около проводниците на батерията няколко пъти, за да ги поддържате подредени. Платката DHD е предназначена да върви върху държача на батерията, така че я залепете горещо (така че проводниците на батерията са отдолу). След това използвайте малко горещо лепило, за да прикрепите опорите (без прорезите) към страните на държача на батерията, за да го поддържате изправен и стабилен.

Накрая натиснете опората с прорезите в съответните прорези на печатната платка на Stargate. Използвайте парче горещо лепило върху всяко, за да го задържите на място.

И сте готови! Просто включете превключвателя, изчакайте няколко секунди и след това можете да докоснете тъчпада, за да включите всеки шеврон и да установите червейна дупка!