$ 1 PCB коледно дърво: 7 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Следвайте ме в Twitter! Следвайте още от автора:

Относно: Казвам се Loann Boudin, аз съм производител и френски студент, който изучава електротехника близо до Париж. Обичам да правя неща сами и да споделям проектите си с всички. Повече за loboat »

PCB коледно дърво от Loann BOUDIN | 2018 г.

Когато идва Коледа, какво може да направи любителят на електрониката? Разбира се, коледна елха с печатни платки!

Като член на малък клуб за любители на електрониката, обичам да споделям страстта си към електрониката и дизайна на печатни платки чрез малки проекти. За Коледа исках да представя SMD спояващата вселена на нови членове със забавен и прост проект: запоявайте миниатюрна коледно дърво с печатни платки с вградени 0805 SMD мигащи светодиоди.

Тази инструкция описва процеса, който следвах, за да си представя, проектирам и създам куп евтини, малки, светещи коледни елхи върху печатни платки за по -малко от $ 1 единица. Наслади се:)

И … ако този Instructable ви е харесал, помислете за гласуване за този проект в PCB Contest! Благодаря ти !

Стъпка 1: Спецификация, необходими инструменти и умения

Ще имаш нужда:

Необходими инструменти:

• поялник
• спойка тел
• шкурка
• плоски клещи
• режещи клещи
• фина пинсета

Незадължителни (но удобни) инструменти:

• Изсмуквател на дим
• мултиметър
• великолепно стъкло

Умения:

основни умения за запояване

Сметка на материалите:

Компоненти	Доставчик	Цена на едро ($)	Цена на печатна платка ($)
11x 0805 SMD мигащи светодиоди	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x батерия CR1220	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x държач за батерия	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x превключвател	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 пинов заглавие	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x печатна платка	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Избрах евтини компоненти, за да поддържам спецификацията под символичната цена от $ 1 на печатна платка за коледно дърво. Общата цена за едно коледно дърво с печатни платки с всички споени електронни компоненти се оценява на $ 0, 67.

Стъпка 2: Търсите вдъхновение …

Исках да проектирам реалистично коледно дърво с печатни платки, където две печатни платки, сглобени перпендикулярно, могат да дадат 3D форма, която може да се изправи. Създаването на две различни печатни платки не прави дизайна много по -сложен, но по -скъп, тъй като производителите таксуват повече, когато печатната платка съдържа повече от един дизайн. За да поддържам цената възможно най -ниска, трябваше да помисля за интелигентно управление на пространството на дизайна на печатни платки, за да се намалят отпадъците и разходите. В стремежа си да проектирам перфектната коледна елха с печатни платки за моята цел, потърсих подобни проекти в Google и Instructables.

Попаднах на дизайна на bluquesh, който ми се стори особено интересен и много добре документиран. В първия си Instructable този член описва как е успял да създаде малко коледно дърво с печатни платки с много функции:

• Вграден чип Arduino
• Двуцветни SMD светодиоди
• Капацитивно докосване
• Вградена батерия
• DC/DC усилвателна верига
• … и още !

Някои от тези функции не са съвместими с моя проект, който има за цел да бъде прост и евтин. Въпреки това, още един детайл от неговия проект привлече вниманието ми: bluquesh успя да постави своя 3D дизайн на коледно дърво в квадрат с нулева загуба на пространство. Създавайки две перки с форма на полуела до основната ела, той използва повторно изгубеното пространство, за да създаде още едно пълно дърво въпреки сложната си форма.

Адаптирах и използвах отново този умен дизайн в моя проект.

Стъпка 3: Дизайн на печатни платки

Проектирах моето коледно дърво с печатни платки с помощта на Autodesk EAGLE. EAGLE е софтуер за електронна автоматизация на проектирането (EDA), който позволява проектиране на схеми, разположение на компоненти и маршрутизиране на печатни платки.

Започнах дизайна, като създадох схемата на електронната схема. Състои се от 11 мигащи паралелно светодиода, захранвани от 3 V клетъчна батерия с бутон. Превключвател може да отвори или затвори веригата. И накрая, опционален филтриращ кондензатор от 10 µF е поставен между напрежението на акумулатора и земята.

Направих избора да не включвам резистор последователно със светодиодите, тъй като 3 V е много близко до напрежението на много цветове на светодиодите:

Схемата и печатната платка са разделени на три части:

• основната платка: има форма на коледно дърво и включва държача на батерията, превключвателя, 3 светодиода на горната страна и 2 светодиода на долната страна. Два 2-пинови конектора на щифтовата глава позволяват свързването и захранването на двете перки, едната в горната част, а другата в долната част.
• горната перка: има форма на половин коледно дърво с прорез за държача на батерията и включва 1 светодиод на горната страна и 2 светодиода на долната страна. Отпечатъкът на един 2-пинов конектор на щифтовата глава позволява перката да бъде свързана и захранена към основната платка.
• долната перка: има форма на половин коледно дърво и включва 2 светодиода на горната страна и 1 светодиод на долната страна. Отпечатъкът на 2-пинов конектор на щифтовата глава позволява перката да бъде свързана и захранена към основната платка.

Реших да избера намален размер от 48 * 48 мм на ела, като нарисувах очертанията на дъската с 20 -ия слой "Размер".

Начертах формата на елхата, използвайки 46 -ия слой "Фрезоване" с ширина 3 мм: тази линия се интерпретира като зона за фрезоване за производителя и отделя елата от перките.

След като очертанията на веригата са ясно дефинирани, поставих най -големите компоненти като държача на батерията и превключвателя, след това светодиодите, така че разпределението им да е приятно.

Добавих още една зона за фрезоване на едната перка, така че държачът на батерията да може да се побере и дупка в горната част на дървото, за да може да се закачи навсякъде (в истинска елха за пример).

След това насочих всички компоненти с помощта на горния и долния слой: напрежението на акумулатора се разпределя към светодиодите с следи от ширина 0,5 мм и обща равнина на земята.

И накрая, аз проектирах два откъснати тапа и ги поставих между основната ела и нейните перки на 3 мм фрезови следи, за да запазя дъската си като един дизайн и да позволя панелизиране на печатни платки (вижте следващата стъпка за повече подробности).

Всички файлове на Eagle могат да бъдат намерени на моя github или под ▼

Стъпка 4: Панелизиране на печатни платки

Повечето производители на печатни платки вече предлагат единна цена от 5 долара за 10 печатни платки с размер до 100*100 мм. Цената остава същата независимо дали веригата е 50*50 мм или 100*100 мм. След това е възможно оптимизиране на разходите чрез увеличаване на броя на веригите в тази максимална зона. Панелизацията на печатни платки се състои в създаване на единична печатна платка от няколко малки, за да се намалят разходите и отпадъците.

Повечето производители на печатни платки не начисляват допълнителни разходи за идентична панелизация на дизайна. Това означава, че можете да успеете да поставите няколко малки печатни платки в едно безплатно, но той трябва да остане същият дизайн за всички. Повече информация можете да намерите на уебсайта на производителя на печатни платки Seeedstudio.

Панелизацията на печатни платки може да се предлага по 2 начина:

Метод за панелизиране с V-образни канали: той се състои чрез изрязване на 1/3 дебелината на дъската отгоре и 1/3 дебелината отдолу, успоредно на горния разрез, с кръгло режещо острие от 30 до 45 градуса. Това може да се направи само по прави линии през целия масив от печатни платки

Метод на панелизация с разделяне на раздели: той се състои в оставяне на перфорирани раздели за маршрутизиране на пространство между печатни платки. Разстоянието между две печатни платки е около 2, 5 мм, тъй като това е стандартният размер на рутера в повечето производствени къщи и изисква само едно преминаване на рутера за фрезоване на платката. Моделите на перфорация с N-отвори са стандартни за откъснати тапи и са проектирани да се отстраняват лесно, без да оставят нежелани странични издатини

Повече информация за дизайна на панелите за печатни платки можете да намерите в много добре документираната статия, написана от Джак Лукас за www. ElectronicDesign.com.

За да намаля цената на моя проект, реших да панелизирам четири от моите коледни елхи в печатна платка в една единствена дъска. Първо трябваше да свържа двете перки на коледното дърво с печатни платки към основната платка. Проектирах два откъснати тапа с перфорация с 3 дупки, които свързват всяка перка с основната дъска на коледното дърво. Отцепващите се щифтове са направени от 2*3 отвора с диаметър 0,9 мм.

След като дизайнът на едно коледно дърво с печатни платки приключи, аз го дублирах четири пъти и изпратих всеки от тях един до друг, за да запълним зоната от 100*100 мм, наложена от производителя. Всички дизайни са разположени на 3 мм и са свързани с откъснати пластини с перфорация с 3 отвора.

Крайната печатна платка е с размер 100*100 мм и съдържа 4 платки за коледно дърво. Цената на печатна платка е разделена на 4!

Стъпка 5: Запояване на печатната платка

Когато всички компоненти са събрани, запояването на печатната платка може да започне!

запояване на светодиодите -

Най -добре е да започнете с LED запояване, тъй като те са най -малките компоненти. Запояването им последно би направило задачата потенциално по -трудна, тъй като по -големите компоненти могат да попречат на поставянето им. Светодиодите са поляризирани компоненти и е важно да се идентифицира на печатната платка как трябва да бъдат запоени. Отпечатъкът на светодиодите на печатната платка винаги е един и същ: подложката, свързана към равнината на земята, е масата (катод), а подложката, свързана към коловоза, е захранващото напрежение (анод). Зелена стрелка под CMS светодиода показва посоката на потока на тока и следователно неговата полярност.

Тестването на светодиод с мултицет в конфигурация на "диоден тестер" може да помогне за определяне на неговата полярност и цвят.

За да запоя светодиодите, първо започнах, като поставих малко количество спойка върху една от LED подложките. След това се приближих към светодиода с фина пинсета, като същевременно поддържах спойката стопена с моето поялник. След като светодиодът е поставен правилно, свалих поялника си, за да втвърдя спойката. След това втората спойка може да бъде направена без да е необходимо да държите светодиода с пинсетата. Този процес се повтаря за останалите 10 светодиода.

запояване на държача на батерията -

Поставката на батерията държи клетката на бутона към печатната платка, за да създаде електрическата връзка. За да държи батерията здраво, поставих малък слой калай върху подложката за държача на батерията. След това конекторът се поставя и запоява.

запояване на превключвателя -

И накрая, превключвателят е запоен от същата страна като конектора на батерията. Превключвателят излиза от печатната платка за лесна работа.

Стъпка 6: Сглобяване на печатни платки

След като всички компоненти се запоят, е време да сглобите коледното дърво.

Разделяне на дъските -

Започнах да чупя дъската с плоски клещи, за да отделя двете перки от основната дъска. Използвах клещи за рязане, за да премахна останалия голям ръб, който би могъл да навреди. След това използвах шкурка, за да изгладя страните на елхата и накрая да имам три чисти дъски: основното дърво и двете му перки.

Свързване на платките -

Едната перка е прикрепена към основната платка чрез запояване на 2 -пинов конектор с щифтова глава между тях. Съединителят с щифтова глава има две приложения тук: задръжте крилото към основната платка и донесете напрежението и масата към светодиодите на перката.

Изрязах 2* 2 щифтови съединителни щифтове от голяма съединителна лента и почистих пластмасовите ръбове с шкурка. След това ги запоявах главата до опашката на основната платка, както е показано на снимките, едната върху горната страна, а другата върху долната страна.

Запоявах двете перки към конекторите, като внимавах да ги подравня правилно и поставям перката с прорез от страната на конектора на батерията.

Коледното дърво с печатни платки е най -накрая сглобено!

Включване на веригата -

Печатната платка се захранва от литиева батерия CR1220 от 3V. След като клетката с бутони е поставена в държача на батерията надолу по платката и превключвателят е затворен, всички светодиоди започват да мигат като магия!

Бутонната клетка, използвана в този проект, има среден капацитет от 40 mAh, което означава например, че може да достави до 40 mA за 1 час или 20 mA за 2 часа. Текущата консумация на коледното дърво за печатни платки е около 80 mA и зависи от цветовете на избраните светодиоди: белите, сините и лилавите светодиоди извличат по -голям ток от червените, оранжевите и жълтите светодиоди.

От опит ви препоръчвам да използвате червени, оранжеви, жълти и зелени светодиоди, тъй като те ще спестят живота на батерията, като същевременно ще осигурят приятни цветове в темата за коледния дух:) С тези цветове в равни пропорции моите коледни елхи светят в продължение на 1 час докато зелените светодиоди не започнат да избледняват.

Стъпка 7: Заключение

Забавлявах се при проектирането на тези малки коледни елхи от печатни платки и научих много за производството на печатни платки и панелизирането на печатни платки.

Благодарение на евтиния дизайн на проекта, цехът за запояване се предлага безплатно на тези, които искат да го изпробват. Тези печатни платки са много успешни в моя клуб и много нови членове запояват първия си чип на базата на SMD компоненти. Бях повече от щастлив да чуя, че някои от моите творения са украсявали коледните елхи на моите приятели.

Днес се гордея, че мога да предам чрез този семинар и този урок знанията, които придобих по време на този проект. Надявам се да ви е харесал и ви желая най -доброто през следващата година:)