Pokok Krismas PCB $ 1: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Oleh loboat Ikuti saya di Twitter! Ikut Lagi oleh pengarang:

Tentang: Nama saya Loann Boudin, saya pembuat dan pelajar Perancis yang belajar kejuruteraan elektronik berhampiran dengan Paris. Saya suka membuat barang sendiri dan berkongsi projek saya dengan semua orang. Lebih Lanjut Mengenai loboat »

Pokok Krismas PCB oleh Loann BOUDIN | 2018

Semasa Krismas akan tiba, apa yang dapat dilakukan oleh seorang pencinta elektronik? Pokok Krismas PCB tentu saja!

Sebagai ahli kelab penggemar elektronik kecil, saya ingin berkongsi minat saya terhadap reka bentuk elektronik dan PCB melalui projek kecil. Untuk Krismas, saya ingin memperkenalkan alam semesta pematerian SMD kepada ahli baru dengan projek yang menyeronokkan dan mudah: pateri pokok Krismas PCB miniatur dengan 0805 lampu kilat SMD tertanam.

Petunjuk ini menerangkan proses yang saya ikuti untuk membayangkan, merancang dan membuat sekumpulan pokok Krismas yang murah, kecil dan bercahaya di papan litar bercetak dengan harga kurang dari $ 1 unit. Selamat mencuba:)

Dan… jika anda menyukai Instructable ini, pertimbangkan untuk memilih projek ini dalam Peraduan PCB! Terima kasih !

Langkah 1: BOM, Alat dan Kemahiran Diperlukan

Anda perlu:

Alat yang diperlukan:

• besi pematerian
• wayar pateri
• kertas pasir
• tang rata
• memotong tang
• pinset halus

Alat pilihan (tetapi berguna):

• Pengekstrak asap
• berbilang meter
• gelas yang megah

Kemahiran:

kemahiran pematerian asas

Bil bahan:

Komponen	Pembekal	Harga borong ($)	Harga setiap PCB ($)
LED berkedip 11x 0805 SMD	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x CR1220 bateri	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x pemegang bateri	Aliexpress	6, 58	0, 07
Suis togol 1x	Aliexpress	2, 62	0, 03
Tajuk 2x 2 pin	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Saya telah memilih komponen murah untuk memastikan BOM berada di bawah harga simbolik $ 1 setiap PCB pokok Krismas. Jumlah harga untuk satu pokok Krismas PCB dengan semua komponen elektronik yang disolder dianggarkan berjumlah $ 0,67.

Langkah 2: Mencari Inspirasi …

Saya ingin merancang pokok Krismas PCB yang realistik, di mana dua PCB yang dipasang secara tegak lurus dapat memberikan bentuk 3D yang dapat berdiri. Membuat dua PCB berbeza tidak menjadikan reka bentuknya lebih rumit tetapi lebih mahal, kerana pengeluar mengenakan bayaran lebih tinggi apabila PCB mengandungi lebih daripada satu reka bentuk. Untuk memastikan harga serendah mungkin, saya perlu memikirkan pengurusan ruang pintar reka bentuk PCB untuk mengurangkan sisa dan kos. Dalam usaha saya untuk merancang pokok Krismas PCB yang sempurna untuk tujuan saya, saya mencari projek serupa di Google dan Instructables.

Saya menemui reka bentuk bluquesh, yang saya dapati sangat menarik dan didokumentasikan dengan sangat baik. Dalam Instructable pertamanya, ahli ini menerangkan bagaimana dia berjaya membuat pokok Krismas PCB kecil dengan banyak ciri:

• Cip Arduino terbenam
• LED SMD dua warna
• Sentuhan kapasitif
• Bateri tertanam
• Litar rangsangan DC / DC
• … dan banyak lagi!

Sebilangan ciri ini tidak sesuai dengan projek saya, yang bertujuan sederhana dan murah. Walaupun begitu, satu lagi perincian projeknya menarik perhatian saya: bluquesh berjaya menyesuaikan reka bentuk pokok Krismas 3Dnya ke dalam kawasan segi empat sama dengan ruang kosong. Dengan membuat dua sirip berbentuk setengah cemara di samping cemara utama, dia menggunakan kembali ruang yang terbuang untuk membuat satu lagi pokok penuh walaupun bentuknya rumit.

Saya menyesuaikan dan menggunakan semula reka bentuk pintar ini dalam projek saya.

Langkah 3: Reka Bentuk PCB

Saya merancang pokok Krismas PCB saya menggunakan Autodesk EAGLE. EAGLE adalah perisian automasi reka bentuk elektronik (EDA) yang membolehkan reka bentuk diagram skematik, penempatan komponen dan perutean PCB.

Saya memulakan reka bentuk dengan membuat skema litar elektronik. Ia terdiri dalam 11 LED berkelip secara selari, dikuasakan oleh bateri sel butang 3 V. Suis boleh membuka atau menutup litar. Akhirnya, kapasitor penapis pilihan 10 µF diletakkan di antara voltan bateri dan arde.

Saya membuat pilihan untuk tidak memasukkan perintang secara bersiri dengan LED kerana 3 V sangat dekat dengan voltan hadapan banyak warna LED:

Skema dan PCB terbahagi kepada tiga bahagian:

• papan utama: ia mempunyai bentuk pokok Krismas dan termasuk pemegang bateri, suis, 3 LED di muka atas dan 2 LED di bahagian bawah muka. Dua penyambung pinhead 2-pin membolehkan menyambung dan memberi kuasa pada dua sirip, satu di muka atas dan satu lagi di bahagian bawah.
• sirip atas: ia mempunyai bentuk setengah pokok Krismas dengan takik untuk pemegang bateri dan termasuk 1 LED di bahagian atas dan 2 LED di bahagian bawah. Jejak penyambung pinhead satu-pin membolehkan sirip dihubungkan dan digerakkan ke papan utama.
• sirip bawah: ia mempunyai bentuk setengah pokok Krismas dan merangkumi 2 LED di muka atas dan 1 LED di bahagian bawah muka. Jejak penyambung pinhead 2-pin membolehkan sirip dihubungkan dan digerakkan ke papan utama.

Saya memutuskan untuk memilih ukuran berkurang 48 * 48 mm per cemara dengan melukis garis besar papan dengan lapisan "Dimensi" ke-20.

Saya menggambar bentuk pohon cemara menggunakan lapisan "Milling" ke-46 dengan lebar 3 mm: garis ini ditafsirkan sebagai kawasan penggilingan untuk pengeluar, dan memisahkan cemara dari siripnya.

Setelah garis besar litar ditentukan dengan jelas, saya meletakkan komponen terbesar seperti pemegang bateri dan suis, kemudian LED sehingga pengedarannya menyenangkan.

Saya menambah satu lagi kawasan penggilingan pada satu sirip sehingga pemegang bateri dapat dipasang dan lubang di bahagian atas pokok untuk menggantungnya di mana sahaja (di pokok Krismas yang sebenar untuk contoh).

Kemudian, saya mengarahkan semua komponen menggunakan lapisan Atas dan Bawah: voltan bateri diedarkan ke LED dengan jejak lebar 0, 5 mm dan satah tanah keseluruhan.

Akhirnya, saya merancang dua tab pemisah dan meletakkannya di antara cemara utama dan siripnya pada jejak penggilingan 3 mm untuk mengekalkan papan saya sebagai reka bentuk tunggal dan membenarkan panelisasi PCB (lihat langkah seterusnya untuk maklumat lebih lanjut).

Semua fail Eagle boleh didapati di github saya atau di bawah ▼

Langkah 4: Panelisasi PCB

Sebilangan besar pengeluar PCB kini menawarkan harga tunggal $ 5 untuk 10 PCB bersaiz 100 * 100 mm. Harganya tetap sama ada litarnya 50 * 50 mm atau 100 * 100 mm. Pengoptimuman kos dapat dilakukan dengan memaksimumkan bilangan litar di kawasan maksimum ini. Panelisasi PCB terdiri daripada membuat PCB tunggal dari beberapa yang kecil untuk mengurangkan kos dan pembaziran.

Sebilangan besar pengeluar PCB tidak mengenakan kos tambahan untuk panelisasi reka bentuk yang serupa. Ini bermakna anda boleh memasukkan beberapa PCB kecil ke dalam satu secara percuma, tetapi ia mesti tetap seperti reka bentuk yang sama untuk semua. Lebih banyak maklumat boleh didapati di laman web pengeluar PCB Seeedstudio.

Panelisasi PCB boleh dilakukan dalam 2 cara:

Kaedah panelisasi alur V: ia terdiri dengan memotong 1/3 ketebalan papan dari atas dan 1/3 ketebalan dari bawah, selari dengan potongan atas, dengan pisau pemotong bulat 30 hingga 45 darjah. Ini hanya dapat dilakukan sepanjang garis lurus sepanjang susunan PCB

Kaedah panelisasi tab Breakaway: ia terdiri dengan meninggalkan ruang perforasi tab berlubang antara PCB. Jarak antara dua PCB adalah sekitar 2, 5 mm kerana ini adalah ukuran penghala standard di kebanyakan rumah fabrikasi dan hanya memerlukan satu bahagian bit penghala untuk memasang papan. Corak perforasi N-Holes adalah standard untuk tab pemisah dan direka untuk dikeluarkan dengan mudah tanpa meninggalkan penonjolan papan sisi yang tidak diingini

Lebih banyak maklumat mengenai reka bentuk panelisasi PCB boleh didapati dalam artikel yang didokumentasikan dengan sangat baik yang ditulis oleh Jack Lucas untuk www. ElectronicDesign.com.

Untuk mengurangkan kos projek saya, saya telah memutuskan untuk menyusun empat pokok Krismas PCB saya ke dalam satu papan tunggal. Pertama, saya harus menghubungkan dua sirip pokok Krismas PCB ke papan utama. Saya merancang dua tab pemisah dengan corak perforasi 3 lubang yang menghubungkan setiap sirip dengan papan pokok Krismas utama. Tab pemisah dibuat dari 2 * 3 lubang dengan diameter 0, 9 mm.

Setelah reka bentuk satu pokok Krismas PCB selesai, saya menggandakannya empat kali dan menghantar masing-masing bersebelahan untuk mengisi kawasan 100 * 100 mm yang dikenakan oleh pengeluar. Semua reka bentuk dijarakkan dengan jarak 3mm dan dihubungkan dengan tab pemisah dengan corak perforasi 3 lubang.

PCB akhir mempunyai ukuran 100 * 100 mm dan mengandungi 4 PCB pokok Krismas. Kos unit PCB dibahagikan dengan 4!

Langkah 5: Memateri PCB

Apabila semua komponen dikumpulkan, pematerian PCB dapat bermula!

Memateri LED -

Sebaiknya mulakan dengan pematerian LED kerana ia adalah komponen terkecil. Menyoldernya terakhir akan menjadikan tugas berpotensi lebih sukar kerana komponen yang lebih besar dapat mengganggu penempatannya. LED adalah komponen terpolarisasi dan penting untuk mengenal pasti pada PCB bagaimana ia disolder. Jejak LED pada PCB selalu sama: pad yang disambungkan ke permukaan tanah adalah jisim (katod) dan pad yang disambungkan ke trek adalah voltan bekalan (anod). Anak panah hijau di bawah LED CMS menunjukkan arah aliran arus dan oleh itu kekutubannya.

Menguji LED dengan multimeter dalam konfigurasi "diode tester" dapat membantu menentukan kekutuban dan warnanya.

Untuk menyolder LED, saya mula-mula memulakan dengan meletakkan sejumlah kecil solder pada salah satu pad LED. Saya kemudian menghampiri LED dengan pinset halus sambil memateri solder dengan besi pematerian saya. Setelah lekapan diletakkan dengan betul, saya mengeluarkan besi pematerian saya untuk mengukuhkan pateri. Pateri kedua kemudian boleh dibuat tanpa perlu memegang LED dengan pinset. Proses ini diulang untuk 10 LED yang tinggal.

Memateri pemegang bateri -

Pemegang bateri memegang sel butang pada PCB untuk membuat sambungan elektrik. Untuk memegang bateri dengan kuat, saya meletakkan lapisan timah kecil di alas pemegang bateri. Penyambung kemudian diletakkan dan dipateri.

Memateri suis -

Akhirnya, suis disolder ke sisi yang sama dengan penyambung bateri. Tombol menonjol dari PCB agar mudah dikendalikan.

Langkah 6: Pemasangan PCB

Setelah semua komponen disolder, sudah tiba masanya untuk memasang pokok Krismas.

Memisahkan papan -

Saya mula memecahkan papan dengan tang rata untuk memisahkan dua sirip dari papan utama. Saya menggunakan tang pemotong untuk menghilangkan sisa-sisa tepi yang besar yang mungkin boleh mencederakan. Kemudian, saya menggunakan kertas pasir untuk melicinkan sisi pokok Krismas dan akhirnya mempunyai tiga papan bersih: pokok utama dan dua siripnya.

Menyambungkan papan -

Satu sirip dilampirkan ke papan utama dengan menyolder penyambung pinhead 2 pin di antara mereka. Penyambung pinhead mempunyai dua kegunaan di sini: pegang sayap ke papan utama dan bawa voltan dan jisim ke LED sirip.

Saya memotong penyambung pinhead 2 * 2 pin dari jalur penyambung pinhead yang besar dan membersihkan tepi plastik dengan kertas pasir. Kemudian, saya menyolder mereka ke ekor di papan utama seperti yang ditunjukkan pada gambar, satu di muka atas dan yang lain di muka bawah.

Saya menyisipkan dua sirip ke penyambung dengan berhati-hati untuk meluruskannya dengan betul dan meletakkan sirip dengan takik di sisi penyambung bateri.

Pokok Krismas PCB akhirnya dipasang!

Menghidupkan litar -

PCB dikuasakan oleh bateri lithium CR1220 3V. Setelah sel butang dimasukkan ke dalam pemegang bateri ke bawah papan dan suis ditutup, semua LED mula berkelip seperti sihir!

Sel butang yang digunakan dalam projek ini mempunyai kapasiti rata-rata 40 mAh, yang bermaksud sebagai contoh bahawa ia dapat menyampaikan hingga 40 mA selama 1 jam, atau 20 mA selama 2 jam. Penggunaan semasa pokok Krismas PCB sekitar 80 mA, dan bergantung pada warna LED yang dipilih: LED putih, biru dan ungu menarik lebih banyak arus berbanding LED merah, oren, dan kuning.

Berdasarkan pengalaman, saya mengesyorkan anda menggunakan LED merah, oren, kuning dan hijau, kerana mereka akan menghabiskan hayat bateri sambil memberikan warna yang bagus dalam tema semangat Krismas:) Dengan warna ini dalam perkadaran yang sama, pokok Krismas PCB saya bersinar selama 1 jam sehingga LED hijau mula pudar.

Langkah 7: Kesimpulannya

Saya bersenang-senang merancang pokok Krismas PCB kecil ini dan saya belajar banyak mengenai pembuatan PCB dan panelisasi PCB.

Berkat reka bentuk projek yang murah, bengkel pematerian telah ditawarkan secara percuma kepada mereka yang ingin mencubanya. PCB ini telah berjaya di kelab saya dan banyak ahli baru telah menyolder cip pertama mereka berdasarkan komponen SMD. Saya lebih gembira mendengar bahawa beberapa ciptaan saya telah menghiasi pokok Krismas rakan-rakan saya.

Hari ini, saya bangga dapat menyampaikan melalui bengkel dan tutorial ini pengetahuan yang saya peroleh semasa projek ini. Saya harap anda menyukainya dan saya doakan yang terbaik untuk tahun yang akan datang:)