$ 1 PCB juletræ: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Af loboat Følg mig på Twitter! Følg mere af forfatteren:

Om: Mit navn er Loann Boudin, jeg er en maker og en fransk studerende, der studerer elektronikteknik tæt på Paris. Jeg elsker at lave ting selv og deler mine projekter med alle. Mere om loboat »

PCB juletræ af Loann BOUDIN | 2018

Hvad kan en elektronikelsker gøre, når julen kommer? Et PCB juletræ selvfølgelig!

Som medlem af en lille elektronikhobbyistklub deler jeg gerne min passion for elektronik og PCB -design gennem små projekter. Til jul ønskede jeg at introducere SMD -loddeunivers for nye medlemmer med et sjovt og enkelt projekt: lodning af et miniaturet PCB -juletræ med indlejrede 0805 SMD -blinkende lysdioder.

Denne instruktive beskriver den proces, jeg fulgte for at forestille mig, designe og skabe en flok billige, små, glødende juletræer på printkort for mindre end $ 1 enheden. God fornøjelse:)

Og … hvis du kunne lide denne Instructable, overvej at stemme på dette projekt i PCB -konkurrencen! Tak skal du have !

Trin 1: BOM, nødvendige værktøjer og færdigheder

Du får brug for:

Nødvendige værktøjer:

• loddekolbe
• loddetråd
• sandpapir
• flad tang
• skære tang
• fine pincet

Valgfrie (men praktisk) værktøjer:

• Røgudsugning
• multi-meter
• storslået glas

Færdigheder:

grundlæggende loddefærdigheder

Stykliste:

Komponenter	Leverandør	Engrospris ($)	Pris pr. Printkort ($)
11x 0805 SMD blinkende lysdioder	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x CR1220 batteri	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x batteriholder	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x vippekontakt	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 pins header	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Jeg har valgt billige komponenter for at holde styklisten under den symbolske pris på $ 1 pr. Juletræskort. Den samlede pris for et PCB -juletræ med alle de elektroniske komponenter loddet anslås til $ 0, 67.

Trin 2: Leder du efter inspiration …

Jeg ville designe et realistisk PCB -juletræ, hvor to PCB'er samlet vinkelret kan give en 3D -form, der kan stå op. Oprettelse af to forskellige print gør ikke designet meget mere kompliceret, men dyrere, da producenter opkræver mere, når et printkort indeholder mere end et design. For at holde prisen så lav som muligt, var jeg nødt til at tænke på en smart rumstyring af PCB -designet for at reducere spild og omkostninger. I min søgen efter at designe det perfekte PCB -juletræ til mit formål søgte jeg efter lignende projekter på Google og Instructables.

Jeg stødte på bluqueshs design, som jeg fandt særligt interessant og meget veldokumenteret. I sin første Instructable beskriver dette medlem, hvordan han formåede at oprette et lille PCB -juletræ med en masse funktioner:

• Indlejret Arduino -chip
• Bi-farve SMD LED'er
• Kapacitiv berøring
• Indbygget batteri
• DC/DC boost kredsløb
• … og mere !

Nogle af disse funktioner er ikke kompatible med mit projekt, der har til formål at være enkelt og billigt. Ikke desto mindre fangede en anden detalje af hans projekt min opmærksomhed: bluquesh formåede at passe sit 3D juletræsdesign ind i et firkantet område uden spild af plads. Ved at oprette to halvgranformede finner ved siden af hovedgranen genbrugte han det spildte rum til at skabe endnu et fuldt træ på trods af sin komplekse form.

Jeg tilpassede og genbrugte dette smarte design i mit projekt.

Trin 3: PCB -design

Jeg designede mit PCB juletræ ved hjælp af Autodesk EAGLE. EAGLE er en elektronisk designautomatisering (EDA) software, der muliggør skematisk diagramdesign, komponentplacering og PCB -routing.

Jeg startede designet med at oprette skematikken over det elektroniske kredsløb. Den består af 11 blinkende LED'er parallelt, drevet af et 3 V knapcellebatteri. En kontakt kan åbne eller lukke kredsløbet. Endelig placeres en valgfri filtreringskondensator på 10 µF mellem batterispændingen og jorden.

Jeg tog det valg at ikke inkludere en modstand i serie med lysdioderne, da 3 V er meget tæt på fremspændingen i mange lysdioder farver:

Skematikken og printkortet er opdelt i tre dele:

• hovedkortet: det har et juletræsform og inkluderer batteriholderen, kontakten, 3 lysdioder på oversiden og 2 lysdioder på undersiden. To 2-pins pinhead-stik gør det muligt at forbinde og drive de to finner, den ene på oversiden og den anden på undersiden.
• den øverste finne: den har form af et halvt juletræ med et hak til batteriholderen og indeholder 1 LED på oversiden og 2 LED'er på undersiden. Et 2-benet pinhead-stik fodspor gør det muligt at tilslutte finnen og forsyner hovedkortet.
• bundfinnen: den har form af et halvt juletræ og indeholder 2 lysdioder på oversiden og 1 LED på undersiden. Et 2-benet pinhead-stikfodspor gør det muligt at tilslutte finnen og forsyne hovedkortet.

Jeg besluttede at vælge en reduceret størrelse på 48 * 48 mm pr. Gran ved at tegne omridset af brættet med det 20. lag "Dimension".

Jeg tegnede granens form ved hjælp af det 46. lag "Fræsning" med en bredde på 3 mm: denne linje fortolkes som et fræseareal for producenten og adskiller granen fra dens finner.

Når omridset af kredsløbet klart defineret, placerede jeg de største komponenter såsom batteriholderen og kontakten, derefter LED'erne, så deres fordeling er behagelig.

Jeg tilføjede endnu et fræseareal på en finne, så batteriholderen kan passe og et hul på toppen af træet for at kunne hænge det overalt (i et rigtigt juletræ for eksempel).

Derefter dirigerede jeg alle komponenterne ved hjælp af øverste og nederste lag: batterispændingen fordeles til lysdioderne med 0, 5 mm bredde spor og et samlet jordplan.

Endelig designede jeg to afbryderfane og placerede dem mellem hovedgranen og dens finner på 3 mm fræsesporet for at beholde mit bord som et enkelt design og muliggøre PCB -panelisering (se næste trin for flere detaljer).

Alle Eagle -filer kan findes på min github eller under ▼

Trin 4: PCB -panelisering

De fleste PCB -producenter tilbyder nu en enkelt pris på $ 5 for 10 printkort på op til 100*100 mm i størrelse. Prisen forbliver den samme, uanset om kredsløbet er 50*50 mm eller 100*100 mm. Omkostningsoptimering er derefter mulig ved at maksimere antallet af kredsløb på dette maksimale område. PCB -panelisering består i at oprette et enkelt PCB fra flere små for at reducere omkostninger og spild.

De fleste PCB -producenter opkræver ikke ekstra omkostninger for identisk designpanelisering. Det betyder, at du kan klare at passe flere små PCB'er til en gratis, men det skal forblive det samme design for alle. Flere oplysninger findes på printkortproducenten Seeedstudios websted.

PCB -panelisering kan komme på 2 måder:

V-rille-paneliseringsmetode: den består ved at skære 1/3 tykkelsen af brættet oppefra og 1/3 tykkelsen fra bunden, parallelt med det øverste snit, med et 30- til 45-graders cirkulært skæreblad. Dette kan kun gøres langs lige linjer hele vejen igennem PCB -arrayet

Breakaway-fanepaneliseringsmetode: den består ved at efterlade perforerede faner, der sender plads mellem PCB'er. Mellemrummet mellem to printkort er omkring 2, 5 mm, da det er standardfræserens størrelse i de fleste fabrikationshuse og kun kræver en enkelt gennemføring af fræseren for at fræse brættet. N-hullers perforeringsmønstre er standard for afbryderfaner og er designet til let at kunne fjernes uden at efterlade uønskede sideplader

Flere oplysninger om PCB -paneliseringsdesign findes i den meget veldokumenterede artikel skrevet af Jack Lucas til www. ElectronicDesign.com.

For at reducere omkostningerne ved mit projekt har jeg besluttet at panelere fire af mine PCB -juletræer i et enkelt bræt. Først måtte jeg forbinde PCB -juletræets to finner til hovedkortet. Jeg har designet to udbryderfaner med et 3-hullers perforeringsmønster, der forbinder hver finne med det vigtigste juletræsbræt. Udbryderfanerne er lavet af 2*3 huller med en diameter på 0, 9 mm.

Da designet på et PCB -juletræ var færdigt, kopierede jeg det fire gange og sendte hvert af dem side om side for at fylde det 100*100 mm område, som producenten pålagde. Alle designs er 3 mm adskilt og forbundet med afbryderfaner med et 3-hullers perforeringsmønster.

Det endelige printkort har en størrelse på 100*100 mm og indeholder 4 juletræskort. Prisen på en printplade divideres med 4!

Trin 5: Lodning af printkortet

Når alle komponenter er samlet, kan lodningen af printkortet starte!

Lodning af LED'erne -

Det er bedst at starte med LED -lodninger, da de er de mindste komponenter. Lodning af dem sidste ville gøre opgaven potentielt vanskeligere, da større komponenter kunne forstyrre deres placering. Lysdioder er polariserede komponenter, og det er vigtigt at identificere på printkortet, hvordan de skal loddes. LED'ernes fodaftryk på printkortet er altid det samme: puden, der er forbundet til jordplanet, er massen (katoden), og puden, der er forbundet til et spor, er forsyningsspændingen (anoden). En grøn pil under CMS -LED angiver strømningsretningen for strømmen og derfor dens polaritet.

Test af en LED med et multimeter i "diodetester" -konfiguration kan hjælpe med at bestemme dens polaritet og farve.

For at lodde lysdioderne begyndte jeg først med at placere en lille mængde lodde på en af LED -puden. Jeg nærmede mig derefter LED'en med en fin pincet, mens jeg lod loddemidlet smelte med mit loddejern. Når ledningen var korrekt placeret, fjernede jeg mit loddejern for at størkne loddet. Det andet loddemateriale kan derefter laves uden behov for at holde LED'en med pincetten. Denne proces gentages for de resterende 10 lysdioder.

Lodning af batteriholderen -

Batteriholderen holder knapcellen mod printkortet for at oprette den elektriske forbindelse. For at holde batteriet fast lagde jeg et lille lag tin på batteriholderpuden. Stikket placeres derefter og loddes.

Lodning af kontakten -

Endelig er kontakten loddet til den samme side som batteristikket. Skiftet stikker ud af printkortet for nem betjening.

Trin 6: Samling af printkortet

Når alle komponenterne er loddet, er det tid til at samle juletræet.

Adskillelse af brædderne -

Jeg begyndte at bryde brættet med en flad tang for at adskille de to finner fra hovedkortet. Jeg brugte en skæretang til at fjerne eventuelle rester af den store kant, som muligvis kunne gøre ondt. Derefter brugte jeg sandpapir til at glatte siderne af juletræet og til sidst have tre rene brædder: hovedtræet og hans to finner.

Tilslutning af kortene -

En finne er fastgjort til hovedkortet ved at lodde et 2 -pins pinhead -stik mellem dem. Pinhead -stikket har to anvendelser her: Hold vingen til hovedkortet og bring spændingen og massen til lamperne på finnen.

Jeg skar 2* 2 ben pinhead -stik fra en stor pinhead -stikliste og rensede plastikkanterne med sandpapir. Derefter lodde jeg dem hoved til hale på hovedkortet som vist på billederne, den ene på oversiden og den anden på undersiden.

Jeg lodde de to finner til stikkene, idet jeg var omhyggelig med at justere dem korrekt og placere finnen med et hak på batteristikkets side.

PCB juletræet er nu endelig samlet!

Tænd for kredsløbet -

Printkortet drives af et CR1220 litiumbatteri på 3V. Når knapcellen er indsat i batteriholderen ned på kortet og kontakten er lukket, begynder alle lysdioderne at blinke som en magi!

Knappecellen, der blev brugt i dette projekt, har en gennemsnitlig kapacitet på 40 mAh, hvilket for eksempel betyder, at den kan levere op til 40 mA i løbet af 1 time eller 20 mA i løbet af 2 timer. Det nuværende forbrug af PCB -juletræet er omkring 80 mA og afhænger af farverne på de valgte lysdioder: hvide, blå og lilla lysdioder tegner mere strøm end røde, orange og gule lysdioder.

Af erfaring anbefaler jeg dig at bruge røde, orange, gule og grønne lysdioder, da de vil spare batterilevetiden og samtidig give flotte farver i julestemningstemaet:) Med disse farver i lige store mængder lyser mine PCB -juletræer i løbet af 1 time indtil de grønne lysdioder begynder at falme.

Trin 7: Konklusion

Jeg havde en sjov tid med at designe disse små PCB -juletræer, og jeg lærte meget om PCB -fremstilling og PCB -panelisering.

Takket være projektets billige design er loddeværkstedet blevet tilbudt gratis til dem, der ønskede at prøve det. Disse printkort har haft stor succes i min klub, og mange nye medlemmer har loddet deres første chip baseret på SMD -komponenter. Jeg var mere end glad for at høre, at nogle af mine kreationer havde pyntet mine venners juletræer.

I dag er jeg stolt over at kunne overføre den viden, jeg fik under dette projekt, gennem denne workshop og denne vejledning. Jeg håber, at du kunne lide det, og jeg ønsker dig alt det bedste i det kommende år:)