$1 PCB Yılbaşı Ağacı: 7 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Tarafından loboatBeni Twitter'da takip edin !Takip edin Yazarın devamı:

Hakkında: Benim adım Loann Boudin, Paris yakınlarında elektronik mühendisliği okuyan bir yapımcı ve fransız öğrenciyim. Kendi başıma bir şeyler yapmayı ve projelerimi herkesle paylaşmayı seviyorum. Loboat hakkında daha fazla bilgi »

PCB Noel ağacı Loann BOUDIN tarafından | 2018

Noel geldiğinde, bir elektronik aşığı ne yapabilir? Elbette bir PCB Noel ağacı!

Küçük bir elektronik hobileri kulübünün üyesi olarak, elektronik ve PCB tasarımına olan tutkumu küçük projelerle paylaşmayı seviyorum. Noel için, eğlenceli ve basit bir proje ile yeni üyelere SMD lehimleme evrenini tanıtmak istedim: gömülü 0805 SMD yanıp sönen ledler ile minyatür bir PCB Noel ağacı lehimleyin.

Bu talimat, baskılı devre kartlarında birim 1 dolardan daha düşük bir fiyata bir grup ucuz, küçük, parlayan Noel ağacı hayal etmek, tasarlamak ve oluşturmak için izlediğim süreci açıklıyor. Eğlence:)

Ve… bu Eğitilebilir Yazıyı beğendiyseniz, PCB Yarışmasında bu projeye oy vermeyi düşünün! Teşekkürler !

Adım 1: Malzeme Listesi, Gerekli Araçlar ve Beceriler

İhtiyacın olacak:

Gerekli araçlar:

• havya
• lehim teli
• zımpara kağıdı
• düz pense
• Pense kesme
• ince cımbız

İsteğe bağlı (ancak kullanışlı) araçlar:

• duman çıkarıcı
• çok metre
• muhteşem cam

Yetenekler:

temel lehimleme becerileri

Malzeme listesi:

Bileşenler	Tedarikçi	Toptan satış fiyatı ($)	PCB başına fiyat ($)
11x 0805 SMD yanıp sönen ledler	aliexpress	15, 79	0, 29
1x CR1220 pil	aliexpress	0, 75	0, 15
1x pil tutucu	aliexpress	6, 58	0, 07
1x geçiş anahtarı	aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 pinli başlık	aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Malzeme Listesini Noel ağacı PCB başına 1 $'lık sembolik fiyatın altında tutmak için ucuz bileşenleri seçtim. Tüm elektronik bileşenlerin lehimlendiği bir PCB Noel ağacının toplam fiyatının 0, 67 dolar olduğu tahmin ediliyor.

2. Adım: İlham Arıyoruz…

Dikey olarak monte edilmiş iki PCB'nin ayağa kalkabilen bir 3D şekil verebileceği gerçekçi bir PCB Noel ağacı tasarlamak istedim. Bir PCB birden fazla tasarım içerdiğinde üreticiler daha fazla ücret talep ettiğinden, iki farklı PCB oluşturmak tasarımı çok daha karmaşık hale getirmez ancak daha pahalı hale getirir. Fiyatı mümkün olduğunca düşük tutmak için, atıkları ve maliyeti azaltmak için PCB tasarımının akıllı bir alan yönetimini düşünmem gerekiyordu. Amacım için mükemmel PCB Noel ağacını tasarlama arayışımda, Google ve Instructables'ta benzer projeler aradım.

Özellikle ilginç bulduğum ve çok iyi belgelenmiş bluquesh tasarımına rastladım. İlk Instructable'ında bu üye, birçok özelliğe sahip küçük bir PCB Noel ağacı oluşturmayı nasıl başardığını anlatıyor:

• Gömülü Arduino çipi
• İki renkli SMD LED'ler
• Kapasitif dokunuş
• Gömülü pil
• DC/DC yükseltme devresi
• … ve dahası !

Bu özelliklerden bazıları, basit ve düşük maliyetli olmayı hedefleyen projem ile uyumlu değil. Yine de projesinin başka bir detayı dikkatimi çekti: bluquesh, 3 boyutlu Noel ağacı tasarımını sıfır alan kaybıyla kare bir alana sığdırmayı başardı. Ana köknarın yanında iki yarım köknar şeklinde yüzgeç oluşturarak, karmaşık formuna rağmen boşa harcanan alanı yeniden tam bir ağaç oluşturmak için kullandı.

Bu akıllı tasarımı projemde uyarladım ve yeniden kullandım.

Adım 3: PCB Tasarımı

PCB Noel ağacımı Autodesk EAGLE kullanarak tasarladım. EAGLE, şematik diyagram tasarımı, bileşen yerleştirme ve PCB yönlendirmeyi sağlayan bir elektronik tasarım otomasyonu (EDA) yazılımıdır.

Elektronik devrenin şemasını oluşturarak tasarıma başladım. 3 V düğme pil ile çalışan paralel olarak yanıp sönen 11 LED'den oluşur. Bir anahtar devreyi açabilir veya kapatabilir. Son olarak, akü voltajı ile toprak arasına 10 µF'lik isteğe bağlı bir filtreleme kapasitörü yerleştirilir.

3 V, birçok LED renginin ileri voltajına çok yakın olduğu için LED'lerle seri olarak bir direnç eklememeyi seçtim:

Şematik ve PCB üç bölüme ayrılmıştır:

• ana kart: Noel ağacı şeklindedir ve pil tutucu, anahtar, üst yüzde 3 LED ve alt yüzde 2 LED içerir. İki adet 2 pimli pim başlı konektör, biri üst yüzde ve diğeri alt yüzde olmak üzere iki kanadın bağlanmasına ve çalıştırılmasına izin verir.
• üst yüzgeç: pil tutucu için bir çentik ile yarım Noel ağacı şeklindedir ve üst yüzünde 1 LED ve alt yüzünde 2 LED içerir. Bir adet 2 pimli pim başlı konektör ayak izi, kanadın ana karta bağlanmasına ve güç verilmesine olanak tanır.
• alt yüzgeç: Yarım Noel ağacı şeklindedir ve üst yüzünde 2 LED ve alt yüzünde 1 LED bulunur. 2 pimli bir iğne başı konektör ayak izi, kanadın ana karta bağlanmasına ve güç almasına izin verir.

20. katman "Boyut" ile tahtanın ana hatlarını çizerek köknar başına 48 * 48 mm küçültülmüş bir boyut seçmeye karar verdim.

Köknar ağacının şeklini 3 mm genişliğinde 46. katman "Frezeleme" kullanarak çizdim: bu çizgi üretici için bir öğütme alanı olarak yorumlanır ve köknar yüzgeçlerinden ayrılır.

Devrenin ana hatları net bir şekilde tanımlandıktan sonra, pil tutucu ve anahtar gibi en büyük bileşenleri, ardından LED'leri dağıtımları keyifli olacak şekilde yerleştirdim.

Pil tutucunun sığabilmesi için bir kanatçık üzerine başka bir frezeleme alanı ekledim ve herhangi bir yere asabilmek için ağacın tepesinde bir delik (örnek olarak gerçek bir Noel ağacında).

Ardından, tüm bileşenleri Üst ve Alt katmanları kullanarak yönlendirdim: akü voltajı, LED'lere 0, 5 mm genişliğinde izler ve genel bir zemin düzlemi ile dağıtılır.

Son olarak, kartımı tek bir tasarım olarak tutmak ve PCB panelizasyonuna izin vermek için iki adet ayrılabilir tırnak tasarladım ve bunları ana köknar ile kanatçıkları arasına 3 mm'lik freze izi üzerine yerleştirdim (daha fazla ayrıntı için bir sonraki adıma bakın).

Tüm Eagle dosyaları github adresimde veya aşağıda bulunabilir ▼

Adım 4: PCB Panelizasyonu

Çoğu PCB üreticisi artık 100*100 mm boyutuna kadar 10 PCB için 5$'lık tek bir fiyat sunuyor. Devre 50*50 mm veya 100*100 mm olsun fiyat aynı kalıyor. Maliyet optimizasyonu daha sonra bu maksimum alandaki devre sayısını maksimuma çıkararak mümkündür. PCB panelizasyonu, maliyeti ve israfı azaltmak için birkaç küçük PCB'den tek bir PCB oluşturulmasından oluşur.

Çoğu PCB üreticisi, aynı tasarım panelizasyonu için ekstra ücret talep etmez. Bu, birkaç küçük PCB'yi tek bir PCB'ye ücretsiz olarak sığdırabileceğiniz anlamına gelir, ancak hepsi için aynı tasarım olarak kalmalıdır. Daha fazla bilgi PCB üreticisi Seeedstudio'nun web sitesinde bulunabilir.

PCB panelizasyonu 2 şekilde olabilir:

V-oluk panelizasyon yöntemi: 30 ila 45 derecelik dairesel bir kesme bıçağı ile üst kesime paralel olarak levha kalınlığının üstten 1/3'ü ve alttan kalınlığının 1/3'ü kadar kesilmesinden oluşur. Bu, PCB dizisi boyunca yalnızca düz çizgiler boyunca yapılabilir

Ayrılabilir sekmeli panelizasyon yöntemi: PCB'ler arasında boşluk bırakarak delikli sekmeler bırakarak oluşur. Çoğu imalathanede standart yönlendirici boyutu olduğundan ve kartı frezelemek için yönlendirici ucunun yalnızca tek bir geçişini gerektirdiğinden, iki PCB arasındaki boşluk yaklaşık 2,5 mm'dir. N-Delikli delik desenleri, ayrılabilir tırnaklar için standarttır ve istenmeyen yan panel çıkıntıları bırakmadan kolayca çıkarılmak üzere tasarlanmıştır

PCB panelizasyon tasarımı hakkında daha fazla bilgi, Jack Lucas tarafından www. ElectronicDesign.com için yazılmış çok iyi belgelenmiş makalede bulunabilir.

Projemin maliyetini azaltmak için, PCB Noel ağaçlarımdan dördünü tek bir panoda panelleştirmeye karar verdim. İlk olarak, PCB Noel ağacının iki kanadını ana karta bağlamam gerekiyordu. Her bir yüzgeci ana Noel ağacı tahtasına bağlayan 3 delikli bir perforasyon desenine sahip iki ayrılabilir tırnak tasarladım. Ayrılabilir tırnaklar 0,9 mm çapında 2*3 delikten yapılmıştır.

Bir PCB Noel ağacının tasarımı bittiğinde, onu dört kez çoğalttım ve her birini üretici tarafından belirlenen 100*100 mm'lik alanı doldurmak için yan yana gönderdim. Tüm tasarımlar 3 mm aralıklarla yerleştirilmiş ve 3 delikli delik desenli ayrılabilir tırnaklarla birbirine bağlanmıştır.

Son PCB'nin boyutu 100*100 mm'dir ve 4 Noel ağacı PCB'si içerir. Bir PCB ünitesinin maliyeti 4'e bölünür!

Adım 5: PCB'yi Lehimleme

Tüm bileşenler toplandığında PCB'nin lehimlenmesi başlayabilir!

LED'lerin lehimlenmesi -

En küçük bileşenler oldukları için LED'leri lehimleyerek başlamak en iyisidir. Bunları en son lehimlemek, daha büyük bileşenler yerleşimlerine müdahale edebileceğinden görevi potansiyel olarak daha zor hale getirecektir. LED'ler polarize bileşenlerdir ve PCB üzerinde nasıl lehimleneceklerini belirlemek önemlidir. PCB üzerindeki LED ayak izi her zaman aynıdır: zemin düzlemine bağlı olan ped kütledir (katot) ve bir yola bağlanan ped, besleme voltajıdır (anot). CMS LED'inin altındaki yeşil ok, akımın akış yönünü ve dolayısıyla polaritesini gösterir.

"Diyot test cihazı" konfigürasyonunda bir multimetre ile bir LED'i test etmek, polaritesini ve rengini belirlemeye yardımcı olabilir.

LED'leri lehimlemek için önce LED pedlerinden birine az miktarda lehim koyarak başladım. Daha sonra lehimi havyamla erimiş halde tutarken LED'e ince cımbızla yaklaştım. Led doğru bir şekilde yerleştirildiğinde, lehimi katılaştırmak için havyamı çıkardım. İkinci lehim daha sonra LED'i cımbızla tutmaya gerek kalmadan yapılabilir. Bu işlem kalan 10 LED için tekrarlanır.

Pil tutucunun lehimlenmesi -

Pil tutucu, elektrik bağlantısını oluşturmak için düğme hücreyi PCB'ye karşı tutar. Pili sıkıca tutmak için pil tutucu pedin üzerine küçük bir kalay tabakası koydum. Konektör daha sonra yerleştirilir ve lehimlenir.

Anahtarın lehimlenmesi -

Son olarak, anahtar, pil konektörüyle aynı tarafa lehimlenmiştir. Geçiş, kolay kullanım için PCB'den dışarı çıkar.

Adım 6: PCB'nin Montajı

Tüm bileşenler lehimlendiğinde, Noel ağacını monte etme zamanı.

Tahtaları ayırmak -

İki kanadı ana karttan ayırmak için düz pense ile tahtayı kırmaya başladım. Zarar verebilecek herhangi bir büyük kenarı çıkarmak için kesme pensesi kullandım. Sonra Noel ağacının kenarlarını zımparalamak için zımpara kağıdı kullandım ve sonunda üç temiz tahta elde ettim: ana ağaç ve iki yüzgeci.

Panoların bağlanması -

Bir kanat, aralarına 2 pinli pinhead konektörü lehimlenerek ana karta bağlanır. İğne başlı konektörün burada iki kullanımı vardır: kanadı ana karta tutun ve voltajı ve kütleyi kanatçık LED'lerine getirin.

Büyük bir toplu iğne bağlantı şeridinden 2*2 iğneli toplu iğne bağlantılarını kestim ve plastik kenarları zımpara kağıdı ile temizledim. Daha sonra ana kart üzerinde resimde görüldüğü gibi biri üstte diğeri altta olacak şekilde baş uca lehimledim.

Düzgün hizalamaya dikkat ederek ve pil konektörü tarafında bir çentik ile yüzgeci yerleştirerek iki kanadı konektörlere lehimledim.

PCB Noel ağacı nihayet monte edildi!

Devreyi açmak -

PCB, 3V'luk bir CR1220 lityum pil ile çalışır. Pil yuvasına yerleştirilmiş düğme pil kartın aşağısına yerleştirildiğinde ve anahtar kapandığında, tüm LED'ler sihir gibi yanıp sönmeye başlar!

Bu projede kullanılan düğme pilin ortalama kapasitesi 40 mAh olup, örneğin 1 saatte 40 mA'ya, 2 saatte ise 20 mA'ya kadar çıkış yapabilmektedir. PCB Noel ağacının mevcut tüketimi 80 mA civarındadır ve seçilen LED'lerin renklerine bağlıdır: beyaz, mavi ve mor LED'ler kırmızı, turuncu ve sarı LED'lerden daha fazla akım çeker.

Tecrübeye göre kırmızı, turuncu, sarı ve yeşil ledleri kullanmanızı tavsiye ederim, çünkü bunlar Noel ruhu temasında güzel renkler sağlarken pil ömründen de tasarruf sağlar:) Bu renkler eşit oranlarda kullanıldığında, PCB Noel ağaçlarım 1 saat boyunca parlıyor. yeşil LED'ler sönmeye başlayana kadar.

7. Adım: Sonuç

Bu küçük PCB Noel ağaçlarını tasarlarken çok eğlendim ve PCB üretimi ve PCB panelizasyonu hakkında çok şey öğrendim.

Projenin düşük maliyetli tasarımı sayesinde lehimleme atölyesi denemek isteyenlere ücretsiz olarak sunulmuştur. Bu PCB'ler kulübümde çok başarılı oldu ve birçok yeni üye ilk çiplerini SMD bileşenlerine dayalı olarak lehimledi. Bazı eserlerimin arkadaşlarımın Noel ağaçlarını süslediğini duyduğumda çok mutlu oldum.

Bugün, bu proje sırasında edindiğim bilgileri bu atölye çalışması ve bu eğitim aracılığıyla aktarabilmekten gurur duyuyorum. Umarım beğenmişsinizdir ve gelecek yıl için en iyisini diliyorum:)