Bobine PCB în KiCad: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Proiecte Fusion 360 »

Cu câteva săptămâni în urmă, am realizat un afișaj mecanic cu 7 segmente, care utilizează electro-magneți pentru a împinge segmentele. Proiectul a fost atât de bine primit, încât chiar a fost publicat în Hackspace Magazine! Am primit atât de multe comentarii și sugestii încât a trebuit să fac o versiune îmbunătățită a acestuia. Așadar, mulțumesc tuturor!

Inițial plănuisem să fac cel puțin 3 sau 4 astfel de cifre pentru a afișa un fel de informații utile pe ea. Singurul lucru care m-a oprit să o fac au fost electromagnetii înfometați de putere. Datorită lor, fiecare cifră atrage aproximativ 9A! Asta e mult! Deși furnizarea atât de mult curent nu a fost o problemă, dar știam că poate fi mult mai bine. Dar apoi am dat peste proiectul Carl FlexAR. Este practic un electromagnet pe un PCB flexibil. El a făcut câteva proiecte minunate folosindu-l. Verifică-i munca! Oricum, m-a pus pe gânduri dacă aș putea folosi aceleași bobine PCB pentru a împinge / trage segmentele. Acest lucru înseamnă că aș putea face ecranul mai mic și mai puțin consumat de energie. Deci, în acest Instructable, voi încerca să fac câteva variante ale bobinelor și apoi să le testez pentru a vedea care funcționează cel mai bine.

Să începem!

Pasul 1: Planul

Planul este de a proiecta un PCB de testare cu câteva variante de bobine. Va fi o metodă de încercare și eroare.

Pentru început, folosesc elementul de acționare flexibil al lui Carl ca referință, care este un PCB cu 2 straturi cu 35 de rotații pe fiecare strat.

Am decis să încerc următoarele combinații:

• 35 de ture - 2 straturi
• 35 de ture - 4 straturi
• 40 de ture - 4 straturi
• 30 de spire - 4 straturi
• 30 de ture - 4 straturi (cu o gaură pentru miez)
• 25 de ture - 4 straturi

Acum vine partea dificilă. Dacă ați folosit KiCad, este posibil să știți că KiCad nu permite urmele curbate de cupru, ci doar urmele drepte! Dar dacă ne unim mici segmente drepte în așa fel încât să creeze o curbă? Grozav. Acum continuați să faceți acest lucru timp de câteva zile până când aveți o singură bobină completă !!!

Dar așteptați, dacă vă uitați la fișierul PCB, generat de KiCad, într-un editor de text, puteți vedea că poziția fiecărui segment este stocată sub forma coordonatelor x și y împreună cu alte informații. Orice modificare aici se va reflecta și în design. Acum, dacă am putea introduce toate pozițiile necesare pentru a forma o bobină completă? Datorită lui Joan Spark, el a scris un script Python care, după introducerea câtorva parametri, scuipă toate coordonatele necesare pentru a forma o bobină.

Carl, într-unul dintre videoclipurile sale, a folosit Circuitul Maker-ului lui Altium pentru a-și crea bobina PCB, dar nu aveam chef să învăț software nou. Poate mai târziu.

Pasul 2: Realizarea bobinelor în KiCad

Mai întâi am plasat un conector pe schemă și l-am conectat așa cum se arată mai sus. Acest fir va deveni o bobină în structura PCB.

Apoi, trebuie să vă amintiți numărul net. Primul va fi net 0, următorul va fi net 1 și așa mai departe.

Apoi, deschideți scriptul python folosind orice IDE adecvat.

Alegeți lățimea de urmărire pe care o veți folosi. După aceea, încercați să experimentați cu laturile, să începeți raza și să urmăriți distanța. Distanța pistei trebuie să fie dublă față de lățimea pistei. Cu cât numărul de „părți” este mai mare, cu atât bobina va fi mai fină. Sides = 40 funcționează cel mai bine pentru majoritatea bobinelor. Acești parametri vor rămâne aceiași pentru toate bobinele.

Trebuie să setați câțiva parametri, cum ar fi centrul, numărul de ture, stratul de cupru, numărul net și cel mai important, direcția de rotație (rotire). În timp ce mergeți de la un strat la altul, direcția trebuie să se schimbe pentru a menține direcția curentului aceeași. Aici, rotirea = -1 reprezintă în sensul acelor de ceasornic, în timp ce rotirea = 1 reprezintă în sens invers acelor de ceasornic. De exemplu, dacă stratul frontal de cupru merge în sensul acelor de ceasornic, atunci stratul inferior de cupru trebuie să meargă în sens invers acelor de ceasornic.

Rulați scriptul și veți fi prezentat cu o mulțime de numere în fereastra de ieșire. Copiați și lipiți totul în fișierul PCB și salvați-l.

Deschideți fișierul PCB în KiCad și acolo este bobina dvs. frumoasă.

În cele din urmă, faceți conexiunile rămase la conector și ați terminat!

Pasul 3: Comandarea PCB-urilor

În timp ce proiectam bobine, am folosit urme de cupru de 0,13 mm grosime pentru toate bobinele. Deși JLCPCB poate face o lățime minimă de urmărire de 0,09 mm pentru 4/6 straturi PCB, nu am simțit că îl împing prea aproape de limită.

După ce am terminat proiectarea PCB-ului, am încărcat fișierele Gerber în JLCPCB și am comandat PCB-urile.

Faceți clic aici pentru a descărca fișierele gerber dacă doriți să le încercați.

Pasul 4: Realizarea segmentelor de testare

Am proiectat câteva segmente de testare de diferite forme și dimensiuni în Fusion 360 și 3D le-am imprimat.

Din moment ce am folosit 0,35 mm urme de cupru pentru bobine, acesta poate gestiona un curent maxim de 0,3A. Electromagnetul pe care l-am folosit în prima construcție ajunge la 1.4A. În mod clar, va exista o reducere considerabilă a forței, ceea ce înseamnă că trebuie să fac segmentele ușoare în greutate.

Am redus segmentul și am redus grosimea peretelui, păstrând forma la fel ca înainte.

L-am testat chiar și cu diferite dimensiuni ale magnetului.

Pasul 5: Concluzie

Am aflat că o bobină cu 4 straturi și 30 de rotații pe fiecare strat împreună cu un magnet de neodim de 6 x 1,5 mm a fost suficientă pentru a ridica segmentele. Sunt foarte fericit să văd ideea funcționând.

Deci asta e deocamdată. În continuare, voi descoperi electronica pentru controlul segmentelor. Spuneți-mi părerile și sugestiile dvs. în comentariile de mai jos.

Vă mulțumesc că ați rămas până la capăt. Sper că toți iubiți acest proiect și ați învățat ceva nou astăzi. Abonați-vă la canalul meu YouTube pentru mai multe astfel de proiecte.