Pom de Crăciun PCB de 1 USD: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

De loboat Urmărește-mă pe Twitter! Urmărește mai multe de la autor:

Despre: Numele meu este Loann Boudin, sunt un producător și un student francez care studiază ingineria electronică lângă Paris. Îmi place să fac lucruri de unul singur și să împărtășesc proiectele mele tuturor. Mai multe despre loboat »

Brad de Crăciun PCB de Loann BOUDIN | 2018

Când vine Crăciunul, ce poate face un iubitor de electronice? Un brad de PCB, desigur!

În calitate de membru al unui mic club de pasionați de electronică, îmi place să împărtășesc pasiunea mea pentru electronică și designul PCB prin proiecte mici. De Crăciun, am vrut să introduc universul de lipit SMD noilor membri cu un proiect distractiv și simplu: lipiți un brad de miniatură din PCB cu leduri intermitente 0805 SMD.

Acest instructable descrie procesul pe care l-am urmat pentru a-mi imagina, proiecta și crea o grămadă de pomi de Crăciun ieftini, mici, strălucitori pe plăci cu circuite imprimate cu mai puțin de 1 USD pe unitate. Bucurați-vă:)

Și … dacă ți-a plăcut acest Instructable, ia în considerare votarea pentru acest proiect în Concursul PCB! Mulțumesc !

Pasul 1: DOM, instrumente și abilități necesare

Vei avea nevoie:

Instrumente necesare:

• ciocan de lipit
• sârmă de lipit
• șmirghel
• cleste plate
• cleşte de tăiat
• pensete fine

Instrumente opționale (dar la îndemână):

• Extractor de fum
• multimetru
• pahar magnific

Aptitudini:

abilități de bază de lipire

Proiect de lege de materiale:

Componente	Furnizor	Prețul cu ridicata ($)	Preț per PCB ($)
11x 0805 leduri intermitente SMD	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x baterie CR1220	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x suport baterie	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x comutator de comutare	Aliexpress	2, 62	0, 03
Antet 2x 2 pini	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Am ales componente ieftine pentru a menține BOM sub prețul simbolic de 1 USD pe PCB de brad. Prețul total pentru un brad de PCB cu toate componentele electronice lipite este estimat la 0, 67 USD.

Pasul 2: Căutați inspirație …

Am vrut să proiectez un brad realist de PCB, unde două PCB-uri asamblate perpendicular pot da o formă 3D care să poată sta în picioare. Crearea a două PCB-uri diferite nu face designul mult mai complicat, dar mai scump, deoarece producătorii încarcă mai mult atunci când un PCB conține mai mult de un design. Pentru a menține prețul cât mai scăzut posibil, a trebuit să mă gândesc la un management inteligent al spațiului al designului PCB pentru a reduce deșeurile și costurile. În încercarea mea de a proiecta bradul de Crăciun perfect pentru scopul meu, am căutat proiecte similare pe Google și Instructables.

Am dat peste designul bluquesh, care mi s-a părut deosebit de interesant și foarte bine documentat. În primul său Instructable, acest membru descrie cum a reușit să creeze un mic brad de Crăciun PCB cu o mulțime de caracteristici:

• Cip Arduino încorporat
• LED-uri SMD bicolore
• Atingere capacitivă
• Baterie încorporată
• Circuit de impuls DC / DC
• … și altele !

Unele dintre aceste caracteristici nu sunt compatibile cu proiectul meu, care își propune să fie simplu și cu costuri reduse. Cu toate acestea, un alt detaliu al proiectului său mi-a atras atenția: bluquesh a reușit să-și încadreze designul bradului 3D într-o zonă pătrată cu zero risipă de spațiu. Creând două aripioare în formă de jumătate de brad lângă bradul principal, el a refolosit spațiul irosit pentru a crea un alt copac plin, în ciuda formei sale complexe.

Am adaptat și reutilizat acest proiect inteligent în proiectul meu.

Pasul 3: Proiectare PCB

Mi-am proiectat bradul de PCB folosind Autodesk EAGLE. EAGLE este un software electronic de automatizare a proiectării (EDA) care permite proiectarea schemelor schematice, plasarea componentelor și rutare PCB.

Am început proiectarea prin crearea schemei circuitului electronic. Este format din 11 LED-uri intermitente în paralel, alimentate de o baterie cu buton de 3 V. Un comutator poate deschide sau închide circuitul. În cele din urmă, un condensator de filtrare opțional de 10 µF este plasat între tensiunea bateriei și masă.

Am ales să nu includ un rezistor în serie cu LED-urile, deoarece 3 V este foarte aproape de tensiunea directă a multor culori LED-uri:

Schema și PCB sunt împărțite în trei părți:

• placa principală: are o formă de pom de Crăciun și include suportul bateriei, comutatorul, 3 LED-uri pe fața superioară și 2 LED-uri pe fața inferioară. Doi conectori cu cap de pin cu 2 pini permit conectarea și alimentarea celor două aripioare, una pe fața superioară și cealaltă pe fața inferioară.
• aripa superioară: are o formă de jumătate de brad de Crăciun, cu o crestătură pentru suportul bateriei și include 1 LED pe fața superioară și 2 LED-uri pe fața inferioară. O amprentă a conectorului pinhead cu 2 pini permite conectarea și alimentarea aripioarelor la placa principală.
• aripa inferioară: are o formă de jumătate de pom de Crăciun și include 2 LED-uri pe fața superioară și 1 LED pe fața inferioară. O amprentă a conectorului pin pin cu 2 pini permite conectarea și alimentarea aripioarelor la placa principală.

Am decis să optez pentru o dimensiune redusă de 48 * 48 mm pe brad trasând conturul tabloului cu al 20-lea strat „Dimensiune”.

Am desenat forma bradului folosind stratul 46 „Frezare” cu o lățime de 3 mm: această linie este interpretată ca o zonă de frezare pentru producător și separ bradul de aripioarele sale.

Odată ce conturul circuitului a fost clar definit, am plasat cele mai mari componente, cum ar fi suportul bateriei și comutatorul, apoi LED-urile, astfel încât distribuția lor să fie plăcută.

Am adăugat o altă zonă de frezare pe o singură aripă, astfel încât suportul bateriei să se potrivească și o gaură în partea de sus a copacului pentru a putea fi agățat oriunde (într-un adevărat pom de Crăciun, de exemplu).

Apoi, am rutat toate componentele folosind straturile de sus și de jos: tensiunea bateriei este distribuită la LED-uri cu urme de lățime de 0, 5 mm și un plan de masă general.

În cele din urmă, am proiectat două file de separare și le-am așezat între bradul principal și aripioarele sale pe urmele de frezare de 3 mm, pentru a păstra placa mea ca un singur design și a permite panelarea PCB (a se vedea pasul următor pentru mai multe detalii).

Toate fișierele Eagle pot fi găsite pe github-ul meu sau mai jos ▼

Pasul 4: Panelizare PCB

Majoritatea producătorilor de PCB oferă acum un preț unic de 5 USD pentru 10 PCB cu dimensiuni de până la 100 * 100 mm. Prețul rămâne același, indiferent dacă circuitul este de 50 * 50 mm sau 100 * 100 mm. Optimizarea costurilor este posibilă prin maximizarea numărului de circuite pe această zonă maximă. Panelizarea PCB constă în crearea unui singur PCB din mai multe mici pentru a reduce costurile și deșeurile.

Cei mai mulți producători de PCB nu percep costuri suplimentare pentru panouri de design identice. Înseamnă că puteți reuși să încorporați mai multe PCB-uri mici într-unul singur, dar trebuie să rămână același design pentru toți. Mai multe informații pot fi găsite pe site-ul producătorului de PCB Seeedstudio.

Panoul de PCB poate fi prezentat în două moduri:

Metoda de panelizare a canelurilor în V: constă prin tăierea 1/3 din grosimea plăcii de sus și 1/3 din grosimea de jos, paralel cu tăierea superioară, cu o lamă de tăiere circulară de 30 până la 45 de grade. Acest lucru se poate face numai de-a lungul liniilor drepte până la capăt, prin tabloul PCB

Metodă de panelizare a separatorilor: constă în lăsarea filelor perforate care dirijează spațiul dintre PCB-uri. Distanța dintre două PCB-uri este de aproximativ 2, 5 mm, deoarece este dimensiunea standard a routerului în majoritatea caselor de fabricație și necesită doar o singură trecere a bitului routerului pentru frezarea plăcii. Modelele de perforare N-Holes sunt standard pentru filele de separare și sunt proiectate pentru a fi ușor îndepărtate fără a lăsa proeminențe nedorite ale plăcii laterale

Mai multe informații despre proiectarea panoului PCB pot fi găsite în articolul foarte bine documentat scris de Jack Lucas pentru www. ElectronicDesign.com.

Pentru a reduce costul proiectului meu, am decis să panezez patru dintre pomii mei de Crăciun PCB într-o singură placă. Mai întâi, a trebuit să leg cele două aripioare ale bradului PCB de placa principală. Am proiectat două file de separare cu un model de perforare cu 3 găuri care leagă fiecare aripă de placa principală a pomului de Crăciun. Limitele de separare sunt realizate din 2 * 3 găuri cu diametrul de 0, 9 mm.

După ce s-a terminat proiectarea unui brad de PCB, l-am duplicat de patru ori și le-am trimis fiecare una lângă alta pentru a umple suprafața de 100 * 100 mm impusă de producător. Toate desenele sunt distanțate de 3 mm și conectate cu cleme separatoare cu un model de perforație cu 3 găuri.

PCB-ul final are o dimensiune de 100 * 100 mm și conține 4 PCB-uri pentru brad. Costul unei unități PCB este astfel împărțit la 4!

Pasul 5: lipirea PCB-ului

Când toate componentele sunt adunate, lipirea PCB-ului poate începe!

Lipirea LED-urilor -

Cel mai bine este să începeți cu LED-uri de lipit, deoarece acestea sunt cele mai mici componente. Lipirea lor ultima ar face sarcina potențial mai dificilă, deoarece componentele mai mari ar putea interfera cu plasarea lor. LED-urile sunt componente polarizate și este important să identificați pe PCB cum ar trebui să fie lipite. Amprenta LED-urilor de pe PCB este întotdeauna aceeași: tamponul conectat la planul de masă este masa (catodul), iar tamponul conectat la o pistă este tensiunea de alimentare (anodul). O săgeată verde sub LED-ul CMS indică direcția de curgere a curentului și, prin urmare, polaritatea acestuia.

Testarea unui LED cu un multimetru în configurația „tester diodă” poate ajuta la determinarea polarității și culorii acestuia.

Pentru a lipi LED-urile, am început mai întâi prin plasarea unei cantități mici de lipire pe unul dintre pad-urile LED. M-am apropiat apoi de LED-uri cu pensete fine, păstrând în același timp lipirea topită cu lipitorul meu. Odată ce ledul a fost așezat corect, mi-am îndepărtat lipirea pentru a solidifica lipirea. A doua lipire poate fi realizată fără a fi nevoie să țineți LED-ul cu penseta. Acest proces se repetă pentru cele 10 LED-uri rămase.

Lipirea suportului bateriei -

Suportul bateriei ține celula butonului de PCB pentru a crea conexiunea electrică. Pentru a ține ferm bateria, am depus un strat mic de tablă pe suportul bateriei. Conectorul este apoi plasat și lipit.

Comutarea lipirii -

În cele din urmă, comutatorul este lipit pe aceeași parte ca și conectorul bateriei. Comutatorul iese din PCB pentru o operare ușoară.

Pasul 6: Asamblarea PCB-ului

Odată ce toate componentele s-au lipit, este timpul să asamblați pomul de Crăciun.

Separarea plăcilor -

Am început să sparg placa cu clești plat pentru a separa cele două aripioare de placa principală. Am folosit clește de tăiat pentru a îndepărta orice margine mare rămasă care ar putea răni. Apoi, am folosit șmirghel pentru a netezi părțile laterale ale pomului de Crăciun și în cele din urmă am trei scânduri curate: copacul principal și cele două aripioare ale acestuia.

Conectarea plăcilor -

O aripă este atașată la placa principală prin lipirea unui conector cap de pin cu 2 pini între ele. Conectorul capului de pin are două utilizări aici: țineți aripa la placa principală și aduceți tensiunea și masa la LED-urile aripioarelor.

Am tăiat 2 * 2 pini conectoare cap de pin dintr-o bandă mare de conector cap de pin și am curățat marginile de plastic cu șmirghel. Apoi, le-am lipit cap la coadă pe placa principală așa cum se arată în imagini, una pe fața superioară și cealaltă pe fața inferioară.

Am lipit cele două aripioare la conectori, având grijă să le aliniați corect și așezând aripa cu o crestătură pe partea conectorului bateriei.

Pomul de Crăciun PCB este acum asamblat în sfârșit!

Pornirea circuitului -

PCB-ul este alimentat de o baterie litiu CR1220 de 3V. Odată ce celula butonului introdusă în suportul bateriei de pe tablă și comutatorul închis, toate LED-urile încep să clipească ca prin magie!

Butonul celulă utilizat în acest proiect are o capacitate medie de 40 mAh, ceea ce înseamnă, de exemplu, că poate livra până la 40 mA în 1 oră sau 20 mA în 2 ore. Consumul curent al bradului PCB este de aproximativ 80 mA și depinde de culorile LED-urilor alese: LED-urile alb, albastru și violet atrag mai mult curent decât LED-urile roșu, portocaliu și galben.

Din experiență, vă recomand să utilizați LED-uri roșii, portocalii, galbene și verzi, deoarece acestea vor economisi durata de viață a bateriei, oferind în același timp culori frumoase în tema spiritului Crăciunului:) Cu aceste culori în proporții egale, copacii de Crăciun din PCB strălucesc timp de 1 oră până când LED-urile verzi încep să se estompeze.

Pasul 7: Concluzie

M-am distrat proiectând acești copaci de Crăciun mici și am învățat multe despre fabricarea PCB-urilor și panelizarea PCB-urilor.

Datorită designului ieftin al proiectului, atelierul de lipit a fost oferit gratuit celor care au dorit să îl încerce. Aceste PCB-uri au avut mare succes în clubul meu și mulți membri noi și-au lipit primul cip bazat pe componente SMD. Am fost mai mult decât fericit să aud că unele dintre creațiile mele au împodobit pomii de Crăciun ai prietenilor mei.

Astăzi, sunt mândru că pot transmite prin acest atelier și acest tutorial cunoștințele pe care le-am dobândit în timpul acestui proiect. Sper că ți-a plăcut și îți doresc tot binele pentru anul care vine:)