PCB -spoler i KiCad: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Fusion 360 -prosjekter »

For noen uker siden hadde jeg laget en mekanisk 7 -segmenters display som bruker elektromagneter til å skyve segmentene. Prosjektet ble så godt mottatt at det ble publisert i Hackspace Magazine! Jeg mottok så mange kommentarer og forslag at jeg måtte lage en forbedret versjon av den. Så, takk, alle sammen!

Opprinnelig hadde jeg planlagt å lage minst 3 eller 4 slike sifre for å vise nyttig informasjon om det. Det eneste som stoppet meg fra å gjøre det var de strømhungrige elektromagneter. Takket være dem trekker hvert siffer omtrent 9A! Det er mye! Selv om det ikke var et problem å gi så mye strøm, men jeg visste at det kan bli mye bedre. Men så kom jeg over Carls FlexAR -prosjekt. Det er i utgangspunktet en elektromagnet på en fleksibel kretskort. Han har laget noen fantastiske prosjekter ved å bruke den. Sjekk ut arbeidet hans! Uansett, det fikk meg til å tenke på om jeg kunne bruke de samme PCB -spolene til å skyve/trekke segmentene. Dette betyr at jeg kunne gjøre skjermen mindre og mindre energisulten. Så i denne instruksjonsboken skal jeg prøve å lage noen få varianter av spolene og deretter teste dem for å se hvilken som fungerer best.

La oss komme i gang!

Trinn 1: Planen

Planen er å designe en test -PCB med noen få varianter av spoler. Det blir en prøve -og -feil -metode.

Til å begynne med bruker jeg Carls fleksible aktuator som en referanse som er en 2 -lags PCB med 35 svinger på hvert lag.

Jeg bestemte meg for å prøve følgende kombinasjoner:

• 35 svinger - 2 lag
• 35 svinger - 4 lag
• 40 svinger - 4 lag
• 30 svinger - 4 lag
• 30 svinger - 4 lag (med et hull for kjernen)
• 25 svinger - 4 lag

Nå kommer den vanskelige delen. Hvis du har brukt KiCad, vet du kanskje at KiCad ikke tillater buede kobberspor, bare rette spor! Men hva om vi slutter oss til små rette segmenter på en slik måte at det skaper en kurve? Flott. Fortsett nå med dette i noen dager til du har en komplett spole !!!

Men vent, hvis du ser på PCB -filen som KiCad genererer, i et tekstredigeringsprogram, kan du se at hvert segments posisjon er lagret i form av x- og y -koordinater sammen med annen informasjon. Eventuelle endringer her vil også gjenspeiles i designet. Hva om vi kunne gå inn i alle stillingene som trengs for å danne en komplett spole? Takket være Joan Spark har han skrevet et Python -skript som etter å ha angitt noen få parametere spytter ut alle koordinatene som trengs for å danne en spole.

Carl, i en av videoene sine, har brukt Altium's Circuit Maker til å lage sin PCB -spole, men jeg hadde ikke lyst til å lære ny programvare. Kanskje senere.

Trinn 2: Lag spoler i KiCad

Først plasserte jeg en kontakt på skjematikken og koblet den som vist ovenfor. Denne ledningen vil bli en spole i PCB -oppsettet.

Deretter må du huske nettonummeret. Den første vil være netto 0, den neste vil være netto 1, og så videre.

Deretter åpner du python -skriptet med en passende IDE.

Velg sporbredden du vil bruke. Etter det kan du prøve å eksperimentere med sider, starte radius og spore avstand. Sporavstanden skal være dobbel av sporbredden. Jo større antall "sider", jo mykere blir spolen. Sider = 40 fungerer best for de fleste spolene. Disse parameterne vil forbli de samme for alle spoler.

Du må angi noen parametere som senter, antall svinger, kobberlag, nettonummer og viktigst av alt rotasjonsretningen (spinn). Mens du går fra et lag til et annet, må retningen endres for å beholde strømmen i samme retning. Her representerer spin = -1 med klokken mens spin = 1 representerer mot klokken. For eksempel, hvis det fremre kobberlaget går med klokken, må det nedre kobberlaget gå mot klokken.

Kjør skriptet, og du vil bli presentert med mange tall i utgangsvinduet. Kopier og lim alt inn i PCB -filen og lagre den.

Åpne PCB -filen i KiCad, og det er din vakre spole.

Til slutt gjør du de resterende tilkoblingene til kontakten, og du er ferdig!

Trinn 3: Bestilling av PCB

Mens jeg designet spoler, har jeg brukt 0,13 mm tykt kobberspor for alle spolene. Selv om JLCPCB kan gjøre en minimumsporbredde på 0,09 mm for 4/6 lagers PCB, følte jeg ikke at jeg presset den for nær grensen.

Etter at jeg var ferdig med å designe kretskortet, lastet jeg opp gerberfilene til JLCPCB og bestilte kretskortene.

Klikk her for å laste ned gerber -filene hvis du vil prøve det.

Trinn 4: Lag testsegmenter

Jeg designet noen få testsegmenter av forskjellige former og størrelser i Fusion 360 og 3D -utskrifter.

Siden jeg har brukt 0,13 mm kobberspor til spolene, kan den håndtere en maksimal strøm på 0,3A. Elektromagneten som jeg hadde brukt i den første konstruksjonen trekker opp til 1,4A. Det er klart at det vil være en betydelig reduksjon i kraften som betyr at jeg må gjøre segmentene lette i vekt.

Jeg skalerte ned segmentet og reduserte veggtykkelsen, og holdt formen den samme som før.

Jeg testet den til og med med forskjellige magnetstørrelser.

Trinn 5: Konklusjon

Jeg fant ut at en spole med 4 lag og 30 svinger på hvert lag sammen med en 6 x 1,5 mm neodymmagnet var tilstrekkelig til å løfte segmentene. Jeg er veldig glad for å se ideen fungere.

Så det er det for nå. Deretter skal jeg finne ut elektronikken for å kontrollere segmentene. Gi meg beskjed om dine tanker og forslag i kommentarene nedenfor.

Takk for at du holder deg til slutten. Jeg håper dere alle liker dette prosjektet og lærte noe nytt i dag. Abonner på YouTube -kanalen min for flere slike prosjekter.