$ 1 PCB juletre: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Av loboat Følg meg på Twitter! Følg mer av forfatteren:

Om: Jeg heter Loann Boudin, jeg er produsent og en fransk student som studerer elektronikkteknikk i nærheten av Paris. Jeg elsker å lage ting selv og deler prosjektene mine med alle. Mer om loboat »

PCB juletre av Loann BOUDIN | 2018

Hva kan en elektronikkelsker gjøre når julen kommer? Et PCB -juletre selvfølgelig!

Som medlem av en liten elektronikkhobbyistklubb liker jeg å dele min lidenskap for elektronikk og PCB -design gjennom små prosjekter. Til jul ønsket jeg å introdusere SMD -loddeunivers for nye medlemmer med et morsomt og enkelt prosjekt: lodde et miniatyr -PCB -juletre med innebygde 0805 SMD -blinkende lysdioder.

Denne instruerbare beskriver prosessen jeg fulgte for å forestille meg, designe og lage en haug med billige, små, glødende juletrær på kretskort for mindre enn $ 1 enheten. Nyt:)

Og … hvis du likte denne Instructable, kan du vurdere å stemme på dette prosjektet i PCB -konkurransen! Takk skal du ha !

Trinn 1: BOM, verktøy og ferdigheter som trengs

Du vil trenge:

Nødvendige verktøy:

• loddejern
• loddetråd
• sandpapir
• flat tang
• skjære tang
• fin pinsett

Valgfrie (men praktiske) verktøy:

• Avtrekk
• multi-meter
• praktfullt glass

Ferdigheter:

grunnleggende loddeferdigheter

Stykklister:

Komponenter	Leverandør	Engrospris ($)	Pris per PCB ($)
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 vippebryter	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 å holde styklisten under den symbolske prisen på $ 1 per juletre -PCB. Totalprisen for ett PCB -juletre med alle de elektroniske komponentene loddet er estimert til $ 0, 67.

Trinn 2: Leter du etter inspirasjon …

Jeg ønsket å designe et realistisk PCB -juletre, der to PCB -er montert vinkelrett kan gi en 3D -form som kan stå opp. Å lage to forskjellige kretskort gjør ikke designet mye mer komplisert, men dyrere, ettersom produsenter belaster mer når et kretskort inneholder mer enn ett design. For å holde prisen så lav som mulig, måtte jeg tenke på en smart plassstyring av PCB -designet for å redusere avfall og kostnader. I min søken etter å designe det perfekte PCB -juletreet for mitt formål, søkte jeg etter lignende prosjekter på Google og Instructables.

Jeg kom over bluqueshs design, som jeg syntes var spesielt interessant og veldig godt dokumentert. I sin første Instructable beskriver dette medlemmet hvordan han klarte å lage et lite PCB -juletre med mange funksjoner:

• Innebygd Arduino -brikke
• To-fargede SMD-lysdioder
• Kapasitiv berøring
• Innebygd batteri
• DC/DC boost krets
• … og mer !

Noen av disse funksjonene er ikke kompatible med prosjektet mitt, som har som mål å være enkelt og rimelig. Likevel fanget en annen detalj av prosjektet hans oppmerksomheten min: bluquesh klarte å passe hans 3D juletresign inn i et firkantet område med null sløsing med plass. Ved å lage to halvgranformede finner ved siden av hovedgranen, brukte han igjen bortkastet plass til å lage et nytt fullt tre til tross for sin komplekse form.

Jeg tilpasset og gjenbrukte denne smarte designen i prosjektet mitt.

Trinn 3: PCB -design

Jeg designet mitt PCB -juletre ved hjelp av Autodesk EAGLE. EAGLE er en elektronisk designautomatisering (EDA) programvare som muliggjør skjematisk diagramdesign, komponentplassering og PCB -ruting.

Jeg startet designet med å lage skjemaet for den elektroniske kretsen. Den består av 11 blinkende lysdioder parallelt, drevet av et 3 V knappcellebatteri. En bryter kan åpne eller lukke kretsen. Til slutt plasseres en valgfri filtreringskondensator på 10 µF mellom batterispenningen og bakken.

Jeg tok valget om å ikke inkludere en motstand i serie med lysdiodene, ettersom 3 V er veldig nær spenningen for mange LED -farger:

Skjematisk og PCB er delt inn i tre deler:

• hovedkortet: det har en juletreform og inkluderer batteriholderen, bryteren, 3 lysdioder på oversiden og 2 lysdioder på undersiden. To 2-pins pinhead-kontakter gjør det mulig å koble til og drive de to finnene, en på toppsiden og den andre på undersiden.
• toppfinnen: den har formen av et halvt juletre med et hakk til batteriholderen og inkluderer 1 LED på toppsiden og 2 LED på undersiden. Et fotstav med 2 pinner med pinhead-kontakt gjør at finnen kan kobles til og drives til hovedkortet.
• bunnfinnen: den har en halvt juletre og har 2 lysdioder på toppsiden og 1 LED på undersiden. Et 2-pinners pinhead-kontaktavtrykk gjør at finnen kan kobles til og drives til hovedkortet.

Jeg bestemte meg for å velge en redusert størrelse på 48 * 48 mm per gran ved å tegne omrisset av brettet med det 20. laget "Dimension".

Jeg tegnet formen på grantreet ved å bruke det 46. laget "Fresing" med en bredde på 3 mm: denne linjen tolkes som et freseareal for produsenten, og skiller granen fra finnene.

Når omrisset av kretsen var klart definert, plasserte jeg de største komponentene, for eksempel batteriholderen og bryteren, deretter LEDene slik at fordelingen er hyggelig.

Jeg la til et annet freseareal på den ene finnen slik at batteriholderen får plass og et hull på toppen av treet for å kunne henge det hvor som helst (i et ekte juletre for eksempel).

Deretter dirigerte jeg alle komponentene ved hjelp av topp- og bunnlag: batterispenningen fordeles til lysdiodene med 0, 5 mm bredde spor og et samlet grunnplan.

Til slutt designet jeg to utbryterfliker og plasserte dem mellom hovedgranen og finnene på 3 mm fresesporet for å beholde brettet mitt som et enkelt design og tillate PCB -panelisering (se neste trinn for flere detaljer).

Alle Eagle -filer finnes på githuben min eller under ▼

Trinn 4: PCB -panelisering

De fleste PCB -produsenter tilbyr nå en enkeltpris på $ 5 for 10 PCB -er på opptil 100*100 mm i størrelse. Prisen forblir den samme enten kretsen er 50*50 mm eller 100*100 mm. Kostnadsoptimalisering er da mulig ved å maksimere antall kretser på dette maksimale området. PCB -panelisering består i å lage et enkelt PCB fra flere små for å redusere kostnader og sløsing.

De fleste PCB -produsenter tar ikke ekstra kostnad for identisk designpanelisering. Det betyr at du kan klare å få plass til flere små PCB -er gratis, men det må forbli det samme designet for alle. Mer informasjon finner du på PCB -produsenten Seeedstudios nettsted.

PCB -panelisering kan komme på to måter:

V-grove paneliseringsmetode: den består ved å kutte 1/3 tykkelsen på brettet fra toppen og 1/3 tykkelsen fra bunnen, parallelt med toppskåret, med et 30- til 45-graders sirkulært skjæreblad. Dette kan bare gjøres langs rette linjer hele veien gjennom PCB -matrisen

Breakaway-fanepaneliseringsmetode: den består ved å la perforerte faner rote mellom PCB. Avstanden mellom to kretskort er rundt 2, 5 mm, ettersom den er standard fresestørrelse i de fleste fabrikasjonshus og krever bare en enkelt passering av fresebitten for å frese brettet. N-hulls perforeringsmønstre er standard for utbryterfliker og er designet for enkelt å kunne fjernes uten å etterlate uønskede sideformede fremspring

Mer informasjon om PCB -paneliseringsdesign finnes i den meget veldokumenterte artikkelen skrevet av Jack Lucas for www. ElectronicDesign.com.

For å redusere kostnadene for prosjektet mitt, har jeg bestemt meg for å panelere fire av PCB -juletrærne mine til ett brett. Først måtte jeg koble de to finnene på PCB -juletreet til hovedkortet. Jeg designet to utbryterfliker med et 3-hulls perforeringsmønster som knytter hver finne til det viktigste juletrebrettet. Utbryterflikene er laget av 2*3 hull med en diameter på 0, 9 mm.

Når designet på ett PCB -juletre var ferdig, kopierte jeg det fire ganger og sendte hvert av dem side om side for å fylle 100*100 mm -området pålagt av produsenten. Alle design har en avstand på 3 mm og er forbundet med bryterfliker med et 3-hulls perforeringsmønster.

Den endelige kretskortet har en størrelse på 100*100 mm og inneholder 4 juletre -kretskort. Kostnaden for en PCB -enhet er så delt med 4!

Trinn 5: Lodding av kretskortet

Når alle komponentene er samlet, kan lodding av PCB starte!

Lodding av lysdiodene -

Det er best å starte med LED -lodding, ettersom de er de minste komponentene. Lodding dem sist ville gjøre oppgaven potensielt vanskeligere, ettersom større komponenter kan forstyrre plasseringen. Lysdioder er polariserte komponenter, og det er viktig å identifisere på kretskortet hvordan de skal loddes. LED -fotavtrykket på kretskortet er alltid det samme: puten som er koblet til jordplanet er massen (katoden) og puten som er koblet til et spor er forsyningsspenningen (anoden). En grønn pil under CMS LED indikerer strømningsretningen til strømmen og dermed polariteten.

Testing av en LED med et multimeter i "diodetester" -konfigurasjon kan bidra til å bestemme polariteten og fargen.

For å lodde lysdiodene begynte jeg først med å legge en liten mengde loddetinn på en av LED -putene. Jeg nærmet meg deretter LED -en med fin pinsett mens jeg holdt loddetinn smeltet med loddejernet mitt. Når lysdioden var riktig plassert, fjernet jeg loddejernet for å stivne loddetinnet. Det andre loddetinnet kan deretter lages uten at LED -en må holdes med pinsetten. Denne prosessen gjentas for de 10 LEDene som gjenstår.

Lodding av batteriholderen -

Batteriholderen holder knappcellen mot kretskortet for å opprette den elektriske tilkoblingen. For å holde batteriet godt, la jeg et lite lag tinn på batteriholderputen. Koblingen plasseres deretter og loddes.

Lodding av bryteren -

Til slutt loddes bryteren på samme side som batterikontakten. Vippeknappen stikker ut fra kretskortet for enkel betjening.

Trinn 6: Montering av kretskortet

Når alle komponentene er loddet, er det på tide å montere juletreet.

Skille brettene -

Jeg begynte å bryte brettet med flat tang for å skille de to finnene fra hovedbordet. Jeg brukte en skjæretang for å fjerne eventuelle gjenværende store kanter som muligens kan skade. Deretter brukte jeg sandpapir til å glatte sidene av juletreet og til slutt ha tre rene brett: hovedtreet og hans to finner.

Koble til brettene -

En finne er festet til hovedkortet ved å lodde en 2 -pins pinhead -kontakt mellom dem. Pinhead -kontakten har to bruksområder her: hold vingen mot hovedkortet og bring spenningen og massen til LED -lampene på finnen.

Jeg kuttet 2* 2 pins pinhead -kontakter fra en stor pinhead -kontaktlist og rengjorde plastkantene med sandpapir. Deretter loddet jeg dem topp til hale på hovedkortet som vist på bildene, en på toppsiden og den andre på undersiden.

Jeg loddet de to finnene til kontaktene, og var forsiktig med å justere dem riktig og plassere finnen med et hakk på batterikontakten.

PCB -juletreet er nå endelig montert!

Slå på kretsen -

Kretskortet drives av et CR1220 litiumbatteri på 3V. Når knappcellen er satt inn i batteriholderen ned på brettet og bryteren lukket, begynner alle lysdiodene å blinke som magi!

Knappcellen som brukes i dette prosjektet har en gjennomsnittlig kapasitet på 40 mAh, noe som for eksempel betyr at den kan levere opptil 40 mA i løpet av 1 time, eller 20 mA i løpet av 2 timer. Det nåværende forbruket til PCB -juletreet er rundt 80 mA, og avhenger av fargene på de valgte lysdiodene: hvite, blå og lilla lysdioder trekker mer strøm enn røde, oransje og gule lysdioder.

Av erfaring anbefaler jeg deg å bruke røde, oransje, gule og grønne lysdioder, da de vil spare batterilevetiden mens de gir fine farger i julestemningstemaet:) Med disse fargene i like store mengder lyser PCB -juletrærne i løpet av 1 time til de grønne lysdiodene begynner å falme.

Trinn 7: Konklusjon

Jeg hadde det gøy med å designe disse små PCB -juletrærne, og jeg lærte mye om PCB -produksjon og PCB -panelisering.

Takket være den rimelige utformingen av prosjektet, har loddeverkstedet blitt tilbudt gratis til de som ønsket å prøve det. Disse PCB -ene har vært veldig vellykkede i klubben min, og mange nye medlemmer har loddet sin første chip basert på SMD -komponenter. Jeg var mer enn glad for å høre at noen av mine kreasjoner hadde pyntet juletrærne til vennene mine.

I dag er jeg stolt over å kunne overføre kunnskapen jeg fikk under dette prosjektet gjennom denne workshopen og denne opplæringen. Jeg håper du likte det og ønsker deg alt godt i året som kommer:)