$ 1 PCB Christmas Tree: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Sundin ako sa Twitter! Sundin ang Higit Pa ng may-akda:

Tungkol sa: Ang pangalan ko ay Loann Boudin, gumagawa ako at mag-aaral na pranses na nag-aaral ng electronics engineering malapit sa Paris. Gustung-gusto kong gumawa ng mga bagay nang mag-isa at ibahagi ang aking mga proyekto sa lahat. Karagdagang Tungkol sa loboat »

PCB Christmas tree ni Loann BOUDIN | 2018

Pagdating ng Pasko, ano ang magagawa ng isang mahilig sa electronics? Isang PCB Christmas tree syempre!

Bilang isang miyembro ng isang maliit na club ng mga hobbyist ng electronics, nais kong ibahagi ang aking pagkahilig sa disenyo ng electronics at PCB sa pamamagitan ng maliliit na proyekto. Para sa Pasko, nais kong ipakilala ang SMD soldering uniberso sa mga bagong miyembro na may isang masaya at simpleng proyekto: maghinang ng isang maliit na PCB Christmas tree na may naka-embed na 0805 SMD flashing leds.

Inilalarawan ng itinuturo na ito ang proseso na sinundan ko upang isipin, magdisenyo at lumikha ng isang bungkos ng murang, maliit, kumikinang na mga Christmas tree sa mga naka-print na circuit board nang mas mababa sa $ 1 ang yunit. Enjoy:)

At … kung nagustuhan mo ang Makatuturo na ito, isaalang-alang ang pagboto para sa proyektong ito sa PCB Contest! Salamat !

Hakbang 1: Kailangan ng BOM, Mga Tool at Kasanayan

Kakailanganin mong:

Mga kinakailangang tool:

• panghinang
• wire ng panghinang
• papel de liha
• flat pliers
• pagputol ng pliers
• pinong tweezers

Opsyonal (ngunit madaling gamiting) mga tool:

• Fitter extractor
• multi-meter
• kamangha-manghang baso

Kasanayan:

pangunahing kasanayan sa paghihinang

Bill ng mga materyales:

Mga Bahagi	Tagatustos	Bultuhang presyo ($)	Presyo bawat PCB ($)
11x 0805 SMD blinking leds	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x CR1220 na baterya	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x may hawak ng baterya	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x switch ng toggle	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 pin header	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

Pinili ko ang mga murang sangkap upang panatilihin ang BOM sa ibaba ng simbolikong presyo na $ 1 bawat Christmas tree PCB. Ang kabuuang presyo para sa isang PCB Christmas tree na may lahat ng mga elektronikong sangkap na solder ay tinatayang sa $ 0, 67.

Hakbang 2: Naghahanap ng Inspirasyon…

Nais kong mag-disenyo ng isang makatotohanang puno ng PCB Christmas, kung saan ang dalawang PCB na nagtipun-tipon na patayo ay maaaring magbigay ng isang 3D na hugis na maaaring tumayo. Ang paglikha ng dalawang magkakaibang PCB ay hindi ginagawang mas kumplikado ang disenyo ngunit mas mahal, dahil mas maraming singil ang mga tagagawa kapag ang isang PCB ay naglalaman ng higit sa isang disenyo. Upang mapanatili ang presyo nang mas mababa hangga't maaari, kailangan kong mag-isip tungkol sa isang matalinong pamamahala sa puwang ng disenyo ng PCB upang mabawasan ang basura at gastos. Sa aking hangarin na idisenyo ang perpektong PCB Christmas tree para sa aking hangarin, naghanap ako ng mga katulad na proyekto sa Google at Mga Instructable.

Natagpuan ko ang disenyo ng bluquesh, kung saan natagpuan ko ang partikular na kawili-wili at napakahusay na dokumentado. Sa kanyang unang Instructable, inilalarawan ng miyembro na ito kung paano niya nagawang lumikha ng isang maliit na PCB Christmas tree na may maraming mga tampok:

• Naka-embed na Arduino chip
• Mga bi-color SMD LED
• Capacitive touch
• Naka-embed na baterya
• DC / DC boost circuit
• … at iba pa !

Ang ilan sa mga tampok na ito ay hindi tugma sa aking proyekto, na naglalayong maging simple at mababang gastos. Gayunpaman, ang isa pang detalye ng kanyang proyekto ay nakakuha ng aking pansin: ang bluquesh ay pinamamahalaang magkasya ang kanyang disenyo ng 3D Christmas tree sa isang parisukat na lugar na may zero na basura ng puwang. Sa pamamagitan ng paglikha ng dalawang mga hugis palikpik na hugis pir sa tabi ng pangunahing pir, ginamit niya muli ang nasayang na espasyo upang lumikha ng isa pang buong puno sa kabila ng kanyang kumplikadong anyo.

Inangkop ko at ginamit muli ang matalinong disenyo na ito sa aking proyekto.

Hakbang 3: Disenyo ng PCB

Dinisenyo ko ang aking PCB Christmas tree gamit ang Autodesk EAGLE. Ang EAGLE ay isang software ng electronic design automation (EDA) na nagbibigay-daan sa disenyo ng mga diagram ng eskematiko, paglalagay ng bahagi at pagruruta ng PCB.

Sinimulan ko ang disenyo sa pamamagitan ng paglikha ng iskema ng electronic circuit. Binubuo ito sa 11 flashing LEDs nang kahanay, pinalakas ng isang baterya ng 3 V button cell. Maaaring buksan o isara ng isang switch ang circuit. Sa wakas, isang opsyonal na pagsukat ng kapasitor ng 10 µF ay inilalagay sa pagitan ng boltahe ng baterya at ng lupa.

Ginawa ko ang pagpipilian upang hindi isama ang isang risistor sa serye sa mga LEDs dahil ang 3 V ay malapit sa boltahe ng pasulong ng maraming mga kulay ng LED:

Ang eskematiko at ang PCB ay nahahati sa tatlong bahagi:

• ang pangunahing board: mayroon itong hugis ng Christmas tree at may kasamang may hawak ng baterya, ang switch, 3 LEDs sa tuktok na mukha at 2 LEDs sa ilalim na mukha. Pinapayagan ng dalawang 2-pin na konektor na pinhead na kumonekta at bigyan ng lakas ang dalawang palikpik, isa sa tuktok na mukha at isa pa sa ibabang mukha.
• sa tuktok na palikpik: mayroon itong isang hugis ng kalahating isang Christmas tree na may isang bingaw para sa may hawak ng baterya at may kasamang 1 LED sa tuktok na mukha at 2 LEDs sa ilalim na mukha. Ang isang 2-pin pinhead konektor ng bakas ng paa ay nagbibigay-daan sa palikpik upang maiugnay at pinalakas sa pangunahing board.
• sa ilalim ng palikpik: mayroon itong isang hugis ng kalahati ng isang Christmas tree at may kasamang 2 LEDs sa tuktok na mukha at 1 LED sa ibabang mukha. Ang isang 2-pin pinhead na konektor ng bakas ng paa ay nagbibigay-daan sa palikpik upang maiugnay at pinalakas sa pangunahing board.

Nagpasya akong pumili para sa isang pinababang sukat ng 48 * 48 mm bawat pir sa pamamagitan ng pagguhit ng balangkas ng board na may ika-20 layer na "Dimensyon".

Inilabas ko ang hugis ng puno ng fir gamit ang ika-46 na layer na "Milling" na may lapad na 3 mm: ang linyang ito ay binibigyang kahulugan bilang isang lugar ng paggiling para sa tagagawa, at pinaghiwalay ang pir mula sa mga palikpik nito.

Kapag malinaw na natukoy ang balangkas ng circuit, inilagay ko ang pinakamalaking mga sangkap tulad ng may hawak ng baterya at ang switch, pagkatapos ang mga LED upang ang kanilang pamamahagi ay kaaya-aya.

Nagdagdag ako ng isa pang lugar ng paggiling sa isang palikpik upang ang may-ari ng baterya ay maaaring magkasya at isang butas sa tuktok ng puno upang mai-hang ito kahit saan (sa isang tunay na Christmas tree para sa exemple).

Pagkatapos, itinuro ko ang lahat ng mga bahagi gamit ang mga layer ng Top at Bottom: ang boltahe ng baterya ay ipinamamahagi sa mga LED na may 0, 5 mm na mga bakas ng lapad at isang pangkalahatang eroplano sa lupa.

Sa wakas, dinisenyo ko ang dalawang mga tab na breakaway at inilagay ang mga ito sa pagitan ng pangunahing pir at mga palikpik nito sa 3 mm na paggiling ng paggiling upang mapanatili ang aking board bilang isang solong disenyo at payagan ang PCB panelization (tingnan ang susunod na hakbang para sa karagdagang detalye).

Ang lahat ng mga file ng Eagle ay matatagpuan sa aking github o sa ibaba ▼

Hakbang 4: Pag-panelize ng PCB

Karamihan sa mga tagagawa ng PCB ngayon ay nag-aalok ng isang solong presyo ng $ 5 para sa 10 PCB hanggang sa 100 * 100 mm ang laki. Ang presyo ay mananatiling pareho kung ang circuit ay 50 * 50 mm o 100 * 100 mm. Posible ang pag-optimize sa gastos sa pamamagitan ng pag-maximize ng bilang ng mga circuit sa maximum na lugar na ito. Ang panelization ng PCB ay binubuo ng paglikha ng isang solong PCB mula sa maraming maliliit upang mabawasan ang gastos at basura.

Karamihan sa mga tagagawa ng PCB ay hindi naniningil ng labis na gastos para sa magkatulad na panelisasyon ng disenyo. Nangangahulugan ito na maaari mong pamahalaan upang magkasya sa maraming maliliit na PCB sa isa nang libre, ngunit dapat itong manatili sa parehong disenyo para sa lahat. Maraming mga impormasyong matatagpuan sa website ng tagagawa ng PCB na Seeedstudio.

Ang panelization ng PCB ay maaaring dumating sa 2 paraan:

Paraan ng pag-panel ng V-uka: binubuo ito ng pagputol ng 1/3 ang kapal ng board mula sa itaas at 1/3 ang kapal mula sa ilalim, kahanay ng tuktok na hiwa, na may 30- hanggang 45-degree na bilog na talim ng paggupit. Magagawa lamang ito sa mga tuwid na linya hanggang sa pag-array ng PCB

Paraan ng panelization ng Breakaway-tab: binubuo ito ng pag-iiwan ng butas na butas na pagruruta ng mga puwang sa pagitan ng mga PCB. Ang agwat sa pagitan ng dalawang PCB ay nasa paligid ng 2, 5 mm dahil ito ang pamantayan ng laki ng router sa karamihan sa mga katha na bahay at nangangailangan lamang ng isang solong pagpasa ng router bit upang gilingan ang board. Ang mga pattern ng pagbubutas ng N-Holes ay pamantayan para sa mga breakaway tab at idinisenyo upang madaling matanggal nang hindi nag-iiwan ng mga hindi kanais-nais na mga protrusion ng board

Maraming mga impormasyon tungkol sa disenyo ng panelization ng PCB ay matatagpuan sa napakahusay na dokumentadong artikulo na isinulat ni Jack Lucas para sa www. ElectronicDesign.com.

Upang mabawasan ang gastos ng aking proyekto, napagpasyahan kong i-panelize ang apat sa aking mga PCB Christmas tree sa iisang board. Una, kailangan kong i-link ang dalawang palikpik ng PCB Christmas tree sa pangunahing board. Dinisenyo ko ang dalawang mga tab na breakaway na may isang 3-hole na butas na butas na nagli-link sa bawat palikpik sa pangunahing board ng Christmas tree. Ang mga breakaway tab ay gawa sa 2 * 3 hole na may diameter na 0, 9 mm.

Kapag natapos ang disenyo ng isang PCB Christmas tree, dinoble ko ito ng apat na beses at ipinadala ang bawat isa sa kanila sa tabi-tabi upang punan ang 100 * 100 mm na lugar na ipinataw ng gumawa. Ang lahat ng mga disenyo ay spaced sa pamamagitan ng 3mm at konektado sa mga breakaway tab na may isang 3-hole butas na butas.

Ang pangwakas na PCB ay may sukat na 100 * 100 mm at naglalaman ng 4 na mga Christmas tree PCB. Ang halaga ng isang yunit ng PCB ay nahahati sa 4!

Hakbang 5: Pag-solder ng PCB

Kapag ang lahat ng mga bahagi ay natipon ang pag-solder ng PCB ay maaaring magsimula!

Paghinang ng mga LED -

Mahusay na magsimula sa mga LED na paghihinang dahil sila ang pinakamaliit na sangkap. Ang paghihinang sa kanila sa huli ay gagawing mas mahirap ang gawain dahil ang mga mas malalaking sangkap ay maaaring makagambala sa kanilang pagkakalagay. Ang mga LED ay polarized na mga sangkap at mahalagang kilalanin sa PCB kung paano sila dapat solder. Ang LEDs footprint sa PCB ay palaging pareho: ang pad na konektado sa ground plane ay ang masa (cathode) at ang pad na konektado sa isang track ay ang supply voltage (anode). Ang isang berdeng arrow sa ilalim ng CMS LED ay nagpapahiwatig ng direksyon ng daloy ng kasalukuyang at samakatuwid ang polarity nito.

Ang pagsubok ng isang LED na may isang multimeter sa "diode tester" na pagsasaayos ay maaaring makatulong na matukoy ang polarity at kulay nito.

Upang maghinang ng mga LED, una akong nagsimula sa pamamagitan ng paglalagay ng isang maliit na halaga ng panghinang sa isa sa mga LED pad. Pagkatapos ay lumapit ako sa LED na may pinong mga sipit habang pinapanatili ang solder na tinunaw sa aking panghinang na bakal. Sa sandaling mailagay nang tama ang led, inalis ko ang aking soldering iron upang patatagin ang solder. Ang pangalawang solder ay maaaring gawin nang hindi na kailangang hawakan ang LED gamit ang tweezers. Ang prosesong ito ay paulit-ulit para sa natitirang 10 LEDs.

Paghinang ng may hawak ng baterya -

Hawak ng may hawak ng baterya ang cell ng pindutan laban sa PCB upang likhain ang koneksyon sa kuryente. Upang mahigpit na hawakan ang baterya, naglagay ako ng isang maliit na layer ng lata sa pad ng may hawak ng baterya. Ang konektor ay inilalagay at naihihinang.

Paghinang ng switch -

Sa wakas, ang switch ay solder sa parehong bahagi ng konektor ng baterya. Ang toggle ay nakausli mula sa PCB para sa madaling operasyon.

Hakbang 6: Pag-iipon ng PCB

Kapag ang lahat ng mga sangkap ay naghinang, oras na upang tipunin ang Christmas tree.

Paghiwalayin ang mga board -

Sinimulan kong basagin ang pisara gamit ang mga flat pliers upang paghiwalayin ang dalawang palikpik mula sa pangunahing board. Gumamit ako ng mga cutting pliers upang alisin ang anumang natitirang malaking gilid na maaaring makasakit. Pagkatapos, gumamit ako ng papel de liha upang makinis ang mga gilid ng Christmas tree at sa wakas ay may tatlong malinis na board: ang pangunahing puno at ang kanyang dalawang palikpik.

Pagkonekta sa mga board -

Ang isang palikpik ay nakakabit sa pangunahing board sa pamamagitan ng paghihinang ng isang 2 pin na konektor ng pinhead sa pagitan nila. Ang konektor ng pinhead ay may dalawang gamit dito: hawakan ang pakpak sa pangunahing board at dalhin ang boltahe at masa sa mga LED ng palikpik.

Pinutol ko ang 2 * 2 pin na mga konektor ng pinhead mula sa isang malaking strip ng konektor ng pinhead at nilinis ang mga gilid ng plastik na may papel de liha. Pagkatapos, hinangad ko ang mga ito sa ulo hanggang buntot sa pangunahing board tulad ng ipinakita sa mga larawan, isa sa itaas na mukha at ang isa sa ibabang mukha.

Inhinang ko ang dalawang palikpik sa mga konektor na maingat na maayos na ihanay ang mga ito at ilagay ang palikpik na may isang bingaw sa gilid ng konektor ng baterya.

Ang PCB Christmas tree ay natapos na sa wakas!

Pag-on sa circuit -

Ang PCB ay pinalakas ng isang CR1220 lithium na baterya ng 3V. Kapag ang butones na cell ay ipinasok sa may hawak ng baterya pababa sa board at sarado ang switch, lahat ng mga LED ay nagsisimulang kumikislap tulad ng mahika!

Ang button cell na ginamit sa proyektong ito ay may average na kapasidad na 40 mah, na nangangahulugang para sa exemple na maaari itong maghatid ng hanggang sa 40 mA sa loob ng 1 oras, o 20 mA sa loob ng 2 oras. Ang kasalukuyang pagkonsumo ng PCB Christmas tree ay nasa 80 mA, at depende sa mga kulay ng mga LED na pinili: ang puti, asul at lila na LEDs ay gumuhit ng mas maraming kasalukuyang kaysa sa pula, orange, at dilaw na LEDs.

Sa pamamagitan ng karanasan, inirerekumenda ko sa iyo na gumamit ng pula, kahel, dilaw at berde na mga LED, dahil itatabi nila ang buhay ng baterya habang nagbibigay ng magagandang kulay sa tema ng espiritu ng Pasko:) Sa mga kulay na ito sa pantay na sukat, ang aking mga PCB Christmas tree ay kumikinang sa loob ng 1 oras hanggang sa magsimulang mawala ang berdeng mga LED.

Hakbang 7: Konklusyon

Nakatutuwa ako sa pagdidisenyo ng mga maliliit na puno ng PCB na ito at marami akong natutunan tungkol sa PCB manufacturing at PCB panelization.

Salamat sa murang disenyo ng proyekto, ang soldering workshop ay inalok nang libre sa mga nais na subukan ito. Ang mga PCB na ito ay naging matagumpay sa aking club at maraming mga bagong miyembro ang naghinang ng kanilang unang maliit na tilad batay sa mga bahagi ng SMD. Lalo akong nasisiyahan na marinig na ang ilan sa aking mga nilikha ay pinalamutian ang mga Christmas tree ng aking mga kaibigan.

Ngayon, ipinagmamalaki ko na makapagpadala sa pamamagitan ng pagawaan at sa tutorial na ito na aking nakuhang kaalaman sa panahon ng proyektong ito. Sana nagustuhan mo ito at nais ko ang pinakamahusay para sa darating na taon:)