سیم پیچ PCB در KiCad: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

پروژه های Fusion 360 »

چند هفته قبل من یک صفحه نمایش مکانیکی 7 بخش ایجاد کرده بودم که از آهنرباهای الکتریکی برای فشار دادن بخش ها استفاده می کرد. این پروژه با استقبال خوبی روبرو شد ، حتی در مجله Hackspace منتشر شد! آنقدر نظرات و پیشنهادات دریافت کردم که مجبور شدم نسخه بهتری از آن را ارائه دهم. بنابراین ، از همه متشکرم!

در ابتدا من برنامه ریزی کرده بودم که حداقل 3 یا 4 رقم را ایجاد کنم تا نوعی اطلاعات مفید در آن نشان داده شود. تنها چیزی که من را از انجام این کار باز داشت ، الکترومغناطیس های تشنه قدرت بودند. با تشکر از آنها ، هر رقم حدود 9A را ترسیم می کند! آن خیلی زیاد است! اگرچه ارائه این مقدار زیاد مشکلی نداشت اما می دانستم که می تواند بسیار بهتر باشد. اما سپس با پروژه FlexAR کارل روبرو شدم. این در اصل یک آهنربای الکترومغناطیسی روی PCB انعطاف پذیر است. او پروژه های فوق العاده ای را با استفاده از آن ساخته است. حتما کارهای او را بررسی کنید! به هر حال ، من را به این فکر انداخت که آیا می توانم از همان سیم پیچ های PCB برای فشار دادن/کشیدن قطعات استفاده کنم. این بدان معناست که من می توانم صفحه نمایش را کوچکتر و کم مصرف تر کنم. بنابراین در این دستورالعمل ، من سعی می کنم چند نوع از سیم پیچ ها را ایجاد کرده و سپس آنها را آزمایش کنم تا ببینم کدام یک بهترین کار را می کند.

بیایید شروع کنیم!

مرحله 1: برنامه

برنامه این است که یک PCB آزمایشی با چند نوع سیم پیچ طراحی شود. این یک روش آزمایش و خطا خواهد بود.

برای شروع ، من از محرک انعطاف پذیر کارل به عنوان مرجع استفاده می کنم که یک PCB 2 لایه با 35 دور در هر لایه است.

تصمیم گرفتم ترکیب های زیر را امتحان کنم:

• 35 دور - 2 لایه
• 35 دور - 4 لایه
• 40 دور - 4 لایه
• 30 دور - 4 لایه
• 30 دور - 4 لایه (با سوراخ برای هسته)
• 25 دور - 4 لایه

حالا اینجا قسمت سخت می آید. اگر از KiCad استفاده کرده اید ، ممکن است بدانید که KiCad اجازه نمی دهد آثار مس خمیده وجود داشته باشد ، فقط آثار مستقیم وجود دارد! اما اگر بخشهای مستقیم کوچک را به گونه ای به هم متصل کنیم که منحنی ایجاد کند ، چطور؟ عالی. حالا این کار را چند روز ادامه دهید تا یک سیم پیچ کامل داشته باشید !!!

اما منتظر بمانید ، اگر به فایل PCB ، که KiCad تولید می کند ، در یک ویرایشگر متن نگاه کنید ، می بینید که موقعیت هر بخش به صورت مختصات x و y به همراه برخی اطلاعات دیگر ذخیره شده است. هر گونه تغییر در اینجا در طراحی نیز منعکس خواهد شد. حال ، اگر بتوانیم تمام موقعیت های مورد نیاز برای تشکیل یک سیم پیچ کامل را وارد کنیم ، چه؟ به لطف جوآن اسپارک ، او یک اسکریپت پایتون نوشته است که پس از وارد کردن چند پارامتر ، تمام مختصات مورد نیاز برای تشکیل یک سیم پیچ را بیرون می ریزد.

کارل ، در یکی از ویدئوهای خود ، از Altium's Circuit Maker برای ایجاد سیم پیچ PCB خود استفاده کرده است ، اما من تمایلی به یادگیری نرم افزار جدید نداشتم. شاید بعدا.

مرحله 2: ساخت کویل در KiCad

ابتدا یک کانکتور روی شماتیک قرار دادم و آن را مطابق شکل بالا سیم کشی کردم. این سیم به یک سیم پیچ در طرح PCB تبدیل می شود.

در مرحله بعد ، باید شماره خالص را به خاطر بسپارید. اولی خالص 0 ، بعدی 1 خالص و غیره خواهد بود.

سپس ، اسکریپت پایتون را با استفاده از هر IDE مناسب باز کنید.

عرض ردیابی مورد استفاده را انتخاب کنید. پس از آن ، سعی کنید با طرفین آزمایش کنید ، شعاع را شروع کرده و فاصله را دنبال کنید. فاصله مسیر باید دو برابر عرض مسیر باشد. هرچه تعداد "ضلع" بیشتر باشد ، سیم پیچ نرم تر می شود. Sides = 40 برای اکثر سیم پیچ ها بهتر کار می کند. این پارامترها برای همه سیم پیچ ها یکسان باقی می مانند.

شما باید چند پارامتر مانند مرکز ، تعداد دورها ، لایه مس ، تعداد خالص و مهمتر از همه ، جهت چرخش (چرخش) را تنظیم کنید. در حالی که از یک لایه به لایه دیگر می رویم ، جهت تغییر جهت باید ثابت بماند. در اینجا ، spin = -1 نشان دهنده جهت عقربه های ساعت است و spin = 1 نشان دهنده خلاف جهت عقربه های ساعت است. به عنوان مثال ، اگر لایه مسی جلو در جهت عقربه های ساعت حرکت می کند ، لایه مسی پایینی باید در جهت عقربه های ساعت حرکت کند.

اسکریپت را اجرا کنید تا تعداد زیادی در پنجره خروجی به شما نشان داده شود. همه چیز را در فایل PCB کپی و جایگذاری کرده و ذخیره کنید.

فایل PCB را در KiCad باز کنید و سیم پیچ زیبای شما وجود دارد.

در نهایت ، اتصالات باقیمانده را به کانکتور بسازید و کار تمام است!

مرحله 3: سفارش PCB ها

در هنگام طراحی کویل ، من برای همه سیم پیچ ها از مس 0.13 میلی متر ضخامت استفاده کرده ام. اگرچه JLCPCB می تواند حداقل عرض 0.09 میلی متر را برای PCB 4/6 لایه انجام دهد ، اما من احساس نکردم که آن را بیش از حد نزدیک می کنم.

پس از اتمام طراحی PCB ، فایل های gerber را در JLCPCB بارگذاری کردم و PCB ها را سفارش داد.

در صورت تمایل برای بارگیری فایل های gerber ، اینجا را کلیک کنید.

مرحله 4: ایجاد بخش های آزمون

من چند بخش آزمایشی با اشکال و اندازه های مختلف در Fusion 360 طراحی کردم و آنها را به صورت سه بعدی چاپ کردم.

از آنجایی که من از مس 0.13 میلی متر برای سیم پیچ ها استفاده کرده ام ، می تواند حداکثر جریان 0.3A را تحمل کند. الکترومغناطیسی که در اولین ساخت از آن استفاده کرده بودم تا 1.4A می رسد. واضح است که کاهش قابل ملاحظه ای در نیرو ایجاد خواهد شد ، بدین معنا که من باید وزن بخش ها را سبک کنم.

من قسمت را کوچک کردم و ضخامت دیوار را کاهش دادم و شکل قبلی را حفظ کردم.

من حتی آن را با اندازه های مختلف آهنربا آزمایش کردم.

مرحله 5: نتیجه گیری

من متوجه شدم که یک سیم پیچ با 4 لایه و 30 دور در هر لایه به همراه آهنربای نئودیمیوم 6 1.5 1.5 میلی متر برای بلند کردن قطعات کافی است. بسیار خوشحالم که می بینم ایده در حال اجراست.

پس فعلا همین. در مرحله بعد ، من تجهیزات الکترونیکی را برای کنترل بخش ها پیدا می کنم. نظرات و پیشنهادات خود را در نظرات زیر به من اطلاع دهید.

متشکرم که تا انتها پایبند بودید. امیدوارم همه شما عاشق این پروژه باشید و امروز چیز جدیدی یاد گرفته باشید. برای پروژه های بیشتر در کانال YouTube من مشترک شوید.