Stargate برای دسکتاپ شما - طراحی PCB: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

پروژه های Fusion 360 »

اگر این پروژه را دوست دارید ، لطفاً در مسابقه PCB (در انتهای صفحه) به آن رای دهید

Stargate SG-1 برنامه تلویزیونی مورد علاقه من در تمام مدت است. طی دو ماه گذشته ، من دخترم را مجبور کرده ام که تمام سریال را تماشا کند. ما در فصل 4 بودیم که دیدم Instructables یک مسابقه PCB را اجرا می کند و به نظر می رسید که این یک فرصت عالی برای طراحی Stargate خودم است که می توانم روی میزم بگذارم.

این پروژه همان چیزی است که من به آن رسیدم. این قطر PCB Stargate با قطر 4 اینچ ، همراه با DHD (این دستگاه Dial-Home Device برای افراد عادی است) ، روی میز شما نشسته و روشن می شود! روی صفحه لمسی خازنی DHD ضربه بزنید و هر شورون به ترتیب روشن می شود. به شورون هفتم برسید و کرم چاله روشن می شود!

PCB به صورت یک تکه طراحی شده و از هم جدا می شود. DHD در مرکز قرار دارد و گوشه های بیرونی از Stargate و DHD پشتیبانی می کنند. با دو باتری AA کار می کند و نگهدارنده باتری به عنوان پایه DHD عمل می کند.

منطق توسط ATtiny85 ارائه می شود که LED ها را از طریق یک شیفت رجیستر 74HC595 روشن می کند. برای مشاهده نحوه طراحی آن و دستورالعمل نحوه مونتاژ آن به ادامه مطلب بروید!

مرحله 1: نمونه سازی

در صورت امکان ، می خواهید طرح های PCB خود را قبل از ساخت هر چیزی روی یک تخته نان نمونه اولیه کنید. این روزها ساخت PCB بسیار مقرون به صرفه است ، اما هنوز نمی خواهید وقت یا پول خود را هدر دهید.

در مورد من ، من قبلاً هرگز با یک شیفت ثبت نام کار نکرده بودم ، بنابراین این چیزی بود که من باید روی آزمایش متمرکز شوم. من برای یادگیری نحوه عملکرد آنها به شدت به این آموزش قابل اتکا اعتماد کردم:

من در واقع اشتباه کردم که قبل از آزمایش کامل PCB ها را سفارش دادم. طرح اصلی من از LED های WS2812B با آدرس جداگانه استفاده می کرد. آنها به چند دلیل خوب کار نکردند و من زمان و پول زیادی را هدر دادم. طراحی جدید ساده تر و ارزان تر است.

برای نمونه اولیه طرح ثبت شیفت خود برای بازنگری دوم PCB ها ، همه چیز را روی یک تخته نان قرار دادم. ATtiny85 ، رجیستر شیفت ، مقاومت ها و LED ها همه در آنجا هستند. همچنین ناحیه دوم برای برنامه نویسی ATtiny85 از طریق آردوینو وجود دارد (در Google نحوه انجام این کار ، آموزش های زیادی وجود دارد).

لیست کامل قطعات این پروژه:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x 74HC595 Shift Register
• 7 عدد LED قرمز 3 میلی متری
• LED 1x آبی 3 میلی متری
• مقاومت 2x 120 اهم
• سوئیچ 1x 1P2T SPDT
• نگهدارنده باتری 1 برابر

کد ATtiny85 (با استفاده از آردوینو فلش شده است) پیوست شده است. پس از آزمایش ، به سراغ طراحی PCB رفتم.

مرحله 2: طراحی PCB

اگر می خواهید PCB هایی با استفاده از طرح من ساخته شوند ، می توانید از پوشه StargatePlots.zip که ضمیمه شده است استفاده کنید. این شامل فایل های Gerber است تا این موارد ساخته شود

طراحی فیزیکی PCB برای محصول نهایی بسیار مهم بود ، به ویژه اینکه از هم جدا می شود و قسمت هایی از PCB به عنوان پشتیبان استفاده می شود. به همین دلیل ، من در CAD شروع کردم. من برای طراحی PCB ، از جمله زبانه ها ، از Autodesk Fusion 360 استفاده کردم.

PCB Outline در Fusion 360

هنگامی که PCB خود را با CAD طراحی کردید ، به راهی نیاز دارید که آن را به نرم افزار طراحی PCB خود اضافه کنید تا برش لبه اضافه شود. تنها کاری که باید در Fusion 360 انجام دهید این است که یک طرح جدید روی سطح قطعه ایجاد کنید و تمام لبه ها را نمایش دهید. سپس فقط طرح را ذخیره کنید. در قسمت مرورگر جزء (در سمت چپ پنجره) طرح جدید را انتخاب کرده و آن را به عنوان DXF صادر کنید. آن را برای بعد ذخیره کنید

شماتیک KiCAD

من طراحی PCB واقعی خود را در KiCAD انجام دادم. من از Autodesk Eagle استفاده می کردم ، اما آن را نزدیک به مهلت مسابقه کاهش می دادم و وقت نداشتم که چگونه از Eagle استفاده کنم. در KiCAD ، اولین قدم این است که شماتیک PCB خود را ایجاد کنید. شماتیک یک بلوک دیاگرام ساده طراحی شماست و هدف اصلی آن این است که به KiCAD بگوید کدام پایه های اجزا به هم متصل شده اند.

کامپوننت سفارشی

KiCAD تقریباً تمام قطعاتی را که من از آنها استفاده می کردم در خود داشت ، بنابراین آنها را به سادگی اضافه کردم و پین ها را متصل کردم. استثناء بزرگ صفحه لمسی خازنی بود که کاملاً سفارشی است. برای اضافه کردن آن ، مجبور شدم یک ردپای جدید PCB ایجاد کنم.

ابتدا ، شکل صفحه لمسی را در InkScape ترسیم کردم. سپس از مبدل Bitmap KiCAD برای تبدیل آن به ردپای قطعه جدید استفاده کردم. سپس به شماتیک من اضافه شد.

PCB KiCAD

پس از اتمام شماتیک ، می توانید طرح واقعی PCB را ایجاد کنید. KiCAD فقط تمام ردپاها را روی ورق می اندازد و تعیین موقعیت آنها بر عهده شما است. با این حال ، ابتدا می خواهید آن DXF طرح کلی PCB خود را وارد کنید.

به لایه Edge Cuts بروید و سپس وارد کردن DXF را انتخاب کنید. DXF طرح کلی خود را انتخاب کنید و روی برگه قرار می گیرد. سپس می توانید رد پای خود را در صورت لزوم قرار دهید. این مراحل در راهنماهای بسیار دقیقتر KiCAD به خوبی پوشش داده شده است. در نهایت ، مقداری پودر مسی با قسمت های محافظ اضافه کنید تا از بریدگی ها جلوگیری شود.

صفحه ابریشم سفارشی

هیچ Stargate بدون یک glyphs کامل نیست ، به این معنی که یک صفحه ابریشم سفارشی لازم است. من با یافتن تصویری در Google از Stargate که واژه ها را به وضوح نشان می داد ، شروع کردم. سپس ، من از GIMP برای حذف تمام تصویر به جز گلیف ها استفاده کردم و آن را سیاه و سفید کردم. من آن را به InkScape آوردم و آن را به یک تصویر بردار تبدیل کردم ، و آن را به اندازه مناسب مقیاس کردم.

از آنجا ، روند مشابه ایجاد یک ردپای سفارشی بود. اما ، به جای استفاده از تصویر به عنوان رد پای ، از آن برای لایه صفحه ابریشم استفاده کردم. سپس من فقط آن را به PCB منتقل کردم و قرار دادم. این روند برای گلیف های DHD تکرار شد.

مرحله 3: PCB های خود را تولید کنید

خدمات ساخت بسیاری وجود دارد که می توانید از آنها برای ساخت PCB های خود استفاده کنید. OSH Park یک انتخاب محبوب است که استفاده از آن بسیار آسان است و دارای کیفیت عالی است ، اما کمی گران است-PCB ها نیز بنفش هستند.

برای این پروژه ، من از سرویس PCB Seeed Studio Fusion استفاده کردم. این به طور قابل توجهی مقرون به صرفه تر بود ، کیفیت نیز عالی بود ، و آنها سفارشی سازی بسیار بیشتری را ارائه می دهند. به عنوان مثال ، من توانستم اینها را با رنگ مشکی تهیه کنم ، و چندین گزینه رنگ در دسترس است.

چند گزینه برای ارسال دارید ، اما من DHL را انتخاب کردم. من سفارش خود را در 11 ژانویه ثبت کردم و تابلوهای خود را در 22 ژانویه دریافت کردم. هزینه کل ، شامل حمل و نقل ، 51.94 دلار برای 10 مورد از این تخته های 101.6 در 101.6 میلی متر بود. اگر تخته ها را به رنگ سبز پیش فرض سفارش داده بودم ، ارزان تر می شدند. اما ، 5.20 دلار برای هر تخته با توجه به اندازه آنها بسیار منطقی است.

با توجه به همه این موارد ، می توانید از هر سرویسی که می خواهید استفاده کنید. دیگر گزینه های محبوب JLCPCB و PCBWay هستند. تنها کاری که باید انجام دهید این است که فایل های Gerber را از KiCAD یا Eagle ترسیم کنید تا طرح های خود را در این خدمات بارگذاری کنید. اگر از پارک OSH استفاده می کنید ، می توانید پروژه KiCAD خود را مستقیماً بارگذاری کنید.

مرحله 4: هیئت مدیره را جمع کنید

اگر تخته خود را طراحی کرده اید ، باید نحوه مونتاژ آن را بدانید. اما ، اگر از طراحی PCB من استفاده می کنید ، نحوه ترکیب آن را در اینجا مشاهده می کنید:

همه قطعات از طریق سوراخ هستند و روی برد برچسب گذاری شده اند ، بنابراین مونتاژ باید آسان باشد. هر جزء با برچسب در کنار تخته قرار می گیرد. مکان های ATtiny85 و 74HC595 هر دو با نحوه جهت گیری مشخص شده اند. تراشه ها دارای یک نقطه علامت گذاری به پین 1 هستند که در کنار بریدگی طرح کلی تراشه روی برد قرار می گیرد.

LED ها دارای قطبی هستند ، بنابراین هنگام قرار دادن آنها باید مراقب باشید. کاتد منفی (پای کوتاه) LED ها از سوراخ مربع عبور می کند و آند مثبت (پای بلند) از سوراخ گرد عبور می کند. ابتدا هفت LED قرمز را برای شورون ها لحیم کنید و سپس تخته را روی آن بچرخانید.

LED آبی باید با زاویه 90 درجه و به سمت مرکز Stargate خم شود. فقط آن را در نیمه راه قرار دهید و سپس قبل از لحیم کاری آن را خم کنید.

بعد سیم های DHD می آید. یک طرف هر سیم را به قسمت DHD PCB بچسبانید ، سپس انتهای دیگر را به قسمت Stargate لحیم کنید. مهم نیست که کدام سیم در کدام سوراخ می رود ، صفحه لمسی خازنی قطبی ندارد.

در نهایت سیم های باتری را لحیم کنید. اگر اولین بازبینی صفحه را داشته باشید ، به طور نامناسب علامت گذاری می شود و می گوید سوراخ پایین مثبت+است. این یک اشتباه از طرف من بود. سوراخ پایین (بیرونی) منفی است. بنابراین ، سیم باتری مثبت را به سوراخ بالا (داخلی) و سیم منفی را به سوراخ پایین (بیرونی) لحیم کنید.

مرحله 5: قطعات خود را به صورت سه بعدی چاپ کنید

این پروژه در مجموع دارای 9 قسمت چاپ سه بعدی است: هفت جلد شورون و قطعات جلو و عقب دیفیوزر LED کرم چاله.

شورون ها ساده هستند و برای داشتن استایل بیشتر روی LED های شورون چسب داغ می زنند. آنها باید به رنگ سیاه یا خاکستری چاپ شوند.

پخش کننده LED کرم چاله به دو قسمت تقسیم می شود تا چاپ را آسان تر و م effectiveثرتر کند. قطعه جلویی در فیلامنت شفاف چاپ می شود تا نور به داخل بتابد و قطعه پشتی با فیلامنت سفید چاپ می شود تا به بازتاب نور از جلو کمک کند.

همه این قطعات را می توان بدون پشتیبان چاپ کرد. من توصیه می کنم از یک لایه 0.15 میلی متر استفاده کنید ، پر شدن باید چیزی حدود 20 باشد.

مرحله 6: مونتاژ نهایی

برای اتمام مونتاژ Stargate ، فقط باید قطعات را با چسب حرارتی کنار هم قرار دهید. ابتدا ، توصیه می کنم از کاغذ سنباده یا درمل برای صاف کردن زبانه های قطعات PCB استفاده کنید.

سپس ، از کمی چسب داغ یا فوق چسب برای اتصال قسمت پخش کننده جلو به پشت دیفیوزر استفاده کنید. آنها باید متمرکز (متمرکز) باشند.

در مرحله بعد ، یک شورون را با چسب داغ پر کنید و آن را به سمت یک چراغ LED شورون فشار دهید. این کار را برای شش LED شورون دیگر تکرار کنید. پیش بروید و از چسب حرارتی بیشتری برای نصب دیفیوزر LED کرم چاله بر روی PCB استفاده کنید. سوراخ کوچکی برای قرار گرفتن LED در آن وجود دارد ، بنابراین فقط آن را وارد کرده و از قسمت ضخیم دیفیوزر به عنوان سطحی برای چسباندن داغ آن به PCB استفاده کنید.

سیم های DHD را چند بار دور سیم های باتری بپیچید تا مرتب شوند. PCB DHD قرار است بالای نگهدارنده باتری قرار گیرد ، بنابراین آن را گرم کنید (بنابراین سیم باتری در قسمت پایین قرار دارد). سپس از مقداری چسب حرارتی برای اتصال پایه ها (بدون شکاف) به کناره های نگهدارنده باتری استفاده کنید تا عمودی و پایدار بماند.

در نهایت ، پشتیبانی را با شکاف ها به شکاف های مربوطه در PCB Stargate فشار دهید. از چسب داغ روی هر کدام استفاده کنید تا در جای خود بماند.

و تمام شدی! فقط کافی است کلید را روشن کرده ، چند ثانیه صبر کنید و سپس می توانید روی صفحه لمسی ضربه بزنید تا هر شورون درگیر شود و یک کرم چاله ایجاد شود!