درخت کریسمس PCB $ 1: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

من را در توییتر دنبال کنید! بیشتر توسط نویسنده دنبال کنید:

درباره: نام من Loann Boudin است ، من یک سازنده و دانشجوی فرانسوی هستم که در نزدیکی پاریس مهندسی الکترونیک می خوانم. من عاشق ساختن چیزها به تنهایی هستم و پروژه هایم را با همه به اشتراک می گذارم. اطلاعات بیشتر درباره loboat »

درخت کریسمس PCB توسط Loann BOUDIN | 2018

وقتی کریسمس فرا می رسد ، یک عاشق لوازم الکترونیکی چه کاری می تواند انجام دهد؟ البته یک درخت کریسمس PCB!

من به عنوان عضو یک باشگاه علاقمندان به وسایل الکترونیکی کوچک ، دوست دارم اشتیاق خود را برای طراحی لوازم الکترونیکی و PCB از طریق پروژه های کوچک به اشتراک بگذارم. برای کریسمس ، من می خواستم جهان لحیم کاری SMD را با یک پروژه ساده و سرگرم کننده به اعضای جدید معرفی کنم: یک درخت کریسمس PCB مینیاتوری را با چراغ های چشمک زن 0805 SMD تعبیه کنید.

این دستورالعمل فرایندی را که من برای تخیل ، طراحی و ایجاد درختان کریسمس ارزان و کوچک و درخشان روی تابلوهای مدار چاپی با قیمت کمتر از 1 دلار واحد دنبال کردم ، توصیف می کند. لذت بردن:)

و … اگر این دستورالعمل را دوست داشتید ، به این پروژه در مسابقه PCB رای دهید! متشکرم !

مرحله 1: BOM ، ابزارها و مهارتهای مورد نیاز

شما نیاز خواهید داشت:

ابزار لازم:

• آهن لحیم کاری
• سیم لحیم کاری
• سمباده
• انبردست تخت
• برش انبردست
• موچین خوب

ابزارهای اختیاری (اما مفید):

• دودکش
• چند متری
• شیشه ای باشکوه

مهارت ها:

مهارت های اولیه لحیم کاری

صورت حساب مواد:

اجزاء	تامین کننده	قیمت عمده ($)	قیمت هر PCB ($)
LED های چشمک زن 11x 0805 SMD	Aliexpress	15, 79	0, 29
1 عدد باتری CR1220	Aliexpress	0, 75	0, 15
نگهدارنده باتری 1 برابر	Aliexpress	6, 58	0, 07
سوئیچ ضامن 1x	Aliexpress	2, 62	0, 03
سرصفحه 2 * 2 پین	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	SeeedStudio	4, 90	0, 12

من اجزای ارزان را برای حفظ BOM زیر قیمت نمادین 1 دلار در هر PCB درخت کریسمس انتخاب کرده ام. قیمت کلی برای یک درخت کریسمس PCB با تمام قطعات الکترونیکی لحیم شده 0 ، 67 دلار تخمین زده می شود.

مرحله 2: به دنبال الهام…

من می خواستم یک درخت کریسمس PCB واقع بینانه طراحی کنم ، جایی که دو PCB که عمود بر هم جمع شده اند می توانند شکل سه بعدی ایجاد کنند که بتواند ایستادگی کند. ایجاد دو PCB متفاوت طراحی را پیچیده تر نمی کند اما گرانتر است ، زیرا تولیدکنندگان زمانی که PCB حاوی بیش از یک طرح باشد هزینه بیشتری دریافت می کنند. به منظور پایین نگه داشتن قیمت تا آنجا که ممکن است ، من باید در مورد مدیریت فضایی هوشمندانه طراحی PCB به منظور کاهش ضایعات و هزینه فکر کنم. در تلاش برای طراحی درخت کریسمس PCB مناسب برای هدفم ، پروژه های مشابه را در Google و Instructables جستجو کردم.

من با طراحی bluquesh برخورد کردم ، که به نظرم جالب بود و بسیار مستند بود. این عضو در اولین دستورالعمل خود توضیح می دهد که چگونه او موفق به ایجاد یک درخت کریسمس PCB کوچک با بسیاری از ویژگی ها شده است:

• تراشه آردوینو جاسازی شده
• LED های SMD دو رنگ
• لمس خازنی
• باتری تعبیه شده
• مدار تقویت DC/DC
• … و بیشتر !

برخی از این ویژگی ها با پروژه من که هدف آن ساده و کم هزینه است سازگار نیستند. با این وجود ، جزئیات دیگری از پروژه او توجه من را به خود جلب کرد: bluquesh موفق شد طرح درخت کریسمس سه بعدی خود را در منطقه ای مربع و بدون اتلاف فضا قرار دهد. او با ایجاد دو باله نیم شاخه در کنار صنوبر اصلی ، از فضای هدر رفته برای ایجاد درخت کامل دیگر با وجود فرم پیچیده اش استفاده کرد.

من این طرح هوشمندانه را در پروژه خود اقتباس و استفاده مجدد کردم.

مرحله 3: طراحی PCB

من درخت کریسمس PCB خود را با استفاده از Autodesk EAGLE طراحی کردم. EAGLE یک نرم افزار اتوماسیون طراحی الکترونیکی (EDA) است که طراحی نمودارهای شماتیک ، قرار دادن قطعات و مسیریابی PCB را امکان پذیر می کند.

طراحی را با ایجاد شماتیک مدار الکترونیکی آغاز کردم. این شامل 11 LED چشمک زن به طور موازی است که از باتری سلول 3 دکمه ای تغذیه می کند. یک سوئیچ می تواند مدار را باز یا بسته کند. در نهایت ، یک خازن فیلتر اختیاری 10 µF بین ولتاژ باتری و زمین قرار می گیرد.

من انتخاب کردم که مقاومت را در سری LED ها وارد نکنم زیرا 3 ولت بسیار نزدیک به ولتاژ جلو بسیاری از رنگهای LED است:

شماتیک و PCB به سه قسمت تقسیم می شوند:

• صفحه اصلی: شکل درخت کریسمس دارد و شامل نگهدارنده باتری ، سوئیچ ، 3 LED در قسمت بالای صفحه و 2 LED در قسمت پایین است. دو کانکتور سر سوزنی 2 پینی به شما امکان می دهد دو باله را به هم متصل کرده و تغذیه کنید ، یکی در قسمت بالا و دیگری در قسمت پایین.
• باله بالا: شکل آن شبیه به یک درخت کریسمس با شکافی برای نگهدارنده باتری است و شامل 1 LED در قسمت بالای صفحه و 2 LED در قسمت پایین است. یک ردپای کانکتور سر سوزنی 2 پین اجازه می دهد تا باله به صفحه اصلی متصل و تغذیه شود.
• باله پایینی: شکل آن شبیه درخت کریسمس است و شامل 2 LED در قسمت بالا و 1 LED در قسمت پایین است. ردپای اتصال دهنده 2 سر پین سر باعث می شود که باله متصل شده و به برد اصلی متصل شود.

تصمیم گرفتم با ترسیم طرح کلی تخته با لایه 20 "Dimension" ، اندازه 48 * 48 میلی متر در هر صنوبر را انتخاب کنم.

من شکل درخت صنوبر را با استفاده از لایه 46 "فرز" با عرض 3 میلی متر کشیدم: این خط برای تولید کننده به عنوان منطقه آسیاب تفسیر می شود و صنوبر را از باله های آن جدا می کند.

هنگامی که طرح کلی مدار به وضوح مشخص شد ، من بزرگترین قطعات مانند نگهدارنده باتری و سوئیچ و سپس LED ها را طوری قرار دادم که توزیع آنها مطلوب باشد.

من یک منطقه فرز دیگر را روی یک باله اضافه کردم تا نگهدارنده باتری جا بیفتد و یک سوراخ در بالای درخت قرار گیرد تا بتوان آن را در هر جایی آویزان کرد (برای مثال در یک درخت کریسمس واقعی).

سپس ، تمام اجزا را با استفاده از لایه های بالا و پایین هدایت کردم: ولتاژ باتری به LED ها با خطوط عرض 0 ، 5 میلی متر و سطح زمین کلی تقسیم می شود.

سرانجام ، من دو زبانه جداگانه طراحی کردم و آنها را بین صنوبر اصلی و پره های آن روی خط فرز 3 میلی متری قرار دادم تا تخته خود را به عنوان یک طرح واحد حفظ کنم و اجازه دهم به صفحه مدار چاپی (برای توضیحات بیشتر به مرحله بعدی مراجعه کنید).

همه فایلهای Eagle را می توانید در github من یا زیر پیدا کنید

مرحله 4: صفحه بندی PCB

در حال حاضر اکثر تولیدکنندگان PCB برای 10 PCB تا اندازه 100*100 میلی متر قیمت 5 دلار ارائه می دهند. قیمت مدار 50*50 میلی متر یا 100*100 میلی متر ثابت است. سپس بهینه سازی هزینه با به حداکثر رساندن تعداد مدارها در این ناحیه حداکثر امکان پذیر است. صفحه بندی PCB شامل ایجاد یک PCB واحد از چندین تخته کوچک به منظور کاهش هزینه و اتلاف است.

اکثر تولیدکنندگان مدار چاپی بابت طراحی یکسان هزینه اضافی دریافت نمی کنند. این بدان معناست که می توانید چندین PCB کوچک را به صورت رایگان در یکی قرار دهید ، اما باید برای همه یک طرح باشد. اطلاعات بیشتر را می توان در وب سایت Seeedstudio سازنده PCB یافت.

صفحه بندی PCB به دو صورت انجام می شود:

روش پنل بندی شیار V: شامل برش 1/3 ضخامت تخته از بالا و 1/3 ضخامت از پایین ، موازی با برش بالا ، با تیغه برش دایره ای 30 تا 45 درجه است. این را می توان فقط در امتداد خطوط مستقیم در سراسر راه از طریق آرایه PCB انجام داد

روش پنل بندی Breakaway-tab: این روش شامل گذاشتن فاصله بین زنجیره های سوراخ شده بین PCB ها می شود. فاصله بین دو PCB حدود 2 ، 5 میلی متر است زیرا اندازه استاندارد روتر در اکثر خانه های تولیدی است و برای آسیاب کردن برد فقط به یک گذر بیت روتر نیاز دارد. الگوهای سوراخ N-Holes برای زبانه های جدا شده استاندارد هستند و طوری طراحی شده اند که بدون ترک برجستگی های جانبی ناخواسته به راحتی برداشته می شوند

اطلاعات بیشتر در مورد طراحی صفحه بندی PCB را می توانید در مقاله بسیار مستند نوشته شده توسط جک لوکاس برای www. ElectronicDesign.com مشاهده کنید.

به منظور کاهش هزینه پروژه ، تصمیم گرفته ام چهار درخت کریسمس PCB خود را در یک تخته واحد قرار دهم. ابتدا ، من مجبور شدم دو پره درخت کریسمس PCB را به صفحه اصلی وصل کنم. من دو زبانه جداگانه با الگوی سوراخ 3 سوراخ طراحی کردم که هر باله را به تخته اصلی درخت کریسمس متصل می کند. زبانه های جدا شده از سوراخ های 2*3 با قطر 0 ، 9 میلی متر ساخته شده است.

هنگامی که طراحی یک درخت کریسمس PCB به پایان رسید ، من آن را چهار بار تکرار کردم و هر یک را در کنار هم فرستادم تا مساحت 100*100 میلی متر تحمیل شده توسط سازنده را پر کنم. همه طرح ها 3 میلی متر فاصله دارند و با زبانه های جدا شده با الگوی سوراخ 3 سوراخ متصل می شوند.

PCB نهایی دارای اندازه 100*100 میلی متر است و شامل 4 PCB درخت کریسمس است. هزینه واحد PCB بر 4 تقسیم می شود!

مرحله 5: لحیم کاری PCB

وقتی همه اجزاء جمع شوند لحیم کاری PCB شروع می شود!

لحیم کاری LED ها -

بهتر است با لحیم کاری LED ها شروع کنید زیرا آنها کوچکترین قطعات هستند. لحیم کاری مجدد آنها کار را به طور بالقوه دشوارتر می کند زیرا اجزای بزرگتر می توانند در قرارگیری آنها اختلال ایجاد کنند. LED ها قطعات قطبی هستند و مهم است که روی PCB نحوه لحیم کاری آنها مشخص شود. رد پای LED ها در PCB همیشه یکسان است: پد متصل به سطح زمین جرم (کاتد) و پد متصل به یک مسیر ولتاژ تغذیه (آند) است. یک پیکان سبز رنگ زیر CMS LED جهت جریان و در نتیجه قطبیت آن را نشان می دهد.

آزمایش LED با مولتی متر در پیکربندی "تست دیود" می تواند به تعیین قطبیت و رنگ آن کمک کند.

برای لحیم کاری LED ها ، ابتدا با قرار دادن مقدار کمی لحیم کاری روی یکی از پد LED شروع کردم. سپس با موچین نازک به LED نزدیک شدم در حالی که لحیم را با لحیم کاری ذوب شده نگه داشتم. هنگامی که لامپ به درستی قرار گرفت ، آهن لحیم کاری خود را جدا کردم تا لحیم محکم شود. دومین لحیم را می توان بدون نیاز به نگه داشتن LED با موچین ساخت. این روند برای 10 LED باقیمانده تکرار می شود.

لحیم نگهدارنده باتری -

نگهدارنده باتری سلول دکمه را در برابر PCB نگه می دارد تا اتصال الکتریکی ایجاد شود. برای محکم نگه داشتن باتری ، یک لایه کوچک قلع روی پد نگهدارنده باتری گذاشتم. سپس اتصال دهنده قرار می گیرد و لحیم می شود.

لحیم کاری سوئیچ -

در نهایت ، سوئیچ به همان طرف اتصال باتری لحیم می شود. ضامن برای عملکرد آسان از PCB بیرون زده است.

مرحله 6: مونتاژ PCB

هنگامی که همه اجزا لحیم شدند ، وقت آن است که درخت کریسمس را جمع آوری کنید.

جدا کردن تخته ها -

من شروع به شکستن تخته با انبردست صاف کردم تا دو پره را از صفحه اصلی جدا کنم. من از انبردست برش برای برداشتن لبه بزرگ باقی مانده که ممکن است صدمه ببیند استفاده کردم. سپس ، من از کاغذ سنباده برای صاف کردن کناره های درخت کریسمس و در نهایت سه تخته تمیز استفاده کردم: درخت اصلی و دو باله او.

اتصال تخته ها -

یک باله با لحیم کردن یک اتصال دهنده 2 سنجاق بین آنها به صفحه اصلی متصل می شود. کانکتور سر پین در اینجا دو کاربرد دارد: بال را به صفحه اصلی نگه دارید و ولتاژ و جرم را به LED های پره بیاورید.

من اتصالات سر سوزن 2* 2 پین را از یک نوار اتصال دهنده سر سنجاق بزرگ جدا کردم و لبه های پلاستیکی را با کاغذ سنباده تمیز کردم. سپس ، آنها را سر تا دم روی تخته اصلی لحیم کردم ، همانطور که در تصاویر نشان داده شده است ، یکی در قسمت بالا و دیگری در قسمت پایین.

من دو پره را به اتصالات لحیم کردم و مراقب بودم که آنها را به درستی تراز کنید و باله را با یک شکاف در طرف اتصال باتری قرار دادم.

درخت کریسمس PCB اکنون بالاخره جمع شده است!

روشن کردن مدار -

PCB از باتری لیتیوم CR1220 3 ولت تغذیه می کند. هنگامی که سلول دکمه در نگهدارنده باتری در صفحه قرار می گیرد و سوئیچ بسته می شود ، همه LED ها مانند جادو شروع به چشمک زدن می کنند!

سلول دکمه ای مورد استفاده در این پروژه دارای ظرفیت متوسط 40 میلی آمپر ساعت است ، به عنوان مثال به این معنی که می تواند تا 40 میلی آمپر در طول 1 ساعت یا 20 میلی آمپر در مدت 2 ساعت تحویل دهد. مصرف فعلی درخت کریسمس PCB حدود 80 میلی آمپر است و به رنگ LED های انتخاب شده بستگی دارد: LED های سفید ، آبی و بنفش جریان بیشتری نسبت به LED های قرمز ، نارنجی و زرد دارند.

با تجربه ، من به شما توصیه می کنم از LED های قرمز ، نارنجی ، زرد و سبز استفاده کنید ، زیرا آنها عمر باتری را کاهش می دهند در حالی که رنگ های دلپذیری را در تم کریسمس ارائه می دهند.:) با این رنگ ها به نسبت مساوی ، درختان کریسمس PCB من در طول 1 ساعت می درخشند تا زمانی که LED های سبز شروع به محو شدن کنند.

مرحله 7: نتیجه گیری

من برای طراحی این درختان کوچک کریسمس PCB بسیار سرگرم کننده بودم و چیزهای زیادی در مورد ساخت PCB و صفحه بندی PCB آموختم.

با تشکر از طراحی کم هزینه پروژه ، کارگاه لحیم کاری به صورت رایگان به کسانی که می خواهند آن را امتحان کنند ارائه شده است. این PCB ها در باشگاه من بسیار موفق بوده اند و بسیاری از اعضای جدید اولین تراشه خود را بر اساس اجزای SMD لحیم کرده اند. از شنیدن این که برخی از خلاقیت های من درختان کریسمس دوستانم را تزئین کرده اند بیش از حد خوشحال شدم.

امروز ، من مفتخرم که می توانم اطلاعاتی را که در این پروژه بدست آوردم از طریق این کارگاه و این آموزش به شما منتقل کنم. امیدوارم خوشتون اومده باشه و براتون بهترینها رو در سال پیش رو آرزو میکنم:)