Stargate vir u lessenaar - PCB -ontwerp: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Fusion 360 -projekte »

As u van hierdie projek hou, kan u dit oorweeg om in die PCB -wedstryd (onderaan die bladsy) daarvoor te stem

Stargate SG-1 is my gunsteling TV-program van alle tye. Die afgelope paar maande het ek my vriendin gedwing om te kyk om na die hele reeks te kyk. Ons was ongeveer seisoen 4 toe ek sien dat Instructables 'n PCB -wedstryd hou, en dit lyk na die perfekte geleentheid om my eie Stargate te ontwerp wat ek op my lessenaar kan sit.

Hierdie projek is waarmee ek vorendag gekom het. Dit is 'n PCB Stargate met 'n deursnee van 4 duim, met gepaardgaande DHD (dit is Dial-Home Device for layman), wat op u lessenaar sit en brand! Tik op die kapasitiewe raakvlak op die DHD en elke chevron sal in volgorde brand. Kom by die 7de chevron, en die wurmgat brand!

Die PCB is ontwerp as 'n enkele stuk en kan uitmekaar gehaal word. Die DHD is in die middel, en die buitenste hoeke is ondersteunings vir die Stargate en DHD. Dit werk op twee AA -batterye, en die batteryhouer dien as die basis van die DHD.

Logika word verskaf deur 'n ATtiny85, wat die LED's deur 'n 74HC595 -skofregister aanskakel. Lees verder om te sien hoe ek dit ontwerp het, en vir instruksies oor hoe om dit te monteer!

Stap 1: Prototipering

As dit enigsins moontlik is, wil u u PCB -ontwerpe op 'n broodbord prototipeer voordat u werklik iets vervaardig. Deesdae is dit baie bekostigbaar om PCB's te laat maak, maar u wil steeds nie u tyd of geld mors nie.

In my geval het ek nog nooit voorheen met 'n skofregister gewerk nie, so dit was wat ek nodig gehad het om op die toetsing te konsentreer. Ek het sterk staatgemaak op hierdie instruksies om te leer hoe dit werk:

Ek het eintlik die fout gemaak om PCB's te bestel voordat ek deeglik getoets het. My oorspronklike ontwerp gebruik WS2812B individueel aanspreekbare LED's. Dit het om 'n paar redes nie goed gewerk nie, en ek het baie tyd en geld gemors. Die nuwe ontwerp is eenvoudiger en goedkoper.

Om my skofregisterontwerp vir die tweede hersiening van die PCB's te prototipe, sit ek alles op 'n broodbord. Die ATtiny85, skofregister, weerstande en LED's is daar. Daar is ook 'n tweede gebied vir die programmering van die ATtiny85 deur 'n Arduino (Google hoe om dit te doen, daar is baie tutoriale).

Die volledige onderdele lys vir hierdie projek:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x 74HC595 skofregister
• 7x rooi 3mm LED's
• 1x Blou 3 mm LED
• 2x 120ohm weerstand
• 1x 1P2T SPDT -skakelaar
• 1x batteryhouer

Aangeheg is die ATtiny85 -kode (geflits met 'n Arduino). Na die toets het ek oorgegaan na die PCB -ontwerp.

Stap 2: PCB -ontwerp

As u net PCB's met my ontwerp wil laat maak, kan u die gids StargatePlots.zip gebruik. Dit bevat die Gerber -lêers om dit te vervaardig

Die fisiese ontwerp van die PCB was baie belangrik vir die finale produk, veral omdat dit uitmekaar klap en dele van die PCB as stutte gebruik word. Om hierdie rede het ek in CAD begin. Ek het Autodesk Fusion 360 gebruik om die PCB te ontwerp, insluitend die oortjies.

PCB -uiteensetting in Fusion 360

As u u PCB in CAD ontwerp het, benodig u 'n manier om dit in u PCB -ontwerpprogrammatuur in te bring om randsnitte by te voeg. Al wat u in Fusion 360 hoef te doen, is om 'n nuwe skets op die oppervlak van die onderdeel te maak en al die rande te projekteer. Stoor dan net die skets. Kies die nuwe skets in die komponentblaaiergebied (aan die linkerkant van die venster) en voer dit uit as 'n DXF. Stoor dit vir later.

KiCAD -skema

Ek het my werklike PCB -ontwerp in KiCAD gedoen. Ek sou Autodesk Eagle gebruik het, maar ek het dit naby die spertyd van die wedstryd gesny en het nie tyd gehad om te leer hoe om Eagle te gebruik nie. In KiCAD is die eerste stap om u PCB -skema op te stel. Die skema is 'n vereenvoudigde blokdiagram van u ontwerp, en die hoofdoel daarvan is om aan KiCAD te vertel watter penne van komponente aan mekaar gekoppel is.

Pasgemaakte komponent

KiCAD het byna al die komponente wat ek gebruik ingebou, en ek het dit eenvoudig bygevoeg en die penne verbind. Die groot uitsondering was die kapasitiewe raakvlak, wat heeltemal aangepas is. Om dit by te voeg, moes ek 'n nuwe PCB -voetafdruk skep.

Eerstens teken ek die vorm van die raakvlak in InkScape. Ek het toe die Bitmap -omskakelaar van KiCAD gebruik om dit 'n voetspoor van die nuwe komponent te maak. Dit is dan bygevoeg tot my skematiese.

KiCAD PCB

As u klaar is met die skema, kan u die werklike PCB -uitleg skep. KiCAD sal net al die voetspore op die blad gooi, en dit is aan u om dit te plaas. Eerstens wil u egter die DXF van u PCB -uiteensetting invoer.

Skakel oor na die Edge Cuts -laag en kies dan invoer DXF. Kies u buitelyn DXF, en dit sal op die vel geplaas word. Dan kan u u voetspore posisioneer soos nodig. Hierdie stappe word alles goed behandel in baie meer gedetailleerde gidse vir KiCAD. Voeg laastens 'n paar kopergietvullings by met wegblyplekke om uit die uitsparings te bly.

Pasgemaakte syskerm

Geen Stargate is volledig sonder 'n teken nie, wat beteken dat 'n pasgemaakte syskerm nodig is. Ek het begin deur 'n illustrasie op Google van die Stargate te vind wat die glyfe duidelik toon. Toe gebruik ek GIMP om die hele prent behalwe die glyfe te verwyder en dit swart en wit te maak. Ek het dit na InkScape geneem en dit omgeskakel na 'n vektorbeeld en dit na die regte grootte geskaal.

Van daar af was die proses soortgelyk aan die skep van 'n pasgemaakte voetspoor. Maar in plaas daarvan om die beeld as 'n voetspoor te gebruik, het ek dit gebruik vir die seeskermlaag. Toe skuif ek dit net in die PCB en posisioneer. Hierdie proses is herhaal vir die DHD -glyfe.

Stap 3: Maak u PCB's vervaardig

Daar is baie vervaardigingsdienste wat u kan gebruik om u PCB's te maak. OSH Park is 'n gewilde keuse wat uiters maklik is om te gebruik en van uitstekende gehalte is, maar dit is 'n bietjie duur-die PCB's is ook pers.

Vir hierdie projek het ek die Seeed Studio Fusion PCB -diens gebruik. Dit was aansienlik meer bekostigbaar, die kwaliteit was ook puik en hulle bied baie meer aanpassings. Ek kon dit byvoorbeeld in swart laat maak, en daar is verskillende kleuropsies beskikbaar.

U het 'n paar opsies vir aflewering, maar ek het DHL gekies. Ek het my bestelling op 11 Januarie geplaas en my borde op 22 Januarie ontvang. Die totale koste, insluitend gestuur, was $ 51,94 vir 10 van hierdie 101,6 x 101,6 mm borde. As ek die borde in die standaard groen kleur bestel het, sou dit goedkoper gewees het. Maar $ 5,20 per bord is redelik in ag genome hoe groot dit is.

Dit alles gesê, u kan gebruik maak van die diens wat u wil. Ander gewilde opsies is JLCPCB en PCBWay. Al wat u hoef te doen is om die Gerber -lêers van KiCAD of Eagle in te teken om u ontwerpe na hierdie dienste te laai. As u OSH Park gebruik, kan u u KiCAD -projek direk oplaai.

Stap 4: Monteer die bord

As u u eie bord ontwerp het, moet u weet hoe u dit moet monteer. Maar as u my PCB -ontwerp gebruik, kan u dit so saamstel:

Al die komponente is deur-die-gat en is op die bord gemerk, sodat die montering maklik moet wees. Elke komponent word aan die kant van die bord geplaas met die etiket. Die ATtiny85- en 74HC595 -liggings is beide gemerk met hoe hulle gerig moet wees. Die skyfies het 'n punt 1, wat langs die kerf in die skyfie -omtrek op die bord kom.

LED's het 'n polariteit, dus u moet versigtig wees as u dit insit. Die negatiewe katode (kort been) van die LED's gaan deur die vierkantige gat en die positiewe anode (lang been) gaan deur die ronde gat. Soldeer eers die sewe rooi LED's vir die chevrons, en draai dan die bord om.

Die blou LED moet gebuig word in 'n hoek van 90 grade wat na die middel van die Stargate wys. Steek dit net halfpad in en buig dit dan voor soldeer.

Daarna kom die DHD -drade. Soldeer die een kant van elke draad in die DHD -deel van die PCB, en soldeer dan die ander ente in die Stargate -deel. Dit maak nie saak watter draad in watter gat ingaan nie; die kapasitiewe raakvlak het nie 'n polariteit nie.

Soldeer uiteindelik die batterydrade. As u die eerste hersiening van die bord het, sal dit onbehoorlik gemerk word en die onderste gat is "+" vir positief. Dit was 'n fout van my kant. Die onderste (buitenste) gat is negatief. Soldeer dus die positiewe batterydraad in die boonste (binneste) gat en die negatiewe draad in die onderste (buitenste) gat.

Stap 5: Druk u onderdele 3D af

Hierdie projek bevat altesaam nege 3D-gedrukte dele: die sewe chevron-omhulsels en die voor- en agterstukke van die LED-verspreider met wurmgate.

Die chevrons is eenvoudig en word warm geplak oor die chevron-LED's vir ekstra styl. Dit moet in swart of grys gedruk word.

Die LED -verspreider van die wormgat is in twee dele verdeel om dit makliker te maak om dit te druk en om dit meer effektief te maak. Die voorkant is bedruk met 'n deurskynende filament sodat die lig deurskyn, en die agterkant in 'n wit filament om die lig deur die voorkant te weerkaats.

Al hierdie stukke kan sonder steun gedruk word. Ek beveel aan dat u 'n laaghoogte van 0,15 mm gebruik, die invul moet ongeveer 20%wees.

Stap 6: Finale vergadering

Om die Stargate klaar te monteer, hoef u net die stukke met warm gom aanmekaar te sit. Eerstens beveel ek aan dat u skuurpapier of 'n Dremel gebruik om die oortjies op die PCB -dele glad te maak.

Gebruik dan 'n bietjie warm gom of supergom om die voorste deel van die diffuser aan die agterkant van die diffuser vas te maak. Hulle moet konsentries (gesentreerd) wees.

Vul dan 'n chevron met warm gom en druk dit neer op 'n chevron -LED. Herhaal dit vir die ander ses chevron -LED's. Gebruik 'n bietjie meer warm gom om die LED -verspreider van die wurmgat op die printplaat te monteer. Daar is 'n klein gaatjie waarin die LED kan pas, dus plaas dit net en gebruik die dik gedeelte van die diffuser as 'n oppervlak om dit aan die PCB te plak.

Draai die DHD -drade 'n paar keer om die batterydrade om dit netjies te hou. Die DHD PCB is bedoel om bo -op die batteryhouer te plaas, so plak dit daar vas (sodat die batterydrade onderaan is). Gebruik dan 'n bietjie warm gom om die stutte (sonder die inkepings) aan die kante van die batteryhouer vas te maak om dit regop en stabiel te hou.

Druk laastens die steun met die kerwe in die ooreenstemmende kerwe op die Stargate PCB. Gebruik 'n bietjie warm gom op elkeen om dit op sy plek te hou.

En jy is klaar! Skakel net die skakelaar aan, wag 'n paar sekondes, en dan kan u op die raakvlak tik om by elke chevron in te skakel en 'n wurmgat te vestig!