PCB cívky v KiCad: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Projekty Fusion 360 »

Před několika týdny jsem vyrobil mechanický 7segmentový displej, který pomocí elektromagnetů tlačí segmenty. Projekt byl tak dobře přijat, dokonce byl publikován v Hackspace Magazine! Obdržel jsem tolik komentářů a návrhů, že jsem musel vytvořit jeho vylepšenou verzi. Takže díky všem!

Původně jsem plánoval vytvořit alespoň 3 nebo 4 takové číslice, aby se na něm zobrazily nějaké užitečné informace. Jediné, co mi v tom bránilo, byly elektromagnety lačnící po energii. Díky nim každá číslice čerpá asi 9A! To je hodně! Ačkoli poskytnout tolik proudu nebyl problém, ale věděl jsem, že to může být mnohem lepší. Pak jsem ale narazil na projekt Carl’s FlexAR. Je to v podstatě elektromagnet na pružné desce plošných spojů. Díky tomu vytvořil několik úžasných projektů. Podívejte se na jeho práci! Každopádně mě to donutilo přemýšlet, jestli bych mohl použít stejné cívky PCB k tlačení/tažení segmentů. To znamená, že bych mohl displej zmenšit a snížit spotřebu energie. Takže v tomto Instructable se pokusím udělat několik variací cívek a poté je otestovat, abych zjistil, který z nich funguje nejlépe.

Začněme!

Krok 1: Plán

V plánu je navrhnout testovací DPS s několika variantami cívek. Bude to metoda pokusu a omylu.

Za prvé, jako referenci používám Carlův flexibilní pohon, což je 2vrstvá PCB s 35 otáčkami na každé vrstvě.

Rozhodl jsem se vyzkoušet následující kombinace:

• 35 otáček - 2 vrstvy
• 35 otáček - 4 vrstvy
• 40 otáček - 4 vrstvy
• 30 otáček - 4 vrstvy
• 30 otáček - 4 vrstvy (s otvorem pro jádro)
• 25 otáček - 4 vrstvy

Nyní přichází obtížná část. Pokud jste použili KiCad, možná víte, že KiCad neumožňuje zakřivené měděné stopy, pouze přímé stopy! Co když ale spojíme malé rovné segmenty tak, aby to vytvořilo křivku? Skvělý. Nyní v tom pokračujte několik dní, dokud nebudete mít jednu kompletní cívku !!!

Ale počkejte, když se podíváte na soubor PCB, který KiCad generuje, v textovém editoru, můžete vidět, že pozice každého segmentu je uložena ve formě souřadnic xay spolu s dalšími informacemi. Jakékoli změny zde se projeví také v designu. Co kdybychom mohli zadat všechny pozice potřebné k vytvoření kompletní cívky? Díky Joan Spark napsal Python skript, který po zadání několika parametrů vyplivne všechny souřadnice potřebné k vytvoření cívky.

Carl v jednom ze svých videí použil Altium's Circuit Maker k vytvoření své cívky s plošnými spoji, ale neměl jsem chuť se učit nový software. Možná později.

Krok 2: Výroba cívek v KiCadu

Nejprve jsem na schéma umístil konektor a zapojil jej, jak je uvedeno výše. Tento vodič se stane cívkou v rozvržení DPS.

Dále si musíte zapamatovat čisté číslo. První z nich bude čistá 0, další bude čistá 1 atd.

Dále otevřete skript pythonu pomocí jakéhokoli vhodného IDE.

Vyberte šířku stopy, kterou budete používat. Poté zkuste experimentovat se stranami, začněte s poloměrem a sledujte vzdálenost. Vzdálenost stopy by měla být dvojnásobkem šířky stopy. Čím větší je počet „stran“, tím hladší bude cívka. Strany = 40 fungují nejlépe pro většinu cívek. Tyto parametry zůstanou pro všechny cívky stejné.

Musíte nastavit několik parametrů, jako je střed, počet otáček, měděná vrstva, čisté číslo a hlavně směr otáčení (rotace). Při přechodu z jedné vrstvy do druhé se musí směr změnit, aby byl zachován stejný směr aktuální. Zde spin = -1 představuje ve směru hodinových ručiček, zatímco spin = 1 představuje proti směru hodinových ručiček. Například pokud přední měděná vrstva jde ve směru hodinových ručiček, pak spodní měděná vrstva musí jít proti směru hodinových ručiček.

Spusťte skript a ve výstupním okně se vám zobrazí mnoho čísel. Zkopírujte a vložte vše do souboru DPS a uložte jej.

Otevřete soubor PCB v KiCad a máte krásnou cívku.

Nakonec proveďte zbývající připojení ke konektoru a máte hotovo!

Krok 3: Objednávka desek plošných spojů

Při navrhování cívek jsem pro všechny cívky použil měděnou stopu o tloušťce 0,13 mm. Ačkoli JLCPCB může dělat minimální stopovou šířku 0,09 mm pro 4/6 vrstev PCB, necítil jsem, že bych to tlačil příliš blízko limitu.

Poté, co jsem skončil s návrhem DPS, nahrál jsem soubory Gerber do JLCPCB a objednal DPS.

Kliknutím sem stáhnete soubory gerber, pokud si to chcete vyzkoušet.

Krok 4: Vytváření testovacích segmentů

Ve Fusion 360 jsem navrhl několik testovacích segmentů různých tvarů a velikostí a 3D tisk.

Protože jsem pro cívky použil 0,13 mm měděnou stopu, zvládne maximální proud 0,3 A. Elektromagnet, který jsem použil v první sestavě, čerpá až 1,4 A. Je zřejmé, že dojde ke značnému snížení síly, což znamená, že musím segmenty odlehčit.

Zmenšil jsem segment a zmenšil tloušťku stěny, přičemž tvar zůstal stejný jako předtím.

Dokonce jsem to testoval s různými velikostmi magnetů.

Krok 5: Závěr

Zjistil jsem, že ke zvednutí segmentů stačí cívka se 4 vrstvami a 30 otáčkami na každé vrstvě spolu s neodymovým magnetem 6 x 1,5 mm. Jsem velmi rád, že tato myšlenka funguje.

Tak to je prozatím vše. Dále budu zjišťovat elektroniku pro ovládání segmentů. Dejte mi vědět své myšlenky a návrhy v níže uvedených komentářích.

Děkujeme, že jste se drželi až do konce. Doufám, že se vám tento projekt líbí a že jste se dnes dozvěděli něco nového. Přihlaste se k odběru mého kanálu YouTube a získejte více takových projektů.