Hvězdná brána pro vaši plochu - design DPS: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Projekty Fusion 360 »

Pokud se vám tento projekt líbí, zvažte prosím jeho hlasování v PCB Contestu (v dolní části stránky)

Stargate SG-1 je moje oblíbená televizní show všech dob. Během posledních pár měsíců jsem nutil svou přítelkyni sledovat celou sérii. Byli jsme kolem sezóny 4, když jsem viděl, že Instructables provozuje PCB Contest, a zdálo se, že je to ideální příležitost navrhnout svou vlastní hvězdnou bránu, kterou bych mohl položit na stůl.

Na tento projekt jsem přišel. Je to PCB hvězdná brána o průměru 4 palce s doprovodným DHD (to je zařízení pro vytáčení pro laiky), která sedí na vašem stole a rozsvítí se! Klepněte na kapacitní dotykovou podložku na DHD a každý krok se postupně rozsvítí. Dostaňte se na 7. krok a červí díra se rozsvítí!

Deska plošných spojů je navržena jako jeden kus a od sebe se odděluje. DHD je uprostřed a vnější rohy jsou podpěrami pro Stargate a DHD. Funguje na dvě baterie AA a držák baterie funguje jako základna DHD.

Logiku zajišťuje ATtiny85, který zapíná LED diody prostřednictvím posuvného registru 74HC595. Pokračujte v čtení, abyste zjistili, jak jsem jej navrhl, a návod, jak jej sestavit!

Krok 1: Prototypování

Pokud je to vůbec možné, chcete prototypovat návrhy desek plošných spojů na prkénku, než něco vyrobíte. V dnešní době je velmi cenově dostupné nechat si vyrobit PCB, ale přesto nechcete ztrácet čas ani peníze.

V mém případě jsem nikdy předtím nepracoval s posuvným registrem, takže jsem se potřeboval soustředit na testování. Do značné míry jsem se spoléhal na tento návod s instrukcemi, abych zjistil, jak fungují:

Vlastně jsem udělal chybu, že jsem si před důkladným testováním objednal PCB. Můj původní design používal jednotlivě adresovatelné LED diody WS2812B. Ty z několika důvodů nakonec nefungovaly dobře a já jsem promrhal spoustu času a peněz. Nový design je jednodušší a levnější.

Abych prototypoval svůj návrh posuvného registru pro druhou revizi desek plošných spojů, dal jsem vše na prkénko. ATtiny85, posuvný registr, odpory a LED diody jsou tam všechny. Existuje také druhá oblast pro programování ATtiny85 prostřednictvím Arduina (Google, jak to udělat, existuje mnoho návodů).

Kompletní seznam dílů pro tento projekt:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x řadicí registr 74HC595
• 7x červené 3mm LED diody
• 1x modrá 3mm LED
• 2x 120ohm odpor
• 1x SPDT přepínač 1P2T
• 1x držák baterie

V příloze je kód ATtiny85 (bliká pomocí Arduina). Po testování jsem přešel na návrh DPS.

Krok 2: Návrh DPS

Pokud si jen chcete nechat vyrobit DPS podle mého návrhu, můžete použít připojenou složku StargatePlots.zip. Obsahuje soubory Gerber, které je mají vyrobit

Fyzický design desky plošných spojů byl pro konečný produkt velmi důležitý-zejména proto, že se od sebe odtrhává a části desky plošných spojů se používají jako podpěry. Z tohoto důvodu jsem začal v CADu. K návrhu DPS včetně záložek jsem použil Autodesk Fusion 360.

Přehled PCB ve Fusion 360

Jakmile máte desku plošných spojů navrženou v CADu, potřebujete způsob, jak ji přenést do softwaru pro návrh DPS a přidat hrany. Jediné, co musíte ve Fusion 360 udělat, je vytvořit novou skicu na povrchu dílu a promítnout všechny hrany. Pak už jen skicu uložte. V oblasti prohlížeče komponent (na levé straně okna) vyberte novou skicu a exportujte ji jako DXF. Nechte si to na později.

Schéma KiCAD

Vlastní návrh PCB jsem provedl v KiCADu. Použil bych Autodesk Eagle, ale zkrátil jsem to těsně před termínem soutěže a neměl jsem čas se naučit používat Eagle. V KiCAD je prvním krokem vytvoření schématu desky plošných spojů. Schéma je zjednodušený blokový diagram vašeho návrhu a jeho primárním účelem je sdělit KiCADu, které piny součástí jsou navzájem spojeny.

Vlastní komponenta

KiCAD měl vestavěné téměř všechny komponenty, které jsem používal, takže jsem je jednoduše přidal a připojil piny. Velkou výjimkou byl kapacitní dotykový panel, který je zcela vlastní. Abych to dodal, musel jsem vytvořit novou stopu PCB.

Nejprve jsem nakreslil tvar dotykové podložky v InkScape. Pak jsem použil bitmapový převaděč KiCADu, abych z toho udělal stopu pro novou komponentu. To bylo poté přidáno do mého schématu.

KiCAD PCB

Jakmile máte schéma hotové, můžete vytvořit skutečné rozvržení DPS. KiCAD jednoduše vysype všechny stopy na list a je jen na vás, jak je umístíte. Nejprve však chcete importovat DXF obrysu desky plošných spojů.

Přepněte na vrstvu Edge Cuts a poté zvolte importovat DXF. Vyberte obrys DXF a bude umístěn na list. Poté můžete podle potřeby umístit své stopy. Tyto kroky jsou dobře popsány v mnohem podrobnějších průvodcích KiCAD. Nakonec přidejte některé měděné výplně s udržovacími oblastmi, abyste zůstali mimo výřezy.

Vlastní sítotisk

Žádná hvězdná brána není kompletní bez glyfů, což znamená, že je nutný vlastní sítotisk. Začal jsem tím, že jsem na Googlu našel ilustraci hvězdné brány, která jasně ukazovala piktogramy. Poté jsem pomocí GIMP odstranil veškerý obrázek kromě glyfů a upravil jej na černobílý. Vzal jsem to do InkScape a převedl ho na vektorový obrázek a změnil ho na správnou velikost.

Odtud byl proces podobný vytváření vlastní stopy. Ale místo použití obrázku jako stopy jsem ho použil pro vrstvu sítotisku. Pak jsem to jen přesunul do DPS a umístil. Tento proces se opakoval u glyfů DHD.

Krok 3: Nechte si vyrobit desky plošných spojů

Existuje mnoho výrobních služeb, které můžete použít k výrobě desek plošných spojů. OSH Park je populární volbou, která se extrémně snadno používá a má skvělou kvalitu, ale je trochu drahá-desky plošných spojů jsou také fialové.

Pro tento projekt jsem použil službu Seeed Studio Fusion PCB. Bylo to výrazně dostupnější, kvalita byla také skvělá a nabízejí mnohem více přizpůsobení. Například jsem je mohl nechat vyrobit v černé barvě a k dispozici je několik barevných možností.

Budete mít několik možností dopravy, ale já jsem si vybral DHL. Objednávku jsem zadal 11. ledna a desky jsem obdržel 22. ledna. Celkové náklady včetně dopravy byly 51,94 USD za 10 z těchto desek o rozměrech 101,6 x 101,6 mm. Kdybych si objednal desky ve výchozí zelené barvě, byly by levnější. Ale 5,20 $ za desku je docela rozumné vzhledem k tomu, jak jsou velké.

To vše říká, že můžete použít jakoukoli službu, kterou chcete. Další oblíbené možnosti jsou JLCPCB a PCBWay. Vše, co musíte udělat, je vykreslit soubory Gerber z KiCAD nebo Eagle a nahrát své návrhy do těchto služeb. Pokud používáte OSH Park, můžete svůj projekt KiCAD nahrát přímo.

Krok 4: Sestavte desku

Pokud jste navrhli vlastní desku, měli byste vědět, jak ji sestavit. Ale pokud používáte můj design DPS, postupujte takto:

Všechny součásti jsou průchozí a jsou označeny na desce, takže montáž by měla být snadná. Každá součást je umístěna na boku desky se štítkem. Umístění ATtiny85 a 74HC595 jsou označena tím, jak by měla být orientována. Čipy mají tečku s označením Pin 1, která se nachází vedle zářezu v obrysu čipu na desce.

LED diody mají polaritu, takže při jejich vkládání musíte být opatrní. Negativní katoda (krátká noha) LED prochází čtvercovým otvorem a kladná anoda (dlouhá noha) prochází kulatým otvorem. Nejprve připájejte sedm červených LED diod pro krokve a poté desku překlopte.

Modrá LED musí být ohnuta pod úhlem 90 stupňů směrem dolů do středu hvězdné brány. Vložte jej pouze do poloviny a před pájením jej ohněte dolů.

Dále přicházejí na řadu DHD vodiče. Pájejte jednu stranu každého drátu do DHD části DPS, poté pájejte druhé konce do části Stargate. Nezáleží na tom, který vodič jde do kterého otvoru, kapacitní dotyková podložka nemá polaritu.

Nakonec pájejte vodiče baterie. Pokud máte první revizi desky, bude nesprávně označena a říká, že spodní otvor je „+“pro kladné. To byla chyba z mé strany. Spodní (vnější) otvor je negativní. Pozitivní vodič baterie připájejte do horního (vnitřního) otvoru a záporný vodič do spodního (vnějšího) otvoru.

Krok 5: 3D tisk vašich dílů

Tento projekt má celkem devět 3D-tištěných částí: sedm krytů se šipkami a přední a zadní kusy LED difuzoru červí díry.

Chevrony jsou jednoduché a jsou přilepeny za chevron LED pro zvláštní styl. Měly by být vytištěny černě nebo šedě.

LED difuzér červí díry je rozdělen na dvě části, aby byl tisk snadnější a efektivnější. Přední část je potištěna průsvitným vláknem, takže světlo bude prosvítat, a zadní část je potištěna bílým vláknem, které pomáhá odrážet světlo zepředu ven.

Všechny tyto kusy lze tisknout bez podpěr. Doporučuji použít výšku vrstvy 0,15 mm, výplň by měla být něco jako 20%.

Krok 6: Konečná montáž

Chcete -li dokončit montáž hvězdné brány, stačí spojit díly horkým lepidlem. Nejprve doporučuji použít smirkový papír nebo Dremel k vyhlazení poutek na součástech desky plošných spojů.

Poté pomocí horkého lepidla nebo super lepidla připevněte přední část difuzoru k zadní části difuzoru. Měly by být soustředné (na střed).

Dále naplňte krokev horkým lepidlem a zatlačte jej dolů na krokevovou LED. Opakujte to pro dalších šest chevronových LED diod. Pokračujte a pomocí horkého lepidla namontujte LED difuzor červí díry na desku plošných spojů. Existuje malý otvor, do kterého se LED dioda vejde, takže ji stačí vložit a tlustou část difuzoru použít jako povrch, pomocí kterého ji za horka přilepíte na desku plošných spojů.

DHD vodiče několikrát omotejte kolem vodičů baterie, aby byly v pořádku. DHD DPS má zamířit na horní část držáku baterie, proto ji tam lepte za tepla (takže vodiče baterie jsou dole). Poté pomocí horkého lepidla připevněte podpěry (bez zářezů) k bokům držáku baterie, aby byl stabilní a stabilní.

Nakonec zatlačte podpěru se zářezy do odpovídajících zářezů na desce Stargate PCB. Na každý použijte kousek horkého lepidla, aby zůstal na svém místě.

A máte hotovo! Stačí zapnout vypínač, počkat několik sekund a poté můžete klepnout na dotykovou podložku, abyste zapojili každý krokev a vytvořili červí díru!