BlinkyBadge: 10 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Το καλοκαίρι του 2019, έλαβα ένα αίτημα από έναν από τους συναδέλφους μου να ενεργοποιήσω τη μάθηση STEM για κορίτσια. Οι περισσότερες μαθήτριες δεν ενδιαφέρονταν για το Arduino ή τον προγραμματισμό, οπότε έπρεπε να δημιουργήσουμε κάτι που θα τους ενδιέφερε για αυτά τα θέματα.

Αποφασίσαμε να μην πηγαίνουμε απευθείας στο Arduino, αλλά να κάνουμε ένα απλό βήμα για να μάθουμε πώς να συνδέουμε εξαρτήματα σε ένα breadboard, πώς να διαβάζουμε ένα κύκλωμα, τι κάνει κάθε στοιχείο κ.λπ.

Με αυτόν τον στόχο στο μυαλό, αποφασίσαμε ότι τα φώτα που αναβοσβήνουν σε ένα συγκεκριμένο μοτίβο θα ήταν ένα καλό πρώτο έργο.

Τυχαίναμε με ένα βίντεο στο youtube που έδειχνε ακριβώς αυτό. Εδώ είναι το βίντεο.

Προμήθειες

BC547 Τρανζίστορ μικρού σήματος x6

Πυκνωτής 47uF x6

Αντίσταση 10kohm x6

Αντίσταση 330 ohm x6

LED 5 x 6 mm

Μπαταρία 9v

Βήμα 1: Δοκιμή και επαλήθευση

Ο δημιουργός του βίντεο χρησιμοποιεί αυτό που είναι γνωστό ως ταλαντωτής δακτυλίου για να τροφοδοτήσει την είσοδο από το ένα στάδιο ενός κυκλώματος στο άλλο. Όταν φτάσει στο τελευταίο στάδιο, το τροφοδοτεί ξανά με το πρώτο, κάνοντας έτσι ένα δαχτυλίδι. Χρησιμοποιεί άμεσα διαθέσιμα εξαρτήματα και μπορεί να φτιαχτεί εύκολα σε ένα breadboard.

Βήμα 2: Δοκιμή στο Breadboard

Πριν προχωρήσω στην κατασκευή ενός PCB, έκανα μερικές δοκιμές σε ένα breadboard για να καταλάβω πώς λειτουργεί το κύκλωμα και ποιες είναι οι συνδέσεις του.

Βήμα 3: Μάθετε πώς να το τροφοδοτείτε

Στην αρχική ιδέα, η ισχύς προέρχεται από μια μπαταρία 9V, η οποία δεν είναι η σωστή μορφή ή ένα φοριέται ντουλάπι. Κάναμε μια δοκιμή με ένα κελί νομίσματος CR2032 και λειτούργησε πολύ καλά.

Με όλα τα μέρη που ελέγχθηκαν και επιβεβαιώθηκαν, ήρθε η ώρα να φτιάξουμε ένα σχηματικό και ένα PCB.

Βήμα 4: Δημιουργία ενός σχηματικού σχήματος

Χρησιμοποίησα το EasyEDA (www.easyeda.com) για το σχηματικό μου σχέδιο και το PCB. Δεν υπάρχει τίποτα για εγκατάσταση, όλες οι βιβλιοθήκες είναι συνδεδεμένες και ο δρομολογητής είναι αρκετά σταθερός για απλά σχέδια.

Πρώτα μετέφρασα ολόκληρο το κύκλωμα σε σχηματικό, έκανα συνδέσεις στο λογισμικό και έπειτα έψαξα για το σωστό είδος διακόπτη και πρίζας μπαταρίας. Βρήκα και τα δύο αυτά στο Easy EDA.

Μία από τις απαιτήσεις μου ήταν η πόλωση της πρίζας της μπαταρίας. Ακόμα κι αν το παιδί ήθελε να βάλει την μπαταρία αντίστροφα, θα μπορούσε, αλλά το κύκλωμα δεν θα τροφοδοτηθεί. Για να φτιάξω το σήμα σχεδόν στο μέγεθος της μπαταρίας cr2032, σκέφτηκα ότι δεν ήταν δυνατό να γίνει με εξαρτήματα διαμπερών οπών. Χρησιμοποίησα ένα μείγμα πακέτων 0603 και 0805 για αντιστάσεις και LED, οι πυκνωτές ήταν επίσης πακέτο 0805. Αυτά μπορούν να κολληθούν εύκολα με το χέρι και μια λεπτή άκρη συγκόλλησης.

Μόλις δημιουργήσετε ένα σχηματικό σχήμα, αξίζει τον κόπο να ελέγξετε τις συνδέσεις και να το ελέγξετε πολλές φορές.

Βήμα 5: Σχεδιασμός του PCB

Αυτό είναι το δύσκολο κομμάτι.

Ο σχεδιασμός ενός PCB απαιτεί από εσάς να είστε δημιουργικοί καθώς και να είστε πρακτικοί στο πώς πρέπει να σχεδιάσετε μέρη. Η δημιουργικότητα είναι απαραίτητη για να φαίνεται το PCB ελκυστικό στους μαθητές και απαιτείται η πρακτική φύση, ώστε να μπορείτε να κολλήσετε με ασφάλεια και σίγουρα ανταλλακτικά. Πρέπει επίσης να έχετε κατά νου πώς θα χρησιμοποιεί ο χρήστης το pcb.

Με όλα αυτά κατά νου, εξήγαγα το σχηματικό σχέδιο σε PCB χρησιμοποιώντας το Easy EDA.

Κανονικά, το Easy EDA θα σας δώσει ένα τετράγωνο περίγραμμα PCB, μαζί με όλα τα μέρη μαζί.

Επειδή δεν υπάρχει εύκολος τρόπος για να δημιουργήσω ένα κυκλικό περίγραμμα του PCB, χρησιμοποίησα το αγαπημένο μου εργαλείο διανυσματικών γραφικών που ονομάζεται Inkscape.

Το Inkscape μου επέτρεψε να κάνω ένα περίγραμμα στο σχήμα που ήθελα και μπορώ να εισαγάγω το περίγραμμα ως dxf στο EasyEDA.

Μόλις καρφώθηκε το περίγραμμά μου, το Easy EDA σάς επιτρέπει να τακτοποιήσετε τα μέρη με κυκλικό τρόπο χρησιμοποιώντας την επιλογή Τακτοποίησης. Μπορείτε να καθορίσετε την ακτίνα για τη διάταξη και το Easy EDA θα τοποθετήσει τα μέρη γύρω από έναν κύκλο.

Βήμα 6: Δρομολόγηση

Μόλις τοποθετήσετε τα μέρη στη θέση τους, είναι καιρός να δρομολογήσετε. Η δρομολόγηση είναι η διαδικασία μετατροπής των συνδέσεων στο σχηματικό σε κομμάτια στο PCB. Εκλεπτυσμένοι αλγόριθμοι θα πάρουν τις συνδέσεις και θα κάνουν τα μοτίβα δρομολόγησης χρησιμοποιώντας κανόνες σχεδιασμού και κατασκευής.

Τα ίχνη τοποθετούνται και στις δύο πλευρές του PCB (πάνω και κάτω) και συνδέονται με οπές που ονομάζονται Vias.

Μόλις ολοκληρωθεί η δρομολόγηση, είναι καιρός να κάνετε έναν έλεγχο κατασκευής και να στείλετε τα σχέδια του πίνακα (που ονομάζονται gerbers) για κατασκευή.

Βήμα 7: Στείλτε Gerbers for Manufacturing στο JLCPCB

Η Easy EDA έχει ενσωματωθεί με την JLCPCB, η οποία είναι εγκατάσταση παραγωγής με έδρα το Shenzen της Κίνας.

Ουσιαστικά εξάγετε το σχέδιό σας και εμφανίζεται η παραπάνω οθόνη. Κάντε κλικ στην επιλογή Παραγγελία στο JLCPCB και θα μεταφερθείτε στη σελίδα παραγγελίας JLCPCB.

Μπορείτε να μάθετε για τη διαδικασία παραγγελίας στο βίντεο.

Με βάση την ποσότητα PCB και τη διεύθυνση παράδοσης και τον τρόπο αποστολής, χρειάζονται κάπου 3-10 ημέρες για να φτάσουν τα PCB. Έλαβα το δικό μου σε 6 ημέρες.

Βήμα 8: Έφτασε το PCB

Τα PCB μου έφτασαν σε μια σφραγισμένη σακούλα με κενό και ωραία συσκευασία.

Η σφραγισμένη σακούλα με κενό αποτρέπει κάθε είδους αμαύρωση των κομματιών και των μαξιλαριών στο PCB, οπότε πρέπει να την αφαιρέσετε μόνο όταν είστε έτοιμοι.

Η ποιότητα του PCB ήταν πολύ καλή και ήμουν πολύ ευχαριστημένος με το αποτέλεσμα.

Βήμα 9: Συγκόλληση και αποτελέσματα

Κάθισα γρήγορα να τα κολλήσω με το χέρι για να δοκιμάσω. Χρησιμοποίησα ένα συγκολλητικό σίδερο για συγκόλληση όλων των εξαρτημάτων. Η πρώτη μου άσκηση συγκόλλησης ήταν άθλια, αλλά λειτουργεί.

Βρήκα επίσης μια αλυσίδα με χάντρες με ένα δαχτυλίδι για να την βάλω γύρω από την τρύπα στο μενταγιόν.

Έκανα κάποιες δοκιμές και πρόσθεσα LED διαφορετικού χρώματος για αίσθηση Χριστουγέννων με κόκκινο και πράσινο.

Βήμα 10: Φτιάχνοντας το δικό σας PCB

Τώρα που έχετε μια δίκαιη ιδέα για τη διαδικασία, γιατί να μην μπείτε και να κάνετε το δικό σας έργο. Ξεκινήστε με κάτι μικρό και μετά μεγαλώστε από εκεί.

Κάντε μου ερωτήσεις στα σχόλια, θα χαρώ να τις απαντήσω.

Για άλλες ενημερώσεις έργου, μπορείτε επίσης να με ακολουθήσετε στο Instagram