आपके डेस्कटॉप के लिए स्टारगेट - पीसीबी डिजाइन: 6 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

फ्यूजन 360 प्रोजेक्ट्स »

यदि आप इस परियोजना को पसंद करते हैं, तो कृपया पीसीबी प्रतियोगिता (पृष्ठ के नीचे) में इसके लिए मतदान करने पर विचार करें

Stargate SG-1 मेरा अब तक का सबसे पसंदीदा टीवी शो है। पिछले कुछ महीनों में, मैं अपनी प्रेमिका को पूरी श्रृंखला देखने के लिए मजबूर कर रहा हूं। हम सीजन 4 के आसपास थे जब मैंने देखा कि इंस्ट्रक्शंस एक पीसीबी प्रतियोगिता चला रहे थे, और यह मेरे अपने स्टारगेट को डिजाइन करने का सही मौका था जिसे मैं अपने डेस्क पर रख सकता था।

यह प्रोजेक्ट वही है जो मैं लेकर आया हूं। यह 4 इंच व्यास का पीसीबी स्टारगेट है, जिसमें डीएचडी (जो कि आम आदमी के लिए डायल-होम डिवाइस है) के साथ है, जो आपके डेस्क पर बैठता है और रोशनी करता है! डीएचडी पर कैपेसिटिव टच पैड को टैप करें और प्रत्येक शेवरॉन क्रम से प्रकाश करेगा। ७वें शेवरॉन तक पहुंचें, और वर्महोल रोशनी करता है!

पीसीबी को एक टुकड़े के रूप में डिज़ाइन किया गया है, और अलग हो जाता है। डीएचडी केंद्र में है, और बाहरी कोने स्टारगेट और डीएचडी के लिए समर्थन करते हैं। यह दो एए बैटरी पर चलता है, और बैटरी धारक डीएचडी के आधार के रूप में कार्य करता है।

तर्क एक ATtiny85 द्वारा प्रदान किया जाता है, जो 74HC595 शिफ्ट रजिस्टर के माध्यम से एल ई डी को चालू करता है। यह देखने के लिए पढ़ें कि मैंने इसे कैसे डिज़ाइन किया है, और इसे कैसे इकट्ठा किया जाए, इसके निर्देशों के लिए!

चरण 1: प्रोटोटाइप

यदि संभव हो तो, आप वास्तव में कुछ भी गढ़ने से पहले अपने पीसीबी डिजाइनों को ब्रेडबोर्ड पर प्रोटोटाइप करना चाहते हैं। इन दिनों, पीसीबी बनाना बहुत सस्ता है, लेकिन आप अभी भी अपना समय या पैसा बर्बाद नहीं करना चाहते हैं।

मेरे मामले में, मैंने पहले कभी शिफ्ट रजिस्टर के साथ काम नहीं किया था, इसलिए मुझे परीक्षण पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता थी। मैं इस निर्देशयोग्य ट्यूटोरियल पर बहुत अधिक निर्भर था कि वे कैसे काम करते हैं:

मैंने वास्तव में पूरी तरह से परीक्षण करने से पहले पीसीबी को ऑर्डर करने की गलती की थी। मेरे मूल डिज़ाइन में WS2812B व्यक्तिगत रूप से पता करने योग्य LED का उपयोग किया गया था। कुछ कारणों से वे ठीक से काम नहीं कर पाए, और मैंने बहुत समय और पैसा बर्बाद किया। नया डिज़ाइन अधिक सरल और कम खर्चीला है।

पीसीबी के दूसरे संशोधन के लिए मेरी शिफ्ट रजिस्टर डिजाइन को प्रोटोटाइप करने के लिए, मैंने सब कुछ एक ब्रेडबोर्ड पर रख दिया। ATtiny85, शिफ्ट रजिस्टर, रेसिस्टर्स और LED सभी वहीं पर हैं। Arduino के माध्यम से ATtiny85 प्रोग्रामिंग के लिए एक दूसरा क्षेत्र भी है (Google यह कैसे करें, बहुत सारे ट्यूटोरियल हैं)।

इस परियोजना के लिए पूर्ण भागों की सूची:

• 1x ATtiny85-20PU
• 1x 74HC595 शिफ्ट रजिस्टर
• 7x लाल 3 मिमी एल ई डी
• 1x ब्लू 3 मिमी एलईडी
• 2x 120ohm रोकनेवाला
• 1x 1P2T SPDT स्विच
• 1x बैटरी धारक

संलग्न ATtiny85 कोड है (एक Arduino का उपयोग करके फ्लैश किया गया)। परीक्षण के बाद, मैं पीसीबी डिजाइन पर चला गया।

चरण 2: पीसीबी डिजाइन

यदि आप मेरे डिज़ाइन का उपयोग करके पीसीबी बनाना चाहते हैं, तो आप संलग्न StargatePlots.zip फ़ोल्डर का उपयोग कर सकते हैं। इसमें इन्हें गढ़ने के लिए Gerber फाइलें हैं।

पीसीबी का भौतिक डिजाइन अंतिम उत्पाद के लिए बहुत महत्वपूर्ण था-खासकर क्योंकि यह अलग हो जाता है और पीसीबी के कुछ हिस्सों को समर्थन के रूप में उपयोग किया जाता है। इसी वजह से मैंने सीएडी में शुरुआत की। मैंने टैब सहित पीसीबी को डिजाइन करने के लिए ऑटोडेस्क फ्यूजन 360 का उपयोग किया।

फ्यूजन 360. में पीसीबी की रूपरेखा

एक बार जब आप अपने पीसीबी को सीएडी में डिज़ाइन कर लेते हैं, तो आपको किनारे में कटौती जोड़ने के लिए इसे अपने पीसीबी डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर में लाने का एक तरीका चाहिए। Fusion 360 में आपको केवल भाग की सतह पर एक नया स्केच बनाना है, और सभी किनारों को प्रोजेक्ट करना है। फिर बस स्केच को सेव करें। घटक ब्राउज़र क्षेत्र में (विंडो के बाईं ओर) नया स्केच चुनें और इसे DXF के रूप में निर्यात करें। इसे बाद के लिए सेव कर लें।

KiCAD योजनाबद्ध

मैंने अपना वास्तविक पीसीबी डिजाइन KiCAD में किया था। मैं ऑटोडेस्क ईगल का उपयोग करता, लेकिन मैं इसे प्रतियोगिता की समय सीमा के करीब काट रहा था और मेरे पास ईगल का उपयोग करने का तरीका सीखने का समय नहीं था। KiCAD में, पहला कदम आपके PCB को योजनाबद्ध बनाना है। योजनाबद्ध आपके डिज़ाइन का एक सरलीकृत ब्लॉक आरेख है, और इसका प्राथमिक उद्देश्य KiCAD को यह बताना है कि घटकों के कौन से पिन एक साथ जुड़े हुए हैं।

कस्टम घटक

KiCAD में लगभग सभी घटक थे जिनका मैं बिल्ट-इन उपयोग कर रहा था, इसलिए मैंने बस उन्हें जोड़ा और पिन को जोड़ा। बड़ा अपवाद कैपेसिटिव टच पैड था, जो पूरी तरह से कस्टम है। इसे जोड़ने के लिए, मुझे एक नया PCB फुटप्रिंट बनाना था।

सबसे पहले, मैंने इंकस्केप में टच पैड का आकार बनाया। मैंने तब KiCAD के बिटमैप कनवर्टर का उपयोग करके इसे नए घटक के लिए एक पदचिह्न में बदल दिया। उसके बाद मेरे योजनाबद्ध में जोड़ा गया।

KiCAD पीसीबी

एक बार जब आप अपना योजनाबद्ध समाप्त कर लेते हैं, तो आप वास्तविक पीसीबी लेआउट बना सकते हैं। KiCAD शीट पर सभी पैरों के निशान को डंप कर देगा, और उन्हें स्थिति देना आपके ऊपर है। हालाँकि, सबसे पहले, आप अपने PCB रूपरेखा के उस DXF को आयात करना चाहते हैं।

एज कट्स लेयर पर स्विच करें, और फिर इम्पोर्ट DXF चुनें। आप डीएक्सएफ की रूपरेखा का चयन करें, और इसे शीट पर रखा जाएगा। फिर आप अपने पैरों के निशान को आवश्यकतानुसार लगा सकते हैं। इन चरणों को KiCAD के लिए कहीं अधिक विस्तृत गाइड में अच्छी तरह से शामिल किया गया है। अंत में, कटआउट से बाहर रहने के लिए कीप-आउट क्षेत्रों के साथ कुछ कॉपर डालना भरें।

कस्टम सिल्कस्क्रीन

कोई भी स्टारगेट ग्लिफ़ के बिना पूरा नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि एक कस्टम सिल्क्सस्क्रीन आवश्यक है। मैंने Google पर Stargate का एक उदाहरण ढूंढकर शुरू किया जिसमें स्पष्ट रूप से ग्लिफ़ दिखाई दे रहे थे। फिर, मैंने ग्लिफ़ को छोड़कर सभी छवियों को हटाने के लिए GIMP का उपयोग किया, और इसे श्वेत और श्याम बना दिया। मैंने इसे इंकस्केप में लिया और इसे एक वेक्टर छवि में बदल दिया, और इसे उचित आकार में बढ़ाया।

वहां से, प्रक्रिया एक कस्टम पदचिह्न बनाने के समान थी। लेकिन, छवि को पदचिह्न के रूप में उपयोग करने के बजाय, मैंने इसे सिल्क्सस्क्रीन परत के लिए उपयोग किया। फिर मैंने इसे पीसीबी में स्थानांतरित कर दिया और तैनात किया। डीएचडी ग्लिफ़ के लिए उस प्रक्रिया को दोहराया गया था।

चरण 3: अपने पीसीबी का निर्माण करें

बहुत सी निर्माण सेवाएं हैं जिनका उपयोग आप अपने पीसीबी बनाने के लिए कर सकते हैं। OSH पार्क एक लोकप्रिय विकल्प है जिसका उपयोग करना बेहद आसान है और इसमें अच्छी गुणवत्ता है, लेकिन यह थोड़ा महंगा है-पीसीबी भी बैंगनी हैं।

इस परियोजना के लिए, मैंने सीड स्टूडियो फ्यूजन पीसीबी सेवा का उपयोग किया। यह काफी अधिक किफायती था, गुणवत्ता भी बढ़िया थी, और वे बहुत अधिक अनुकूलन प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, मैं इन्हें काले रंग में बनाने में सक्षम था, और कई रंग विकल्प उपलब्ध हैं।

आपके पास शिपिंग के लिए कुछ विकल्प होंगे, लेकिन मैंने डीएचएल को चुना। मैंने ११ जनवरी को अपना आदेश दिया, और २२ जनवरी को अपने बोर्ड प्राप्त किए। शिपिंग सहित कुल लागत, इन १०१.६ x १०१.६ मिमी बोर्डों में से १० के लिए $५१.९४ थी। अगर मैंने बोर्डों को डिफ़ॉल्ट हरे रंग में ऑर्डर किया होता, तो वे सस्ते होते। लेकिन, $ 5.20 प्रति बोर्ड यह देखते हुए कि वे कितने बड़े हैं, काफी उचित है।

उन सभी ने कहा, आप जो भी सेवा चाहते हैं उसका उपयोग कर सकते हैं। अन्य लोकप्रिय विकल्प JLCPCB और PCBWay हैं। आपको बस इतना करना है कि इन सेवाओं में अपने डिजाइन अपलोड करने के लिए KiCAD या ईगल से Gerber फाइलें तैयार करें। यदि आप OSH Park का उपयोग करते हैं, तो आप अपने KiCAD प्रोजेक्ट को सीधे अपलोड कर सकते हैं।

चरण 4: बोर्ड को इकट्ठा करें

यदि आपने अपना खुद का बोर्ड डिजाइन किया है, तो आपको पता होना चाहिए कि इसे कैसे इकट्ठा करना है। लेकिन, यदि आप मेरे पीसीबी डिजाइन का उपयोग कर रहे हैं, तो इसे एक साथ रखने का तरीका यहां दिया गया है:

सभी घटक थ्रू-होल हैं और बोर्ड पर लेबल किए गए हैं, इसलिए असेंबली आसान होनी चाहिए। प्रत्येक घटक को लेबल के साथ बोर्ड के किनारे पर रखा गया है। ATtiny85 और 74HC595 दोनों स्थानों को इस बात से चिह्नित किया गया है कि उन्हें कैसे उन्मुख किया जाना चाहिए। चिप्स में पिन 1 को चिह्नित करने वाला एक बिंदु होता है, जो बोर्ड पर चिप की रूपरेखा में पायदान के बगल में जाता है।

एल ई डी में एक ध्रुवता होती है, इसलिए जब आप उन्हें डालते हैं तो आपको सावधान रहने की आवश्यकता होती है। एल ई डी का नकारात्मक कैथोड (छोटा पैर) चौकोर छेद से होकर जाता है, और सकारात्मक एनोड (लंबा पैर) गोल छेद से होकर जाता है। पहले शेवरॉन के लिए सात लाल एल ई डी मिलाप करें, और फिर बोर्ड को पलटें।

नीली एलईडी को स्टारगेट के केंद्र की ओर इशारा करते हुए 90 डिग्री के कोण पर झुकना होगा। केवल इसे लगभग आधा ही डालें, और फिर टांका लगाने से पहले इसे नीचे की ओर मोड़ें।

इसके बाद डीएचडी तार आते हैं। पीसीबी के डीएचडी हिस्से में प्रत्येक तार के एक तरफ मिलाप करें, फिर दूसरे छोर को स्टार्गेट भाग में मिलाएं। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सा तार किस छेद में जाता है, कैपेसिटिव टच पैड में ध्रुवीयता नहीं होती है।

अंत में, बैटरी के तारों को मिलाप करें। यदि आपके पास बोर्ड का पहला संशोधन है, तो इसे अनुचित तरीके से चिह्नित किया जाएगा और कहा जाएगा कि नीचे का छेद सकारात्मक के लिए "+" है। यह मेरी ओर से एक गलती थी। निचला (बाहरी) छेद ऋणात्मक है। तो, सकारात्मक बैटरी तार को शीर्ष (आंतरिक) छेद में, और नकारात्मक तार को नीचे (बाहरी) छेद में मिलाएं।

चरण 5: 3D अपने भागों को प्रिंट करें

इस परियोजना में कुल नौ 3D-मुद्रित भाग हैं: सात शेवरॉन कवर, और वर्महोल एलईडी डिफ्यूज़र के आगे और पीछे के टुकड़े।

शेवरॉन सीधे हैं, और अतिरिक्त शैली के लिए शेवरॉन एलईडी पर गर्म-चिपके हुए हैं। उन्हें काले या भूरे रंग में मुद्रित किया जाना चाहिए।

वर्महोल एलईडी डिफ्यूज़र को प्रिंट करना आसान बनाने और इसे और अधिक प्रभावी बनाने के लिए दो भागों में विभाजित किया गया है। सामने का टुकड़ा पारभासी फिलामेंट में मुद्रित होता है ताकि प्रकाश चमक सके, और पीछे के टुकड़े को सफेद फिलामेंट में मुद्रित किया जाता है ताकि प्रकाश को सामने के माध्यम से वापस प्रतिबिंबित किया जा सके।

इन सभी टुकड़ों को बिना सपोर्ट के प्रिंट किया जा सकता है। मैं ०.१५ मिमी की एक परत ऊंचाई का उपयोग करने की सलाह देता हूं, infill 20% जैसा कुछ होना चाहिए।

चरण 6: अंतिम विधानसभा

Stargate को असेंबल करना खत्म करने के लिए, आपको बस टुकड़ों को गर्म गोंद के साथ एक साथ रखना होगा। सबसे पहले, मैं अनुशंसा करता हूं कि आप पीसीबी भागों पर टैब को सुचारू करने के लिए सैंडपेपर या ड्रेमेल का उपयोग करें।

फिर, डिफ्यूज़र के सामने वाले हिस्से को डिफ्यूज़र के पीछे से जोड़ने के लिए थोड़े गर्म गोंद या सुपर ग्लू का उपयोग करें। उन्हें एकाग्र (केन्द्रित) होना चाहिए।

इसके बाद, एक शेवरॉन को गर्म गोंद से भरें, और इसे शेवरॉन एलईडी पर नीचे धकेलें। अन्य छह शेवरॉन एलईडी के लिए दोहराएं। पीसीबी पर वर्महोल एलईडी डिफ्यूज़र को माउंट करने के लिए आगे बढ़ें और कुछ और गर्म गोंद का उपयोग करें। एलईडी में फिट होने के लिए छोटा छेद है, इसलिए बस इसे डालें और डिफ्यूज़र के मोटे हिस्से का उपयोग सतह के रूप में पीसीबी को गर्म करने के लिए करें।

डीएचडी तारों को बैटरी के तारों के चारों ओर व्यवस्थित रखने के लिए कई बार लपेटें। डीएचडी पीसीबी का उद्देश्य बैटरी धारक के शीर्ष पर जाना है, इसलिए इसे वहां गर्म करें (ताकि बैटरी के तार नीचे हों)। फिर बैटरी धारक के किनारों को सीधा और स्थिर रखने के लिए समर्थन (बिना पायदान के) संलग्न करने के लिए कुछ गर्म गोंद का उपयोग करें।

अंत में, Stargate PCB पर नॉच के साथ सपोर्ट को संबंधित नॉच में पुश करें। इसे रखने के लिए प्रत्येक पर गर्म गोंद की एक थपकी का प्रयोग करें।

और आपने कल लिया! बस स्विच को चालू करें, कुछ सेकंड प्रतीक्षा करें, और फिर आप प्रत्येक शेवरॉन को संलग्न करने और वर्महोल स्थापित करने के लिए टच पैड को टैप कर सकते हैं!