Gulungan PCB di KiCad: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Proyek Fusion 360 »

Beberapa minggu yang lalu saya telah membuat Tampilan 7 Segmen Mekanik yang menggunakan elektromagnet untuk mendorong segmen. Proyek ini diterima dengan sangat baik, bahkan dipublikasikan di Majalah Hackspace! Saya menerima begitu banyak komentar dan saran sehingga saya harus membuat versi yang lebih baik. Jadi, terima kasih, semuanya!

Awalnya saya telah merencanakan untuk membuat setidaknya 3 atau 4 digit seperti itu untuk menampilkan beberapa jenis informasi yang berguna di dalamnya. Satu-satunya hal yang menghentikan saya dari melakukannya adalah elektromagnet yang haus kekuasaan. Berkat mereka, setiap digit menarik sekitar 9A! Itu banyak! Meskipun menyediakan arus sebanyak itu bukanlah masalah, tetapi saya tahu itu bisa menjadi jauh lebih baik. Tapi kemudian saya menemukan proyek FlexAR Carl. Ini pada dasarnya adalah elektromagnet pada PCB fleksibel. Dia telah membuat beberapa proyek luar biasa dengan menggunakannya. Periksa karyanya! Bagaimanapun, itu membuat saya berpikir jika saya bisa menggunakan kumparan PCB yang sama untuk mendorong/menarik segmen. Ini berarti saya dapat membuat layar lebih kecil dan tidak haus daya. Jadi dalam Instruksi ini, saya akan mencoba membuat beberapa variasi kumparan dan kemudian mengujinya untuk melihat mana yang bekerja paling baik.

Mari kita mulai!

Langkah 1: Rencana

Rencananya adalah merancang PCB uji dengan beberapa variasi kumparan. Ini akan menjadi metode trial and error.

Untuk mulai dengan, saya menggunakan aktuator fleksibel Carl sebagai referensi yang merupakan PCB 2 lapis dengan 35 putaran pada setiap lapisan.

Saya memutuskan untuk mencoba kombinasi berikut:

• 35 putaran - 2 lapisan
• 35 putaran - 4 lapisan
• 40 putaran - 4 lapisan
• 30 putaran - 4 lapisan
• 30 putaran - 4 lapisan (dengan lubang untuk inti)
• 25 putaran - 4 lapisan

Sekarang inilah bagian yang sulit. Jika Anda pernah menggunakan KiCad, Anda mungkin tahu bahwa KiCad tidak mengizinkan jejak tembaga melengkung, hanya jejak lurus! Tetapi bagaimana jika kita menggabungkan segmen lurus kecil sedemikian rupa sehingga menciptakan kurva? Besar. Sekarang lanjutkan melakukan ini selama beberapa hari sampai Anda memiliki satu kumparan lengkap!!!

Tapi tunggu dulu, jika Anda melihat file PCB, yang dihasilkan KiCad, di editor teks, Anda dapat melihat bahwa setiap posisi segmen disimpan dalam bentuk koordinat x dan y bersama dengan beberapa informasi lainnya. Setiap perubahan di sini akan tercermin dalam desain juga. Sekarang, bagaimana jika kita bisa memasukkan semua posisi yang dibutuhkan untuk membentuk kumparan yang lengkap? Berkat Joan Spark, dia telah menulis skrip Python yang setelah memasukkan beberapa parameter mengeluarkan semua koordinat yang diperlukan untuk membentuk koil.

Carl, dalam salah satu videonya, telah menggunakan Pembuat Sirkuit Altium untuk membuat koil PCB-nya, tetapi saya tidak ingin mempelajari perangkat lunak baru. Mungkin nanti.

Langkah 2: Membuat Gulungan di KiCad

Pertama saya menempatkan konektor pada skema dan menghubungkannya seperti yang ditunjukkan di atas. Kawat ini akan menjadi koil dalam tata letak PCB.

Selanjutnya, Anda perlu mengingat nomor bersih. Yang pertama akan menjadi bersih 0, yang berikutnya akan menjadi bersih 1, dan seterusnya.

Selanjutnya, buka skrip python menggunakan IDE yang sesuai.

Pilih lebar jejak yang akan Anda gunakan. Setelah itu, coba bereksperimen dengan sisi, mulai radius dan lacak jarak. Jarak lintasan harus dua kali lebar lintasan. Semakin besar jumlah 'sisi', semakin halus koilnya. Sisi = 40 bekerja paling baik untuk sebagian besar kumparan. Parameter ini akan tetap sama untuk semua kumparan.

Anda perlu mengatur beberapa parameter seperti pusat, jumlah putaran, lapisan tembaga, jumlah bersih dan yang paling penting, arah putaran (putaran). Saat berpindah dari satu lapisan ke lapisan lainnya, arahnya harus berubah agar arah arus tetap sama. Di sini, spin = -1 mewakili searah jarum jam sedangkan spin = 1 mewakili berlawanan arah jarum jam. Misalnya, jika lapisan tembaga depan searah jarum jam maka lapisan tembaga bawah harus berlawanan arah jarum jam.

Jalankan skrip dan Anda akan disajikan dengan banyak angka di jendela output. Salin dan tempel semuanya ke dalam file PCB dan simpan.

Buka file PCB di KiCad dan ada koil cantik Anda.

Terakhir, buat koneksi yang tersisa ke konektor dan selesai!

Langkah 3: Memesan PCB

Saat merancang kumparan, saya telah menggunakan jejak tembaga setebal 0,13mm untuk semua kumparan. Meskipun JLCPCB dapat melakukan lebar jejak minimum 0,09mm untuk 4/6 lapisan PCB, saya tidak merasa mendorongnya terlalu dekat dengan batas.

Setelah saya selesai mendesain PCB, saya mengunggah file gerber ke JLCPCB dan memesan PCB.

Klik di sini untuk mengunduh file gerber jika Anda ingin mencobanya.

Langkah 4: Membuat Segmen Tes

Saya merancang beberapa segmen uji dengan berbagai bentuk dan ukuran di Fusion 360 dan mencetaknya 3D.

Karena saya telah menggunakan jejak tembaga 0,13 mm untuk kumparan, ia dapat menangani arus maksimum 0,3A. Elektromagnet yang saya gunakan di build pertama mencapai 1,4A. Jelas, akan ada pengurangan besar dalam gaya yang berarti saya harus membuat segmen menjadi ringan.

Saya mengecilkan segmen dan mengurangi ketebalan dinding, menjaga bentuknya tetap sama seperti sebelumnya.

Saya bahkan mengujinya dengan ukuran magnet yang berbeda.

Langkah 5: Kesimpulan

Saya menemukan bahwa kumparan dengan 4 lapisan dan 30 putaran pada setiap lapisan bersama dengan magnet neodymium 6 x 1,5 mm sudah cukup untuk mengangkat segmen. Saya sangat senang melihat ide itu berhasil.

Jadi itu saja untuk saat ini. Selanjutnya, saya akan mencari tahu elektronik untuk mengendalikan segmen. Beri tahu saya pemikiran dan saran Anda di komentar di bawah.

Terima kasih telah bertahan sampai akhir. Saya harap Anda semua menyukai proyek ini dan belajar sesuatu yang baru hari ini. Berlangganan ke saluran YouTube saya untuk lebih banyak proyek serupa.