$1 PCB Pohon Natal: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Oleh loboatIkuti saya di Twitter !Ikuti Lainnya oleh penulis:

Tentang: Nama saya Loann Boudin, saya seorang pembuat dan mahasiswa Perancis yang belajar teknik elektronik di dekat Paris. Saya suka membuat barang sendiri dan berbagi proyek saya dengan semua orang. Selengkapnya Tentang loboat »

Pohon Natal PCB oleh Loann BAUDIN | 2018

Ketika Natal akan datang, apa yang bisa dilakukan pecinta elektronik? Sebuah pohon Natal PCB tentu saja!

Sebagai anggota klub penggemar elektronik kecil, saya ingin berbagi hasrat saya untuk elektronik dan desain PCB melalui proyek-proyek kecil. Untuk Natal, saya ingin memperkenalkan alam semesta penyolderan SMD kepada anggota baru dengan proyek yang menyenangkan dan sederhana: menyolder pohon Natal PCB miniatur dengan LED berkedip 0805 SMD tertanam.

Instruksi ini menjelaskan proses yang saya ikuti untuk membayangkan, merancang, dan membuat sekelompok pohon Natal yang murah, kecil, bercahaya di papan sirkuit tercetak dengan harga kurang dari $1 unit. Menikmati:)

Dan… jika Anda menyukai Instruksi ini, pertimbangkan untuk memilih proyek ini di Kontes PCB! Terima kasih !

Langkah 1: BOM, Alat dan Keterampilan yang Dibutuhkan

Anda akan perlu:

Alat yang diperlukan:

• besi solder
• Kawat Solder
• ampelas
• tang datar
• Tang potong
• pinset halus

Alat opsional (tapi berguna):

• Ekstraktor asap
• multimeter
• kaca yang luar biasa

Keterampilan:

keterampilan menyolder dasar

Bill of material:

Komponen	pemasok	Harga grosir ($)	Harga per PCB ($)
LED berkedip 11x 0805 SMD	Aliexpress	15, 79	0, 29
1x CR1220 baterai	Aliexpress	0, 75	0, 15
1x dudukan baterai	Aliexpress	6, 58	0, 07
1x sakelar sakelar	Aliexpress	2, 62	0, 03
2x 2 pin header	Aliexpress	0, 51	0, 01
1x PCB	BenihStudio	4, 90	0, 12

Saya telah memilih komponen murah untuk menjaga BOM di bawah harga simbolis $1 per PCB pohon Natal. Harga total untuk satu pohon Natal PCB dengan semua komponen elektronik yang disolder diperkirakan $0, 67.

Langkah 2: Mencari Inspirasi…

Saya ingin merancang pohon Natal PCB realistis, di mana dua PCB yang dipasang tegak lurus dapat memberikan bentuk 3D yang dapat berdiri. Membuat dua PCB yang berbeda tidak membuat desainnya jauh lebih rumit tetapi lebih mahal, karena produsen mengenakan biaya lebih banyak jika sebuah PCB berisi lebih dari satu desain. Untuk menjaga harga serendah mungkin, saya perlu memikirkan manajemen ruang yang cerdas dari desain PCB untuk mengurangi pemborosan dan biaya. Dalam pencarian saya untuk merancang pohon Natal PCB yang sempurna untuk tujuan saya, saya mencari proyek serupa di Google dan Instructables.

Saya menemukan desain bluquesh, yang menurut saya sangat menarik dan didokumentasikan dengan sangat baik. Dalam Instructable pertamanya, anggota ini menjelaskan bagaimana dia berhasil membuat pohon Natal PCB kecil dengan banyak fitur:

• Chip Arduino tertanam
• LED SMD dua warna
• Sentuhan kapasitif
• Baterai tertanam
• Rangkaian penguat DC/DC
• … dan banyak lagi!

Beberapa fitur ini tidak kompatibel dengan proyek saya, yang bertujuan untuk menjadi sederhana dan berbiaya rendah. Namun demikian, detail lain dari proyeknya menarik perhatian saya: bluquesh berhasil memasukkan desain pohon Natal 3D-nya ke dalam area persegi tanpa pemborosan ruang. Dengan membuat dua sirip berbentuk setengah cemara di samping cemara utama, ia menggunakan kembali ruang yang terbuang untuk membuat pohon penuh lainnya meskipun bentuknya rumit.

Saya mengadaptasi dan menggunakan kembali desain pintar ini dalam proyek saya.

Langkah 3: Desain PCB

Saya mendesain pohon Natal PCB saya menggunakan Autodesk EAGLE. EAGLE adalah perangkat lunak otomatisasi desain elektronik (EDA) yang memungkinkan desain diagram skematik, penempatan komponen, dan perutean PCB.

Saya memulai desain dengan membuat skema rangkaian elektronik. Ini terdiri dari 11 LED berkedip secara paralel, didukung oleh baterai sel tombol 3 V. Saklar dapat membuka atau menutup sirkuit. Akhirnya, kapasitor penyaringan opsional 10 F ditempatkan di antara tegangan baterai dan ground.

Saya membuat pilihan untuk tidak menyertakan resistor secara seri dengan LED karena 3 V sangat dekat dengan tegangan maju dari banyak warna LED:

Skema dan PCB dibagi menjadi tiga bagian:

• papan utama: memiliki bentuk pohon Natal dan termasuk tempat baterai, sakelar, 3 LED di bagian atas dan 2 LED di bagian bawah. Dua konektor kepala peniti 2-pin memungkinkan untuk menghubungkan dan memberi daya pada dua sirip, satu di permukaan atas dan yang lainnya di permukaan bawah.
• sirip atas: berbentuk setengah pohon Natal dengan takik untuk dudukan baterai dan dilengkapi 1 LED di muka atas dan 2 LED di muka bawah. Satu jejak konektor pinhead 2-pin memungkinkan sirip dihubungkan dan diberi daya ke papan utama.
• sirip bawah: berbentuk setengah pohon Natal dan memiliki 2 LED di bagian atas dan 1 LED di bagian bawah. Jejak konektor pinhead 2-pin memungkinkan sirip dihubungkan dan diberi daya ke papan utama.

Saya memutuskan untuk memilih ukuran yang dikurangi 48 * 48 mm per cemara dengan menggambar garis besar papan dengan "Dimensi" lapisan ke-20.

Saya menggambar bentuk pohon cemara menggunakan "Penggilingan" lapisan ke-46 dengan lebar 3 mm: garis ini ditafsirkan sebagai area penggilingan untuk pabrikan, dan memisahkan cemara dari siripnya.

Setelah garis besar rangkaian jelas, saya menempatkan komponen terbesar seperti dudukan baterai dan sakelar, lalu LED agar distribusinya menyenangkan.

Saya menambahkan area penggilingan lain pada satu sirip sehingga dudukan baterai bisa muat dan lubang di atas pohon untuk bisa digantung di mana saja (contohnya di pohon Natal asli).

Kemudian, saya mengarahkan semua komponen menggunakan lapisan Atas dan Bawah: tegangan baterai didistribusikan ke LED dengan jejak lebar 0, 5 mm dan bidang tanah keseluruhan.

Akhirnya, saya merancang dua tab pemisah dan menempatkannya di antara cemara utama dan siripnya pada jejak penggilingan 3 mm untuk menjaga papan saya sebagai satu desain dan memungkinkan panelisasi PCB (lihat langkah berikutnya untuk lebih jelasnya).

Semua file Eagle dapat ditemukan di github saya atau di bawah

Langkah 4: Panelisasi PCB

Sebagian besar produsen PCB sekarang menawarkan harga tunggal $5 untuk 10 PCB berukuran hingga 100*100 mm. Harganya tetap sama apakah sirkuitnya 50*50 mm atau 100*100 mm. Optimalisasi biaya kemudian dimungkinkan dengan memaksimalkan jumlah sirkuit pada area maksimum ini. Panelisasi PCB terdiri dari pembuatan satu PCB dari beberapa yang kecil untuk mengurangi biaya dan pemborosan.

Sebagian besar produsen PCB tidak mengenakan biaya tambahan untuk panelisasi desain yang identik. Ini berarti Anda dapat mengatur untuk memasukkan beberapa PCB kecil menjadi satu secara gratis, tetapi desainnya harus tetap sama untuk semuanya. Informasi lebih lanjut dapat ditemukan di situs web produsen PCB Seeedstudio.

Panelisasi PCB dapat dilakukan dengan 2 cara:

Metode panelisasi alur-V: terdiri dari pemotongan 1/3 ketebalan papan dari atas dan 1/3 ketebalan dari bawah, sejajar dengan potongan atas, dengan pisau pemotong melingkar 30 hingga 45 derajat. Ini hanya dapat dilakukan sepanjang garis lurus melalui susunan PCB

Metode panelisasi tab breakaway: terdiri dari meninggalkan ruang perutean tab berlubang di antara PCB. Jarak antara dua PCB adalah sekitar 2, 5 mm karena ini adalah ukuran router standar di sebagian besar rumah fabrikasi dan hanya membutuhkan satu lintasan bit router untuk menggiling papan. Pola perforasi N-Lubang adalah standar untuk tab yang dapat dilepas dan dirancang agar mudah dilepas tanpa meninggalkan tonjolan papan samping yang tidak diinginkan

Informasi lebih lanjut tentang desain panelisasi PCB dapat ditemukan di artikel terdokumentasi dengan sangat baik yang ditulis oleh Jack Lucas untuk www. ElectronicDesign.com.

Untuk mengurangi biaya proyek saya, saya telah memutuskan untuk membuat panel empat pohon Natal PCB saya menjadi satu papan tunggal. Pertama, saya harus menghubungkan dua sirip pohon Natal PCB ke papan utama. Saya merancang dua tab pemisah dengan pola perforasi 3 lubang yang menghubungkan setiap sirip ke papan pohon Natal utama. Tab breakaway terbuat dari 2*3 lubang dengan diameter 0, 9 mm.

Setelah desain satu pohon Natal PCB selesai, saya menggandakannya empat kali dan mengirimkan masing-masing secara berdampingan untuk mengisi area 100*100 mm yang ditentukan oleh pabrikan. Semua desain diberi jarak 3mm dan dihubungkan dengan tab breakaway dengan pola perforasi 3 lubang.

PCB akhir memiliki ukuran 100*100 mm dan berisi 4 PCB pohon Natal. Biaya satu unit PCB dibagi 4 !

Langkah 5: Menyolder PCB

Ketika semua komponen telah terkumpul, penyolderan PCB dapat dimulai!

Solder LED -

Yang terbaik adalah memulai dengan penyolderan LED karena merupakan komponen terkecil. Menyoldernya terakhir akan membuat tugas berpotensi lebih sulit karena komponen yang lebih besar dapat mengganggu penempatannya. LED adalah komponen terpolarisasi dan penting untuk mengidentifikasi pada PCB bagaimana seharusnya disolder. Jejak LED pada PCB selalu sama: bantalan yang terhubung ke bidang tanah adalah massa (katoda) dan bantalan yang terhubung ke trek adalah tegangan suplai (anoda). Panah hijau di bawah LED CMS menunjukkan arah aliran arus dan polaritasnya.

Menguji LED dengan multimeter dalam konfigurasi "diode tester" dapat membantu menentukan polaritas dan warnanya.

Untuk menyolder LED, pertama-tama saya mulai dengan menempatkan sedikit solder di salah satu bantalan LED. Saya kemudian mendekati LED dengan pinset halus sambil menjaga solder tetap cair dengan besi solder saya. Setelah led ditempatkan dengan benar, saya melepas besi solder saya untuk memadatkan solder. Solder kedua kemudian dapat dibuat tanpa perlu memegang LED dengan pinset. Proses ini diulang untuk 10 LED yang tersisa.

Menyolder dudukan baterai -

Dudukan baterai menahan sel tombol pada PCB untuk membuat sambungan listrik. Untuk menahan baterai dengan kuat, saya meletakkan lapisan kecil timah pada bantalan dudukan baterai. Konektor kemudian ditempatkan dan disolder.

Solder sakelar -

Akhirnya, sakelar disolder ke sisi yang sama dengan konektor baterai. Toggle menonjol dari PCB untuk pengoperasian yang mudah.

Langkah 6: Merakit PCB

Setelah semua komponen disolder, saatnya merakit pohon Natal.

Memisahkan papan -

Saya mulai mematahkan papan dengan tang datar untuk memisahkan kedua sirip dari papan utama. Saya menggunakan tang potong untuk menghilangkan sisa tepi besar yang mungkin bisa melukai. Kemudian, saya menggunakan amplas untuk menghaluskan sisi pohon Natal dan akhirnya memiliki tiga papan bersih: pohon utama dan dua siripnya.

Menghubungkan papan -

Satu sirip dipasang ke papan utama dengan menyolder konektor kepala peniti 2 pin di antaranya. Konektor kepala peniti memiliki dua kegunaan di sini: menahan sayap ke papan utama dan membawa tegangan dan massa ke LED sirip.

Saya memotong 2* 2 pin konektor pinhead dari strip konektor pinhead besar dan membersihkan tepi plastik dengan amplas. Kemudian, saya menyoldernya dari kepala ke ekor di papan utama seperti yang ditunjukkan pada gambar, satu di wajah atas dan yang lainnya di wajah bawah.

Saya menyolder kedua sirip ke konektor dengan hati-hati untuk menyelaraskannya dengan benar dan menempatkan sirip dengan takik di sisi konektor baterai.

Pohon Natal PCB sekarang akhirnya dirakit!

Menghidupkan sirkuit -

PCB ini didukung oleh baterai lithium CR1220 3V. Setelah sel tombol dimasukkan ke dalam dudukan baterai di papan dan sakelar ditutup, semua LED mulai berkedip seperti sulap!

Sel tombol yang digunakan dalam proyek ini memiliki kapasitas rata-rata 40 mAh, yang berarti misalnya dapat mengalirkan hingga 40 mA selama 1 jam, atau 20 mA selama 2 jam. Konsumsi arus pohon Natal PCB adalah sekitar 80 mA, dan tergantung pada warna LED yang dipilih: LED putih, biru dan ungu menarik lebih banyak arus daripada LED merah, oranye, dan kuning.

Berdasarkan pengalaman, saya menyarankan Anda untuk menggunakan LED merah, oranye, kuning dan hijau, karena mereka akan menghemat masa pakai baterai sambil memberikan warna yang bagus dalam tema semangat Natal:) Dengan warna-warna ini dalam proporsi yang sama, pohon Natal PCB saya bersinar selama 1 jam sampai LED hijau mulai memudar.

Langkah 7: Kesimpulan

Saya bersenang-senang merancang pohon Natal PCB kecil ini dan saya belajar banyak tentang pembuatan PCB dan panelisasi PCB.

Berkat desain proyek yang murah, bengkel penyolderan telah ditawarkan secara gratis kepada mereka yang ingin mencobanya. PCB ini sangat sukses di klub saya dan banyak anggota baru telah menyolder chip pertama mereka berdasarkan komponen SMD. Saya sangat senang mendengar bahwa beberapa kreasi saya telah menghiasi pohon Natal teman-teman saya.

Hari ini, saya bangga bisa menularkan melalui workshop ini dan tutorial ini ilmu yang saya dapatkan selama proyek ini. Saya harap Anda menyukainya dan saya berharap yang terbaik untuk tahun yang akan datang:)