TinyDice: PCB chuyên nghiệp tại nhà với máy cắt Vinyl: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Tài liệu hướng dẫn này bao gồm hướng dẫn từng bước ghi lại phương pháp sản xuất PCB chất lượng chuyên nghiệp tại nhà thông qua việc sử dụng máy cắt vinyl, một cách đáng tin cậy, đơn giản và hiệu quả. Phương pháp này cho phép sản xuất PCB chất lượng cao và nhất quán tại nhà với ít vật liệu phổ biến và trong một khoảng thời gian rất ngắn. Với tất cả các tệp đã sẵn sàng, toàn bộ quá trình có thể được hoàn thành trong vài giờ.

Chủ đề của hướng dẫn, tinyDice:

Với mục đích của hướng dẫn này, quy trình sẽ được minh họa bằng việc sản xuất một lô 3 tinyDice, một khuôn điện tử dựa trên vi điều khiển atTiny85 với phần mềm charlieplexing, cho phép điều khiển 9 đèn LED chỉ với 4 chân và 4 điện trở. Đây là phiên bản cải tiến của tinyDice (2014) gốc của tôi và tất cả các tệp nguồn cần thiết cho Có thể hướng dẫn này đều có sẵn để tải xuống dưới dạng gói nén ở bước cung cấp.

Nguồn gốc của phương pháp:

Là một người đam mê điện tử, tôi đã có những chia sẻ công bằng về kinh nghiệm sản xuất PCB trong quá khứ, nhưng hầu hết các phương pháp gia đình hoặc quá mức không đáng tin cậy, như phương pháp truyền Toner, hoặc quá phức tạp và tốn công sức, như phương pháp bộ định tuyến CNC hoặc UV phương pháp photoresist (mà tôi đã đề cập trước đây trên tinyDice gốc). Ngoài ra, chất lượng cuối cùng của các sản phẩm có xu hướng khá kém, đặc biệt nếu bạn cố gắng thực hiện sơn UV.

Từ những trải nghiệm không hài lòng này, tôi quyết định khám phá các phương pháp thay thế để tạo ra PCB tại nhà. Khi gần đây tôi đã bắt đầu thử nghiệm với một máy cắt vinyl để bàn, tôi chợt nhận ra rằng một con tem vinyl có thể tạo ra một mặt nạ tuyệt vời và đáng tin cậy cho việc khắc PCB. Trên nghiên cứu trực tuyến ban đầu, tôi không tìm thấy bất kỳ tài liệu tham khảo nào về những người sử dụng tem vinyl để làm PCB, điều này khiến tôi ngạc nhiên vì nó có vẻ rất hợp lý. Điều này thúc đẩy tôi thử nghiệm quy trình và tìm hiểu xem liệu nó có thể hoạt động đáng tin cậy và hiệu quả để chuyển các dấu vết PCB từ máy tính sang đồng hay không.

Phát triển các quy trình:

Bản thân việc tạo ra các vết đồng sạch và nhất quán trong PCB gia đình đã là một thành tựu, nhưng để PCB hoạt động tốt và bền lâu, chúng cần một số loại vật liệu hàn, giúp ngăn chặn các cầu hàn không mong muốn và bảo vệ các vết đồng khỏi bị ăn mòn. Theo truyền thống, mặt nạ hàn được sử dụng ở dạng nhựa có thể chữa khỏi tia cực tím, trong thực tế khá khó làm việc.

Ban đầu, tôi có ý định sử dụng gián tiếp bệnh nhân vinyl như một mặt nạ để chữa bệnh bằng tia cực tím UV. Tuy nhiên, trong một vài lần thử, tôi không thể làm cho keo hàn UV chỉ chữa khỏi một cách đáng tin cậy ở những vị trí đã định, và tôi không bao giờ có thể tạo ra một lớp đủ mỏng và đều, điều này cuối cùng dẫn đến một loạt các bảng bị hỏng. Vì vậy, tôi loại bỏ ý tưởng đó và tôi nghĩ rằng có lẽ một loại tem nào đó cũng có thể được sử dụng làm bình hàn, mặc dù nó chắc chắn không phải là nhựa vinyl, vì nó sẽ không chịu được nhiệt của quá trình hàn lại.

Với suy nghĩ này, tôi đã tìm đến băng Kapton, loại băng keo tự dính, mỏng và hứa hẹn chịu được nhiệt độ đủ cao để hàn. Băng Kapton được bán ở dạng cuộn, nhưng tôi thấy rằng nếu nó được dán trên lớp nền của vinyl thông thường, nó có thể được cắt trực tiếp trên máy cắt vinyl và được sử dụng trực tiếp như một con tem. Từ lần thử nghiệm đầu tiên, rõ ràng là băng Kapton hoạt động khá hứa hẹn trên máy cắt vinyl, mặc dù tất cả các vết cắt đi qua các bong bóng nhỏ đều lởm chởm hoặc không hoàn chỉnh, vì vậy, chìa khóa để tạo ra những con tem kapton hoàn hảo là dán băng một cách hoàn hảo trên lớp nền vinyl mà không cho phép bất kỳ không khí nào bị mắc kẹt bên dưới. Điều này ban đầu tỏ ra khá phức tạp, vì Kapton quá mỏng và dính, nhưng khi cố gắng đặt nó xuống bằng thẻ nhựa tiêu chuẩn, tôi nhận ra rằng nó có thể được thực hiện một cách hoàn hảo và dễ dàng theo cách này.

Thông qua các thử nghiệm lặp đi lặp lại này, tôi cũng quan sát thấy một số hạn chế thực tế của quy trình, mà mailny phải làm với mặt nạ đồng ban đầu là một con tem. Những hạn chế này đã phát triển thành một tập hợp các hướng dẫn thiết kế để làm cho quá trình này trở nên đáng tin cậy.

Bước 1: Vật liệu, nguồn cung cấp và công cụ

Vật liệu:

• PCB trống 5 x 10 cm
• Vinyl tự dính 10 x 15 cm
• Băng Kapton rộng 50mm
• Phim chuyển vinyl 10 x 15 cm

Quân nhu:

• Ferric clorua etchant
• Rượu isopropyl
• Hàn dán
• Dây tóc PETG (dành cho hộp đựng móc khóa)

Công cụ:

• máy cắt vinyl để bàn (Tôi sử dụng Silhouette Cameo 3, nhưng bất kỳ máy cơ bản nào cũng hoạt động được)
• Trạm làm lại khí nóng (không phải là không thể thiếu nhưng hữu ích)
• mỏ hàn
• thẻ nhựa (ID cũ hoặc bất kỳ loại nào)
• USBtinyISP hoặc Arduino làm ISP
• máy cắt acrylic bằng tay (Có thể tự chế từ một phần của lưỡi cưa sắt cũ)
• Giấy nhám 220 & 400 grit
• Máy in 3D (tùy chọn, chỉ để làm hộp đựng móc khóa)

Phần mềm:

• Silhouette Studio (hoặc tương đương cho các thương hiệu máy cắt vinyl khác)
• EAGLE CAD (không bắt buộc nếu bạn không có ý định sửa đổi thiết kế)
• Photoshop hoặc bất kỳ trình chỉnh sửa hình ảnh nào (không bắt buộc nếu bạn không có ý định sửa đổi thiết kế)
• Arduino IDE + atTinyCore
• AVRDUDESS
• Slic3r hoặc bất kỳ phần mềm in 3D nào khác.

• Gói tài nguyên tinyDice, (có sẵn để tải xuống ở bước này dưới dạng tệp RAR)

Các thành phần:

cho mỗi tinyDice85:

• Đèn LED SMD 9x 3528 (bất kỳ màu nào, được khuyến nghị giống nhau)
• 1x attiny85 (SOIC)
• Điện trở 4x 33 ohm 0805 (giá trị chính xác không quan trọng, hãy sử dụng bất kỳ giá trị nào tương tự nhưng tất cả đều giống nhau!)
• 1x nút nhấn SMD
• 1x kẹp pin CR20XX
• 1x pin CR2032

Đối với đồ gá lập trình:

• 6x chân pogo
• 1x tiêu đề nam 2x3 (dành cho ISP)
• 1x tiêu đề nam 2x1 (đối với nguồn VCC bên ngoài)
• Bộ điều chỉnh LDO 1x AMS1117 3.3v (SOT-23)

Bước 2: Chuẩn bị tất cả các nhãn dán

Đối với quy trình sản xuất PCB tại nhà này, các nhãn dán được thực hiện ở ba giai đoạn; Như một mặt nạ để khắc lớp đồng, như một mặt nạ hàn để bảo vệ các vết và hạn chế chất hàn, và như một tấm giấy nến để áp dụng hàn dán trên các miếng đệm. Để tối ưu hóa quy trình nhiều nhất có thể, tất cả các miếng dán có thể được chuẩn bị ở một chỗ ngồi duy nhất.

Chuẩn bị các tệp để cắt:

Nếu bạn không có ý định sửa đổi thiết kế, bạn có thể sử dụng trực tiếp các hình ảnh đã chuẩn bị sẵn hoặc tệp Silhouette Studio với tất cả các nhãn dán. Nếu sử dụng thiết kế khác, hãy làm như sau để chuẩn bị tệp để cắt:

Vì hầu hết các phần mềm cắt vinyl miễn phí hoạt động với hình ảnh, chúng tôi phải xuất thiết kế từ EAGLE dưới dạng hình ảnh có độ phân giải cao. Đối với điều này, trước tiên hãy ẩn tất cả lớp trừ TOP và VIAS, sau đó xuất bảng dưới dạng hình ảnh trong MONOCHROME và ít nhất 1500 dpi. Tiếp theo, lặp lại quy trình nhưng chỉ với lớp Tstop, để chỉ lấy các miếng đệm.

Khi bạn xuất hình ảnh, bạn nên thực hiện một chút dọn dẹp trong photoshop để tăng độ tin cậy của quá trình. Đối với hình ảnh lớp phủ đồng, điều này bao gồm xóa bất kỳ khu vực đồng nhỏ bị cô lập nào hoặc kết nối chúng với các khu vực lớn hơn, xóa trung tâm của tất cả các lỗ và tăng độ hở xung quanh nhiệt. Đối với hình ảnh miếng đệm, bạn phải vừa với chúng trên một hình dạng màu đen tràn ra toàn bộ lớp phủ đồng một chút.

Tiếp theo, nhập hình ảnh vào phần mềm cắt vinyl, theo dõi và chia tỷ lệ chúng thành kích thước 100 x 100 mm. Một lợi thế của việc tạo bảng điều khiển PCB là bạn có một tài liệu tham khảo nhất quán để chia tỷ lệ chúng phù hợp bất kể độ phân giải là bao nhiêu.

Chuẩn bị băng Kapton để cắt:

Băng keo kapton là một vật liệu tuyệt vời, tuy nhiên Để sử dụng nó làm nhãn dán, trước tiên chúng ta phải đặt nó trên một giá đỡ bằng phẳng. Đối với điều này, chúng tôi sẽ sử dụng lớp nền từ băng chuyển vinyl, vì vậy hãy bóc miếng pate ra và tạm thời đặt nó sang một bên, chú ý giữ cho nó sạch sẽ. Tiếp theo, mở một đoạn băng dính và cẩn thận dán nó lên mặt sau bằng giấy sáp bằng cách sử dụng thẻ nhựa làm chổi cao su để đảm bảo không có bong bóng nào còn sót lại bên dưới. Tôi khuyên bạn nên chuẩn bị vượt quá những gì bạn mong đợi để sử dụng, vì một số nhãn dán có thể không xuất hiện hoàn hảo.

Cắt dán:

Khi bạn đã theo dõi và chia tỷ lệ tất cả các nhãn dán trong phần mềm máy cắt vinyl, hãy tiến hành đặt vật liệu vinyl tự dính vào một góc của thảm cắt và đặt băng Kapton được hỗ trợ trên một góc khác.

Tiếp theo, trên phần mềm, chỉ đặt thiết kế stencil dán đồng và hàn lên khu vực tương ứng với vinyl và đặt các thông số cắt thành: Tốc độ 3, Chiều sâu lưỡi 1, Áp suất 8. Gửi công việc cắt và để máy thực hiện nó là thứ.

Cuối cùng, gạt các thiết kế đã sử dụng trước đó sang một bên và chỉ đặt thiết kế mặt nạ hàn lên khu vực tương ứng với băng Kapton. Đặt các thông số cắt thành: Tốc độ 1, Độ sâu lưỡi cắt 1, Áp suất 3. Tiến hành gửi công việc đến máy và sau khi hoàn thành, cẩn thận tháo cả vật liệu vinyl tự dính và vật liệu Kapton ra khỏi thảm cắt. Hãy cẩn thận để không tạo ra các nếp nhăn sắc nét khi bóc chúng ra.

Nhổ cỏ dán:

Để chuyển các miếng dán vinyl sang PCB, chúng tôi phải sử dụng màng chuyển vinyl để đảm bảo tất cả các khu vực được chuyển đúng vị trí. Để chỉ có thể chuyển các đoạn tem đã định, chúng ta phải loại bỏ tất cả các khu vực không mong muốn trước khi dán màng chuyển. Đối với điều này, hãy sử dụng một máy cắt và cẩn thận nhấc một góc của khu vực không mong muốn. Đặt dao cắt bên dưới và ấn vinyl lên lưỡi dao để làm cho lưỡi dao dính chặt. Tiếp theo, kéo dao cắt đi và phần thừa sẽ bắt đầu bóc. Tùy thuộc vào thiết kế, tất cả các khu vực không mong muốn có thể trở thành một mảnh duy nhất. Sau khi làm cỏ, CHỈ đặt màng chuyển lên trên các miếng dán mạ đồng và loại bỏ tất cả các phần thừa. Tại thời điểm này, các miếng dán vinyl đã sẵn sàng để sử dụng. Các miếng dán băng Kapton là một miếng duy nhất nên chúng có thể được chuyển trực tiếp mà không cần màng chuyển.

Bước 3: Khâu vỏ đồng

Đây là bước quan trọng nhất của quy trình, vì chất lượng của vết đồng sẽ quyết định tỷ lệ thành công của sản phẩm cuối cùng. Nếu làm cẩn thận nó có thể là 100%.

Chuyển nhãn dán CLAD sang đồng:

Để đảm bảo kết quả sạch và đáng tin cậy, trước tiên bạn phải tẩy dầu PCB trắng bằng cồn isopropyl. Nếu trống đã cũ, bạn nên chà nhám bề mặt bằng giấy nhám 320-400 grit bằng cách làm các vòng tròn nhỏ khắp tấm ván.

Sau khi hoàn toàn sạch sẽ, đã đến lúc chuyển nhãn dán sang đồng. Để làm được điều này, trước tiên hãy bóc một góc của phim chuyển và sau đó đặt ngược nhãn dán lên bàn sạch. Tiếp theo, tiến hành từ từ bóc giấy ra khỏi vết chuyển bằng cách gấp nếp thật mạnh và kéo dọc theo mặt bàn. Bằng cách này, ngay cả các miếng đệm nhỏ cũng sẽ dính trên giấy chuyển và không bị dính lại trên giấy. Tuy nhiên, đừng lo lắng nếu một hoặc hai miếng đệm ở lại, bạn có thể đặt chúng theo cách thủ công sau.

Tiếp theo, giữ miếng chuyển vinyl với nhãn dán bằng cách sử dụng các đầu ngón tay của bạn (dán nhẹ vào mép) và từ từ căn chỉnh nhãn dán trên bảng trước khi đặt nó xuống. Sau khi căn chỉnh, hãy đặt nó trên đồng và nhẹ nhàng ấn nó xuống bằng ngón tay của bạn ĐỊNH HÌNH TRUNG TÂM RA NGOÀI, để ngăn các bong bóng bị mắc kẹt. Tiếp theo, sử dụng một thẻ nhựa để kiểm tra toàn bộ bề mặt để đảm bảo vinyl dính chặt vào đồng. Tiến hành bóc màng chuyển vinyl ra khỏi lớp bọc đồng giống như cách bạn bóc lớp giấy bồi và đặt thủ công bất kỳ miếng đệm nào còn sót lại. Nếu nhãn dán không che được toàn bộ chỗ trống, bạn có thể dùng băng keo trong che bất kỳ khu vực nào còn lại để tránh ăn mòn đồng thừa và sử dụng quá mức nguồn cung cấp của bạn.

Khắc lớp đồng:

Đối với quá trình khắc, bạn sẽ yêu cầu 2 hộp đựng kiểu Tupperware hình chữ nhật, một thanh gỗ nhỏ và etchant Ferric Chloride.

Bảng được chuẩn bị với tem CLAD gần như đã sẵn sàng để khắc, nhưng điều rất quan trọng là phải làm sạch nó một lần nữa bằng cồn isopropyl để loại bỏ bất kỳ cặn nào khỏi màng chuyển và đảm bảo khắc đều và hoàn chỉnh, không còn lại bất kỳ đồng không mong muốn nào.

Để chuẩn bị clorua Ferric cho quá trình ăn mòn, hãy đổ nó vào một trong các thùng chứa đến đầy khoảng một nửa và thêm khoảng 30% nước nữa. Tại thời điểm này, dung dịch đã sẵn sàng để ăn mòn, tuy nhiên, bạn có thể tùy ý làm ấm nó trong lò vi sóng trong 15 giây TRƯỚC KHI đặt PCB vào để tăng tốc quá trình khắc.

Cuối cùng, đặt tấm ván vào clorua sắt và để nó chìm xuống. Quá trình này có thể mất một lúc, nhưng điều quan trọng là phải quay lại sau mỗi 10 đến 15 phút để khuấy dung dịch và kiểm tra tiến độ. Đối với tis, chỉ cần sử dụng một mảnh gỗ vụn nhỏ để chạm vào bảng và nghiêng nó vào và ra khỏi dung dịch một vài lần. Thao tác này sẽ di chuyển dung dịch xung quanh để đảm bảo nó phản ứng đồng đều và cho phép bạn xem lượng đồng đã bị loại bỏ. Tiếp tục làm điều này cho đến khi bạn không thấy đồng lộ ra nữa, nhưng đừng để lâu hơn vì etchant có thể bắt đầu bị thủng dưới nhãn dán và làm hỏng các dấu vết. Thông thường, hãy để miếng dính trên hộp đựng khác để tránh làm bẩn bất cứ thứ gì bằng dung dịch etchant, vì nó rất dễ bị ố và cũng có mùi sắt rất nặng.

Sau khi hoàn tất, hãy lấy bảng ra khỏi miếng ăn mòn và rửa kỹ bằng nước và xà phòng. Sau đó, lấy một cái phễu hoặc tạo một cái phễu bằng cách sử dụng một tấm nhựa, và cố định nó trên một chai PP rỗng để thu hồi và lưu trữ etchant. KHÔNG BAO GIỜ thải bỏ clorua sắt đã qua sử dụng qua cống, hãy tái sử dụng nó càng nhiều càng tốt và loại bỏ nó bằng cách để khô, sau đó thải bỏ nó dưới dạng chất rắn.

Khắc là bước tốn nhiều thời gian nhất của quy trình. Nếu hoàn thành với Ferric Chloride mới, có thể hoàn thành trong vòng dưới một giờ, tuy nhiên, với nguồn cung cấp được sử dụng lại, có thể mất tới 4 giờ để hoàn thành, vì vậy hãy kiên nhẫn và kiểm tra định kỳ.

Bước 4: Cắt và mài xúc xắc

Một lợi thế của bảng điều khiển PCB là bạn có thể sử dụng bảng làm hướng dẫn để cắt, ngoài ra việc xử lý một bảng lớn hơn cũng dễ dàng hơn. Để tách các tấm ván và hoàn thiện chúng đúng cách, trước tiên chúng ta phải cắt chúng ra và chà nhám các cạnh và góc.

Việc cắt PCB không thể được thực hiện bằng máy cắt, kéo hoặc cưa thông thường, vì các quy trình này gần như chắc chắn sẽ thất bại hoặc làm hỏng bo mạch. Để cắt, chúng tôi sẽ sử dụng một công cụ vuốt đơn giản, dần dần loại bỏ các lớp trên mỗi đường cắt, khắc một đường rãnh xuyên suốt. Những lưỡi cưa này được bán thương mại dưới dạng máy cắt acrylic, nhưng cũng có thể được tự chế từ một số lưỡi cưa sắt bị hỏng. Bạn nên nắn lại lưỡi dao trong suốt quá trình này vì các tấm ván sợi thủy tinh bị mòn mép nhanh chóng. Không nhất thiết phải cắt toàn bộ, chỉ cắt gần hết đoạn đường, và sau đó, bạn chỉ cần bẻ từng miếng ra.

Sau khi cắt, các cạnh khá thô và không đồng đều, vì vậy chúng ta phải chà nhám chúng trước bằng giấy nhám 240 grit và sau đó với khoảng 400 grit để thêm mịn. Hãy chắc chắn cũng làm tròn các góc theo hình dạng của tấm đồng.

Cuối cùng, sử dụng một máy cắt để cẩn thận bóc các miếng dán ra khỏi bảng. Điều này có thể được thực hiện trước khi cắt, nhưng miếng dán giúp bảo vệ đồng trong quá trình cắt.

Bước 5: Dán mặt nạ Kapton hàn

Bây giờ với các bảng cắt, chúng tôi gần như đã sẵn sàng để lắp ráp mạch điện, tuy nhiên, để đảm bảo các vết đồng được bảo vệ lâu dài và vật hàn chỉ ở đúng nơi cần thiết, chúng tôi yêu cầu một bình hàn, được làm đối lưu bằng cách sử dụng nhựa chữa bệnh UV. Quy trình truyền thống khá độc hại, lộn xộn và không đáng tin cậy, vì vậy cần có một giải pháp thay thế thiết thực hơn cho sản xuất gia đình.

Trong trường hợp này, chúng tôi khai thác băng Kapton như một vật liệu hàn vì nó có khả năng chịu nhiệt độ cao và đặc tính tự dính. Để chuyển các nhãn dán sang PCB, chúng tôi sẽ lại sử dụng máy cắt làm vật hỗ trợ. Trước khi chuyển các nhãn dán, hãy làm sạch PCB kỹ lưỡng bằng cồn tẩy rửa để loại bỏ dầu mỡ hoặc cặn bám trên vinyl. Tiếp theo, tiến hành cẩn thận nhấc nhãn dán Kapton ra khỏi giấy bồi bằng máy cắt (xem hình 2). Đối với điều này, trước tiên, dùng dao cắt nâng một góc nhỏ của nhãn dán lên và ấn nó vào lưỡi dao để làm cho nó dính, sau đó từ từ kéo dao cắt ra khỏi giấy mà không tạo nếp gấp trên cạnh sắc cho đến khi toàn bộ nhãn dán ra khỏi giấy. và vẫn bị kẹt vào lưỡi dao.

Cuối cùng, điều quan trọng là đảm bảo nhãn dán được căn chỉnh chính xác với các miếng đệm trước khi dán vào vị trí, vì vậy hãy nhẹ nhàng đưa nó qua PCB bằng máy cắt và chải nhẹ nó trên bảng một vài lần, điều này sẽ sạc tĩnh và làm nó nổi trên bề mặt, cho phép bạn điều chỉnh vị trí trước khi ấn vào vị trí. Nếu con tem bị dính sớm, hãy cẩn thận bóc nó ra khỏi bảng khi bạn bóc nó ra khỏi giấy và lặp lại việc căn chỉnh. Sau khi được căn chỉnh đúng cách, hãy dùng ngón tay ấn chặt nó vào PCB và cẩn thận bóc máy cắt ra khỏi nhãn dán để hoàn tất việc thiết lập nó. Tiếp theo, làm sạch bo mạch một lần nữa bằng cồn và bây giờ PCB đã chính thức hoàn thành. Chúng có thể được sử dụng ngay hoặc dự trữ để sử dụng sau.

Bước 6: Lắp ráp xúc xắc: Dán miếng hàn

Một ưu điểm của mạch SMD là chúng có thể được hàn bằng hồ dán một cách rất đáng tin cậy và nhanh chóng bằng cách sử dụng một chiếc bút chì đơn giản để chỉ áp dụng nó trên các miếng đệm, có thể được tái sử dụng cho bất kỳ số đơn vị nào. Giấy nến SMD thông thường được sản xuất bằng thép nên chúng khá đắt và không thực tế cho việc tạo mẫu, tuy nhiên, giấy nến cũng có thể được làm bằng miếng dán vinyl. Đối với điều này, chúng tôi sẽ xem xét cả phiên bản gốc và phiên bản nhân bản của nhãn dán để tạo ra một loại giấy nến bằng nhựa không tự dính.

Chất hàn chứa nhiều chất trợ dung nên giảm đáng kể khi chảy lại. Vì vậy, chúng ta cần phải thi công một lớp đủ dày để đảm bảo các mối nối được hàn đầy đúng cách. Để làm cho stencil có độ dày thích hợp, chúng ta phải dán 4 lớp vinyl vào nhau. Làm điều này một cách cẩn thận để đảm bảo các lỗ được căn chỉnh hoàn hảo trong suốt quá trình.

Tiếp theo, tạo một đường viền nhỏ xung quanh một bảng từ PCBs phế liệu hoặc bất kỳ vật liệu nào khác có cùng độ dày và dán giấy nến vào vị trí bằng một mặt để đóng vai trò như một bản lề, đảm bảo căn chỉnh phù hợp của giấy nến trên các tấm đệm (xem hình 2).

Cuối cùng, sử dụng bất kỳ loại dụng cụ cạnh thẳng nào, lấy một ít thuốc hàn và bắt đầu phết lên giấy nến cho đến khi tất cả các lỗ được lấp đầy, và cạo phần còn lại vào chai bằng cùng một dụng cụ. Không chạm trực tiếp vào thuốc hàn vì nó có chứa chì, tốt nhất nên tránh. Đừng lo lắng nếu bạn chạm vào nó, chỉ cần làm sạch nó hoàn toàn.

Nhấc tấm giấy nến lên và lấy tấm bảng ra khỏi đồ gá. Lặp lại quy trình cho tất cả các bảng bạn định lắp ráp. Bây giờ các bảng đã sẵn sàng để đóng và hàn.

Bước 7: Sắp xếp quần thể và hàn lại

Với chất hàn dán trên bo mạch, đây là lúc để điền vào tất cả các thành phần. Đối với điều này, hãy sử dụng một số nhíp nhỏ và cẩn thận đặt từng thành phần lên miếng đệm của nó, đảm bảo định hướng và căn chỉnh thích hợp (xem hình 2). Hãy dành thời gian của bạn để làm điều này và sửa chữa bất kỳ chỗ sai nào. Khi tất cả các thành phần đã được đặt xong, hãy bật công cụ làm nóng lại không khí và dần dần bắt đầu làm nóng trước toàn bộ bo mạch bằng cách di chuột qua các vòng tròn trên đó (xem hình 3). Tiếp theo, tiến hành dẫn luồng không khí nóng trực tiếp lên từng miếng đệm cho đến khi chúng nóng lại hoàn toàn (hình 4). Khi bạn hoàn thành việc lắp lại, đã đến lúc thêm kẹp pin. Đối với điều này, hãy khoan tâm của 2 miếng đệm tròn lớn hơn và đặt kẹp pin ở mặt dưới của bảng. Bạn cũng nên dán kẹp pin vào bảng bằng Epoxy để giảm bớt bất kỳ lực căng nào từ các chân nguồn vì kẹp sẽ giữ bảng vào vỏ máy. Tại thời điểm này, PCB đã được lắp ráp hoàn chỉnh và sẵn sàng để lập trình.

Bước 8: In 3D các hộp đựng chuỗi khóa

Hộp đựng được in 3D là tùy chọn nhưng rất được khuyến khích, vì chúng tạo thêm nhiều tính cách cho đối tượng bằng cách biến nó thành một chiếc móc khóa, đồng thời bảo vệ khuôn. Bắt buộc phải in chúng bằng PETG để đảm bảo độ bền cao, vì PLA rất có thể sẽ bị hỏng rất nhanh. Tôi đã làm hai phiên bản của vỏ, một phiên bản có mặt sau rỗng để tháo pin và một phiên bản khác có logo của tôi ở mặt sau, giúp giữ pin an toàn và ẩn. Vì mạch tiêu thụ rất ít năng lượng nên pin có thể bị kẹt bên trong vỏ mà không có bất kỳ vấn đề.

Để lắp ráp vỏ máy, chỉ cần nhấn vừa vặn kẹp pin vào bản in 3D cho đến khi bo mạch phẳng với cạnh. Tùy thuộc vào kẹp pin chính xác của bạn, bạn có thể phải mài nó xuống một chút hoặc tăng chiều cao của hộp để đảm bảo nó vừa khít với nhau, vì vậy hãy nhớ kiểm tra trước khi lắp ráp. Tuy nhiên, nếu cần, có thể mở hộp bằng cách từ từ kéo bảng ra xung quanh mép.

Bước 9: Tạo đồ gá lập trình

Bây giờ tinyDice đã được lắp ráp hoàn chỉnh, tuy nhiên chúng ta phải lập trình chúng để làm cho chúng hoạt động như bình thường. Đối với điều này, chúng tôi sử dụng một đồ gá chân pogo tiếp xúc với tất cả các miếng lập trình trên bo mạch và cắm vào một lập trình viên ISP, có thể là USBtinyISP hoặc bất kỳ Arduino nào làm ISP. tinyDice có tất cả các chân lập trình có sẵn trên các miếng đệm với khoảng cách tiêu chuẩn 100 mill (2,54mm), để cho phép lắp ráp đồ gá trên bảng đục lỗ tiêu chuẩn. Làm theo sơ đồ kết nối để liên kết từng chân pogo với tiêu đề ISP. Vì mục đích phát triển, tôi đã chế tạo một đồ gá kép cũng phục vụ cho một bo mạch khác mà tôi đang làm việc và kết hợp một bộ điều chỉnh LDO để tránh tiêu hao pin trong khi thử nghiệm, nhưng đối với lập trình một thời gian, chúng tôi có thể sử dụng nguồn điện trực tiếp từ pin

tinyDice được thiết kế để chạy ở 3 vôn, vì vậy lập trình chúng ở 5 vôn có nguy cơ làm hỏng các chân IO của bộ vi điều khiển, đèn LED hoặc thậm chí bộ lập trình vì quá nhiều dòng điện sẽ được hút qua các điện trở hạn chế dòng điện của đèn LED. Vì vậy, để lập trình chip mà không làm hỏng bất cứ thứ gì, chúng ta phải sử dụng điện áp gốc của nó từ pin. Nếu sử dụng USBtinyISP, chỉ cần tháo dây nối nguồn của nó, sẽ cấp nguồn cho Bộ chuyển đổi đòn bẩy logic bên trong khỏi pin của tinyDice và nếu sử dụng Arduino, chỉ cần để nguồn không kết nối để chỉ cấp nguồn cho xúc xắc với pin và thêm điện trở nối tiếp 5k đến từng dòng dữ liệu.

Bước 10: Lập trình xúc xắc

Đối với quá trình lập trình, hãy lắp ráp cẩn thận đồ gá trên xúc xắc bằng cách sử dụng đế và đảm bảo tất cả các chốt pogo được ấn đúng vào các miếng đệm tương ứng. Hãy cẩn thận và không trượt Khuôn dưới các chốt vì rất dễ làm gãy chúng. Tiếp theo, cắm USBtinyISP vào đồ gá và máy tính.

Mở Arduino IDE, tải bản phác thảo tinyDice và chọn chip atTiny85 với USBtinyISP làm lập trình viên. Nhấn nút tải lên và kiểm tra xúc xắc, 2 đèn LED sẽ bắt đầu nhấp nháy một lúc. Nếu tất cả đều thành công, bây giờ tinyDice đã được lập trình, hoàn tất và sẵn sàng sử dụng. Lặp lại quy trình lập trình cho tất cả các đơn vị bạn đã thực hiện và sau đó cất giữ đồ gá được lắp ráp hoàn chỉnh để bảo vệ các chốt pogo.

Mật mã:

Chương trình của tinyDice là đầu tiên nó hiển thị một hoạt ảnh "suy nghĩ", sau đó tạo ra một số ngẫu nhiên từ 0 đến 9 được hiển thị trong vài giây. Tất cả các quá trình chuyển đổi được thực hiện với PWM cho mỗi đèn LED để cho phép mờ dần. Sau khi hiển thị số và tắt dần, bộ xử lý sẽ chuyển sang chế độ ngủ, về cơ bản sẽ tạm dừng tiêu thụ pin, vì vậy pin về mặt lý thuyết sẽ kéo dài khoảng 6.000 lần "ném" xúc xắc.

Toàn bộ mã được cấu trúc xung quanh một ngắt hẹn giờ 8 Khz xử lý phản xạ biểu đồ và PWM 10 bước cho mỗi đèn LED, cũng như tiến trình của các hình ảnh động. Giải thích chi tiết hơn về từng chức năng được nhận xét trên bản phác thảo Arduino.

Kết luận:

Kết quả của phương pháp này để sản xuất PCB tại nhà vượt xa mong đợi ban đầu của tôi, vì tôi thấy nó có thể cực kỳ đáng tin cậy và mang lại kết quả chất lượng rất cao để tạo mẫu SMD và mạch xuyên lỗ dễ dàng và nhanh chóng. Vì điều này, tôi khuyến khích những người tự làm thử phương pháp này cho các thiết kế của riêng họ và chia sẻ kết quả và phát hiện của bạn với cộng đồng.

Phiên bản mới này của tinyDice tự nó là một đối tượng rất đẹp và thú vị để có và chia sẻ với bạn bè, vì các hình ảnh động và hộp đựng móc khóa làm cho nó khá độc đáo và thú vị. Tôi hy vọng bạn thích hướng dẫn này và vui lòng chia sẻ nhận xét và kinh nghiệm của bạn về chủ đề này để phương pháp tiếp tục phát triển. Ngoài ra, hãy thoải mái thử nghiệm với mã và chia sẻ bất kỳ biến thể thú vị nào để người khác thử.

Hướng dẫn này nằm trong cuộc thi thiết kế PCB, vì vậy hãy bình chọn cho nó nếu bạn cho là xứng đáng và chia sẻ nó với bạn bè cũng như những người đam mê điện tử của bạn.

Giải nhì trong Thử thách thiết kế PCB