PCB dựa trên trình duyệt: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Khi bạn đảm nhận hoặc tạo các dự án, một số sẽ dễ dàng và một số sẽ khó. Một số sẽ là một lần duy nhất và những người khác sẽ cần được thực hiện trên quy mô lớn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá dự án lớn nhất của tôi cho đến nay, Bản giao hưởng phân tán và cách bộ điều khiển vi mô cốt lõi của nó được xây dựng trong một trình duyệt.

Bước 1: Sự phản đối

Bản giao hưởng phân tán là dự án lớn nhất và phức tạp nhất mà tôi đã thực hiện. Mỗi năm một lần, tôi có cơ hội duy nhất để mang đến trải nghiệm thú vị tại một công ty ngoại vi cho khán giả gồm 600 giám đốc điều hành. Những đợt vừa qua, "niềm vui" đã được đóng gói như một thử thách về thiết kế. Lời nhắc cho lần lặp đầu tiên là chế tạo một máy đánh bóng đưa một quả bóng đi trên đường của nó trong đúng hai giây. Mỗi năm liên tiếp có sự hiện diện kỹ thuật và phức tạp ngày càng tăng. Năm nay, tôi quyết định đã đến lúc phải kiến trúc một trải nghiệm đáng kinh ngạc.

Bước 2: Đồng bộ phân tán

Dự án bao gồm một trăm hai mươi bộ dụng cụ chứa tất cả các thành phần cần thiết cho một nhóm năm người để tạo ra một nhạc cụ gõ. Mỗi bộ bao gồm các mục sau đây.

• Bộ điều khiển vi mô được kết nối
• Solenoid Ball Dropper
• Bộ cộng hưởng được thiết kế từ Glo Chickenpiel
• Nút kích hoạt
• Mười quả bóng gỗ
• Vật liệu xây dựng
• Yếu tố nghệ thuật

Trọng tâm của dự án này là bộ điều khiển vi mô. Thêm logic và kết nối đám mây nhằm mục đích nâng cao trải nghiệm và không bị cản trở. Bảng điều khiển có chức năng đáng kể được bộc lộ theo cách đơn giản nhất có thể. Các giá trị điện trở, mối quan tâm về điện năng, điốt và tụ điện được đưa vào thiết kế bảng để những người tham gia có thể tự do tập trung vào thử thách chứ không phải công nghệ.

Bước 3: Chớp lấy cơ hội

Dự án này mang đến cơ hội xây dựng một loạt các bảng điều khiển vi mô SMT tùy chỉnh. Điều này thật mới mẻ đối với tôi nhưng có vẻ như là một điều đáng học hỏi và là một thách thức lớn. Để thiết kế bảng, tôi đã sử dụng Upverter. Nó là một giải pháp end to end dựa trên trình duyệt rất thú vị để thiết kế và sản xuất PCB. Khi bạn đã quen với việc tìm kiếm các thành phần trong thư viện của chúng, bạn sẽ dễ dàng sử dụng. Các bảng dựa trên bộ điều khiển vi mô ESP32 rất có khả năng. Các bảng được thiết kế để hoàn thành dự án này vì chúng được đánh dấu để quyên góp nhằm giúp trẻ em học mã và thiết kế mạch. Mỗi bảng có các tính năng sau:

• Bộ điều khiển vi mô ESP32 - Có thể kết nối Wifi và Bluetooth
• Hai tiêu đề PWM Solenoid / Motor
• Bốn đầu cắm GPIO 3.3V nối đất
• Hai trình điều khiển dải Neopixel
• Hai tấm đệm cảm ứng điện dung và tiêu đề tùy chọn
• Màn hình LCD tích hợp
• Neopixel đơn trên bo mạch
• Bộ lập trình USB sang UART tích hợp -
• Bus nguồn 5V
• Bus điện 3V

Dự án chỉ sử dụng một Trình điều khiển Solenoid duy nhất, Màn hình LCD, Neopixel tích hợp và ba trong số các tiêu đề GPIO. Kể từ đó, chức năng bổ sung đã được sử dụng như một phần của các hội thảo giảng dạy cho trẻ em.

Bước 4: Lập kế hoạch

Bước đầu tiên trong việc tạo PCB tùy chỉnh của bạn là lập kế hoạch cho nó. Khi nói đến thiết kế mạch, điều đó có nghĩa là tạo sơ đồ của bạn. Tôi đã sử dụng breadboard của mình để thiết kế từng tính năng của dự án lớn hơn. Khi mỗi mạch bắt đầu hoạt động, tôi cẩn thận dịch nó sang công cụ Upverter Schematic. Sau đó, tôi đã xóa breadboard và bắt đầu làm việc ở phần tiếp theo cho đến khi board điều khiển hoàn thành một cách hợp lý.

Bước 5: Đặt nó ra

Bước tiếp theo trong sản xuất phần cứng là bố trí PCB. Điều này thú vị hơn tôi nghĩ, nó giống như chơi SimCity với điện. Công cụ bố cục Upverter khá hay và thú vị khi sử dụng. Tôi càng làm việc với nó, tôi càng đánh bóng thiết kế và tìm kiếm điểm phong cách ở bất cứ đâu có thể. Nhiệm vụ của bạn là thêm dây giữa các thành phần. Có các đường màu xanh lá cây làm nổi bật các kết nối không có dấu vết bằng đồng. Phần thú vị nhất của bố cục PCB là khả năng bỏ qua dấu vết mặt đất. Tất cả những gì họ phải làm là chạm vào lớp dưới cùng và chúng đã được nối đất, thật dễ dàng! Trong khi chúng ta đang nói về lớp dưới cùng, đó là một điều khác của vẻ đẹp. Nếu bạn có nhiều dấu vết cản trở, tất cả những gì bạn cần làm là thả xuống lớp dưới cùng, đi vòng qua lưu lượng truy cập và bật lên ở phía bên kia.

Bước 6: Biến nó thành hiện thực

Một khi bạn đi vào sản xuất, mọi thứ trở nên thực tế và thực sự đắt đỏ. Tìm một nhà sản xuất mà bạn cảm thấy thoải mái hoặc một nhà mà bạn biết đã sử dụng trước đây. Bạn sẽ gửi cho họ các tệp để tạo bảng của bạn và tùy chọn thực hiện lắp ráp đầy đủ. Phần lớn chi phí là mua các bộ phận và lắp ráp. Vì dự án này yêu cầu nhiều đơn vị cũng như sử dụng các thành phần gắn kết trên bề mặt, tôi đã chọn nhà sản xuất để thực hiện việc lắp ráp.

Upverter có phần tải xuống, nơi bạn có thể tạo các tệp bạn cần để chuyển giao cho quá trình sản xuất. Để giúp lưu một số trở lại và thứ tư, đây là danh sách các tệp tôi đã xuất:

• GerberFiles
• Máy khoan NC (Excellon)
• XYRS (Chọn và Đặt)
• Hóa đơn nguyên vật liệu

Hãy sẵn sàng thực hiện một hoặc hai lần chạy thử nghiệm nhỏ hơn trước khi gửi đơn hàng lớn của bạn. Thiết kế của tôi đã trải qua hai lần sản xuất nhỏ, mỗi lần đều có lỗi trước khi đặt hàng một trăm ba mươi chiếc lớn. Tôi đã tăng thứ tự lên mười chỉ trong trường hợp một số bảng được sản xuất có lỗi. Như bạn có thể thấy trong hình ảnh thứ hai, tôi đã phải sử dụng dây jumper màu xanh lá cây để sửa chữa các bảng từ một trong những lần chạy sản xuất trước đó. Đó là nó, bây giờ bạn là chủ sở hữu tự hào của 5 đến 50, 000 bảng điều khiển tùy chỉnh.

Bước 7: Tiết lộ

Đây là kết thúc buồn vui lẫn lộn cho một chặng đường dài dài. Các bộ dụng cụ đã được phân phát và lời nhắc đã được đưa ra. Các đội bắt đầu chế tạo một nhạc cụ gõ có thể thả một quả bóng vào bộ cộng hưởng một cách đáng tin cậy với mỗi lần nhấn nút. Khi quá trình xây dựng tiếp tục, chúng tôi tiết lộ rằng các dự án được kết nối với đám mây và có bảng điều khiển di động tương ứng. Các đội đã sử dụng bảng điều khiển dành cho thiết bị di động để phát các mẫu vào thiết bị của họ. "Tiết kiệm và cắt tóc" bây giờ là mục tiêu. Khi phần lớn các đội đã có thể chơi "Cạo tóc", chúng tôi đã sẵn sàng cho buổi biểu diễn.

Mọi người đều tải phễu bóng của mình và lùi lại. Chúng tôi đã sử dụng bảng điều khiển quản trị của mình để tính toán hiệu số của từng máy và phát các bài hát trên tất cả các máy như thể chúng là một nhạc cụ duy nhất. Chúng tôi đã thử nghiệm với Guns and Roses và tiếp tục chơi một số bài Bach. Căn phòng tràn ngập tiếng nhạc mờ ảo và đó là một thành công.

Hãy tiếp tục xây dựng và đừng để các dự án PCB tùy chỉnh khiến bạn sợ hãi hoặc cản trở. Họ hoàn toàn có thể làm được và có cả thế giới hỗ trợ.