PCB cievky v KiCade: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Projekty Fusion 360 »

Pred niekoľkými týždňami som vyrobil mechanický 7 -segmentový displej, ktorý pomocou elektromagnetov posúva segmenty. Projekt bol tak dobre prijatý, dokonca bol uverejnený v časopise Hackspace Magazine! Dostal som toľko komentárov a návrhov, že som musel urobiť jeho vylepšenú verziu. Takže, ďakujem vám všetkým!

Pôvodne som plánoval vytvoriť najmenej 3 alebo 4 takéto číslice, aby sa na nich zobrazili nejaké užitočné informácie. Jediné, čo mi v tom bránilo, boli elektromagnety hladné po moci. Vďaka nim každá číslica čerpá asi 9A! To je veľa! Aj keď poskytnúť taký veľký prúd nebol problém, ale vedel som, že to môže byť oveľa lepšie. Potom som však narazil na projekt Carl's FlexAR. V zásade ide o elektromagnet na flexibilnej doske plošných spojov. Vďaka nemu urobil niekoľko úžasných projektov. Pozrite sa na jeho prácu! Každopádne ma to prinútilo premýšľať, či by som mohol použiť rovnaké cievky plošných spojov na tlačenie/ťahanie segmentov. To znamená, že by som mohol displej zmenšiť a menej šetriť energiou. V tomto návode sa teda pokúsim vytvoriť niekoľko variácií cievok a potom ich otestovať, aby som zistil, ktorá z nich funguje najlepšie.

Začnime!

Krok 1: Plán

V pláne je navrhnúť testovaciu DPS s niekoľkými variáciami cievok. Pôjde o metódu pokus - omyl.

Na začiatku používam ako referenciu flexibilný pohon Carl, ktorý je dvojvrstvovou doskou s 35 závitmi na každej vrstve.

Rozhodol som sa vyskúšať nasledujúce kombinácie:

• 35 otáčok - 2 vrstvy
• 35 otáčok - 4 vrstvy
• 40 otáčok - 4 vrstvy
• 30 otáčok - 4 vrstvy
• 30 otáčok - 4 vrstvy (s otvorom pre jadro)
• 25 otáčok - 4 vrstvy

Teraz prichádza ťažká časť. Ak ste použili KiCad, možno viete, že KiCad neumožňuje zakrivené medené stopy, iba rovné stopy! Ale čo keď spojíme malé rovné segmenty tak, aby to vytvorilo krivku? Skvelé. Teraz v tom pokračujte niekoľko dní, kým nebudete mať jednu kompletnú cievku !!!

Ale počkajte, keď sa pozriete na súbor PCB, ktorý KiCad generuje, v textovom editore, môžete vidieť, že pozícia každého segmentu je uložená vo forme súradníc xay spolu s ďalšími informáciami. Akékoľvek zmeny tu sa prejavia aj v dizajne. Čo keby sme mohli zadať všetky polohy potrebné na vytvorenie kompletnej cievky? Vďaka Joan Spark napísal Python skript, ktorý po zadaní niekoľkých parametrov vyplivne všetky súradnice potrebné na vytvorenie cievky.

Carl v jednom zo svojich videí použil na výrobu svojej cievky plošných spojov program Altium's Circuit Maker, ale nemal som chuť učiť sa nový softvér. Možno neskôr.

Krok 2: Výroba cievok v KiCade

Najprv som na schému umiestnil konektor a zapojil som ho, ako je uvedené vyššie. Tento drôt sa stane cievkou v usporiadaní DPS.

Ďalej si musíte zapamätať čisté číslo. Prvá bude čistá 0, ďalšia bude čistá 1 atď.

Potom otvorte skript python pomocou akéhokoľvek vhodného IDE.

Vyberte šírku stopy, ktorú budete používať. Potom skúste experimentovať so stranami, začnite s polomerom a vzdialenosťou. Vzdialenosť trate by mala byť dvojnásobkom šírky stopy. Čím väčší je počet „strán“, tým bude cievka hladšia. Strany = 40 fungujú najlepšie pre väčšinu cievok. Tieto parametre zostanú rovnaké pre všetky cievky.

Musíte nastaviť niekoľko parametrov, ako je stred, počet závitov, medená vrstva, čisté číslo a čo je najdôležitejšie, smer otáčania (spin). Pri prechode z jednej vrstvy do druhej sa musí zmeniť smer, aby bol smer aktuálnej zachovaný. Tu spin = -1 predstavuje v smere hodinových ručičiek, zatiaľ čo spin = 1 predstavuje proti smeru hodinových ručičiek. Napríklad, ak predná medená vrstva ide v smere hodinových ručičiek, potom dolná medená vrstva musí ísť proti smeru hodinových ručičiek.

Spustite skript a vo výstupnom okne sa vám zobrazí veľa čísel. Skopírujte a prilepte všetko do súboru DPS a uložte ho.

Otvorte súbor PCB v KiCad a je tu vaša krásna cievka.

Nakoniec vykonajte zostávajúce pripojenia ku konektoru a máte hotovo!

Krok 3: Objednávka PCB

Pri navrhovaní cievok som pre všetky cievky použil medenú stopu s hrúbkou 0,13 mm. Aj keď JLCPCB dokáže vytvoriť minimálnu šírku stopy 0,09 mm pre 4/6 vrstiev PCB, necítil som, že by som ho tlačil príliš blízko limitu.

Potom, čo som skončil s návrhom DPS, nahral som Gerberove súbory do JLCPCB a objednal som DPS.

Kliknutím sem stiahnete súbory gerber, ak si to chcete vyskúšať.

Krok 4: Výroba testovacích segmentov

Vo Fusion 360 som navrhol niekoľko testovacích segmentov rôznych tvarov a veľkostí a vytlačil ich 3D.

Pretože som na cievky použil medenú stopu 0,13 mm, zvládne maximálny prúd 0,3A. Elektromagnet, ktorý som použil v prvej zostave, má napätie 1,4A. Je zrejmé, že dôjde k značnému zníženiu sily, čo znamená, že musím segmenty odľahčiť.

Zmenšil som segment a znížil hrúbku steny, pričom tvar zostal rovnaký ako predtým.

Dokonca som to testoval s rôznymi veľkosťami magnetov.

Krok 5: Záver

Zistil som, že cievka so 4 vrstvami a 30 závitmi na každej vrstve spolu s neodýmovým magnetom 6 x 1,5 mm stačila na zdvihnutie segmentov. Som veľmi rád, že táto myšlienka funguje.

Tak to je zatiaľ všetko. Ďalej budem zisťovať elektroniku na ovládanie segmentov. Dajte mi vedieť svoje nápady a nápady v nižšie uvedených komentároch.

Ďakujem, že ste sa držali až do konca. Dúfam, že sa vám tento projekt páči a že ste sa dnes dozvedeli niečo nové. Prihláste sa na odber môjho kanála YouTube a získajte viac takýchto projektov.