TinyDice: Profesionálne dosky plošných spojov doma s rezačkou vinylov: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Tento návod obsahuje podrobnú príručku dokumentujúcu spôsob výroby PCB profesionálnej kvality doma pomocou vinylovej rezačky spoľahlivým, jednoduchým a efektívnym spôsobom. Táto metóda umožňuje výrobu konzistentných a vysokokvalitných PCB doma z niekoľkých bežných materiálov a vo veľmi krátkom čase. Keď sú všetky súbory pripravené, celý proces je možné vykonať za niekoľko hodín.

Predmet sprievodcu, drobné kocky:

Na účely tejto príručky bude postup ilustrovaný výrobou dávky 3 tinyDice, elektronickej matrice na báze mikrokontroléra atTiny85 so softvérovým charlieplexovaním, ktorá umožňuje ovládanie 9 LED diód iba so 4 kolíkmi a 4 odpormi. Je to vylepšená verzia mojej pôvodnej hry tinyDice (2014) a všetky zdrojové súbory potrebné pre tento návod sú k dispozícii na stiahnutie ako komprimovaný balík v kroku dodávky.

Pôvod metódy:

Ako nadšenec elektroniky mám v minulosti veľký podiel skúseností s výrobou PCB, ale väčšina domácich metód je buď príliš nespoľahlivých, ako metóda prenosu tonera, alebo príliš zložitá a namáhavá, ako napríklad metóda CNC routera alebo UV fotoodporová metóda (ktorej som sa v minulosti venoval na pôvodných tinyDice). Navyše konečná kvalita výrobkov býva dosť nízka, najmä ak sa pokúsite implementovať ultrafialové masky.

Z týchto neuspokojivých skúseností som sa rozhodol preskúmať alternatívne metódy vytvárania PCB doma. Pretože som nedávno začal experimentovať so stolnou rezačkou vinylov, prišlo mi, že vinylová pečiatka môže byť vynikajúcou a spoľahlivou maskou na leptanie DPS. Pri počiatočnom online prieskume som nenašiel žiadne odkazy na ľudí, ktorí používajú vinylové pečiatky na výrobu PCB, čo ma prekvapilo, pretože sa mi zdá veľmi pravdepodobné. To ma motivovalo experimentovať s týmto procesom a zistiť, či môže spoľahlivo a efektívne fungovať pri prenose stôp DPS z počítača na meď.

Vývoj procesov:

Vytvorenie čistých a konzistentných medených stôp v domácom PCB je samo osebe úspechom, ale na to, aby PCB fungovali správne a dlho vydržali, vyžadujú nejaký druh predlžovacej masky, ktorá zabraňuje nechceným spájkovacím mostíkom a chráni medené stopy pred koróziou. Použitá spájkovacia maska je tradične vo forme živice tvrditeľnej ultrafialovým žiarením, s ktorou sa v praxi veľmi ťažko pracuje.

Pôvodne som zamýšľal nepriamo použiť vinylové žalúzie ako masku na vytvrdzovanie UV vojnovej masky. Pri niekoľkých pokusoch sa mi však nepodarilo UV masku spoľahlivo vyliečiť iba na zamýšľaných miestach a nikdy som nedokázal vytvoriť dostatočne tenkú a rovnomernú vrstvu, čo v konečnom dôsledku viedlo k hromade zničených dosiek. Preto som túto myšlienku zošrotoval a došlo mi, že možno nejaký druh pečiatky bude možné použiť aj ako prednú masku, aj keď to určite nemôže byť vinyl, pretože by to neodolalo teplu reflow spájkovania.

S ohľadom na to som sa pozrel na Kapton pásku, ktorá je samolepiaca, tenká a sľubuje, že odolá dostatočne vysokým teplotám na spájkovanie. Kaptonová páska sa predáva v kotúčoch, ale prišlo mi, že ak by bola nanesená na podložku konvenčného vinylu, dala by sa nastrihať priamo na rezačku vinylu a použiť priamo ako pečiatka. Z prvého pokusu bolo zrejmé, že páska Kapton sa na rezačke vinylov chovala celkom sľubne, aj keď všetky strihy, ktoré prechádzali cez malé bublinky, boli zubaté alebo neúplné, takže kľúčom k dokonalým známkam kaptonovej známky bolo dokonalé prilepenie pásky na vinylová podložka bez toho, aby sa pod ňu mohol zachytiť vzduch. To sa spočiatku ukázalo ako dosť ošemetné, pretože Kapton je príliš tenký a lepkavý, ale keď som to skúsil položiť pomocou štandardnej plastovej karty, zistil som, že sa to dá takto jednoducho a efektívne.

Prostredníctvom týchto iteračných pokusov som tiež pozoroval niektoré praktické obmedzenia procesu, ktoré majú poštári do činenia s medenou maskou, ktorá bola pôvodne pečiatkou. Tieto obmedzenia sa vyvinuli do súboru návrhových pokynov na zaistenie spoľahlivosti tohto procesu.

Krok 1: Materiály, zásoby a nástroje

Materiály:

• Prázdna doska plošných spojov 5 x 10 cm
• Samolepiaci vinyl 10 x 15 cm
• Kaptonová páska široká 50 mm
• Vinylová prenosová fólia 10 x 15 cm

Zásoby:

• Leptadlo chloridu železitého
• Izopropylalkohol
• Spájkovacia pasta
• Vlákno PETG (pre puzdro na kľúčenky)

Náradie:

• stolová rezačka vinylov (používam Silhouette Cameo 3, ale bude fungovať akýkoľvek základný stroj)
• Teplovzdušná opravárenská stanica (nie nevyhnutná, ale nápomocná)
• spájkovačka
• plastová karta (stará občianska alebo akákoľvek)
• USBtinyISP alebo Arduino ako ISP
• ručná akrylová rezačka (môže byť vyrobená z časti starého listu píly)
• Brúsny papier zrnitosti 220 a 400
• 3D tlačiareň (voliteľné, iba na výrobu puzdra na kľúče)

Softvér:

• Silhouette Studio (alebo ekvivalent pre iné značky vinylových rezačiek)
• EAGLE CAD (nevyžaduje sa, ak nemáte v úmysle upraviť dizajn)
• Photoshop alebo akýkoľvek editor obrázkov (nie je potrebné, ak nemáte v úmysle zmeniť dizajn)
• Arduino IDE + atTinyCore
• AVRDUDESS
• Slic3r alebo iným softvérom pre 3D tlač.

• balíček zdrojov tinyDice, (v tomto kroku je k dispozícii na stiahnutie ako súbor RAR)

Komponenty:

za každú malú kocku85:

• 9 x 3528 LED diód SMD (ľubovoľná farba, odporúčané všetky rovnaké)
• 1x attiny85 (SOIC)
• 4x 33 ohm 0805 odpory (presná hodnota nie je rozhodujúca, použite akúkoľvek podobnú hodnotu, ale všetky rovnaké!)
• 1x tlačidlo SMD
• 1x klip na batériu CR20XX
• 1x batéria CR2032

Pre prípravok na programovanie:

• 6x špendlíky pogo
• 1x hlavička 2x3 male (pre ISP)
• 1 x 2 x 1 hlavička (pre externý zdroj VCC)
• 1x AMS1117 3,3v LDO regulátor (SOT-23)

Krok 2: Pripravte si všetky nálepky

Pri tomto procese výroby PCB doma sú nálepky zahrnuté v troch fázach; Ako maska na leptanie medeného plášťa, ako spájkovacia maska na ochranu stôp a obmedzenie spájky a ako šablóna na nanášanie spájkovacej pasty na podložky. Aby sa proces čo najviac optimalizoval, všetky nálepky je možné pripraviť na jedno sedenie.

Príprava súborov na rezanie:

Ak nemienite upravovať dizajn, môžete priamo použiť pripravené obrázky alebo súbor Silhouette Studio so všetkými nálepkami. Ak používate iný dizajn, pripravte pilník na rezanie takto:

Pretože väčšina bezplatného softvéru na rezanie vinylov pracuje s obrázkami, musíme dizajn exportovať z programu EAGLE ako obrázok s vysokým rozlíšením. Za týmto účelom najskôr skryte celú vrstvu, okrem TOP a VIAS, a potom panel exportujte ako obrázok v MONOCHROME a najmenej 1 500 dpi. Ďalej opakujte postup, ale iba s vrstvou Tstop, aby ste získali iba podložky.

Hneď ako exportujete obrázky, odporúča sa vo Photoshope trochu vyčistiť, aby sa zvýšila spoľahlivosť procesu. Pokiaľ ide o obraz potiahnutý meďou, spočíva to v vymazaní všetkých malých izolovaných medených oblastí alebo v ich spojení s väčšími oblasťami, v vymazaní stredu všetkých priechodných otvorov a vo zvýšenom odstupe okolo termiky. Aby obraz podložiek vyzeral, musíte ich prispôsobiť čiernemu tvaru, ktorý trochu preteká celou medenou vrstvou.

Potom importujte obrázky do softvéru na rezanie vinylov, vystopujte ich a upravte ich na veľkosť 100 x 100 mm. Jednou z výhod panelovania DPS je, že máte konzistentný odkaz na ich správne škálovanie bez ohľadu na rozlíšenie.

Príprava pásky Kapton na rezanie:

Kaptonová páska je skvelý materiál, ale aby sme ju mohli použiť ako nálepku, musíme ju najskôr položiť na rovnú podložku. Na tento účel použijeme podložku z vinylovej prenosovej pásky, preto paštétu odlepte a dočasne odložte, pričom dbajte na to, aby bola čistá. Ďalej rozviňte segment pásky a opatrne ho naneste na podložku z voskového papiera pomocou plastovej karty ako stierky, aby ste zaistili, že pod ním nezostanú žiadne bubliny. Odporúčam pripraviť sa nad rámec toho, čo očakávate, že použijete, pretože niektoré nálepky nemusia vyjsť dokonale.

Rezanie samolepiek:

Akonáhle máte v softvéri na rezanie vinylov vystopované a zmenšené všetky samolepky, pokračujte v položení samolepiaceho vinylového materiálu na roh rezacej podložky a podloženú kaptonovú pásku umiestnite do iného rohu.

Ďalej na softvér umiestnite na plochu zodpovedajúcu vinylu iba vzory šablón plátovaných medenou a spájkovacou pastou a nastavte parametre rezania na: rýchlosť 3, hĺbka čepele 1, tlak 8. Odošlite úlohu na rezanie a nechajte stroj vykonať je to vec.

Nakoniec odložte predtým používané návrhy a umiestnite iba dizajn spájkovacej masky na oblasť zodpovedajúcu Kaptonovej páske. Nastavte parametre rezania na: Rýchlosť 1, Hĺbka čepele 1, Tlak 3. Pokračujte v odosielaní úlohy do stroja a po dokončení opatrne odstráňte zo strihacej podložky samolepiaci vinyl aj materiály Kapton. Dávajte pozor, aby ste pri ich odlupovaní nerobili ostré záhyby.

Odplevelenie nálepiek:

Aby sme mohli vinylové nálepky prenášať na dosku plošných spojov, musíme použiť vinylovú prenosovú fóliu, aby sme zaistili, že sa všetky oblasti prenesú na svoje miesto. Aby sme mohli prenášať iba určené segmenty pečiatky, musíme pred aplikáciou prenosovej fólie odstrániť všetky nežiaduce oblasti. Na tento účel použite frézu a opatrne nadvihnite roh nechcenej oblasti. Zastrčte rezačku zospodu a zatlačte vinyl na čepeľ, aby sa prilepila. Potom vytiahnite frézu a prebytok by sa mal začať odlupovať. V závislosti od dizajnu môžu všetky nežiaduce oblasti vyjsť ako jeden kus. Po odstránení buriny umiestnite prenosovú fóliu IBA na samolepky potiahnuté meďou a všetok prebytok zlikvidujte. V tomto mieste sú vinylové nálepky pripravené na použitie. Nálepky na pásku Kapton sú jednodielne, takže ich je možné prenášať priamo bez prenosovej fólie.

Krok 3: Leptajte medený plášť

Toto je najdôležitejší krok procesu, pretože kvalita medených stôp určuje úspešnosť konečných výrobkov. Ak to urobíte opatrne, môže to byť 100%.

Prenos nálepky CLAD na meď:

Aby ste zaistili čisté a spoľahlivé výsledky, musíte najskôr slepú dosku plošného spoja odmastiť izopropylalkoholom. Ak je polotovar starý, odporúča sa povrch dôkladne prebrúsiť brúsnym papierom so zrnitosťou 320-400 tak, že po celej doske urobíte malé kruhy.

Akonáhle je úplne čistý, je načase preniesť nálepku na meď. Za týmto účelom najskôr odlepte roh prenosovej fólie a potom umiestnite nálepku hore nohami na čistý stôl. Ďalej pomaly odlepte papier z prenosu tak, že urobíte ostrý záhyb a ťaháte pozdĺž stola. Takto by sa aj malé podložky mali na prenos držať a nemali by zostať na papieri. Nebojte sa však, ak zostane jedna alebo dve podložky pozadu, môžete ich neskôr umiestniť ručne.

Ďalej držte vinylový prenos nálepkou tak, aby ste si končekmi prstov prilepili (zľahka ich prilepte k úplnému okraju), a pred umiestnením nálepky pomaly zarovnajte nálepku s doskou. Akonáhle je zarovnaný, položte ho na meď a prstami ho LIGNÝM tlačte nadol, VYTVORTE CENTRUM, aby ste predišli uviaznutiu bublín. Potom pomocou plastovej karty pritlačte celý povrch, aby sa vinyl pevne prichytil k medi. Pokračujte v odlepovaní vinylovej prenosovej fólie z medeného plátovania rovnakým spôsobom, akým ste odlepili papierovú podložku, a ručne vložte všetky podložky, ktoré zostali. Ak nálepka nepokrýva celý prázdny priestor, môžete zvyšné oblasti prelepiť čistou páskou, aby ste zabránili leptaniu prebytočnej medi a nadmernému používaniu zásob.

Leptanie medeného plášťa:

Na leptanie budete potrebovať 2 obdĺžnikové nádoby v štýle Tupperware, malú drevenú tyčinku a leptadlo na báze chloridu železitého.

Pripravená doska s pečiatkou CLAD je takmer pripravená na leptanie, ale je veľmi dôležité ju ešte raz vyčistiť izopropylalkoholom, aby sa z prenosovej fólie odstránili všetky zvyšky a zaistilo sa rovnomerné a úplné leptanie, bez toho, aby v ňom zostala akákoľvek nežiaduca meď.

Ak chcete pripraviť chlorid železitý na leptanie, nalejte ho do jednej z nádob asi do polovice a pridajte asi o 30% viac vody. V tomto mieste je roztok pripravený na leptanie, môžete ho však prípadne zahriať v mikrovlnnej rúre na 15 sekúnd PRED vložením do DPS, aby sa proces leptania urýchlil.

Nakoniec dosku vložte do chloridu železitého a nechajte ho klesnúť. Tento proces môže chvíľu trvať, ale je dôležité vrátiť sa každých 10 až 15 minút, aby ste roztok premiešali a skontrolovali priebeh. Na to jednoducho použite malý šrot, aby ste dosiahli na dosku a niekoľkokrát ju nakloňte dovnútra a von z roztoku. Toto bude pohybovať roztokom, aby sa zaistilo, že bude reagovať rovnomerne, a umožní vám zistiť, koľko medi bolo odstránené. Pokračujte v tom, kým neuvidíte viac odhalenú meď, ale nenechávajte to dlhšie, pretože leptadlo môže začať pod nálepkou prerážať a poškodzovať stopy. Medzitým nechajte tyčinku v druhej nádobe, aby ste predišli zafarbeniu leptacím roztokom, pretože je veľmi náchylná na škvrny a má tiež veľmi silný železitý zápach.

Po dokončení vyberte dosku z leptadla a dôkladne ju opláchnite veľkým množstvom vody a mydla. Potom chyťte lievik alebo ho vyrobte pomocou plastového plechu a pripevnite ho cez prázdnu PP fľašu, aby ste leptadlo získali a uložili. NIKDY nevyhadzujte použitý chlorid železitý cez odtok, znova ho použite ako je to možné a vyhoďte ho tak, že ho necháte uschnúť a potom ho zlikvidujete ako pevnú látku.

Leptanie je časovo najnáročnejší krok procesu. Ak sa to robí s čerstvým chloridom železitým, môže sa to dosiahnuť za hodinu, ale s opätovne použitými zásobami to môže trvať až 4 hodiny, takže buďte trpezliví a pravidelne kontrolujte.

Krok 4: Nakrájajte a posypte kockami

Výhodou panelovaných dosiek plošných spojov je, že panel môžete použiť ako vodidlo pri rezaní a navyše je jednoduchšie manipulovať s väčšou doskou. Aby sme dosky oddelili a dali im správnu úpravu, musíme ich najskôr rozrezať a obrúsiť hrany a rohy.

Rezanie DPS nie je možné vykonávať bežnou rezačkou, nožnicami alebo pílami, pretože tieto procesy by takmer určite zlyhali alebo poškodili dosky. Na rezanie použijeme jednoduchý pazúrovací nástroj, ktorý postupne zoškrabuje vrstvy pri každom priechode a vyrezáva drážku až do konca. Tieto kotúče sa komerčne predávajú ako rezačky akrylu, ale dajú sa vyrobiť aj doma z niektorých zlomených listov píly. odporúča sa prebrúsiť čepeľ v procese, pretože dosky zo sklenených vlákien opotrebujú okraj rýchlo. Nie je potrebné prerezávať celú cestu, iba väčšinu cesty a potom každý kus jednoducho odrezať.

Hrany sú po rezaní dosť drsné a nerovnomerné, preto ich musíme najskôr obrúsiť brúsnym papierom so zrnitosťou 240 a potom so zrnitosťou 400, aby sme dosiahli mimoriadnu hladkosť. Nezabudnite tiež zaobliť rohy podľa tvaru medeného plášťa.

Nakoniec pomocou frézy opatrne odlepte nálepky z dosiek. To sa dá urobiť pred rezaním, ale nálepky pomáhajú chrániť meď počas procesu rezania.

Krok 5: Použitie samolepiek Kapton Soldermask

Teraz s rezanými doskami sme takmer pripravení zostaviť obvod, aby sme však zaistili, že stopy medi budú dlhodobo chránené a spájka zostane iba tam, kde by mala, potrebujeme predlžovaciu masku, ktorá sa konvétívne vyrába pomocou živíc vytvrdzovaných ultrafialovým žiarením.. Tradičný proces je dosť toxický, chaotický a nespoľahlivý, takže na domácu výrobu je potrebná praktickejšia alternatíva.

V tomto prípade využívame Kaptonovu pásku ako predlžovaciu masku kvôli jej vysokej teplotnej odolnosti a samolepiacim vlastnostiam. Na prenos nálepiek na dosky plošných spojov opäť použijeme frézu ako podperu. Pred prenosom samolepiek dôkladne očistite DPS s alkoholom, aby ste z vinylu odstránili všetky mastnoty alebo zvyšky. Ďalej opatrne odrežte rezačkou kaptonovú nálepku z podkladového papiera (pozri obrázok 2). Za týmto účelom najskôr orezávačom nadvihnite malý roh nálepky a pritlačte ju na čepeľ, aby sa prilepila, potom pomaly vytiahnite rezačku z papiera bez toho, aby ste urobili záhyb na ostrom okraji, kým sa celá nálepka neodlepí od papiera. a zostane prilepený k čepeli.

Nakoniec je dôležité zaistiť, aby bola nálepka správne pripevnená k podložkám, než ju nalepíte na miesto, a tak ju jemne priveďte cez plošný spoj pomocou rezačky a niekoľkokrát ju jemne prečešte po doske, čím sa nabije statickou energiou a pláva na hladine, čo vám umožní prispôsobiť umiestnenie pred zatlačením na miesto. Ak sa známka predčasne lepí, opatrne ju odlepte z dosky, ako ste ju odlepili z papiera, a zarovnanie zopakujte. Keď je zarovnaný, pevne ho pritlačte prstami na dosku plošných spojov a opatrne odlepte rezačku z nálepky, aby ste dokončili nastavenie. Ďalej dosky opäť očistite alkoholom a teraz sú DPS oficiálne hotové. Môžu byť použité ihneď alebo uložené na neskôr.

Krok 6: Zostavte kocky: Použitie spájkovacej pasty

Výhodou obvodov SMD je, že sa dajú veľmi spoľahlivo a rýchlo spájkovať pastou pomocou jednoduchej šablóny na nanášanie iba na podložky, ktoré je možné opätovne použiť na ľubovoľný počet jednotiek. Konvenčné šablóny SMD sa vyrábajú z ocele, takže sú dosť drahé a na prototypovanie nepraktické, ale šablónu je možné vyrobiť aj z vinylových nálepiek. Na tento účel použijeme pôvodnú aj zrkadlovú verziu nálepky na vytvorenie plastovej šablóny, ktorá nie je samolepiaca.

Pájecia pasta obsahuje veľa taviva, takže sa pri pretavovaní výrazne znižuje. Preto musíme naniesť dostatočne hrubú vrstvu, aby sa spoje správne vyplnili spájkou. Aby bola šablóna správnej hrúbky, musíme k sebe navrstviť 4 vinylové nálepky. Urobte to opatrne, aby boli otvory úplne zarovnané po celej dĺžke.

Potom zo šrotovaných DPS alebo akéhokoľvek iného materiálu rovnakej hrúbky postavte okolo jednej dosky malý okraj a šablónu na jednej strane pripevnite tak, aby slúžila ako záves, čím sa zabezpečí správne zarovnanie šablóny s podložkami (pozri obrázok 2.).

Nakoniec pomocou akéhokoľvek nástroja na rovné hrany uchopte spájkovaciu pastu a začnite ju rozotierať po šablóne, kým nie sú vyplnené všetky otvory, a rovnakým nástrojom zoškrabte zvyšok späť do fľaše. Nedotýkajte sa spájkovacej pasty priamo, pretože obsahuje olovo, čomu je najlepšie sa vyhnúť. Ak sa ho dotknete, nie je dôvod sa znepokojovať, iba ho dôkladne očistite.

Nadvihnite šablónu a vyberte dosku z prípravku. Opakujte postup pre všetky dosky, ktoré chcete zostaviť. Teraz sú dosky pripravené na osadenie a spájkovanie.

Krok 7: Spájkovanie obyvateľstva a pretavenie

S spájkovacou pastou na doskách je čas osadiť všetky súčasti. Na tento účel použite pinzetu s jemnými hrotmi a opatrne položte každý komponent na podložky, aby ste zaistili správnu orientáciu a zarovnanie (pozri obrázok 2). Nájdite si čas a opravte všetky chyby. Akonáhle sú všetky súčiastky umiestnené, zapnite nástroj na spätné prúdenie vzduchu a postupne začnite predhrievať celú dosku tak, že sa nad ňou v kruhoch umiestnite (pozri obrázok 3). Ďalej pokračujte v nasmerovaní horúceho vzduchu priamo na každú podložku, kým sa úplne nerozvinú (obrázok 4). Keď dokončíte pretavovanie, je načase pridať klip na batériu. Za týmto účelom vyvŕtajte stredy dvoch väčších okrúhlych podložiek a umiestnite svorku batérie na spodnú stranu dosky. Odporúča sa tiež prilepiť svorku batérie k doske epoxidom, aby sa uvoľnilo napätie z kolíkov napájania, pretože svorka bude držať dosku na puzdre. V tomto mieste je doska plošných spojov zostavená a pripravená na programovanie.

Krok 8: 3D tlač puzdier na kľúče

3D tlačené puzdrá sú voliteľné, ale dôrazne sa odporúčajú, pretože dodávajú objektu veľa charakteru tým, že ho zmení na kľúčenku, a zároveň chránia matricu. Aby bola zaistená vysoká životnosť, je nevyhnutné ich vytlačiť v PETG, pretože PLA sa s najväčšou pravdepodobnosťou veľmi rýchlo zlomí. Vyrobil som dve verzie puzdra, jednu s dutým podkladom na vybratie batérie a druhú s mojím logom na zadnej strane, ktoré udržuje batériu v bezpečí a skrytú. Keďže obvod spotrebúva veľmi málo energie, batériu je možné uviaznuť vo vnútri puzdra. bez akéhokoľvek problému.

Ak chcete zostaviť puzdro, jednoducho pritlačte sponu batérie na 3D tlač, kým doska nebude v jednej rovine s okrajom. V závislosti od presného klipu na batériu ho možno budete musieť mierne obrúsiť alebo zvýšiť výšku puzdra, aby sa zaistilo, že úplne zapadne dovnútra, preto ho pred montážou skontrolujte. V prípade potreby je však možné puzdro otvoriť pomalým vytiahnutím dosky von po celom okraji.

Krok 9: Vytvorte si programovací prípravok

Teraz sú kostky tinyDice úplne zostavené, musíme ich však naprogramovať tak, aby robili, ako majú. Na tento účel používame prípravok na pogo pin, ktorý kontaktuje všetky programovacie podložky na doske a zapojí sa do programátora ISP, ktorým môže byť ISP USBtinyISP alebo akékoľvek Arduino. TinyDice má všetky programovacie kolíky k dispozícii na podložkách so štandardným rozstupom 100 m (2,54 mm), aby bolo možné zostaviť prípravok na štandardnú dierovanú dosku. Podľa schémy zapojenia prepojte každý pin pogo s hlavičkou ISP. Na účely vývoja som vyrobil dvojitý prípravok, ktorý slúži aj pre ďalšiu dosku, na ktorej pracujem, a zabudoval som regulátor LDO, aby sa počas testovania nevybíjalo batérie, ale na jednorazové programovanie môžeme využiť energiu priamo z batérie.

tinyDice sú navrhnuté tak, aby bežali na 3 volty, takže ich programovanie na 5 voltov predstavuje riziko poškodenia IO pinov mikrokontroléra, LED diód alebo dokonca programátora, pretože cez rezistory obmedzujúce prúd LED by sa odoberalo príliš veľa prúdu. Aby sme mohli čip naprogramovať bez toho, aby sme čokoľvek poškodili, musíme využiť jeho prirodzené napätie z batérie. Ak používate USBtinyISP, jednoducho odstráňte jeho napájací mostík, ktorý napája interný radiaci páčkový pohon z batérie kostky tinyDice, a ak používate Arduino, jednoducho nechajte napájanie odpojené, aby ste pomocou batérie napájali iba kocky, a pridajte odpor série 5k na každý dátový riadok.

Krok 10: Programovanie kociek

Pri procese programovania opatrne zostavte prípravok cez kocky pomocou stojok a zaistite, aby všetky kolíky pogo správne tlačili na zodpovedajúce podložky. Buďte opatrní a nekĺzajte Die pod kolíky, pretože je veľmi ľahké ich zlomiť. Potom zapojte USBtinyISP do prípravku a počítača.

Otvorte Arduino IDE, načítajte náčrt tinyDice a vyberte čip atTiny85 s programátorom USBtinyISP. Stlačte tlačidlo nahrávania a skontrolujte kocky, 2 LED diódy by mali chvíľu začať blikať. Ak je všetko úspešné, maličké kocky sú teraz naprogramované, hotové a pripravené na použitie. Zopakujte proces programovania pre všetky jednotky, ktoré ste vyrobili, a potom prípravok uložte kompletne zmontovaný, aby boli chránené čapy pogo.

Kód:

Program tinyDice je taký, že najskôr zobrazí „premýšľajúcu“animáciu a potom vygeneruje náhodné číslo od 0 do 9, ktoré sa zobrazí na niekoľko sekúnd. Všetky prechody sa vykonávajú s PWM pre každú LED, aby sa umožnilo vyblednutie. Po zobrazení čísla a vyblednutí sa procesor prepne do režimu spánku, ktorý v podstate zastaví spotrebu batérie, takže batéria by teoreticky mala vydržať asi 6 000 „hodov“kockou.

Celý kód je štruktúrovaný okolo prerušenia časovača 8 Khz, ktoré zvláda charlieplexing a 10 krokový PWM pre každú LED, ako aj postup animácií. Podrobnejšie vysvetlenia jednotlivých funkcií sú komentované v náčrte Arduino.

Závery:

Výsledky tejto metódy pre domácu výrobu DPS ďaleko presahovali moje pôvodné očakávania, pretože som zistil, že môže byť mimoriadne spoľahlivý a prináša veľmi kvalitné výsledky pre ľahké a rýchle prototypovanie obvodov SMD a priechodných otvorov. Z tohto dôvodu povzbudzujem kutilov, aby vyskúšali túto metódu pre svoje vlastné návrhy a podelili sa o svoje výsledky a zistenia s komunitou.

Táto nová verzia tinyDice je sama o sebe veľmi pekným a zábavným predmetom, ktorý môžete zdieľať a zdieľať s priateľmi, pretože vďaka animáciám a puzdru na kľúče je celkom jedinečný a zaujímavý. Dúfam, že sa vám tento návod páčil a podeľte sa o svoje pripomienky a skúsenosti na túto tému, aby sa metóda naďalej vyvíjala. Neváhajte tiež experimentovať s kódom a podeľte sa o všetky zaujímavé variácie, ktoré môžu vyskúšať ostatní.

Táto príručka sa týka súťaže návrhov plošných spojov, takže ak ju považujete za hodnú, hlasujte za ňu a podeľte sa o ňu so svojimi priateľmi a nadšencami elektroniky.

Druhá cena v súťaži PCB Design Challenge