3D bosilgan ABS PCB: 6 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Men Teensy-ga 4-raqamli 7-segmentli displeyni ulashim kerak bo'lganida, men uyda PCB-larni qandaydir oson usulda ishlab chiqarishni boshlashga qaror qildim. An'anaviy o'yma juda zerikarli va xavfli, shuning uchun men buni tezda tashladim. Men o'z kanallarimga o'tkazuvchi bo'yoq qo'shib ishlaydigan 3D bosma taxtalarni yaxshi ko'rganman, lekin bu o'tkazuvchanlik uchun juda noaniq ko'rinadi. Ikkita ekstruzion printerda ishlatilishi mumkin bo'lgan maxsus o'tkazgichli filamentlar ham bor, lekin men o'zimdagi standart uskunalar uchun asosiy va samarali narsani qidiryapman.

Men to'g'ridan -to'g'ri lehimlash va 3D bosma qismlar va ulagichlarni yotqizish haqida o'yladim.

Ishni boshlashdan oldin ogohlantiring: biz ABS bilan bosib chiqaramiz, chunki u deformatsiyadan oldin +200ºC ga bardosh bera oladi (shuning uchun biz uning ustiga lehim bilan ehtiyotkorlik bilan surtishimiz mumkin). ABS yordamida chop etish PLA kabi oddiy emas, sizga yopiq printer va ko'plab sozlamalar kalibrlashi kerak, lekin buni to'g'ri qabul qilganingizda natija farq qiladi.

Ba'zi kontekstni qo'shish uchun, misollarda men ESP8266 12E Wi -Fi kartasi uchun tenglikni yaratyapman, shuning uchun uni keyinchalik boshqa narsalarga osongina ulashim mumkin (oxirgi maqsad - 4d7segli displey).

PCB menga barcha mavjud pimlardan foydalanishga ruxsat beradi, aksariyat modullarda zaxira pimlari juda kam yoki men istamagan qo'shimcha funktsiyalar juda ko'p (NodeMCU kabi).

Ta'minotlar

• PCB dizayn dasturi (KiCad bu erda, bepul). Boshlanish darajasi.
• 3D modellashtirish dasturi (Blender bu erda, bepul). Foydalanuvchi darajasi.
• 3D printer (Creality 3D Ender 3 Pro bu erda, taxminan 200 evro). Foydalanuvchi darajasi.
• ABS -dan foydalanganda printerni muhofaza qilish tavsiya etiladi - bu ko'rsatmalarni davom ettirishdan oldin ABS -ni muvaffaqiyatli chop etishingizga ishonch hosil qiling.
• ABS filamenti (Smartfil ABS, taxminan 20 €/kg). PCB uchun 3-15 gramm.
• Tikuv ignalari (faqat onadan oling). Hajmi sizning komponentlaringiz pinlarining diametriga bog'liq bo'ladi. Odatda diametri 0,5 mm yoki 1 mm.
• Kalay lehim va payvandchi (mahalliy do'kondan taxminan 15 evro). Bundan tashqari, payvandlash uchun mos bo'lgan barcha aksessuarlar: payvandchini qo'llab -quvvatlash, chiroq, taxta, cımbız, himoya ko'zoynaklar, niqob … aksessuarlar foydalanuvchining ixtiyorida, faqat ish paytida o'zingizni qulay va xavfsiz his qiling!
• Ko'p sabr-toqat, ijodiy aql va yaxshi poydevor (qo'lingizni olishdan oldin google va ko'p o'rganishga harakat qiling).

1 -qadam: prototip va sxema

Agar siz boshqa birovning sxemasiga amal qilmasangiz, ishlab chiqaruvchining ko'rsatmalariga muvofiq elektr zanjirini qurishingiz kerak. Prototip sxemasini sinab ko'ring va uni ishga tushirgandan so'ng, barcha ulanishlar va komponentlarning eskizini tuzing.

Agar siz eskizga ega bo'lsangiz va o'zingizning sxemangizni aniq tushunsangiz, uni o'zingiz xohlagan EDA dasturida batafsil bilib oling. Bu sizning dizayningizni optimallashtirish va tekshirishga yordam beradi.

O'zingizning sxemangizni chizib oling va undan PCB dizayni uchun qo'llanma sifatida foydalaning. Eagle yoki KiCad kabi EDA dasturiy ta'minoti sizga aniq komponentlar va aniq o'lchovlarni qo'shishga imkon beradi, shuning uchun siz elektr zanjirini aynan ularning atrofida loyihalashtirishingiz mumkin.

Men KiCad -dan foydalanmoqdaman, bu bepul va boshlovchi uchun tushunarli. Men bilgan narsam Brayan Benchoff @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… va unga tegishli ba'zi xabarlar tufayli, shuning uchun PCB dizaynini chiroyli qilish uchun uning ko'rsatmalariga amal qiling.

Ushbu bo'limdagi rasmlar quyidagilarga tegishli:

• ESP8266 uchun sinov prototipi va 4 -raqamli 7 segmentli displey (Teensy 4 -ga biriktirilgan).
• ESP8266 12E Wi -Fi kartasi uchun mos yozuvlar simi diagrammasi.
• ESP8266 va kuchlanish bo'luvchi orqali ishlaydigan 4 xonali 7 segmentli displey uchun KiCad sxemasi (bu mening oxirgi maqsadim).
• KiCad PCB dizayni chiqishi.

2 -qadam: 3D model

Agar siz PCB dizaynini qog'ozga aylantirgan bo'lsangiz, uni 3D -modellashtirish dasturida ko'proq realizmga ega bo'lishingiz kerak. Bu sizning faylingizni 3D printer uchun tayyorlaydi. Men buni Blenderda shunday qilaman:

1. Samolyot to'rini yarating va uning ustiga PCB dizayn rasmini qo'shing. Uning o'lchamlari va o'lchovlari haqiqat ekanligiga ishonch hosil qiling, chunki bu "kuzatuv qog'ozi" bo'lib xizmat qiladi.

2. PIN -kodlarning aniq joylashuvi va o'lchamiga alohida e'tibor qaratib, soddalashtirilgan komponentlar yarating. Ishlab chiqaruvchining texnik ma'lumotlarini Internetda oling yoki ularni o'zingiz aniqlang. Malumot sifatida foydalanishingiz mumkin bo'lgan ba'zi standart o'lchamlarga e'tibor bering:

   1. Plitalar uchun samolyotlardan foydalaning. Bir tomonlama PCB uchun men 1,5 mm qalinlikdan foydalanaman, shuning uchun ingichka qilib chop etishda yaxshi tafsilotlarga ega bo'lmadim (bu sizning printer sozlamalari va imkoniyatlariga bog'liq, lekin biz buni keyinroq tushunamiz). Ikki tomonlama PCB uchun qalinligi 2,5 mm bo'lgan.
   2. Pim uchun diametri kamida 1 mm bo'lgan tsilindrlardan foydalaning.

   3. Kanallar uchun kengligi kamida 1,2 mm bo'lgan kublar ishlatiladi. O'z kanallaringizni olish uchun siz shunchaki yuzlarni siqib chiqarasiz.

3. PCB dizayniga muvofiq komponentlaringizni toping. Agar sizning komponentlaringiz etarlicha real bo'lsa, siz to'qnashuvlarni tekshirish uchun foydalanishingiz mumkin, lekin har doim har bir element atrofida qo'shimcha joy ajratishga ruxsat bering.
4. Elektr zanjiringizni kuzatib boring. Birinchi panjara joylashgan joyga bir to'rni joylashtiring. Keyin, tahrirlash rejimida, yuzni dizayndan so'ng tekis chiziqda siqib chiqaring. Shunga qaramay, 90º chiziqlardan foydalanib, oddiy qilib qo'ying va qancha kanalni xohlasangiz, shuncha ishlating. Bundan tashqari, devorlar orasidagi masofa kamida 0,8 mm bo'lishi kerak, aks holda bosib chiqarish paytida ular yo'qoladi. Quyidagi 1 -rasmda haqiqiy o'lchovlar bilan modellashtirishdan keyin o'zgartirilgan ba'zi yo'nalishlar ko'rsatilgan, chunki ideal yo'l juda nozik edi.
5. Yassi kub qo'shib, tenglikni yarating (yuqoridagi kabi xira).
6. Tenglikni moslamasiga boolean modifikatorlarni qo'shib, kanallar va teshiklarni taxtaga o'yib yozing. Bu taxtaning mantiqiy modifikatorning maqsadli ob'ektini kesib o'tadigan qismini kesib tashlaydi.

3 va 4 -rasmlarda ESP8266 taxtasi uchun yakuniy natija ko'rsatilgan (2 -rasmdagi 3D model).

Shundan so'ng, siz PCB 3D o'lchamini ko'rishingiz kerak.

Oxirgi qadam - bu modelni to'g'ri eksport qilish.

1. Barcha yuzlar tashqariga ishora qilganligiga ishonch hosil qiling ("Tahrirlash tartibi - Hammasini tanlang" Keyin "Mesh - Oddiy - Tashqarida qayta hisoblash").
2. Ularning hammasi alohida yuzlar ekanligiga ishonch hosil qiling ("Tahrirlash tartibi-Hammasini tanlang" Keyin "Edge-Edge Split").-- Agar siz bu ikki bosqichni o'tkazib yuborsangiz, Slicer dasturida etishmayotgan tafsilotlarni topishingiz mumkin.
3. . STL sifatida eksport qilish (faqat yakuniy tenglikni eksport qilish uchun "faqat tanlov" va narsalar ko'lamini saqlash uchun "sahna birliklari").

3 -qadam: Dilimlash dasturi

3D -printerlar odatda 3D -modellarni (.stl yoki boshqa formatda) qayta ishlash va uni chop etish uchun kerakli marshrutni hisoblash uchun "Dilimlovchi" dasturini taqdim etadi (odatda.gcode formatida). Menda Creality Ender 3 bor va men Creality Slicer -dan ko'chmaganman, lekin siz bu sozlamalarni boshqa dasturlarga qo'llashingiz mumkin.

Men to'liq bo'limni kesish moslamalariga bag'ishlayman, chunki ular ABS -ni bosib chiqarishda juda muhim, bu burish, qisqarish va yorilish tufayli juda murakkab. PCB -ni chop etish ham talab qilinadigan aniqlik tufayli standart 3D -printerlar chegarasida.

Quyida men PCB -ni ABS -ni batafsil chop etish uchun Creality Slicer -da ishlatadigan sozlamalar bilan bo'lishaman. Ular standart sozlamalardan farq qiladi:

• Yupqa devorlar va qatlamlar (etarli ma'lumot berish uchun - agar siz sozlamalarimdan mamnun bo'lmasangiz, kerakli natijaga erishish uchun bir necha marta takrorlash kerak bo'lishi mumkin).
• Saldan foydalaning. Kalit poydevorda, siz unga alohida e'tibor berishingiz kerak. (Bosimga hech qanday minimal burilishni oldini olish uchun men modeldan 10 mm siljishga ruxsat beraman). Bundan tashqari, yaxshi mustahkam poydevorga erishish uchun chiziqlar o'rtasida hech qanday farq yo'q. Agar siz bazani to'g'ri topsangiz, hammasi tugadi. Agar bazangizda biron bir burchaklar katlanayotganini ko'rsangiz, albatta halok bo'lasiz.
• Sekin tezlik. Men standart tezlikning 1/4 qismini ishlataman (bu yaxshi filament yotqizish imkonini beradi, shuning uchun yopishish va umumiy sifat).
• ABS harorati (to'shak: 110ºC, ko'krak: 230ºC)
• Ventilyator o'chirilgan (ABS uchun haroratni doimiy ushlab turish tavsiya etiladi).

4 -qadam: Chop etish !

Nihoyat,.gcode -ni printerga yuboring va PCB -ni ishlab chiqaring. Siz bajarishingiz kerak bo'lgan ba'zi maslahatlar:

1. 3D printeringizni joylashtiring. Qoplama sizning haroratingizni ancha barqaror ushlab turadi, bu ABS -ni bosib chiqarish uchun kuchli talabdir. CPU va quvvat manbaini, shuningdek, filamentni korpusdan tashqarida saqlashingizga ishonch hosil qiling. Agar siz ABS -ni muhofazasiz chop eta olsangiz, iltimos, ayyorligingiz bilan o'rtoqlashing, bu meni aqldan ozdirdi.
2. Printerni biroz qizdiring. PLA-da siz darhol chop etishingiz mumkin, lekin ABS-da men sizga maslahat beraman: ABS sozlamalarini (to'shak: 110ºC, nozul: 230ºC) 10-15 daqiqa davomida oldindan qizdiring, shunda siz chop etishni boshlashdan oldin to'g'ri muhitni yaratasiz.
3. Sekin, lekin aniq chop eting. Yuqorida aytib o'tganimdek, konfiguratsiya faylida standart chop etish tezligini 1/4 ga kamaytirdim. Bu shuni ko'rsatadiki, yaxshi natijaga erishish uchun sekinlik bor, lekin agar siz uni optimallashtirishni xohlasangiz, bosib chiqarish tezligini tartibga solish orqali bosib chiqarish tezligini boshqarishingiz mumkin. Shuni esda tutingki, yuqori tezlik juda keskin harakatlarga olib keladi, ular filamentni samarali yotqizmaydi yoki to'r bilan to'qnashib, uni echib bo'lmaydi.
4. Yaxshi poydevor yarating. ABS -ning kaliti - yaxshi mustahkamlangan bazaga erishish. Agar baza ishlamay qolsa va yopishmasa, model yo'qoldi (quyida halokatli urinishlarni ko'ring). Yuqoridagi maslahatlar bilan (yopilish, oldindan qizdirish va sekin tezlik) yaxshi tayanch va yaxshi tugatish kerak. Ammo PLAdan farqli o'laroq, men bir necha soat qarovsiz qoldiraman, ABS ko'proq e'tiborga muhtoj.
5. Hushyor bo'ling, ayniqsa boshida. Yuqoridagilarni takrorlab, kalit - bu asos. Birinchi tashqi kontur yaxshi yotqizilganligiga ishonch hosil qiling. Bu birinchi qatlamning qolgan qismini yopishtiradi. Ba'zida filament darhol yopishmaydi yoki joyidan tortib olinmaydi. Tez orada, taglik plastinkasini tekislash yoki tozalashni to'g'rilash uchun buni payqash kerak. Har doim burilishni kuzatib turing, agar siz burchaklarning ko'tarilishini ko'rsangiz, ular butun tayanchni yopishtirib, butun nashrni buzadi. Agar taglik joyida qolsa ham, burilish bu burchakni deformatsiyaga olib keladi.

5 -qadam: sim va lehim

Endi hammasini joyiga qo'yish vaqti keldi:

1. Kanallar va teshiklarning tugashini tekshiring. Maxsus teshiklar printer tomonidan o'tkazib yuborilishi yoki ustiga qo'yilishi uchun ishlatiladi. Agar ulardan ba'zilarini qayta ochish kerak bo'lsa, tikuv ignasidan foydalaning. Albatta, agar siz burilish tufayli tekis bosma olmagan bo'lsangiz yoki siz kutgan tafsilotni olmagan bo'lsangiz, printer parametrlarini yoki hatto 3D modelingizning o'lchamlarini ikki marta tekshiring.
2. Komponentlaringizni joylashtiring. O'z pinlari bo'lgan modullar, rezistorlar, kondansatörler yoki LEDlarni osongina qo'yish mumkin. Kanalga kirish uchun siz o'z simingizni biroz egishingiz mumkin, shuning uchun ularni keyinchalik bog'lash osonroq bo'ladi.
3. Tel va lehim qo'shing. Kanalga mos keladigan har qanday pim yoki o'tish moslamalarini ishlating va ularni kesib oling, shunda siz faqat maxsus ulanish joylarida lehimlashingiz kerak. Bizga hamma narsani lehimlashning hojati yo'q, garchi men hamma narsa yoqilmasa ham, buni qilaman. Menimcha, ESP8266 -ning barcha pimlarini sim bilan ulashim kerak edi, va bu erda kalit bo'lishi kerak edi. yaxshi lehim qobiliyatlari (men buni bilmayman). Kengashning qolgan qismini bajarish juda oddiy edi.

6 -qadam: Kengashingizni sinab ko'ring

Agar siz hamma narsani to'g'ri bajarganingizga amin bo'lsangiz, uni tarmoqqa ulang.

Prototip yaratish uchun men Teensy 4 ketma -ket ulanishida ESP8266 ishlayapman.

Yalang'och taxtada testlar o'tkazayotganda, men mahalliy vaqtni wifi orqali yuklaydigan dasturni yukladim. Ko'rib turganingizdek, hammasi yaxshi ishlagan. Umid qilamanki, siz ham ushbu texnikadan yaxshi natijaga erishdingiz.