Webbläsarbaserade PCB: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

När du tar på eller skapar projekt kommer vissa att vara enkla och vissa kommer att vara svåra. Vissa kommer att vara enstaka och andra måste göras i stor skala. I den här artikeln kommer vi att utforska mitt största projekt hittills, Distributed Symphony, och hur mikrokontrollen i dess kärna byggdes i en webbläsare.

Steg 1: Möjligheten

The Distributed Symphony är det största och mest komplexa projektet jag har dragit av. En gång om året har jag den unika möjligheten att ta med en rolig upplevelse till en företags offsite för en publik på 600 chefer. De senaste delarna har "roligheten" packats som en designutmaning. Uppmaningen för den första iterationen var att bygga en bollmaskin som skickar en boll på sin väg i exakt två sekunder. Varje år i rad hade en ökande komplexitet och teknisk närvaro. I år bestämde jag mig för att det var dags att skapa en upplevelse som var imponerande.

Steg 2: Distribuerad Sypmony

Projektet bestod av hundra tjugo kit som innehåller alla ingredienser som behövs för att ett team om fem ska skapa ett slagverksinstrument. Varje sats innehöll följande artiklar.

• Ansluten mikrokontroller
• Magnetventil
• Instrumenterad resonator från en Glockenspiel
• Utlösarknapp
• Tio träbollar
• Byggmaterial
• Konstnärliga element

Centralt i detta projekt var mikrokontrollern. Att lägga till logik och molnanslutning var avsett att förbättra upplevelsen och inte komma i vägen. Styrkortet hade betydande funktionalitet avslöjat på det enklaste sättet. Motståndsvärden, effektproblem, dioder och kondensatorer bakades in i bräddesignen så att deltagarna var fria att fokusera på utmaningen och inte tekniken.

Steg 3: Ta chanser

Detta projekt gav möjlighet att bygga en svärm av anpassade SMT -mikrostyrkort. Detta var nytt för mig men verkade som något värt att lära sig och en stor utmaning. För att designa brädorna använde jag Upverter. Det är en väldigt cool webbläsarbaserad änd till slut -lösning för PCB -design och produktion. När du väl har vant dig vid att hitta komponenter i deras bibliotek är det lätt att använda. Brädorna var baserade på den mycket kapabla ESP32 -mikrokontrollern. Tavlorna var utformade för att sluta med detta projekt eftersom de var markerade för donation för att hjälpa barn att lära sig kod och kretsdesign. Varje bräda har följande funktioner:

• ESP32 Micro Controller - Wifi och Bluetooth -kapabel
• Två PWM magnet-/motorhuvuden
• Fyra jordade 3.3V GPIO -huvuden
• Två Neopixel Strip -drivrutiner
• Två kapacitiva pekplattor och valfria rubriker
• Inbyggd LCD -skärm
• Inbyggd singel Neopixel
• Inbyggd USB till UART programmerare -
• 5V Power Bus
• 3V strömbuss

Projektet använde bara en enda Solenoid -drivrutin, LCD -skärmen, Neopixel ombord och tre av GPIO -rubrikerna. Den extra funktionen har sedan använts som en del av praktiska undervisningsworkshops för barn.

Steg 4: Planera det

Det första steget i att göra dina egna PCB är att planera det. När det gäller kretsdesign betyder det att du skapar din schema. Jag använde min brödbräda för att designa varje funktion i det större projektet. När varje krets började fungera översatte jag den noggrant till verktyget Upverter Schematic. Efter det rensade jag brödbrädan och började arbeta med nästa avsnitt tills styrkortet var logiskt klart.

Steg 5: Lägg ut det

Nästa steg i hårdvaruproduktion är PCB -layouten. Det här var mycket roligare än jag trodde att det skulle bli, det var som att spela SimCity med el. Upverter -layoutverktyget är ganska coolt och roligt att använda. Ju mer jag arbetade med det, desto mer polerade jag designen och gick efter stilpunkter var det var möjligt. Det är ditt jobb att lägga till ledningar mellan komponenterna. Det finns gröna linjer som markerar förbindelser som inte spåras med koppar. Den mest spännande delen av PCB -layout är möjligheten att hoppa över markspår. Allt de behöver göra är att röra det nedre lagret och de är jordade, enkelt! Medan vi pratar om bottenlagret är det en annan sak av skönhet. Om du har många spår som kommer i vägen är allt du behöver göra att släppa till det nedre lagret, gå runt i trafiken och dyka upp igen på andra sidan.

Steg 6: Gör det verkligt

När du väl går till produktionen blir saker verkliga och riktigt dyra. Hitta ett produktionshus du känner dig bekväm med eller ett som någon du känner har använt tidigare. Du kommer att skicka dem filer för att skapa dina styrelser och eventuellt göra hela monteringen. Huvuddelen av kostnaden är att köpa delar och montering. Eftersom detta projekt krävde många enheter och att använda komponenter för ytmontering valde jag att produktionshuset skulle montera.

Upverter har en nedladdningssektion där du kan generera de filer du behöver överlämna till produktionen. För att spara några tillbaka och fjärde, här är listan över filer jag exporterade:

• GerberFiles
• NC Drill (Excellon)
• XYRS (Välj och plats)
• Materialförteckning

Var redo att göra en eller två mindre testkörningar innan du skickar ut din stora beställning. Min design gick till två små produktionsserier vardera med fel innan den stora beställningen på hundra och trettio delar. Jag stoppade beställningen med tio bara om några av brädorna producerades med fel. Som du kan se i den andra bilden, var jag tvungen att använda gröna bygelstrådar för att fixa brädorna från en av de tidigare produktionskörningarna. Det är det, du är nu den stolta ägaren av 5 till 50 000 anpassade styrkort.

Steg 7: Avslöjandet

Detta var det bittersöta slutet på en lång lång väg. Satsen distribuerades och prompten gavs. Lagen bestämde sig för att bygga ett slagverksinstrument som på ett tillförlitligt sätt kunde släppa en boll på resonatorn med varje knapptryckning. När bygget fortsatte avslöjade vi att projekten var molnanslutna och hade motsvarande mobila instrumentpaneler. Lagen använde den mobila instrumentpanelen för att spela mönster i sina enheter. "Spara och en frisyr" var nu målet. När huvuddelen av lagen kunde spela "Shave an a Haircut" var vi redo för skottet.

Alla laddade sina bollhoppare och klev tillbaka. Vi använde vår administrativa konsol för att beräkna individuella maskinförskjutningar och spela låtar på alla maskiner som om de vore ett enda instrument. Vi testade med Guns and Roses och fortsatte spela lite Bach. Rummet fylldes av svag musik och det blev en succé.

Fortsätt bygga och låt inte skräddarsydda PCB -projekt skrämma dig eller komma i vägen. De är helt genomförbara och det finns en hel värld av stöd där ute.