3D Басылган ABS PCB: 6 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Мен 4 орундуу 7 сегменттүү дисплейди Teensyге өткөрүп берүүм керек болгондо, мен үйдө ПХБ жасоо боюнча изилдөө иштерин баштоону туура көрдүм. Салттык оюуу абдан түйшүктүү жана коркунучтуу, ошондуктан мен муну тез арада жок кылдым. Мен көргөн жакшы идея - бул каналдарыңызга өткөргүч боек кошуп иштеген 3D принтерлери, бирок бул өткөрүмдүүлүк үчүн өтө туруксуз көрүнөт. Ошондой эле кош экструзион принтерде колдоно турган атайын өткөргүч жиптер бар, бирок менде бар стандарттык жабдуулар үчүн негизги жана эффективдүү нерсени издеп жатам.

Ошентип, мен 3D принтерлерге түздөн -түз ширетүүнү жана компоненттерди жана туташтыргычтарды салууну ойлодум.

Баштоодон мурун, эскерткиле: биз ABS менен басып чыгарабыз, анткени ал деформацияланганга чейин +200ºCге чыдай алат (андыктан анын үстүнө бир аз ширетүүнү кылдаттык менен колдонсок болот). ABS менен басып чыгаруу PLAдагыдай жөнөкөй эмес, сизге тиркелген принтер жана көптөгөн жөндөөлөрдүн калибрлөөсү керек, бирок бул туура болгондон кийин натыйжа өзгөрөт.

Кээ бир контекстти кошуу үчүн, мисалдарда мен ESP8266 12E wifi тактасы үчүн ПХБ түзүп жатам, ошондуктан аны кийинчерээк башка нерсеге оңой зымдай алам (акыркы максаты 4d7seg дисплейи).

ПХБ мага анын баардык казыктарын колдонууга уруксат берет, ал жерде көпчүлүк модулдардын запастык түйүндөрү аз, же мен каалабаган өтө көп кошумча функциялары бар (NodeMCU сыяктуу).

Жабдуулар

• PCB дизайн программасы (KiCad бул жерде, бекер). Баштапкы деңгээл.
• 3D моделдөө программасы (Blender бул жерде, бекер). Колдонуучунун деңгээли.
• 3D принтери (Creality 3D Ender 3 Pro бул жерде, болжол менен 200 €). Колдонуучунун деңгээли.
• ABSти колдонууда принтериңиздин корпусу катуу сунушталат - Бул көрсөтмөнү улантуудан мурун ABSти ийгиликтүү басып чыгара аласыз.
• ABS жипчеси (Smartfil ABS, болжол менен 20 €/кг). ПХБ үчүн 3-15 грамм.
• Тигүү ийнелери (апамдан гана алыңыз). Көлөм сиздин компоненттериңиздин төөнөгүчтөрүнүн диаметрине жараша болот. Адатта диаметри 0,5 мм же 1 мм.
• Калай ширетүүчү жана ширетүүчү (жергиликтүү дүкөндөн болжол менен 15 евро). Плюс ширетүү үчүн ылайыктуу болгон бардык аксессуарлар: ширетүүчүлөрдүн колдоосу, чырак, такта, пинцет, коргоочу көз айнек, маска … аксессуарлар колдонуучунун колунда, жөн гана өзүңүздү ыңгайлуу жана коопсуз сезип турганыңызды текшериңиз!
• Чыдамдуулук көп, чыгармачыл акыл-эс жана жакшы фундамент (колуңузга тийгенге чейин Google менен көп изилдөөгө аракет кылыңыз).

1 -кадам: Прототип жана схема

Эгерде сиз башка бирөөнүн схемасын аткарбасаңыз, электр схемаңызды өндүрүүчүнүн өзгөчөлүктөрүнө ылайык курушуңуз керек. Прототиптин схемасын сынап көрүңүз, жана аны иштеткенден кийин, бардык байланыштар менен компоненттердин эскизин түшүрүңүз.

Сиз эскизге ээ болуп, өзүңүздүн схемаңызды так түшүнгөндөн кийин, аны өзүңүзгө жаккан EDA программасында толуктап алыңыз. Бул сиздин дизайнды оптималдаштырууга жана текшерүүгө жардам берет.

Схемаңызды чийиңиз жана муну ПКБ дизайныңыз үчүн колдонмо катары колдонуңуз. Eagle же KiCad сыяктуу EDA программалык камсыздоосу сизге конкреттүү компоненттериңизди реалдуу түйүндөр жана өлчөмдөр менен кошууга мүмкүндүк берет, андыктан сиз электр схемаңызды так ошолордун тегерегинде жасай аласыз.

Мен KiCad колдонуп жатам, ал бекер жана башталгыч үчүн түшүнүүгө оңой. Мен билгендердин баары Брайан Бенчоффтун аркасы менен @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… жана ага байланыштуу кээ бир посттор, андыктан анын көрсөтмөлөрүн аткарып, жакшы ПХБ дизайны менен аяктаңыз.

Бул бөлүмдөгү сүрөттөр төмөнкүлөргө тиешелүү:

• ESP8266 үчүн тесттин прототиби жана 4 орундуу 7 сегменттүү дисплей (Teensy 4кө тиркелет).
• ESP8266 12E wifi тактасы үчүн маалымдама зымдардын схемасы.
• ESP8266 жана чыңалуу бөлүштүргүч аркылуу иштеген 4 орундуу 7 сегменттүү дисплей үчүн KiCad схемасы (бул менин акыркы максатым).
• А KiCad PCB дизайн чыгаруу.

2 -кадам: 3D модели

Кагазда ПХБ дизайны болгондон кийин, ага 3D моделдөө программасында дагы реализмди берүү керек. Бул сиздин файлыңызды 3D принтериңизге да даярдайт. Мен муну Блендерде кантип жасайм:

1. Учак сеткасын түзүңүз жана анын үстүнө PCB дизайн сүрөтүңүздү кошуңуз. Анын масштабы жана өлчөмдөрү реалдуу экенине ынангыла, анткени бул "калька" катары кызмат кылат.

2. ПКБга туташкан PINSтин так жайгашкан жерине жана өлчөмүнө өзгөчө көңүл буруп, жөнөкөйлөтүлгөн компоненттерди түзүңүз. Өндүрүүчүлөрдүн техникалык шарттарын онлайн режиминде алыңыз же аларды өзүңүз өлчөп көрүңүз. Сиз шилтеме катары колдоно ала турган кээ бир стандарт димдерге көңүл буруңуз:

   1. Такта үчүн учак колдонулат. Бир тараптуу ПХБ үчүн мен 1,5 мм калыңдыгын колдоном, мындан ичке болгондуктан мен басып чыгарууда жакшы деталдарды алган жокмун (бул сиздин принтер жөндөөлөрүңүзгө жана мүмкүнчүлүктөрүңүзгө чейин, бирок биз кийинчерээк түшөбүз). Эки тараптуу ПХБ үчүн мен 2,5 мм жоондугун колдондум.
   2. Пиндер үчүн принтер басып алышы үчүн диаметри минималдуу болгон цилиндрлерди колдонуңуз.

   3. Каналдар үчүн туурасы минималдуу 1,2 мм болгон кубдарды колдонуңуз. Каналдарыңызды алуу үчүн сиз жөн гана жүзүңүздү бөлүп аласыз.

3. Сиздин PCB дизайн ылайык компоненттерин табуу. Эгерде сиздин компоненттериңиз жетишерлик реалдуу болсо, сиз муну кагылышууларды текшерүү үчүн колдоно аласыз, бирок ар бир элементтин тегерегинде кошумча мейкиндикке жол бериңиз.
4. Электр схемаңызды байкаңыз. Биринчи пиндин ордуна куб торун коюңуз. Андан кийин, түзөтүү режиминде, дизайнды карманган жүздү түз сызык менен бөлүп алыңыз. Дагы, 90º линияларын колдонуп, жөнөкөй болгула жана сиз ойлогондой көп каналды колдонуңуз. Ошондой эле, дубалдын ортосунда жок дегенде 0,8 мм бөлүүгө уруксат бериңиз, болбосо басып чыгарууда алар өткөрүп жиберет. Төмөндөгү 1 -сүрөт реалдуу өлчөмдөр менен моделденгенден кийин кээ бир өзгөртүлгөн жолдорду көрсөтөт, анткени идеалдуу маршрут өтө жука болчу.
5. Жалпак куб кошуу менен ПХБ түзүңүз (жогоруда көрсөтүлгөндөй караңгылатат).
6. ПКБ объектиңизге логикалык модификаторлорду кошуу менен каналдарды жана тешиктерди тактага чегип жазыңыз. Бул логикалык өзгөрткүчтүн максаттуу объектиси менен кесилишкен тактайдын бөлүгүн кыскартат.

3 жана 4 -сүрөттөр ESP8266 тактасынын акыркы натыйжасын көрсөтөт (2 -сүрөттөгү 3D модель).

Андан кийин, сиз ПХБңыздын 3D басылышын көрүшүңүз керек.

Акыркы кадам - моделди туура экспорттоо.

1. Бардык жүздөр сыртка багытталганын текшериңиз ("Түзөтүү режими - Баарын тандоо" Андан кийин "Тор - Нормалдуу - Сыртта кайра эсептөө").
2. Алардын бардыгы жеке жүздөр экенине ынангыла ("Оңдоо режими-Баарын тандоо" Андан кийин "Edge-Edge Split").-- Бул эки кадамды өткөрүп жиберсеңиз, Slicer программалык камсыздооңузда жок деталдарды таба аласыз.
3. . STL катары экспорттоо (нерселердин масштабын сактоо үчүн акыркы ПХБны жана "Сахна бирдиктерин" гана экспорттоо үчүн "Тандоо гана").

3 -кадам: Slicer программасы

3D принтерлери, адатта, 3D моделдерин иштетүү үчүн "Slicer" программалык камсыздоосун (.stl же башка форматтарда) жана аны басып чыгаруу үчүн керектүү маршрутту эсептешет (адатта.gcode форматында). Менде Creality Ender 3 бар, мен берилген Creality Slicerден көчкөн жокмун, бирок сиз бул жөндөөлөрдү башка программаларга колдонсоңуз болот.

Мен кесүүчү орнотууларга толук бөлүмдү арнап жатам, анткени алар ABSти басып чыгарууда абдан маанилүү, бул ийрилүү, кичирейүү жана жарылуудан улам өтө татаал. ПКБ басып чыгаруу дагы талап кылынган тактыкка байланыштуу стандарттык 3D принтерлердин чегинде.

Төмөндө мен ПКБны деталдуу басып чыгаруу үчүн Creality Slicerде колдонгон орнотууларды бөлүшүп жатам. Алар стандарттык орнотуулардан айырмаланат:

• Жука дубалдар жана катмарлар (жетишерлик деталдарды камсыз кылуу үчүн - бул менин жөндөөлөрүмө ыраазы болбосоңуз, каалаган натыйжаңыз үчүн эки жолу кайталоону талап кылышы мүмкүн).
• Сал колдонуңуз. Ачкыч базада, сиз өзгөчө кам көрүшүңүз керек. (Мен басып чыгарууга эч кандай минималдуу бурулушту болтурбоо үчүн моделден 10 мм жылдырууга уруксат берем). Ошондой эле, жакшы бекем базага жетүү үчүн сал линияларынын ортосунда эч кандай бөлүнүү жок. Эгер базаңызды туура алсаңыз, анда баары жасалат. Эгерде сиз базаңызда кандайдыр бир бурчтар бүктөлүп жатканын көрсөңүз, анда, албетте, жок болосуз.
• Жай ылдамдык. Мен стандарттык ылдамдыктын 1/4 бөлүгүн колдонуп жатам (бул жакшы жип салууга, демек жабышууга жана жалпы сапатка мүмкүндүк берет).
• ABS температурасы (керебет: 110ºC, сопло: 230ºC)
• Желдеткич өчүрүлгөн (ABS үчүн температураны туруктуу кармоо сунушталат).

4 -кадам: Басып чыгаруу

Акырында,.gcodeңузду принтериңизге жөнөтүңүз жана ПКБңызды өндүрүңүз. Сиз ээрчишиңиз керек болгон кээ бир кеңештер:

1. 3D принтериңизди кошуңуз. Корпус сиздин температураңызды кыйла туруктуу сактайт, бул ABS басып чыгаруу үчүн күчтүү талап. CPU менен электр энергиясын корпустун сыртында, ошондой эле жипчеңизде кармап турганыңызды текшериңиз. Эгерде сиз ABSти корпусуз басып чыгара турган болсоңуз, анда айлаңызды бөлүшүңүз, анткени ал мени жинди кылды.
2. Принтериңизди бир аз жылытыңыз. PLAда сиз дароо эле басып чыгара аласыз, бирок ABS менен менин кеңешим-ABS орнотуулары менен 10-15 мүнөткө чейин алдын ала ысытуу (керебет: 110ºC, мурун: 230ºC), андыктан керектүү атмосфераны түзүп, басып чыгууну баштайсыз.
3. Акырындык менен, бирок сөзсүз басып чыгарыңыз. Жогоруда айтылгандай, мен конфигурация файлында стандарттык басып чыгаруу ылдамдыгын 1/4 чейин кыскарттым. Бул жакшы натыйжага жетиш үчүн жай экенин көрсөтүп турат, бирок сиз аны бир аз көбүрөөк оптималдаштыргыңыз келсе, басып чыгаруу ылдамдыгын жөндөө менен басып чыгара аласыз. Белгилей кетчү нерсе, жогорку ылдамдык кескин кыймылдарга алып келет, алар жипти эффективдүү койбойт же сетка менен кагылышып, аны чечип салышы мүмкүн.
4. Жакшы пайдубал куруңуз. ABSтин ачкычы - жакшы негизделген базага жетүү. Эгерде база иштебей, жабышпай калса, модель жок болуп кеткен (төмөндөгү каргашалуу аракеттерди караңыз). Жогорудагы кеңештер менен (инкассация, алдын ала ысытуу жана жай ылдамдык) сиз жакшы базаны жана жакшы аяктоону алышыңыз керек. Бирок PLAдан айырмаланып, мен бир нече саат бою кароосуз калтырам, ABS көбүрөөк көңүл бурууга муктаж.
5. Өзгөчө башында сергек болгула. Жогоруда айтылгандарды кайталап, ачкыч база. Биринчи сырткы контур жакшы салынганын текшериңиз. Бул биринчи катмардын адгезиясынын калган бөлүгүн айдайт. Кээде жип дароо жабышпайт же ордунан сүйрөлүп кетет. Сиз муну базалык плитаны тегиздөө же тазалоо үчүн тез арада байкап көрүшүңүз керек. Дайыма бурмалоону байкап туруңуз, эгер сиз бурчтардын көтөрүлүшүн көрсөңүз, анда алар бүт базаны жабыштырып, басып чыгарууну бузуп коюшу мүмкүн. База ордунда турса дагы, бурулуш бул бурчту деформация кылат.

5 -кадам: Сым жана Лайк

Эми баарын ордуна коюуга убакыт келди:

1. Каналдардын жана тешиктердин бүтүшүн текшериңиз. Атайын тешиктерди принтер өткөрүп жиберүү же каптоо үчүн колдонулат. Эгер тигилердин айрымдарын кайра ачуу керек болсо, тигүүчү ийнени колдонуңуз. Албетте, эгер сиз бурмалоодон улам жалпак басып чыгарбасаңыз же сиз күткөн деталды ала албасаңыз, принтериңиздин орнотууларын, же 3D моделин дагы эки жолу текшериңиз.
2. Компоненттериңизди коюңуз. Өз казыктары бар модулдарды, резисторлорду, конденсаторлорду же леддерди оңой эле койсо болот. Каналдарга кирүү үчүн өз зымын кичине бүгүп койсоңуз болот, андыктан аларды кийинчерээк байлап коюу оңой.
3. Зым менен ширетүүнү кошуңуз. Каналга туура келген казыктарды же секиргичтерди колдонуңуз жана аларды узунунан кескилеңиз, андыктан белгилүү бир түйүндөрдө ширетүү керек. Биз баарын күйгүзүүнүн кажети жок болушубуз керек, бирок мен эч нерсе күйбөгөндө жасайм.. Менин учурда, мен ESP8266дин бардык төөнөгүчтөрүн зым менен жабышым керек болчу жана бул жерде ачкыч болгон жакшы ширетүү жөндөмү (мен андай эмес). Калган тактаны аткаруу абдан жөнөкөй эле.

6 -кадам: Тактаңызды текшериңиз

Эгерде сиз баарын туура кылганына ишенсеңиз, анда аны туташтырыңыз.

Прототип түзүү үчүн мен ESP8266ди Teensy 4 сериялык туташуусунда иштетип жатам.

Жылаңач тактада тесттерди аткарып жатып, жергиликтүү убакытты wifi аркылуу жүктөгөн программаны жүктөдүм. Көрүнүп тургандай, баары жакшы иштеген. Бул техниканын жардамы менен жакшы жыйынтыкка ээ болдуңуз деп үмүттөнөбүз.