3D Çaplı ABS PCB: 6 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Teensy-yə 4 rəqəmli 7-seqmentli bir ekran bağlamalı olduğum zaman, evdə bir növ asan bir şəkildə PCB hazırlamaq üzərində araşdırma aparmalı olduğumu qərara aldım. Ənənəvi aşındırma olduqca yorucu və təhlükəlidir, buna görə tez atdım. Ətrafımda gördüyüm yaxşı bir fikir, kanallarınıza keçirici boya əlavə edən 3D çap lövhələrdir, lakin bu keçiricilik baxımından olduqca qeyri -müəyyən görünür. İkili ekstruziya printerində istifadə edə biləcəyiniz xüsusi keçirici filamentlər də var, amma əlimdə olan standart avadanlıqlar üçün əsas və təsirli bir şey axtarıram.

Beləliklə, 3D çaplarda komponentləri və bağlayıcıları birbaşa lehimləmək və çəkmək barədə düşündüm.

Başlamazdan əvvəl xəbərdar olun: ABS ilə çap edəcəyik, çünki deformasiyadan əvvəl +200ºC -nin öhdəsindən gələ bilərik (bunun üzərinə diqqətlə lehim tətbiq edə bilərik). ABS ilə çap etmək PLA ilə olduğu qədər sadə deyil, qapalı bir printerə və bir çox parametrlərin kalibrlənməsinə ehtiyacınız var, ancaq bu hüququ əldə etdikdə nəticə fərq yaradır.

Bəzi kontekst əlavə etmək üçün nümunələrdə ESP8266 12E wifi lövhəsi üçün bir PCB yaradıram ki, sonra başqa bir şeyə asanlıqla bağlayım (son məqsəd 4d7seg ekrandır).

PCB, bütün mövcud pinləri istifadə etməyimə icazə verəcək, halbuki əksər modullarda çox az ehtiyat sancağı var və ya çox istəmədiyim əlavə xüsusiyyətlər var (NodeMCU kimi).

Təchizat

• PCB dizayn proqramı (KiCad burada, pulsuz). Başlanğıc səviyyəsi.
• 3D modelləşdirmə proqramı (Blender burada, pulsuz). İstifadəçi səviyyəsi.
• 3D printer (Creality 3D Ender 3 Pro burada, təxminən 200 €). İstifadəçi səviyyəsi.
• ABS -dən istifadə edərkən printerinizə bir qəfəs tövsiyə olunur - Bu təlimatı davam etdirməzdən əvvəl ABS -ni uğurla çap edə biləcəyinizə əmin olun.
• ABS filamenti (Smartfil ABS, təxminən 20 €/Kq). PCB başına 3-15 qram.
• Dikiş iynələri (yalnız anadan alın). Ölçü, komponentlərinizin pinlərinin diametrindən asılı olacaq. Adətən diametri 0,5 mm və ya 1 mm -dir.
• Qalay lehim və qaynaqçı (yerli mağazadan təxminən 15 avro). Üstəlik qaynaq üçün uyğun olan bütün aksesuarlar: qaynaq dəstəyi, lampa, lövhə, cımbız, qoruyucu eynəklər, maska … aksesuarlar istifadəçinin ixtiyarındadır, hazırlayarkən özünüzü rahat və təhlükəsiz hiss etdiyinizə əmin olun!
• Çox səbir, yaradıcılıq qabiliyyəti olmayan ağıl və yaxşı bir təməl (əllərinizə girmədən əvvəl google-da və çox öyrənməyə çalışın).

Addım 1: Prototip və Şematik

Başqasının sxemini izləmirsinizsə, elektrik dövrənizi istehsalçının xüsusiyyətlərinə uyğun qurmalısınız. Bir prototip dövrəsini sınayın və işlədikdən sonra bütün əlaqələri və komponentləri eskiz edin.

Bir eskiz hazırladıqdan və dövrənizi dəqiq bir şəkildə başa düşdükdən sonra, üstünlük verdiyiniz EDA proqramında ətraflı məlumat əldə edin. Bu, dizaynınızı optimallaşdırmağa və yoxlamağa kömək edəcək.

Şematik sxeminizi çəkin və bunu PCB dizaynınız üçün bir bələdçi olaraq istifadə edin. Eagle və ya KiCad kimi EDA proqramları, xüsusi komponentlərinizi real pinout və ölçüləri ilə əlavə etməyə imkan verəcək, beləliklə elektrik dövrənizi tam olaraq onların ətrafında dizayn edə bilərsiniz.

Bir başlanğıc üçün başa düşmək üçün kifayət qədər pulsuz və asan olan KiCad istifadə edirəm. Bildiyim tək şey Brian Benchoff @ https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in… və bəzi əlaqəli yazıların sayəsindədir, buna görə gözəl bir PCB dizaynı ilə başa çatmaq üçün onun göstərişlərinə əməl edin.

Bu hissədəki şəkillər aiddir:

• ESP8266 üçün test prototipi və 4 rəqəmli 7 seqmentli ekran (Teensy 4 -ə əlavə olunur).
• ESP8266 12E wifi lövhəsi üçün istinad naqilləri diaqramı.
• ESP8266 və gərginlik bölücü ilə işləyən 4 rəqəmli 7 seqmentli ekran üçün KiCad sxemidir (bu mənim son məqsədimdir).
• KiCad PCB dizayn çıxışı.

Addım 2: 3D Model

Kağızda bir PCB dizaynı əldə etdikdən sonra, 3D modelləşdirmə proqramında bir az daha realizm verməlisiniz. Bu da faylınızı 3D printeriniz üçün hazırlayacaq. Blender -də bunu belə edirəm:

1. Bir təyyarə ağı yaradın və üzərinə PCB dizayn şəklinizi əlavə edin. Ölçmənin və ölçülərin real olduğuna əmin olun, çünki bu "izləmə kağızı" kimi xidmət edəcək.

2. PCB -yə qoşulan PİN kodlarının dəqiq yeri və ölçüsünə xüsusi diqqət yetirərək sadələşdirilmiş komponentlər yaradın. İstehsalçı spesifikasiyalarını onlayn əldə edin və ya kifayət qədər dəqiq əldə etmək üçün özünüz ölçün. İstinad olaraq istifadə edə biləcəyiniz bəzi standart ölçülərə diqqət yetirin:

   1. Lövhələr üçün təyyarələrdən istifadə edin. Tək tərəfli bir PCB üçün 1,5 mm qalınlıq istifadə edirəm, daha incə olduğu üçün çap edərkən yaxşı bir detal əldə edə bilmədim (bu da printer parametrlərinizə və imkanlarınıza bağlıdır, amma bunu daha sonra başa düşəcəyik). İki tərəfli bir PCB üçün 2,5 mm qalınlıq istifadə etdim.
   2. Sancaqlar üçün printer tərəfindən tutulması üçün ən azı 1 mm diametrli silindrlərdən istifadə edin.

   3. Kanallar üçün eni 1,2 mm olan kublar istifadə olunur. Kanallarınızı əldə etmək üçün sadəcə üzlər çıxaracaqsınız.

3. PCB dizaynınıza uyğun olaraq komponentlərinizi tapın. Komponentləriniz kifayət qədər realdırsa, bunu toqquşmaları yoxlamaq üçün istifadə edə bilərsiniz, lakin hər elementin ətrafında hər zaman əlavə yer açmağa icazə verin.
4. Elektrik dövrənizi izləyin. İlk pimin yerinə bir kub ağı qoyun. Sonra, düzəliş rejimində, dizayndan sonra üzləri düz bir xətt çəkin. Yenə də, 90º xətləri istifadə edərək sadə saxlayın və düşündüyünüz qədər çox kanal istifadə edin. Ayrıca, divarlar arasında ən az 0,8 mm boşluq qoyun, əks halda çap edərkən qaçırılacaqlar. Aşağıdakı Şəkil 1, ideal ölçü mümkün olmadığı qədər incə olduğu üçün real ölçülərlə modelləşdirildikdən sonra bəzi dəyişdirilmiş marşrutları göstərir.
5. Düz bir kub əlavə edərək PCB yaradın (yuxarıdakı kimi qaralır).
6. PCB obyektinizə boolean dəyişdiricilər əlavə edərək kanallarınızı və delikləri taxtaya həkk edin. Bu, boolean dəyişdiricinin hədəf obyektini kəsən lövhənin hissəsini kəsəcək.

3 və 4 -cü şəkillər ESP8266 lövhəsi üçün son nəticəni göstərir (şəkil 2 -də 3D model).

Bundan sonra, PCB -nin 3D çapını görməlisiniz.

Son addım modeli düzgün ixrac etməkdir.

1. Bütün üzlərin kənarda olduğuna əmin olun ("Düzəliş rejimi - Hamısını seçin" Sonra "Mesh - Normallar - Xaricdə yenidən hesablayın").
2. Hamısının fərdi üzlər olduğundan əmin olun ("Düzəliş Modu-Hamısını Seç" Sonra "Kenar-Kenar Bölmə").-- Bu iki addımı atsanız, Dilimləyici proqramınızda itkin detalları tapa bilərsiniz.
3. . STL olaraq ixrac edin (şeylərin miqyasını saxlamaq üçün yalnız son PCB və "Səhnə Birimlərini" ixrac etmək üçün "Yalnız Seçim").

Addım 3: Dilimləmə Proqramı

3D printerlər ümumiyyətlə 3D modelləri (.stl və ya digər formatlarda) emal etmək və çap etmək üçün lazımi marşrutu hesablamaq üçün "Dilimləyici" proqramı təmin edir (ümumiyyətlə.gcode formatında). Bir Creality Ender 3 -ə sahibəm və təmin edilən Creality Slicer -dən köçməmişəm, ancaq bu parametrləri başqa proqramlara tətbiq edə bilərsiniz.

Əyilmə, daralma və çatlama səbəbindən olduqca çətin olan ABS -ni çap edərkən çox vacib olduğu üçün dilimləyici parametrlərə tam bir bölmə həsr edirəm. Bir PCB çap etmək, tələb olunan dəqiqliyə görə standart 3D printerlərin həddindədir.

Aşağıda PCB -lərin ABS ətraflı çapı üçün Creality Slicer -də istifadə etdiyim parametrləri paylaşıram. Standart parametrlərdən fərqlənirlər:

• İncə divarlar və təbəqələr (kifayət qədər ətraflı məlumat vermək üçün - parametrlərimdən razı qalmadığınız halda, istədiyiniz nəticə üçün bir neçə təkrarlama tələb oluna bilər).
• Bir sal istifadə edin. Əsas, xüsusi qayğı göstərməli olduğunuz bazadır. (Minimum əyilmənin çapa təsir etməməsi üçün modeldən 10 mm ofsetə icazə verirəm). Yaxşı bir möhkəm baza əldə etmək üçün sal xətləri arasında heç bir ayrılıq yoxdur. Əgər bazanızı düzəltsəniz, hər şey hazırdır. Bazanızda hər hansı bir küncün qatlandığını görürsünüzsə, şübhəsiz ki, məhkum olursunuz.
• Yavaş sürət. Təxminən 1/4 standart sürətdən istifadə edirəm (bu, yaxşı filament çəkilməsinə və buna görə də yapışmağa və ümumi keyfiyyətə imkan verir).
• ABS temperaturu (yataq: 110ºC, burun: 230ºC)
• Fan söndürüldü (ABS üçün temperaturu sabit saxlamaq tövsiyə olunur).

Addım 4: Çap et

Nəhayət,.gcode yazıcınıza göndərin və PCB -ni istehsal edin. İzləməli olduğunuz bəzi məsləhətlər:

1. 3D printerinizi bağlayın. Bir korpus, temperaturunuzu daha sabit saxlayacaq, bu da ABS çap üçün güclü bir tələbdir. CPU və enerji təchizatını korpusun xaricində saxladığınızdan əmin olun. ABS -ni korpus olmadan çap etməyi bacarırsınızsa, zəhmət olmasa hiylənizlə dəli olun.
2. Yazıcınızı bir müddət əvvəlcədən qızdırın. PLA-da dərhal çap edə bilərsiniz, ancaq ABS ilə məsləhətim, ABS parametrləri ilə (yataq: 110ºC, nozzle: 230ºC) 10-15 dəqiqə əvvəlcədən qızdırmaqdır, belə ki, davam etməyə və çap etməyə başlamazdan əvvəl doğru atmosferi yaradırsınız.
3. Yavaş -yavaş, lakin mütləq çap edin. Daha əvvəl də qeyd edildiyi kimi, konfiqurasiya faylında standart çap sürətini 1/4 qədər azaldaram. Bu, yaxşı bir nəticə əldə etmək üçün kifayət qədər yavaş olduğunu göstərir, ancaq bir az daha optimallaşdırmaq istəyirsinizsə, çap sürətini tənzimləyərək çap edərkən çap sürətini idarə edə bilərsiniz. Qeyd edək ki, yüksək sürətlər filamenti effektiv şəkildə qoymayacaq və ya mesh ilə toqquşub aça biləcək çox qəfil hərəkətlərə səbəb olacaq.
4. Yaxşı bir təməl qurun. ABS -in açarı yaxşı sabit bir baza əldə etməkdir. Baza uğursuz olarsa və yapışmazsa, model getdi (aşağıda bəzi fəlakətli cəhdlərə baxın). Yuxarıdakı ipuçları ilə (örtmə, ön qızdırma və yavaş sürət) yaxşı bir baza və yaxşı bir nəticə əldə etməlisiniz. Ancaq saatlarla baxımsız qoyduğum PLA -dan fərqli olaraq ABS -in daha çox diqqətə ehtiyacı var.
5. Xüsusilə başlanğıcda ayıq olun. Yuxarıdakıları təkrar edərək, əsas əsasdır. İlk xarici konturun yaxşı qoyulduğundan əmin olun. Bu, birinci qatın qalan hissəsini yapışdıracaq. Bəzən filament dərhal yapışmır və ya yerindən sürüklənmir. Əsas plakanın düzəldilməsini və ya təmizlənməsini düzəltmək üçün bunu tez bir zamanda görməlisiniz. Həmişə əyilmə üçün baxın, künclərin yüksəldiyini görürsünüzsə, ehtimal ki, bütün bazanı yapışdırıb bütün çapı korlayacaqlar. Baza yerində qalsa belə, əyilmə bu küncü deformasiya edəcək.

Addım 5: Tel və Lehim

İndi hər şeyi öz yerinə qoymağın vaxtı gəldi:

1. Kanalların və deliklərin bitməsini yoxlayın. Yazıçı tərəfindən buraxılmış və ya örtülmüş xüsusi deliklər istifadə olunur. Bunlardan bəzilərini yenidən açmaq lazımdırsa, tikiş iynəsi istifadə edin. Əlbəttə ki, əyilmə səbəbindən düz bir çap əldə etməmisinizsə və ya gözlədiyiniz detalı əldə etməmisinizsə, printer parametrlərinizi və hətta ölçülər üçün 3D modelinizi iki dəfə yoxlayın.
2. Komponentlərinizi yerləşdirin. Öz pinləri olan modullar, rezistorlar, kondansatörlər və ya ledlər asanlıqla yerinə yerləşdirilə bilər. Kanallara daxil olmaq üçün öz tellərini bir az əymək olar, beləliklə daha sonra bağlamaq daha asandır.
3. Tel və lehim əlavə edin. Kanala uyğun olan hər hansı bir sancaq və ya tullanan istifadə edin və uzunluqda kəsin ki, yalnız müəyyən qovşaq nöqtələrində lehim edəsiniz. Bütün şeyləri lehimləməyimizə ehtiyac yoxdur, baxmayaraq ki, işlər yanmadıqda bunu etməyə meylliyəm.. Mənim vəziyyətimdə ESP8266 -nın bütün sancaqlarını tellə bağlamalı idim və bura açar idi yaxşı lehimləmə bacarıqları (bunu etmirəm). Lövhənin qalan hissəsini etmək olduqca sadə idi.

Addım 6: Lövhənizi sınayın

Hər şeyi qaydasında etdiyinizə əminsinizsə, onu qoşun.

Prototip hazırlamaq üçün Teensy 4 serial bağlantısında ESP8266 ilə işləyirəm.

Çılpaq lövhədə testlər edərkən, wifi vasitəsilə yerli vaxtı yükləyən bir proqram yüklədim. Gördüyünüz kimi hər şey yaxşı işləyirdi. Ümid edirik ki, bu texnika ilə yaxşı bir nəticə əldə etdiniz.