Печатная плата для светодиодных кольцевых фонарей DIY для микроскопов !: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Я вернулся, и на этот раз я проверил свои навыки дизайна досок!

В этом руководстве я покажу вам, как я разработал свой собственный кольцевой светильник для микроскопа, и некоторые проблемы, с которыми я столкнулся на этом пути. Я купил второй микроскоп для использования в электронике, и в отличие от моего первого, в нем не было кольцевой подсветки. После быстрого поиска в Google я обнаружил, что хорошие кольцевые фонари немного дорогие почти без причины, возможно, я просто не искал в нужном месте, но меня просто не устраивали цены. Я не мог заставить себя заплатить даже 30 долларов за свет из-за того, что это такое. Я имею в виду, что это просто вспышка, почему они так дорого стоят? Поняв, что я не хочу покупать такую, я подумал, что будет весело сделать ее самому! Я люблю разрабатывать платы и пайку, а также заниматься веселыми проектами, так что давайте попробуем! Мой свет оснащен 48 яркими белыми / мягкими желтыми светодиодами, которые можно включать группами или все сразу, а также можно приглушить. Это действительно полезная насадка, которая пригодится любому микроскопу! Этот проект показывает вам, насколько полезны прототипы печатных плат, поскольку в итоге я допустил несколько ошибок с первым дизайном, и мне пришлось отправить вторую партию с обновлениями. Это могло быть очень дорого, если бы я предполагал, что все в порядке, и заказал десятки досок в первый раз, но мы рассмотрим все это по ходу! Обязательно ознакомьтесь с PDF-файлом, чтобы получить более четкие изображения схемы. Этот проект спонсируется JLC PCB, посетите их веб-сайт и посмотрите мое видео, чтобы узнать больше об их услугах!

Запасы

Все необходимое для этой платы можно найти в прикрепленных файлах

Шаг 1. Посмотрите видео, охватывающее всю сборку, и следуйте инструкциям для получения дополнительной информации

Я пытаюсь повысить свою производственную ценность для своих проектов, поэтому любые советы и конструктивная критика приветствуются! Для меня это просто хобби, но я очень хочу поправиться и посмотреть, к чему это может привести:)

Шаг 2: Первый дизайн

Моя цель при создании этого заключалась в том, чтобы получить очень яркий и компактный кольцевой светильник с некоторыми дополнительными функциями. Я хотел переключать 1 из 4 групп светодиодов по одному или все сразу. Эта функция может быть не желательной для всех, но я хотел направлять свет под определенными углами, чтобы по-разному освещать объекты для определенных приложений и фотографии. Схема управления занимала изрядное количество места на моей маленькой плате размером с орел фримиум, но это только сделало ее более интересной для понимания.

Идея управления светодиодами в первом дизайне была на самом деле простой, но благодаря своему нетерпению я обнаружил, что исправляю некоторые проблемы и добавляю функции для второго дизайна, но мы углубимся в это подробнее через несколько шагов. 48 светодиодов сгруппированы по 12 светодиодов, состоящих из 3-х параллельно включенных светодиодов и 4-х последовательно включенных. Каждая группа управляется транзистором, а транзистор управляется высоким сигналом от декадного счетчика, который сдвигает свои выходы на основе ручного (кнопочного) тактового входа. Есть 4 группы светодиодов, но нам нужно 5 выходов декадных счетчиков, чтобы включить 1–4, и 5-й, чтобы включить все из них. Каждая база транзистора связана с выходом, который позволяет ему включаться. Как мы используем 5-й выход, чтобы включить все светодиоды, не вступая в конфликт с другими группами, когда они активированы сами по себе? Диоды! Пятый выход счетчика связан с 4 диодами, аноды которых параллельны, а их катоды подключены к каждой базе транзистора. Это позволяет нам активировать все транзисторы сразу без утечки тока на другие базы, когда одна из 4 групп активируется сама по себе. Для 48 светодиодов требуется источник питания 12 В (4 светодиода последовательно x3 В = 12 В), а для схемы управления требуется 5 В, поэтому мы используем источник питания на 12 В и добавляем линейный регулятор на 5 В для снижения напряжения для питания цепей управления. После того, как все припаяли, все не работало должным образом:(. Сначала я был сбит с толку, но понял, что обычно это часть процесса проектирования плат. Вы придумываете идею, делаете ее, находите проблемы и исправляете их. Я я научился никогда не ожидать, что что-то сработает с первого раза, и при этом, когда что-то сработает с первого раза, я действительно удивлен, но это все часть процесса. Вам может быть интересно, почему я все спроектировал с использованием частей smd, и ответ прост. Поскольку Я использую бесплатную версию eagle. Я застрял с максимальным размером платы, и он не может быть больше, чем то, что я придумал, поэтому все должно существовать на плате размером 90 мм с огромным фрагментом, отсутствующим в посередине, что оставляет нам очень маленькую поверхность шириной 18 мм. Если бы я использовал светодиоды со сквозными отверстиями, мне пришлось бы обходить провода, а это заняло бы слишком много времени. Может быть, в будущем? было весело.

Шаг 3. Первые ошибки в дизайне и модификации, необходимые для работы

После устранения неполадок в первом дизайне я понял, что было слишком много ошибок, чтобы оставить их в покое. Ошибки следующие;

• Контакт включения часов для декадного счетчика не был подключен к земле, что означало, что часы не будут
• Последовательность часов была нарушена из-за пропуска Q3 в схеме.
• Транзисторы с двойным корпусом не любят хорошо взаимодействовать друг с другом
• Диоды, включенные последовательно с резистором базы транзистора, не пропускали достаточный ток для активации транзисторов.

Для выполнения проектных работ я заменил транзисторы с двойным корпусом на транзисторы с одним корпусом, переместил положение катода диода, чтобы он работал параллельно с базовым резистором, и исправил ошибки в схеме управления. Я использовал очень тонкую медную проволоку для протравливания всех моих модов. После того, как у меня была рабочая плата, я загрузил все исправления обратно в Eagle для второго раунда!

Шаг 4: Дизайн 2 с дополнительными функциями

После решения всех проблем с первым дизайном я пошел дальше и добавил внешний диммер, используя обычный анодный ШИМ-диммер, который я купил у Amazon. В первом дизайне отсутствовала функция диммера, а плата была слишком переполнена, чтобы добавить к ней что-то еще, поэтому я поэкспериментировал с дешевой моделью Amazon и обнаружил, что она сработала! Вместо того, чтобы связывать все светодиоды с 12 В, они теперь привязаны к сигналу ШИМ, который является дополнительной площадкой на плате. Я больше освещаю диммер в своем видео.

В дополнение к диммеру я добавил резисторы к светодиодным группам и понижающие резисторы к базе транзисторов в качестве меры «на всякий случай». На данный момент они не используются, но лучше перестраховаться, и я добавил тактильный переключатель на плату вместо того, чтобы устанавливать его снаружи. Изначально планировалось использовать корпус, но, увидев, насколько он компактен, я отказался от этой идеи во втором раунде. Я спаял все светодиоды, а затем все остальные части, протестировал его, и он сработал! Как и должно быть! Он тоже очень яркий! Если вы действительно хотите испытать свое терпение, спаяйте вручную в общей сложности 96 хрупких светодиодов. Они любят плавиться, если вы потратите хотя бы секунду, чтобы их припаять. Обратите внимание, что r7-r10 не имеет перечисленных значений, я использовал резисторы на 100 Ом, но это значение может измениться в зависимости от ваших потребностей. Обратите внимание, что r11-r14 не имеют значений, потому что они не используются. Обратите внимание, что в c2 и c3 указаны неверные значения. В итоге я использовал заглушки 16 мкФ, а не 0,1 мкФ. (все конденсаторы smd и резисторы 0805)

Шаг 5: Доска работает. Что теперь?

Теперь пришло время сделать его монтируемым. Для этого я использовал две резьбовые соединительные стержни и винты с накатанной головкой. Я позаимствовал идею у других источников света.

Я протер стержни стойки муфты и использовал двухкомпонентную эпоксидную смолу, чтобы приклеить их к плате. Если я вернусь к этому проекту в будущем, я могу спланировать крепление на уровне платы.

Шаг 6: Готово

Да, я промывал конечный продукт большим количеством спирта. Во время сборки и тестирования я использовал много канифоли и должен был долго чистить, но слишком отвлекся на то, чтобы заставить ее работать. Я искренне надеюсь, что вам понравилось это руководство так же, как и мне. Если бы мне пришлось сделать третью версию этого проекта, я бы добавил разгрузку от натяжения для шнура питания, нашел время, чтобы встроить в плату свой собственный диммер, и лучше спланировать крепление. Помимо этого, я очень взволнован тем, как это обернулось, и да, возможно, это был странный путь, чтобы взять на себя просто покупку одного, но многие люди не понимают, насколько весело и полезно просто СДЕЛАТЬ ЭТО САМ. В конце концов, у меня было достаточно деталей для 3 или более полных плат, что оказалось дешевле, чем покупать три. Если вы планируете сделать это самостоятельно, обязательно используйте jlcpcb.com для своего заказа. Всего за 2 доллара вы получите 5 профессиональных досок любого цвета!

Спасибо, что зашли так далеко, и если вам понравился этот проект, обязательно подпишитесь на меня здесь и на моем канале на YouTube! Увидимся в следующий раз!

youtube-

jlcpcb-