КАЛЕНДАРЬ PCB 5 $ С ДВОИЧНЫМИ ЧАСАМИ: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Привет! Я сделал этот календарь на печатной плате и двоичные часы с помощью Eagle CAD. Я использовал микроконтроллер ATMEGA328P (от Arduino) и светодиодную матрицу 9x9. Размеры моей платы 8 см x 10 см (3,14 дюйма x 3,34 дюйма). Это немного маловато, но во-первых: бесплатная версия Eagle CAD позволяет использовать 80cm ^ 2, а во-вторых: jlcpcb.com максимальный размер для 2 $ pcb составляет 10смx10см. Я буду работать над гораздо лучшей версией этого проекта с MCU серии STM32L и DCF77. Но это также классный и простой проект, из которого вы можете изучить весь процесс проектирования и производства печатной платы + как использовать Arduino в качестве программиста.

В этой инструкции я покажу Вам, как сделать свой собственный календарь для печатной платы.

P. S. Это мой первый прототип на фотографиях и видео, поэтому я сделал несколько небольших ошибок (к счастью, волшебный дым не вышел: D) Размер переходного отверстия слишком велик в моем первом проекте, и паяльная маска не может проходить через сверло, поэтому некоторые тексты написаны не полностью. В прошлом году 2021 год, а не 2023. Я УЖЕ ИСПРАВИЛ ЭТО В ФАЙЛАХ, КОТОРЫЕ ВЫ МОЖЕТЕ СКАЧАТЬ;)

Шаг 1. Создайте схему

Для начала вам нужно выбрать контроллер для вашего проекта и то, как вы будете управлять светодиодами. Я выбрал ATMEGA328P, поскольку он используется в Arduino и может быть запрограммирован в Arduino IDE. Но это не лучший контроллер для приложений с низким энергопотреблением. Я рекомендую микроконтроллеры серии STM32 L для приложений с низким энергопотреблением.

Для управления светодиодами я выбрал светодиодную матрицу 9x9, так как это один из лучших способов управления множеством светодиодов (81 из них) всего с 18 контактами GPIO.

Я добавил дополнительный P-канальный MOSFET для управления питанием всех светодиодов. Этот полевой МОП-транзистор может работать с ШИМ-сигналом для управления яркостью светодиода.

В качестве аккумулятора я выбрал CR2032 (150 мАч). Несмотря на то, что это довольно энергоэффективный дизайн, потому что в любой момент горит только один светодиод, а контроллер можно оставить в спящем режиме, батареи CR не продержатся слишком долго. В своем следующем проекте я буду использовать аккумулятор с USB-портом 5 В.

Я решил использовать внутренний генератор ATMEGA328P, потому что его можно снизить до 1 МГц или даже меньше для лучшего энергопотребления, но у него есть проблема со стабильностью внутренней тактовой частоты (в течение 24 часов будет ошибка в несколько секунд).

Шаг 2: спроектируйте печатную плату

Я рекомендую начать это видео с Eagle и поискать на forum.autodesk.com, если у вас возникнут проблемы. Вы можете скачать и использовать мои герберные файлы, если не хотите создавать свой собственный дизайн. В Eagle просто импортируйте файлы Gerber File-> Import-> Gerber.

В слое Eagle CAD 21 и 22 вы можете изменять текст и добавлять графику на плату. Слои орла

Отличное руководство по добавлению графики в Eagle PCB: Добавление пользовательской графики в макеты EAGLE PCB

Шаг 3: сделайте свою печатную плату

РЕДАКТИРОВАТЬ: отличная инструкция по изготовлению печатной платы: профессиональная двусторонняя печатная плата DIY

Конечно, вы можете сделать это самостоятельно, но в наши дни изготовление печатных плат в Китае намного дешевле и качественнее. На сайте JLCpcb.com вы можете получить 10шт 10х10см всего за 2 доллара США. Проблема с JLCpcb.com заключается в том, что вы выбираете другой цвет в качестве стандартного зеленого (черный цвет составляет 17 долларов США:() Я также рекомендую elecrow.com, потому что все цвета стоят 4,90 доллара (кроме матово-черного и фиолетового).

Просто быстрый пример того, как заказать печатную плату у JLCpcb: 1) нажмите «ЦИТАТИ СЕЙЧАС»

2) нажмите "Добавить файлы гербер".

3) загрузите zip или rar

4) все свойства можно оставить по умолчанию

* единственное, что Вы должны изменить в свойствах, это PCB Color (немного дороже). В этом случае дешевле заказать их на www.elecrow.com.

Шаг 4: пайка

Если вы воспроизведете мой проект, это будет самый сложный шаг, потому что я использовал светодиоды 0603 SMD и резисторы 0402, но на самом деле паять мелкие детали не так уж сложно, если у вас есть подходящие инструменты для работы. У меня на пайку всех компонентов ушло около часа. Я научился паять у самого мастера: EEVblog # 997 Как паять компоненты для поверхностного монтажа

Я использовал острый пинцет и маленький паяльный наконечник Weller Amazon link

Используйте как можно более тонкий припой!

Шаг 5: Программирование

ВНИМАНИЕ: извлеките аккумулятор перед подключением к Arduino. Ардунино работает с напряжением 5 В, а батарея - 3 В. Я не стал добавлять диод последовательно с батареей, потому что 3V-Vdiode_drop будет в лучшем случае 2.7V.

Сначала следуйте этому руководству, как настроить Arduino в качестве интернет-провайдера, чтобы вы могли программировать ATMEGA328P с помощью Arduino IDE. В инструкциях следуйте примеру минимальной схемы (исключение внешних часов). Если у вас есть Arduino с SMD MCU, вы можете следовать этой инструкции: Arduino-Leonardo-as-Isp

Вы можете скачать мой скетч Calendar.ino и проверить, как он работает. Некоторые функции все еще отсутствуют (установка времени с помощью кнопок, режимы сна и расчет високосного года). Операторы IF могут быть заменены операторами SWITCH или даже массивами.

Шаг 6: двоичные часы

Двоичные часы отображают время в двоичном формате. Бинарные часы Википедия

Если Вы сначала не программист, это покажется странным, но это отличный способ привыкнуть к двоичным числам;)

Шаг 7: Проектная спецификация и файлы Gerber

В файле calendar_main_sch.txt есть все части для этого проекта (откройте его с помощью блокнота или блокнота ++ для правильного форматирования)

Резисторы от R1 до R77 являются токоограничивающими резисторами светодиода и могут иметь сопротивление от 100 до 400 Ом, но я рекомендую использовать резисторы 220 Ом. Вы можете прочитать это руководство для получения дополнительной информации: Как рассчитать последовательный резистор для светодиода

Q10 - Q18 - это N-канальные МОП-транзисторы в корпусе SOT-23. Вы можете использовать любой N-канальный MOSFET в режиме расширения, но проверьте параметр таблицы: «Пороговое напряжение затвора». Максимальное значение должно быть ниже 3 В.

caledar_main_sch.zip содержит все файлы gerber (эти файлы уже закреплены с меньшим размером переходных отверстий, поэтому паяльная маска может полностью покрыть их, а переходные отверстия будут невидимы, а в прошлом году сейчас 2023 год). Вы можете импортировать их в Eagle или загрузить в JLCpcb и "ЗАПРОСИТЕ СЕЙЧАС"

Calendar.rar - это весь мой проект Eagle CAD. Возможно, вам стоит зайти в диспетчер библиотек и добавить местоположение библиотеки. В Eagle: Библиотека-> открыть диспетчер библиотек-> Avalable-> Обзор-> добавить расположение библиотек-> щелкнуть по библиотеке-> использовать.