Bobines de PCB a KiCad: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Projectes Fusion 360 »

Fa unes setmanes havia creat una pantalla mecànica de 7 segments que utilitza electroimants per empènyer els segments. El projecte va tenir una gran acollida que fins i tot es va publicar a la revista Hackspace. Vaig rebre tants comentaris i suggeriments que vaig haver de fer-ne una versió millorada. Així doncs, gràcies a tothom!

Originalment tenia previst fer almenys 3 o 4 dígits d'aquest tipus per mostrar-hi algun tipus d'informació útil. L’únic que em va impedir fer-ho van ser els electroimants amb molta energia. Gràcies a ells, cada dígit dibuixa aproximadament 9A. Això és molt! Tot i que proporcionar tant corrent no era un problema, però sabia que pot ser molt millor. Però després em vaig trobar amb el projecte FlexAR de Carl. Bàsicament és un electroimant en un PCB flexible. Ha fet alguns projectes impressionants amb ell. Fes un cop d'ull al seu treball! De tota manera, em va fer pensar si podia utilitzar les mateixes bobines de PCB per empènyer / estirar els segments. Això vol dir que podria fer que la pantalla sigui més petita i amb menys energia. Per tant, en aquest instructiu, intentaré fer algunes variacions de les bobines i després provar-les per veure quina funciona millor.

Comencem!

Pas 1: el pla

El pla és dissenyar un PCB de prova amb algunes variacions de bobines. Serà un mètode de prova i error.

Per començar, estic fent servir l’actuador flexible de Carl com a referència que és un PCB de 2 capes amb 35 voltes a cada capa.

Vaig decidir provar les combinacions següents:

• 35 voltes - 2 capes
• 35 voltes - 4 capes
• 40 voltes - 4 capes
• 30 voltes - 4 capes
• 30 voltes - 4 capes (amb un forat per al nucli)
• 25 voltes - 4 capes

Ara arriba la part difícil. Si heu utilitzat KiCad, potser sabreu que KiCad no permet les traces de coure corbes, només les traces rectes. Però, què passa si unim petits segments rectes de manera que es creï una corba? Genial. Ara seguiu fent-ho uns quants dies fins que tingueu una bobina completa !!!

Però espereu, si mireu el fitxer PCB, que genera KiCad, en un editor de text, podeu veure que la posició de cada segment s’emmagatzema en forma de coordenades x i juntament amb alguna altra informació. Qualsevol canvi aquí es reflectirà també en el disseny. Ara, i si poguéssim introduir totes les posicions necessàries per formar una bobina completa? Gràcies a Joan Spark, ha escrit un script Python que després d’introduir uns paràmetres escup totes les coordenades necessàries per formar una bobina.

Carl, en un dels seus vídeos, ha utilitzat Circuit Maker d’Altium per crear la seva bobina de PCB, però no tenia ganes d’aprendre programari nou. Potser després.

Pas 2: fabricació de bobines al KiCad

Primer vaig col·locar un connector a l’esquema i el vaig cablejar tal i com es mostra més amunt. Aquest cable es convertirà en una bobina en el disseny del PCB.

A continuació, heu de recordar el número net. El primer serà net 0, el següent serà net 1, etc.

A continuació, obriu l'script python amb qualsevol IDE adequat.

Trieu l'amplada de traça que utilitzeu. Després d’això, proveu d’experimentar amb els laterals, el radi d’inici i la distància de la pista. La distància de la pista ha de ser el doble de l’amplada de la pista. Com més gran sigui el nombre de "costats", més suau serà la bobina. Sides = 40 funciona millor per a la majoria de bobines. Aquests paràmetres seguiran sent els mateixos per a totes les bobines.

Heu d’establir uns quants paràmetres com el centre, el nombre de voltes, la capa de coure, el nombre net i, el més important, el sentit de gir (gir). Mentre es passa d’una capa a una altra, la direcció ha de canviar per tal de mantenir la direcció del corrent igual. Aquí, spin = -1 representa en sentit horari mentre que spin = 1 representa en sentit antihorari. Per exemple, si la capa de coure frontal va en sentit horari, la capa de coure inferior ha d’anar en sentit antihorari.

Executeu l'script i us apareixeran molts números a la finestra de sortida. Copieu i enganxeu tot al fitxer PCB i deseu-lo.

Obriu el fitxer PCB a KiCad i hi ha la vostra bella bobina.

Finalment, feu les connexions restants al connector i ja ho heu fet.

Pas 3: Comanda de PCB

Durant el disseny de bobines, he utilitzat traça de coure de 0,13 mm de gruix per a totes les bobines. Tot i que JLCPCB pot fer una amplada mínima de traça de 0,09 mm per a PCB de 4/6 capes, no em sentia empènyer-lo massa a prop del límit.

Després d'acabar de dissenyar el PCB, vaig penjar els fitxers gerber a JLCPCB i vaig demanar els PCB.

Feu clic aquí per descarregar els fitxers gerber si voleu provar-ho.

Pas 4: creació de segments de prova

Vaig dissenyar uns quants segments de proves de diferents formes i mides a Fusion 360 i 3D els vaig imprimir.

Com que he utilitzat traça de coure de 0,13 mm per a les bobines, pot suportar un corrent màxim de 0,3A. L’electroimant que havia utilitzat en la primera versió arriba a 1,4A. És evident que hi haurà una reducció considerable de la força, cosa que significa que he de fer que els segments siguin lleugers en pes.

Vaig reduir el segment i vaig reduir el gruix de la paret, mantenint la forma igual que abans.

Fins i tot el vaig provar amb diferents mides d’imants.

Pas 5: Conclusió

Vaig descobrir que una bobina de 4 capes i 30 voltes a cada capa juntament amb un imant de neodimi de 6 x 1,5 mm era suficient per aixecar els segments. Estic molt content de veure funcionar la idea.

Així és, per ara. A continuació, esbrinaré l'electrònica per controlar els segments. Feu-me saber els vostres suggeriments i suggeriments als comentaris següents.

Gràcies per mantenir-vos al final. Espero que a tots us agradi aquest projecte i hàgiu après alguna cosa nova. Subscriviu-vos al meu canal de YouTube per obtenir més projectes d’aquest tipus.