PCB basats en navegadors: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

A mesura que assumiu o creeu projectes, alguns seran fàcils i d'altres seran difícils. Alguns seran puntuals i d'altres hauran de fer-se a escala. En aquesta redacció, explorarem el meu projecte més gran fins ara, Distributed Symphony, i com es va construir el microcontrolador bàsic en un navegador.

Primer pas: l’oportunitat

La Simfonia distribuïda és el projecte més gran i complex que he tirat endavant. Un cop a l'any tinc l'oportunitat única d'oferir una experiència divertida a una empresa fora de lloc per a un públic de 600 executius. Els darrers lliuraments, la "diversió" s'ha inclòs com un repte de disseny. La sol·licitud de la primera iteració va ser construir una màquina de pilota que enviés una pilota durant dos segons exactament. Cada any successiu tenia una complexitat i presència tècnica creixents. Aquest any he decidit que era el moment d’arquitectar una experiència que va inspirar una sorpresa.

Pas 2: Sypmony distribuït

El projecte consistia en cent vint kits que contenien tots els ingredients necessaris perquè un equip de cinc persones creés un instrument de percussió. Cada kit inclou els elements següents.

• Microcontrolador connectat
• Gota de solenoide
• Ressonador instrumentat d’un Glockenspiel
• Botó d'activació
• Deu boles de fusta
• Materials de construcció
• Elements artístics

El microcontrolador era fonamental en aquest projecte. L’addició de lògica i connectivitat al núvol pretenia millorar l’experiència i no dificultar-la. La placa de control tenia una funcionalitat considerable exposada de la manera més senzilla possible. Els valors de les resistències, els problemes de potència, els díodes i els condensadors es van incloure al disseny de la placa de manera que els participants poguessin centrar-se lliurement en el repte i no en la tecnologia.

Pas 3: Proveu les possibilitats

Aquest projecte va presentar l'oportunitat de construir un eixam de plaques de controladors SMT personalitzades. Això era nou per a mi, però em semblava una cosa que val la pena aprendre i un repte important. Per dissenyar les taules he utilitzat Upverter. És una solució extremadament completa basada en navegadors per al disseny i producció de PCB. Un cop us hàgiu acostumat a trobar components a la seva biblioteca, és fàcil d'utilitzar. Les plaques es basaven al voltant del microcontrolador ESP32, molt capacitat. Les juntes van ser dissenyades per durar a terme aquest projecte, ja que van ser marcades per a la seva donació per ajudar els nens a aprendre el codi i el disseny de circuits. Cada tauler té les funcions següents:

• Micro controlador ESP32: compatible amb Wifi i Bluetooth
• Dos capçals de solenoide / motor PWM
• Quatre capçaleres GPIO de terra de 3,3 V
• Dos controladors de tira Neopixel
• Dos blocs tàctils capacitius i capçaleres opcionals
• Pantalla LCD incorporada
• Neopixel únic a bord
• Programador USB a UART incorporat:
• 5V Power Bus
• Bus de potència de 3V

El projecte només utilitzava un sol controlador de solenoide, la pantalla LCD, Neopixel incorporat i tres de les capçaleres GPIO. La funcionalitat addicional s'ha utilitzat des de llavors com a part de tallers pràctics per a nens.

Pas 4: planifiqueu-ho

El primer pas per crear els vostres PCB personalitzats és planificar-lo. Quan es tracta de disseny de circuits, això significa crear el vostre esquema. He utilitzat la meva taula de treball per dissenyar cada característica del projecte més gran. Quan cada circuit va començar a funcionar, el vaig traduir acuradament a l’eina esquemàtica Upverter. Després d'això, vaig netejar la taula de treball i vaig començar a treballar a la següent secció fins que la placa del controlador es completés lògicament.

Pas 5: dissenyeu-lo

El següent pas en la producció de maquinari és el disseny de PCB. Va ser molt més divertit del que pensava que seria, era com jugar a SimCity amb electricitat. L’eina de disseny Upverter és molt divertida i divertida d’utilitzar. Com més treballava amb ell, més poliava el disseny i buscava punts d’estil sempre que fos possible. És feina vostra afegir cables entre els components. Hi ha línies verdes que ressalten connexions no traçades amb coure. La part més emocionant del disseny de PCB és la possibilitat de saltar rastres. Tot el que han de fer és tocar la capa inferior i es posen a terra, fàcil! Mentre parlem de la capa inferior, això és una altra cosa de bellesa. Si teniu moltes traces d’obstaculitzar-vos, tot el que heu de fer és deixar-vos caure a la capa inferior, donar la volta al trànsit i tornar a sortir a l’altre costat.

Pas 6: Feu-lo real

Un cop aneu a la producció, les coses es tornen reals i realment costoses. Trobeu una casa de producció amb la qual us sentiu còmode o que algú que coneixeu hagi utilitzat abans. Els enviaràs fitxers per crear els teus taulers i, opcionalment, faràs el muntatge complet. La major part del cost es troba en la compra de les peces i el muntatge. Com que aquest projecte requeria moltes unitats a més d’utilitzar components de muntatge superficial, vaig optar per la casa de producció per fer el muntatge.

Upverter té una secció de descàrrega on podeu generar els fitxers que necessiteu per a la producció. Per ajudar-me a desar algunes parts posteriors i posteriors, aquí teniu la llista de fitxers que he exportat:

• GerberFiles
• NC Drill (Excellon)
• XYRS (Pick and Place)
• Factura de materials

Prepareu-vos per fer una o dues proves de prova més petites abans d’enviar la vostra gran comanda. El meu disseny va ser per a dues petites produccions cadascuna amb errors abans de la comanda de cent trenta peces. Vaig omplir l'ordre de deu en cas que algunes de les taules es produïssin amb errors. Com podeu veure a la segona imatge, vaig haver d’utilitzar cables de pont verd per arreglar les taules d’una de les anteriors tirades de producció. És a dir, ara sou l’orgullós propietari de 5 a 50.000 plaques de control personalitzades.

Pas 7: la revelació

Aquest va ser el final agredolç d’un llarg camí llarg. Es van distribuir els kits i es va donar aviat. Els equips es van proposar construir un instrument de percussió que pogués deixar caure de forma fiable una bola al ressonador amb cada botó pressionat. A mesura que la construcció continuava, vam revelar que els projectes estaven connectats al núvol i tenien els taulers de control mòbils corresponents. Els equips utilitzaven el tauler de control mòbil per reproduir patrons als seus dispositius. "Estalviar i tallar-se el cabell" era ara l'objectiu. Una vegada que la majoria dels equips van poder jugar a "Afaitar-se un tall de cabell", ja estàvem preparats per al recital.

Tothom carregava les seves tremuges i feia un pas enrere. Hem utilitzat la nostra consola administrativa per calcular les compensacions de màquines individuals i reproduir cançons a totes les màquines com si es tractés d’un sol instrument. Vam provar amb Guns and Roses i vam tocar a Bach. La sala es va omplir de música feble i va ser un èxit.

Seguiu construint i no deixeu que els projectes personalitzats de PCB us espantin ni us dificultin. Són totalment factibles i hi ha tot un món de suport.