مشاريع أفضل باستخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

إذا كنت قد أمضيت وقتًا في العمل مع مشاريع الإلكترونيات ، فأنت تعلم كم يمكن أن يكون الأمر ممتعًا ومثيرًا. ليس هناك ما هو أكثر بهجة من رؤية دائرتك تنبض بالحياة أمام عينيك. يصبح الأمر أكثر إثارة عندما يتحول مشروعك إلى أداة مفيدة تريد صنعها بشكل دائم حول منزلك أو مكتبك. لكن ما هي أفضل طريقة لتحقيق ذلك؟ من المؤكد أن اللوح ليس هو الحل ، ويمكن أن يصبح بناء دائرة معقدة على اللوحة الأولية أمرًا مملًا للغاية. كلتا الأداتين لهما مكانهما ، لكنهما ليسا مثاليين للإنتاج الواقعي.

الحل؟ اصنع مشروعك باستخدام PCB (لوحة دوائر مطبوعة). مع تزايد عدد الصانعين والهواة على أساس يومي ، يوفر المصنعون خدمات المستوى الاحترافي (وبأسعار معقولة) للجميع. في وقت من الأوقات ، كان تصميم وتصنيع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مكلفًا للغاية. مع برنامج CAD عالي الجودة متاح بسهولة مجانًا في بعض الحالات ، والمصانع تصنع لوحات نماذج أولية صغيرة مقابل 5 دولارات بالإضافة إلى الشحن. هناك عدد قليل جدًا من الأسباب لعدم الاستفادة من هذه الخدمات.

هدفي هو أن أطلعك على هذا المشروع على مستوى عالٍ. نظرًا لأن كل برنامج CAD مختلف قليلاً ، فستحتاج إلى جمع بعض المعرفة من مصادر أخرى لتحقيق ذلك. سوف أنشر روابط لبعض الموارد التي وجدتها مفيدة. قبل أن تشعر بالقلق بشأن الوقت المستغرق لتعلم هذه المهارات ، دعني أقول إنني بدأت بمعرفة وخبرة صفر تمامًا ، وكنت أصنع تصميمات ناجحة بعد أن أمضيت أقل من 8 ساعات في التعلم من الموارد عبر الإنترنت.

لقد استخدمت شخصيًا جميع حزم برامج CAD الثلاثة هذه ، لكني أوصيك بالاطلاع على مقاطع الفيديو التمهيدية هذه للحصول على فكرة عن كيفية إعداد كل منها.

• مقدمة إلى KICAD
• مقدمة إلى الندوة عبر الويب Eagle CAD
• مقدمة إلى ألتيوم

الدكتور بيتر دالماريس لديه دورة ممتازة تعتمد على KICAD التي أكملتها وأوصي بشدة إذا كان هذا هو البرنامج الذي تختاره. تفسيراته لكيفية عمل جميع الميزات سهلة المتابعة وكاملة للغاية. هذا رابط لفصله في Tech Explorations.

هناك خيار آخر يجب مراعاته (على الرغم من أن هذا ليس الخيار الذي استخدمته بنفسي) وهو EasyEDA. لقد رأيت صانعين آخرين يستخدمون هذا البرنامج عبر الإنترنت لعمل تصميمات قوية للغاية.

دعونا نحصل على التصميم!

اللوازم

• جهاز كمبيوتر مع برنامج CAD
• لحام حديد
• تدفق
• 1 وحدة ESP-32 (WROOM-32D)
• 2 MCP 23017's (حزمة SOIC)
• منظم 5 فولت (L7805)
• 3.3 فولت منظم (AP2114H)
• مقبس أسطواني عام DC لمقبس 2.1 مم
• رؤوس دبوس ذكر أو أنثى (اختياري)
• فرن محمصة ومعجون لحام (اختياري)
• حفر (اختياري)

الخطوة الأولى: التخطيط والتصميم

من المهم جدًا أن يكون لديك أساس متين لأي مشروع. إن قضاء القليل من الوقت في التخطيط يمكن أن يوفر ساعات من الإحباط على الطريق.

يعد إنشاء قائمة بالوظائف والميزات التي تريد أن يحتوي عليها تصميمك مكانًا جيدًا للبدء. فيما يلي القائمة التي استخدمتها عندما أنشأت هذا المشروع كمثال.

• لوحة قائمة على ESP-32 متوافقة مع تصميمات ESP-32 الحالية
• دبابيس رقمية أكثر من مجموعة ESP-32 Dev القياسية
• متوفر 5 فولت و 3 ضد 3 لتشغيل الملحقات المتصلة بثنائي الفينيل متعدد الكلور
• منفذ برمجة حتى أتمكن من تحديث الوحدة في المستقبل
• القدرة على العمل على مدخلات من 6 إلى 12 فولت

ثانيًا ، جمع قائمة بالأجزاء التي ترغب في استخدامها ، والعثور على مصدر متاح بسهولة. آخر شيء تريد القيام به هو صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور لا يمكنك شراء أجزائه. يجب عليك أيضًا جمع أوراق بيانات الشركات المصنعة لكل جزء تخطط لاستخدامه (ثق بي ، هذا مهم جدًا وسأشرح السبب لاحقًا).

أخيرًا جمع أي ملاحظات ورسومات قد تكون أنشأتها بالفعل لهذا التصميم. قد يشمل ذلك أي قيود مادية قد تكون لديك. مثلما ترغب في أن تكون اللوحة الخاصة بك متوافقة مع درع Arduino أو تتلاءم مع حاوية معينة. كل هذه المعلومات ستكون مطلوبة في خطوات مختلفة في العملية.

الخطوة 2: تخطيطي ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام CAD

لنبدأ في صنع التخطيطي لدينا!

بشكل عام ، أود إضافة جميع أجزائي إلى التخطيطي ووضعها بطريقة منطقية بالنسبة لي. في هذه المرحلة حيث لا يكون لها أي تأثير على الموقع الفعلي على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لذلك يمكنك استخدام هذه المرونة لصالحك. إذا لم يكن لديك آثار أقدام لجميع مكوناتك ، فإنني أوصي بشدة باستخدام SnapEDA و Ultralibrarian. تحتوي هذه الموارد على مجموعة رائعة من الأجزاء المتاحة لكل برنامج CAD قد تستخدمه. ما عليك سوى البحث عن رقم الجزء الخاص بالمكون وتنزيل الملفات المناسبة. لديهم دروس تعليمية تعلمك كيفية استيراد هذه الملفات إذا كنت لا تعرف بالفعل كيفية القيام بذلك.

قبل توصيل أجزائك معًا ، من الأفضل التحقق من دبابيس كل مكون للتأكد من دقتها. هذا هو السبب في أن الحصول على أوراق بيانات الجزء أمر مهم ، فقد تعرضت مجموعات كاملة من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور للتلف (تذكر ساعات الإحباط تلك؟) لأنني تخطيت هذه الخطوة. إذا لم تقم بعمل الجزء بنفسك (وأحيانًا حتى لو فعلت) تحقق جيدًا دائمًا.

عندما تذهب إلى الأسلاك التخطيطية الخاصة بك ، وجدت أنه من المفيد استخدام تسميات الشبكة لإجراء الاتصالات. إذا كان لديك عدد كبير من الأسلاك التي تعمل في كل اتجاه ، يصبح من الصعب متابعتها ، ويزيد أيضًا من فرص إجراء اتصال في مكان ما لا يجب عليك (ساعات أكثر من الإحباط). عادةً ما يكون توازن الأسلاك وملصقات الشبكة هو الأفضل ، فقط تأكد من استخدام قائمة تسميات الشبكة التي ستكون منطقية لأي شخص آخر ينظر إلى التصميم. سيجعل هذا الحياة أسهل إذا عدت إلى هذا التصميم في المستقبل وترغب في إجراء تغييرات أو استكشاف أخطاء التصميم الأصلي وإصلاحها.

يعد التخطيط أيضًا مكانًا جيدًا لترك ملاحظات حول كيفية عمل أجزاء مختلفة من الدائرة. هذه طريقة جيدة لتتبع جميع التفاصيل المطلوبة لجعل الشيء يعمل كما ينبغي. مثال على هذا المشروع هو أن العبور مطلوب بين دبوس التمكين لوحدة ESP وإمداد 3.3 فولت للبرمجة. على الرغم من أن هذا ليس المكان الوحيد الذي يجب عليك توثيق هذا النوع من المعلومات ، فمن الجيد بالتأكيد أن تتعود على كتابة كل شيء.

امنح مخططك فحصًا جيدًا قبل الانتقال إلى الخطوة التالية. يجب أن يكون هذا صحيحًا حتى تتم عملية تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسلاسة. سيعطيك النهج البطيء والمنهجي دائمًا أفضل نتيجة نهائية. راجع أي ملاحظات قد تكون لديك وتحقق من كل منها مقابل التخطيطي.

الخطوة 3: تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

قبل أن نبدأ في ترتيب مكوناتنا ، من الأفضل النظر إلى آثار الأقدام والتأكد من صحتها للأجزاء التي تنوي استخدامها. على سبيل المثال ، ستتوفر بعض الأجزاء على الرغم من وجود ثقوب ومتغيرات SMD ، تأكد من أنك تستخدم فقط الأجزاء التي ستكون قادرًا على تثبيتها. تحتوي وحدة EPS-32 على وسادة أسفل الإرادة تتطلب بعض المناولة الخاصة (المزيد حول هذا لاحقًا) فقط تأكد من أن لديك خطة لهذه المواقف. بعد اختيار الحزم المناسبة لمكوناتنا ، يجب عليك مرة أخرى التحقق من نقاط التثبيت الخاصة بكل جزء مقابل ورقة البيانات (هل لاحظت اتجاهًا هنا؟) صدقني عندما أقول إن هذه يمكن أن تكون خاطئة وستستمر لمدة يوم طويل إذا كان عليك تتبع هذه المشكلات لاحقًا

عند ترتيب المكونات الخاصة بك ، تأكد من مراعاة أي من تلك القيود المادية التي ذكرتها سابقًا. في بعض الحالات ، قد يكون من الضروري بالنسبة لك وضع أجزاء معينة أولاً لأن موقعها مهم ، وتناسب كل شيء آخر من حولها. تذكر أن تضع الأجزاء المتصلة ببعضها البعض عن قرب ، ولكن اترك مساحة كافية لك للعمل بها أثناء التجميع. إذا كان لديك حاوية محددة تخطط لاستخدامها ، فقد يكون من المنطقي إنشاء ملف تعريف اللوحة وأي ثقوب حفر أولاً.

بعد تحديد جميع المكونات الخاصة بك حيث تريدها ، حان الوقت لبدء توجيه مساراتك. هناك بعض النقاط الرئيسية التي يجب تذكرها أثناء القيام بذلك.

• أقصر أثر ممكن هو الأفضل بشكل عام
• الأكبر هو الأفضل عادةً (خاصة لخطوط إمداد الطاقة)
• تحتاج إلى معرفة مقدار التيار الذي يجب أن يتعامل معه مسار معين والتأكد من أن الحجم الذي حددته يمكنه التعامل مع هذا المقدار بأمان (هذه مشكلة أمان مهمة للغاية ، حيث يمكن أن يتسبب التيار الزائد في تسخين وربما يكون خطر الحريق)
• تعرف على التفاوتات التي يمكن للشركة المصنعة الخاصة بك الحفاظ عليها واتباع هذه الإرشادات. فيما يلي رابط لصفحة القدرات الخاصة بمصنع واحد (قد يحتوي برنامج CAD الخاص بك على مدقق قواعد التصميم الذي سينبهك إلى أي أماكن لا تفي بالمعيار الذي يمكن للمصنع اتباعه)

في حين أن مسارات التوجيه يمكن أن تكون لغزًا ممتعًا ، إلا أن تصميماتنا قد تكون معقدة في بعض الأحيان مما يجعل هذا تحديًا كبيرًا. في هذه الحالات ، يمكن أن يوفر لك استخدام برنامج التوجيه التلقائي وقتًا كبيرًا. إليك رابط لجهاز التوجيه التلقائي الذي استخدمته في العديد من المشاريع. يستورد جهاز التوجيه التلقائي مشروعك ويستخدم قواعد التصميم الخاصة بك لعمل تتبعات مناسبة لجميع شبكاتك. عادةً ما أترك جهاز التوجيه التلقائي يقوم بعمله ، ثم أغير يدويًا بعض الأشياء التي قد أريد أن أكون مختلفة. يمكنك أيضًا توجيه الآثار التي تريد أن تكون في مواقع محددة ، وسيعمل جهاز التوجيه التلقائي حول تلك المسارات الموجودة حيث يعمل على الشبكات المتبقية.

الخطوة 4: اللمسات النهائية والاستعداد للتصنيع

مع وضع الأجزاء وتشغيل المسارات ، يكون ثنائي الفينيل متعدد الكلور جاهزًا للانطلاق. الآن هو الوقت المناسب لمنح التصميم بأكمله مرة واحدة بشكل جيد. اتبع الآثار باستخدام التخطيطي كدليل وتأكد من أن جميع الاتصالات التي تحتاجها قد تم إجراؤها.

يجب أن تفكر أيضًا في إضافة رسومات إلى لوحك في طبقة الشاشة الحريرية. يعد اسمك أو علامة بعض المصنّعين الآخرين طريقة جيدة لإعلام الآخرين بأنك تفخر بعملك. أؤمن أيضًا بوضع علامة على معظم نقاط الاتصال الخاصة بي إن لم يكن جميعها مع الغرض منها. يساعدك هذا عندما تذهب لتوصيل الشيء بعد التجميع ، ويسهل على الآخرين فهم وظائف نقاط الاتصال هذه.

شيء آخر يجب مراعاته هو وضع علامة على معرف المراجعة ، خاصة إذا كانت هذه لوحة تنوي إنشاءها أكثر من مرة. بهذه الطريقة ، يمكنك إجراء تغييرات على الدائرة في المستقبل ، وإخبار إصدار اللوحة الذي تعمل به بنظرة واحدة.

بعد كل ذلك ، حان الوقت لرسم / تصدير التصميم الخاص بك ، وإرساله إلى الشركة المصنعة. بشكل عام ، ستكون هذه ملفات Gerber ، وعادةً ما يجب تخزينها جميعًا في مجلد.zip واحد. هذا هو ما ستقوم بتحميله عند تقديم طلب PCB الخاص بك.

إليك رابط لملفات Gerber لمشروعي كمثال على GitHub

الخطوة 5: طلب PCB

المزيد والمزيد من الخيارات المتاحة لهذا مما كانت عليه في الماضي. لقد أصبح من السهل جدًا أن يتمكن أي شخص من صنع تصاميمه بشكل احترافي من قبل المصانع الكبيرة وبسعر معقول بشكل لا يصدق.

لقد صممت أكثر من 35+ ثنائي الفينيل متعدد الكلور وقد تم إنتاجها جميعًا بواسطة JLCpcb (https://jlcpcb.com)

شركة جيدة جدًا لم أواجه بها أي مشاكل في الجودة. إليك رابط لفيديو يقدم جولة في منشآتهم ويشرح عملية تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالتفصيل. جولة في المعمل

اذهب إلى موقعهم الإلكتروني وابدأ الاقتباس. بعد ذلك ، قم بتحميل ملف zip. الخاص بملفات Gerber الخاصة بك. يجب أن ترى عرضًا للتصميم الخاص بك بعد اكتمال التحميل. اختر الكمية واللون وأي معايير أخرى ترغب في تحديدها في هذا الوقت. ثم انها مسألة بسيطة للشروع في الخروج. يمكنك بسهولة تحميل ملفات جربر الخاصة بك إلى عارض جربر المجاني عبر الإنترنت ومعرفة كيف تبدو هذه الملفات عند تقديمها.

عادةً ما أحاول إرسال العديد من التصميمات في وقت واحد للجمع بين الشحن. عادةً ما أتوقع استلامها في غضون أسبوع إلى أسبوعين بعد تقديم الطلب. يمكن أن يختلف هذا بالطبع اعتمادًا على مجموعة متنوعة من العوامل ، لكنها ستقدم لك تحديثات حول تقدم طلباتك عبر موقع الويب الخاص بهم ورقم تتبع بعد شحن طلبك.

الخطوة 6: لنبنيها

حان وقت التجمع!

تذكر في وقت سابق أنني ذكرت أن هناك خدعة لحام وحدة ESP-32؟ إذا نظرت إلى البصمة الموجودة على PCB ، ستلاحظ وجود وسادة كبيرة أسفل المكون. حسنًا ، قد يكون هذا تحديًا بعض الشيء ، لكن لا بد لي من الطرق التي يمكنك من خلالها إنجاز المهمة.

الخيار 1: استخدم معجون اللحام وفرن محمصة صغير.

هذا حقًا مستقيم للأمام ، وسيمنحك بالتأكيد أفضل النتائج بشكل عام. يشرح هذا الفيديو العملية. تأكد من أنك تفهم متطلبات درجة حرارة معجون اللحام الذي تستخدمه ، وستحصل على بعض النتائج المذهلة دون بذل الكثير من الجهد. هذا سوف يعتني باللحام معظم إن لم يكن كل مكونات SMD. نقاط المكافأة إذا جاء فرن التحميص الخاص بك من كومة خردة وتحتاج إلى الإصلاح قبل الاستخدام.

الخيار 2: اخرج من التمرين!

سيعمل هذا الخيار بالتأكيد ولكنه ليس الخيار الأكثر مثالية. سيسمح لك حفر ثقب صغير عبر PCB في وسط هذه اللوحة بتلحيمه من الجانب الخلفي للوحة مثل مكون الفتحة. يمكن أن تسوء الأمور بسهولة مع هذا النهج ، لذا خذ وقتك واستخدم مثقاب عالي الجودة. إذا كنت لا تنوي استخدام عملية فرن إعادة التدفق ، فيمكنك التعامل مع مشكلات مثل هذه في التصميم الخاص بك عن طريق إضافة ثقب من خلال مطلي في وسط هذه الوسادة. سيسمح لك ذلك باللحام بمكواة دون التعرض لخطر إتلاف اللوح.

قم بتلحيم أي أجزاء متبقية من خلال أجزاء الفتحة (و SMD إذا لم تستخدم طريقة إعادة التدفق). بالنسبة لرؤوس الدبوس ، سأقوم بلحام دبوس واحد لتثبيته في مكانه أثناء قلب اللوحة للتأكد من أنها مستقيمة. من الجيد أيضًا فحص اللحام بعناية فائقة على جميع أجزاء SMD باستخدام مكبر من نوع ما. إذا وجدت أي شيء يحتاج إلى لمسه ، فاستخدم بعض التدفق (ثق بي ، فهذا يحدث فرقًا كبيرًا) وأعد تسخين مفصل اللحام. لقد وجدت في نموذج التصميم الخاص بي أن وحدة ESP-32 بها عدة أماكن تحتاج إلى إعادة العمل. لاحظ أيضًا أنني لم أقم عن قصد بإضافة أي رؤوس دبوس إلى هذه اللوحة ، وذلك لأنني أعتزم لحام الأسلاك مباشرة من أجهزتي الطرفية. هذا ليس دائمًا أفضل نهج ، ولكن بالنسبة لطلبي ، لا يمثل ذلك مشكلة.

هذا كل شيء! من البداية إلى النهاية أخذنا مفهوم الدائرة وصنعنا ثنائي الفينيل متعدد الكلور مخصص لهذا المشروع. بمجرد أن تتعود على الأمر ، فإن الاحتمالات لا حصر لها تقريبًا. آمل أن يكون هذا Instructable قد أعطاك بعض الأفكار الجيدة ، وأرشدك إلى بعض الموارد المفيدة لمساعدتك في رحلة عمل PCB. شكرا للقراءة!

صنع سعيد ، ولا تدع الدخان يخرج! (بجدية يحتاج الدخان السحري)