شجرة عيد الميلاد PCB بقيمة 1 دولار: 7 خطوات (بالصور)

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56

عن طريق loboat

حول: اسمي Loann Boudin ، أنا صانع وطالب فرنسي يدرس هندسة الإلكترونيات بالقرب من باريس. أحب صنع الأشياء بنفسي ومشاركة مشاريعي مع الجميع. المزيد حول loboat »

شجرة عيد الميلاد PCB بواسطة Loann BOUDIN | 2018

عندما يأتي عيد الميلاد ، ماذا يمكن لمحبي الإلكترونيات أن يفعلوا؟ شجرة عيد الميلاد PCB بالطبع!

بصفتي عضوًا في نادٍ صغير لهواة الإلكترونيات ، أود مشاركة شغفي بالإلكترونيات وتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور من خلال مشاريع صغيرة. في عيد الميلاد ، كنت أرغب في تقديم عالم لحام SMD للأعضاء الجدد بمشروع ممتع وبسيط: قم بتلحيم شجرة عيد الميلاد المصغرة PCB مع المصابيح الوامضة 0805 SMD المدمجة.

تصف هذه التعليمات العملية التي اتبعتها لتخيل وتصميم وإنشاء مجموعة من أشجار عيد الميلاد الرخيصة والصغيرة والمتوهجة على لوحات الدوائر المطبوعة بأقل من دولار واحد للوحدة. يتمتع:)

و … إذا أعجبك هذا Instructable ، ففكر في التصويت لهذا المشروع في مسابقة PCB! شكرا لك !

الخطوة 1: BOM والأدوات والمهارات المطلوبة

سوف تحتاج:

الأدوات اللازمة:

• لحام حديد
• أسلاك اللحام
• ورق زجاج
• كماشة مسطحة
• كماشة القطع
• ملاقط رفيعة

أدوات اختيارية (لكنها سهلة الاستخدام):

• مستخرج الدخان
• المقياس المتعدد
• زجاج رائع

مهارات:

مهارات اللحام الأساسية

فاتورة المواد:

عناصر	المورد	سعر الجملة ($)	السعر لكل ثنائي الفينيل متعدد الكلور (دولار)
11x 0805 SMD وامض المصابيح	أليكسبريس	15, 79	0, 29
بطارية 1x CR1220	أليكسبريس	0, 75	0, 15
حامل بطارية 1x	أليكسبريس	6, 58	0, 07
1x تبديل التبديل	أليكسبريس	2, 62	0, 03
رأس 2x 2 دبابيس	أليكسبريس	0, 51	0, 01
1x ثنائي الفينيل متعدد الكلور	SeeedStudio	4, 90	0, 12

لقد اخترت مكونات رخيصة لإبقاء قائمة المواد أقل من السعر الرمزي البالغ 1 دولار لكل شجرة عيد الميلاد ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يقدر السعر الإجمالي لشجرة عيد الميلاد PCB واحدة مع جميع المكونات الإلكترونية الملحومة بـ $ 0 ، 67.

الخطوة الثانية: البحث عن الإلهام …

كنت أرغب في تصميم شجرة عيد الميلاد الواقعية باستخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، حيث يمكن لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المجمعة بشكل عمودي أن تعطي شكلاً ثلاثي الأبعاد يمكن أن يقف. لا يؤدي إنشاء نوعين مختلفين من ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى جعل التصميم أكثر تعقيدًا ولكنه أكثر تكلفة ، حيث يتقاضى المصنعون رسومًا أكبر عندما يحتوي ثنائي الفينيل متعدد الكلور على أكثر من تصميم واحد. من أجل الحفاظ على السعر منخفضًا قدر الإمكان ، كنت بحاجة إلى التفكير في إدارة ذكية للمساحة لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتقليل الفاقد والتكلفة. في سعيي لتصميم شجرة عيد الميلاد PCB المثالية لغرضي ، بحثت عن مشاريع مماثلة على Google و Instructables.

صادفت تصميم bluquesh ، والذي وجدته ممتعًا بشكل خاص وموثق جيدًا. في كتابه الأول Instructable ، يصف هذا العضو كيف تمكن من إنشاء شجرة عيد الميلاد صغيرة PCB مع الكثير من الميزات:

• شريحة اردوينو المدمجة
• مصابيح SMD ثنائية اللون
• تعمل باللمس بالسعة
• بطارية مدمجة
• دارة تعزيز DC / DC
• … و اكثر !

بعض هذه الميزات غير متوافقة مع مشروعي الذي يهدف إلى أن يكون بسيطًا ومنخفض التكلفة. ومع ذلك ، لفتت انتباهي تفاصيل أخرى عن مشروعه: تمكن bluquesh من ملاءمة تصميم شجرة عيد الميلاد ثلاثية الأبعاد الخاصة به في منطقة مربعة خالية من الهدر في الفضاء. من خلال إنشاء زعنفتين على شكل نصف التنوب بجانب التنوب الرئيسي ، أعاد استخدام المساحة الضائعة لإنشاء شجرة كاملة أخرى على الرغم من شكله المعقد.

لقد قمت بتكييف هذا التصميم الذكي وإعادة استخدامه في مشروعي.

الخطوة 3: تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لقد صممت شجرة عيد الميلاد الخاصة بي باستخدام PCB باستخدام Autodesk EAGLE. EAGLE هو برنامج أتمتة التصميم الإلكتروني (EDA) يتيح تصميم الرسوم البيانية التخطيطية ، ووضع المكونات وتوجيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

لقد بدأت التصميم من خلال إنشاء التخطيطي للدائرة الإلكترونية. يتكون من 11 مصباح LED وامض على التوازي ، مدعوم من بطارية خلية زر 3 فولت. يمكن للمفتاح فتح أو إغلاق الدائرة. أخيرًا ، يتم وضع مكثف ترشيح اختياري قدره 10 درجات فهرنهايت بين جهد البطارية والأرض.

لقد اخترت عدم تضمين المقاوم في سلسلة مع مصابيح LED لأن 3 V قريبة جدًا من الجهد الأمامي للعديد من ألوان LEDs:

يتم تقسيم التخطيطي وثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى ثلاثة أجزاء:

• اللوحة الرئيسية: لها شكل شجرة عيد الميلاد وتتضمن حامل البطارية ، والمفتاح ، و 3 مصابيح LED على الوجه العلوي و 2 LED على الوجه السفلي. يسمح موصلا رأس الدبوس ثنائي الأطراف بتوصيل الزعانف وتشغيلهما ، أحدهما على الوجه العلوي والآخر على الوجه السفلي.
• الزعنفة العلوية: لها شكل نصف شجرة عيد الميلاد مع شق لحامل البطارية وتتضمن 1 LED على الوجه العلوي و 2 LED على الوجه السفلي. تسمح بصمة موصل رأس الدبوس ثنائي السن بتوصيل الزعنفة باللوحة الرئيسية وتشغيلها.
• الزعنفة السفلية: لها شكل نصف شجرة عيد الميلاد وتتضمن 2 LED على الوجه العلوي و 1 LED على الوجه السفلي. تسمح بصمة موصل رأس الدبوس ثنائي الأطراف بتوصيل الزعنفة باللوحة الرئيسية وتشغيلها.

قررت أن أختار حجمًا مخفضًا يبلغ 48 * 48 مم لكل تنوب عن طريق رسم مخطط اللوحة باستخدام "البعد" للطبقة العشرين.

رسمت شكل شجرة التنوب باستخدام الطبقة 46 "الطحن" بعرض 3 مم: يتم تفسير هذا الخط على أنه منطقة طحن للشركة المصنعة ، ويفصل التنوب عن زعانفه.

بمجرد تحديد مخطط الدائرة بوضوح ، قمت بوضع أكبر المكونات مثل حامل البطارية والمفتاح ، ثم مصابيح LED بحيث يكون توزيعها ممتعًا.

لقد أضفت منطقة طحن أخرى على زعنفة واحدة بحيث يمكن لحامل البطارية أن يتناسب مع وجود ثقب في الجزء العلوي من الشجرة لتتمكن من تعليقه في أي مكان (في شجرة عيد الميلاد الحقيقية على سبيل المثال).

بعد ذلك ، قمت بتوجيه جميع المكونات باستخدام الطبقتين العلوية والسفلية: يتم توزيع جهد البطارية على مصابيح LED مع آثار عرض 0 و 5 مم ومستوى أرضي إجمالي.

أخيرًا ، صممت علامتي تبويب منفصلتين ووضعتهما بين التنوب الرئيسي وزعانفها على أثر طحن 3 مم من أجل الحفاظ على لوحي كتصميم واحد والسماح بلوحة PCB (انظر الخطوة التالية لمزيد من التفاصيل).

يمكن العثور على جميع ملفات Eagle على جيثب الخاص بي أو أسفل ▼

الخطوة 4: لوحة PCB

تقدم معظم الشركات المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور الآن سعرًا واحدًا قدره 5 دولارات مقابل 10 ثنائي الفينيل متعدد الكلور يصل حجمها إلى 100 * 100 مم. يبقى السعر كما هو سواء كانت الدائرة 50 * 50 مم أو 100 * 100 مم. عندئذ يكون تحسين التكلفة ممكنًا عن طريق تعظيم عدد الدوائر في هذه المنطقة القصوى. تتكون لوحة PCB من إنشاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور واحد من عدة لوحات صغيرة لتقليل التكلفة والهدر.

لا تفرض معظم الشركات المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور تكلفة إضافية على لوحات التصميم المتطابقة. هذا يعني أنه يمكنك إدارة العديد من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصغيرة في جهاز واحد مجانًا ، ولكن يجب أن يظل نفس التصميم للجميع. يمكن العثور على مزيد من المعلومات على موقع الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور Seeedstudio.

يمكن أن تأتي لوحة PCB بطريقتين:

طريقة الألواح على شكل V-groove: تتكون من قطع 1/3 سمك اللوح من الأعلى و 1/3 سمك من الأسفل ، بالتوازي مع القطع العلوي ، بشفرة قطع دائرية من 30 إلى 45 درجة. يمكن القيام بذلك فقط على طول خطوط مستقيمة على طول الطريق من خلال مجموعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

طريقة تقسيم علامات التبويب المنفصلة: تتكون من ترك مساحة توجيه لعلامات التبويب المثقبة بين ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يبلغ التباعد بين ثنائي الفينيل متعدد الكلور حوالي 2 ، 5 مم حيث إنه الحجم القياسي لجهاز التوجيه في معظم بيوت التصنيع ولا يتطلب سوى مرور واحد من بت جهاز التوجيه لطحن اللوحة. تعد أنماط التثقيب N-Holes قياسية للعلامات المنفصلة وهي مصممة بحيث يمكن إزالتها بسهولة دون ترك نتوءات غير مرغوب فيها للوحة الجانبية

يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول تصميم ألواح PCB في المقالة الموثقة جيدًا التي كتبها Jack Lucas لموقع www. ElectronicDesign.com.

من أجل تقليل تكلفة مشروعي ، قررت تجميع أربعة من أشجار عيد الميلاد ثنائية الفينيل متعدد الكلور في لوحة واحدة. أولاً ، اضطررت إلى ربط زعنفتين لشجرة عيد الميلاد PCB باللوحة الرئيسية. لقد صممت علامتي تبويب منفصلتين بنمط ثقب بثلاثة ثقوب تربط كل زعنفة بلوحة شجرة عيد الميلاد الرئيسية. الألسنة المنفصلة مصنوعة من فتحات 2 * 3 بقطر 0 ، 9 مم.

بمجرد الانتهاء من تصميم شجرة عيد الميلاد ثنائية الفينيل متعدد الكلور ، قمت بنسخها أربع مرات وأرسلت كل منها جنبًا إلى جنب لملء مساحة 100 * 100 مم التي فرضتها الشركة المصنعة. جميع التصميمات متباعدة بمقدار 3 مم ومتصلة بعلامات تبويب منفصلة بنمط ثقب من 3 ثقوب.

يبلغ حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور النهائي 100 * 100 مم ويحتوي على 4 من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور لشجرة عيد الميلاد. يتم تقسيم تكلفة وحدة ثنائي الفينيل متعدد الكلور على 4!

الخطوة 5: لحام ثنائي الفينيل متعدد الكلور

عندما يتم تجميع جميع المكونات ، يمكن أن يبدأ لحام ثنائي الفينيل متعدد الكلور!

لحام المصابيح -

من الأفضل أن تبدأ بلحام LEDs لأنها أصغر المكونات. قد يؤدي لحامها أخيرًا إلى جعل المهمة أكثر صعوبة لأن المكونات الأكبر قد تتداخل مع وضعها. المصابيح هي مكونات مستقطبة ومن المهم التعرف على PCB كيف يفترض أن تكون ملحومة. تكون بصمة LEDs على PCB هي نفسها دائمًا: اللوحة المتصلة بالمستوى الأرضي هي الكتلة (الكاثود) واللوحة المتصلة بالمسار هي جهد الإمداد (الأنود). يشير السهم الأخضر الموجود أسفل CMS LED إلى اتجاه تدفق التيار وبالتالي قطابه.

يمكن أن يساعد اختبار LED بمقياس متعدد في تكوين "اختبار الصمام الثنائي" في تحديد قطبيته ولونه.

لحام مصابيح LED ، بدأت أولاً بوضع كمية صغيرة من اللحام على إحدى لوحة LED. ثم اقتربت من الصمام باستخدام ملاقط دقيقة مع الحفاظ على اللحام منصهرًا بمكواة اللحام الخاصة بي. بمجرد وضع الصمام بشكل صحيح ، أزلت مكواة اللحام لتصلب اللحام. يمكن بعد ذلك صنع اللحام الثاني دون الحاجة إلى تثبيت LED بالملاقط. تتكرر هذه العملية لمصابيح LED العشرة المتبقية.

لحام حامل البطارية -

يحمل حامل البطارية خلية الزر مقابل PCB لإنشاء التوصيل الكهربائي. لإمساك البطارية بإحكام ، أودعت طبقة صغيرة من القصدير على وسادة حامل البطارية. ثم يتم وضع الموصل ولحام.

لحام التبديل -

أخيرًا ، يتم لحام المفتاح في نفس جانب موصل البطارية. يبرز المفتاح من PCB لسهولة التشغيل.

الخطوة 6: تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور

بمجرد أن يتم لحام جميع المكونات ، حان الوقت لتجميع شجرة عيد الميلاد.

فصل الألواح -

بدأت في كسر اللوح باستخدام كماشة مسطحة لفصل الزعانف عن اللوحة الرئيسية. لقد استخدمت كماشة لإزالة أي حافة كبيرة متبقية يمكن أن تؤذي. بعد ذلك ، استخدمت ورق الصنفرة لتنعيم جوانب شجرة الكريسماس ، وفي النهاية حصلت على ثلاثة ألواح نظيفة: الشجرة الرئيسية وزعنفتاها.

ربط المجالس -

يتم توصيل زعنفة واحدة باللوحة الرئيسية عن طريق لحام موصل برأس دبوسين بينهما. موصل رأس الدبوس له استخدامان هنا: أمسك الجناح باللوحة الرئيسية وجلب الجهد والكتلة لمصابيح LED الخاصة بالزعنفة.

لقد قطعت موصلات رأس الدبوس 2 * 2 من شريط موصل رأس الدبوس كبير وقمت بتنظيف الحواف البلاستيكية بورق الصنفرة. بعد ذلك ، قمت بلحامهم وجهاً لوجه على اللوحة الرئيسية كما هو موضح في الصور ، أحدهما على الوجه العلوي والآخر على الوجه السفلي.

لقد قمت بلحام الزعانف بالموصلات مع الحرص على محاذاتها بشكل صحيح ووضع الزعنفة بشق على جانب موصل البطارية.

يتم الآن تجميع شجرة عيد الميلاد PCB أخيرًا!

تشغيل الدائرة -

يتم تشغيل PCB بواسطة بطارية ليثيوم CR1220 3V. بمجرد إدخال خلية الزر في حامل البطارية أسفل اللوحة وإغلاق المفتاح ، تبدأ جميع مصابيح LED في الوميض مثل السحر!

يبلغ متوسط سعة خلية الزر المستخدمة في هذا المشروع 40 مللي أمبير ، مما يعني على سبيل المثال أنها يمكن أن توفر ما يصل إلى 40 مللي أمبير خلال ساعة واحدة ، أو 20 مللي أمبير خلال ساعتين. يبلغ الاستهلاك الحالي لشجرة عيد الميلاد PCB حوالي 80 مللي أمبير ، ويعتمد على ألوان المصابيح المختارة: ترسم المصابيح البيضاء والزرقاء والأرجوانية تيارًا أكثر من المصابيح الحمراء والبرتقالية والأصفر.

من خلال التجربة ، أوصيك باستخدام مصابيح LED باللون الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر ، لأنها ستوفر عمر البطارية مع توفير ألوان جميلة في موضوع روح الكريسماس:) مع هذه الألوان بنسب متساوية ، تتوهج أشجار عيد الميلاد PCB الخاصة بي خلال ساعة واحدة حتى تبدأ المصابيح الخضراء في التلاشي.

الخطوة 7: الخاتمة

لقد قضيت وقتًا ممتعًا في تصميم أشجار عيد الميلاد الصغيرة لثنائي الفينيل متعدد الكلور وتعلمت الكثير عن تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور وألواح ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

بفضل تصميم المشروع منخفض التكلفة ، تم تقديم ورشة اللحام مجانًا لأولئك الذين أرادوا تجربتها. لقد كانت ثنائي الفينيل متعدد الكلور هذه ناجحة للغاية في النادي الخاص بي والعديد من الأعضاء الجدد قاموا بلحام أول شريحة لهم على أساس مكونات SMD. كنت أكثر من سعيد لسماع أن بعض إبداعاتي قد زينت أشجار عيد الميلاد لأصدقائي.

اليوم ، أنا فخور بأن أكون قادرًا على نقل المعرفة التي اكتسبتها خلال هذا المشروع من خلال ورشة العمل هذه وهذا البرنامج التعليمي. أتمنى أن تنال إعجابكم وأتمنى لكم التوفيق في العام القادم:)