CALENDARIO PCB 5$ CON OROLOGIO BINARIO: 7 Passi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Ciao! Ho realizzato questo calendario PCB e questo orologio binario con Eagle CAD. Ho usato ATMEGA328P MCU (da Arduino) e matrice LED 9x9. Le dimensioni della mia scheda sono 8 cm x 10 cm (3,14 pollici x 3,34 pollici). È un po 'troppo piccolo ma prima: la versione gratuita di Eagle CAD consente 80 cm ^ 2 e in secondo luogo: la dimensione massima di jlcpcb.com per 2 $ pcb è 10 cm x 10 cm. Lavorerò su una versione molto migliore di questo progetto con MCU serie STM32L e DCF77. Ma questo è anche un progetto interessante e semplice da cui puoi imparare tutto il processo come il PCB è progettato e prodotto + come usare Arduino come programmatore.

In questa istruzione ti mostrerò come creare il tuo calendario PCB.

P. S. È il mio primo prototipo in immagini e video, quindi ho commesso alcuni piccoli errori (per fortuna non è uscito del fumo magico:D) La dimensione del via è troppo grande nel mio primo progetto e la maschera di saldatura non può superare il trapano, quindi alcuni testi non sono completamente scritti. L'anno scorso è il 2021 invece del 2023. L'HO GIÀ RISOLTO IN FILE CHE PUOI SCARICARE;)

Passaggio 1: progettare uno schema

Per prima cosa dovresti scegliere il controller per il tuo progetto e come controllerai i LED. Ho scelto ATMEGA328P in quanto è utilizzato in Arduino e può essere programmato in Arduino IDE. Ma questo non è il miglior controller per applicazioni a bassa potenza. Raccomando i microcontrollori della serie STM32 L per applicazioni a bassa potenza.

Per il controllo dei LED ho scelto la matrice LED 9x9 in quanto questo è uno dei modi migliori per controllare molti LED (81 dei quali) con solo 18 pin GPIO.

Ho aggiunto un MOSFET a canale P extra per controllare l'alimentazione di tutti i LED. Questo MOSFET può essere pilotato con segnale PWM per controllare la luminosità del LED.

Per la batteria ho scelto CR2032 (150mAh). Sebbene questo sia un design abbastanza efficiente dal punto di vista energetico perché solo un LED è acceso in qualsiasi momento e il controller potrebbe essere lasciato in modalità di sospensione, la batteria CR non durerà troppo a lungo. Per il mio prossimo progetto utilizzerò una batteria ricaricabile con porta USB 5V.

Ho scelto di utilizzare l'oscillatore interno ATMEGA328P perché può essere abbassato a 1 Mhz o anche meno per un migliore consumo energetico, ma ha problemi con la stabilità della frequenza di clock interna (ci saranno alcuni secondi di errore in 24 ore).

Passaggio 2: progettare un PCB

Raccomando questo video per iniziare con Eagle e cercare in forums.autodesk.com se hai qualche problema. Puoi scaricare e utilizzare i miei file gerber se non vuoi creare il tuo design. In Eagle basta importare i file gerber File->Importa->Gerber.

In Eagle CAD 21 e 22 layer è possibile modificare il testo e aggiungere grafica al PCB. Strati di aquila

Ottimo tutorial su come aggiungere grafica a Eagle PCB: aggiunta di grafica personalizzata ai layout di EAGLE PCB

Passaggio 3: crea il tuo PCB

EDIT: ottime istruzioni su come realizzare PCB: PCB professionale a doppia faccia fai-da-te

Certo che puoi farlo da solo, ma in questi giorni è molto più economico e di migliore qualità fare PCB in Cina. Da JLCpcb.com puoi ottenere 10x10 cm 10 pezzi a partire da 2 USD. Il problema con JLCpcb.com è quando scegli un colore diverso come verde standard (il colore nero è 17 USD:() Consiglio anche elecrow.com perché tutti i colori costano 4,90 $ (eccetto nero opaco e viola).

Solo un rapido esempio di come ordinare PCB da JLCpcb: 1) premere "QUOTE NOW"

2) premere "Aggiungi i tuoi file gerber"

3) carica zip o rar

4)tutte le proprietà potrebbero essere lasciate come predefinite

*l'unica cosa che dovresti cambiare dalle proprietà è PCB Color (un po' più costoso). In questo caso è più economico ordinarli su www.elecrow.com

Passaggio 4: saldatura

Se replichi il mio progetto, questo è il passo più difficile perché ho usato 0603 LED SMD e resistori 0402 ma in realtà non è così difficile saldare piccole parti se hai gli strumenti giusti per il lavoro. Per me ci è voluta circa un'ora per saldare tutti i componenti. Ho imparato a saldare dal master stesso: EEVblog #997 Come saldare i componenti a montaggio superficiale

Ho usato una pinzetta affilata e una piccola punta di ferro per saldatura Weller Link Amazon

Usa il filo di saldatura più sottile che puoi!

Passaggio 5: programmazione

ATTENZIONE: rimuovere la batteria prima di collegarla ad Arduino. Ardunino funziona con 5V ma la batteria è 3V. Non ho aggiunto il diodo in serie con la batteria perché 3V-Vdiode_drop sarebbe al massimo 2,7V.

Per prima cosa segui questo tutorial su come configurare Arduino come ISP in modo da programmare a freddo ATMEGA328P con Arduino IDE. Nelle istruzioni seguire l'esempio Circuito minimo (eliminazione del clock esterno). Se hai Arduino con MCU SMD puoi seguire questa istruzione: Arduino-Leonardo-as-Isp

Puoi scaricare il mio sketch di Calendar.ino e verificare come funziona. Ci sono ancora alcune funzionalità mancanti (impostazione dell'ora con i pulsanti, modalità di sospensione e calcolo dell'anno bisestile). Le istruzioni IF possono essere sostituite con istruzioni SWITCH o anche con array.

Passaggio 6: orologio binario

L'orologio binario visualizza l'ora in formato binario. Orologio binario Wikipedia

Se non sei un programmatore all'inizio sembra strano ma questo è un ottimo modo per abituarti ai numeri binari;)

Passaggio 7: Project BOM e file Gerber

Il file calendar_main_sch.txt ha tutte le parti per questo progetto (aprilo con notepad o notepad++ per una formattazione corretta)

I resistori da R1 a R77 sono resistori di limitazione della corrente LED e possono variare da 100 a 400 Ohm, ma consiglio di utilizzare resistori da 220 Ohm. Puoi leggere questo tutorial per maggiori informazioni: Come calcolare il resistore in serie per un LED

Da Q10 a Q18 sono MOSFET a canale N nel caso SOT-23. È possibile utilizzare qualsiasi MOSFET in modalità di potenziamento a canale N ma controllare il parametro della scheda tecnica: "Tensione soglia di gate". Il valore massimo deve essere inferiore a 3V.

caledar_main_sch.zip ha tutti i file gerber (questi file sono già corretti con dimensioni del via più piccole in modo che la maschera di saldatura possa coprirli completamente e i vias saranno invisibili e l'anno scorso ora è il 2023). Puoi importarli in Eagle o caricarli su JLCpcb e "QUOUTE NOW"

Calendar.rar è tutto il mio progetto CAD Eagle. Probabilmente dovresti andare in Gestore della libreria e aggiungere la posizione della libreria. In Eagle: Libreria->apri gestore librerie->Avalable->Sfoglia->aggiungi posizione librerie->fai clic su libreria->usa.