PCB basati su browser: 7 passaggi

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

Quando affronti o crei progetti, alcuni saranno facili e altri difficili. Alcuni saranno una tantum e altri dovranno essere realizzati su larga scala. In questo articolo, esploreremo il mio più grande progetto fino ad oggi, Distributed Symphony, e come il microcontrollore al suo interno è stato costruito in un browser.

Fase 1: L'opportunità

La Distributed Symphony è il progetto più grande e complesso che ho realizzato. Una volta all'anno ho l'opportunità unica di portare un'esperienza divertente in un'azienda fuori sede per un pubblico di 600 dirigenti. Nelle ultime puntate, il "divertimento" è stato confezionato come una sfida di design. Il suggerimento per la prima iterazione era di costruire una macchina per palline che mandasse una pallina sul suo percorso per esattamente due secondi. Ogni anno successivo ha avuto una complessità e una presenza tecnica crescenti. Quest'anno ho deciso che era il momento di progettare un'esperienza che ispirasse soggezione.

Passaggio 2: Sypmony distribuito

Il progetto consisteva in centoventi kit contenenti tutti gli ingredienti necessari a un team di cinque persone per creare uno strumento a percussione. Ogni kit includeva i seguenti elementi.

• Microcontrollore connesso
• Contagocce a sfera solenoide
• Risuonatore strumentato da un Glockenspiel
• Pulsante di attivazione
• Dieci palline di legno
• Materiali da costruzione
• Elementi artistici

Al centro di questo progetto c'era il microcontrollore. L'aggiunta di logica e connettività cloud aveva lo scopo di migliorare l'esperienza e non intralciare. La scheda controller aveva una notevole funzionalità esposta nel modo più semplice possibile. I valori dei resistori, i problemi di alimentazione, i diodi e i condensatori sono stati inseriti nel design della scheda in modo che i partecipanti fossero liberi di concentrarsi sulla sfida e non sulla tecnologia.

Passaggio 3: cogli l'occasione

Questo progetto ha offerto l'opportunità di costruire uno sciame di schede micro controller SMT personalizzate. Questo era nuovo per me, ma sembrava qualcosa che valesse la pena imparare e una grande sfida. Per progettare le schede ho utilizzato Upverter. È una soluzione end-to-end basata su browser molto interessante per la progettazione e la produzione di PCB. Una volta che ti sei abituato a trovare i componenti nella loro libreria, è facile da usare. Le schede erano basate sul micro controller ESP32 molto capace. Le schede sono state progettate per durare nel tempo in quanto sono state contrassegnate per la donazione per aiutare i bambini a imparare il codice e la progettazione di circuiti. Ogni scheda ha le seguenti caratteristiche:

• Microcontrollore ESP32 - Compatibile con Wi-Fi e Bluetooth
• Due intestazioni solenoide/motore PWM
• Quattro intestazioni GPIO da 3,3 V con messa a terra
• Due driver per strisce Neopixel
• Due touch pad capacitivi e intestazioni opzionali
• Display LCD integrato
• Neopixel singolo integrato
• Programmatore da USB a UART integrato -
• Bus di alimentazione 5V
• Bus di alimentazione 3V

Il progetto ha utilizzato solo un singolo driver del solenoide, il display LCD, Neopixel integrato e tre intestazioni GPIO. Da allora la funzionalità aggiuntiva è stata utilizzata come parte di laboratori didattici pratici per bambini.

Passaggio 4: pianificalo

Il primo passo per realizzare i tuoi PCB personalizzati è pianificarlo. Quando si tratta di progettazione di circuiti, ciò significa creare il tuo schema. Ho usato la mia breadboard per progettare ogni caratteristica del progetto più ampio. Quando ogni circuito ha iniziato a funzionare, l'ho tradotto con cura nello strumento Upverter Schematic. Dopodiché ho cancellato la breadboard e ho iniziato a lavorare sulla sezione successiva fino a quando la scheda controller non è stata logicamente completa.

Passaggio 5: disponilo

Il prossimo passo nella produzione dell'hardware è il layout del PCB. È stato molto più divertente di quanto pensassi, era come giocare a SimCity con l'elettricità. Lo strumento di layout Upverter è piuttosto interessante e divertente da usare. Più ci lavoravo, più perfezionavo il design e cercavo punti di stile ove possibile. È tuo compito aggiungere fili tra i componenti. Sono presenti linee verdi che evidenziano connessioni non tracciate con il rame. La parte più entusiasmante del layout del PCB è la possibilità di saltare le tracce di terra. Tutto quello che devono fare è toccare lo strato inferiore e sono a terra, facile! Mentre stiamo parlando dello strato inferiore, questa è un'altra cosa di bellezza. Se hai molte tracce che si intromettono, tutto ciò che devi fare è scendere allo strato inferiore, aggirare il traffico e risalire dall'altra parte.

Passaggio 6: rendilo reale

Una volta che vai in produzione, le cose diventano reali e molto costose. Trova una casa di produzione con cui ti senti a tuo agio o che qualcuno che conosci ha già usato. Invierai loro file per creare le tue schede e, facoltativamente, eseguire l'assemblaggio completo. La maggior parte del costo sta nell'acquisto delle parti e nell'assemblaggio. Poiché questo progetto richiedeva molte unità e l'utilizzo di componenti a montaggio superficiale, ho optato per la casa di produzione per l'assemblaggio.

Upverter ha una sezione di download dove puoi generare i file che ti servono per passare alla produzione. Per aiutare a salvare alcuni indietro e quarto, ecco l'elenco dei file che ho esportato:

• File Gerber
• Trapano a controllo numerico (Excellon)
• XYRS (Scegli e posiziona)
• Distinta materiali

Preparati a fare uno o due test più piccoli prima di inviare il tuo grande ordine. Il mio progetto è andato a due piccole serie di produzione ciascuna con errori prima del grande ordine di centotrenta pezzi. Ho riempito l'ordine di dieci nel caso in cui alcune schede fossero state prodotte con errori. Come puoi vedere nella seconda immagine, ho dovuto usare cavi di collegamento verdi per fissare le schede di una delle precedenti serie di produzione. Questo è tutto, ora sei l'orgoglioso proprietario di 5 a 50.000 schede controller personalizzate.

Passaggio 7: la rivelazione

Questo è stato il finale agrodolce di una lunga strada. I kit sono stati distribuiti e sono stati forniti prontamente. Le squadre hanno deciso di costruire uno strumento a percussione in grado di far cadere in modo affidabile una palla sul risonatore ad ogni pressione di un pulsante. Man mano che la build andava avanti, abbiamo rivelato che i progetti erano connessi al cloud e avevano dashboard mobili corrispondenti. I team hanno utilizzato la dashboard mobile per riprodurre modelli nei propri dispositivi. "Risparmiare e un taglio di capelli" era ora l'obiettivo. Una volta che la maggior parte delle squadre è stata in grado di suonare "Rasatura e taglio di capelli", eravamo pronti per il recital.

Tutti caricarono le loro tramogge e fecero un passo indietro. Abbiamo utilizzato la nostra console di amministrazione per calcolare gli offset delle singole macchine e riprodurre brani su tutte le macchine come se fossero un unico strumento. Abbiamo provato con Guns and Roses e abbiamo continuato a suonare un po' di Bach. La stanza si riempì di musica flebile e fu un successo.

Continua a costruire e non lasciare che i progetti PCB personalizzati ti spaventino o ti ostacolino. Sono totalmente fattibili e c'è un intero mondo di supporto là fuori.