PCB de luz anelar de LED DIY para microscópios !: 6 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Estou de volta e desta vez coloco minhas habilidades em design de pranchas à prova!

Neste instrutível, mostro como projetei meu próprio anel de luz para microscópio e alguns desafios que encontrei ao longo do caminho. Comprei um segundo microscópio para uso eletrônico e, ao contrário do primeiro, ele não veio com um anel de luz. Depois de uma rápida pesquisa no Google, descobri que bons anéis de iluminação são um pouco caros por quase nenhum motivo, talvez eu apenas não estivesse procurando no lugar certo, mas não estava feliz com os preços. Eu não poderia pagar nem mesmo 30 dólares por uma luz por causa do que ela é. Quer dizer, é basicamente apenas um flash, por que eles custam tanto? Depois de perceber que não queria comprar um, pensei que seria uma coisa divertida de fazer eu mesma! Eu adoro desenhar placas e soldar, assim como projetos divertidos, então vamos tentar! Minha luz possui 48 leds brancos / amarelos suaves que podem ser ligados em grupos ou todos de uma vez e podem ser escurecidos. É um acessório muito útil, do qual qualquer microscópio pode se beneficiar! Este projeto mostra como os protótipos de PCBs são úteis, pois acabei cometendo alguns erros com o primeiro design e tive que enviar um segundo lote com as atualizações. Isso poderia ter sido muito caro se eu presumisse que tudo estava bem e encomendasse dezenas de pranchas da primeira vez, mas vamos repassar tudo isso ao longo do caminho! Certifique-se de verificar o PDF para imagens mais claras do esquema. Este projeto é patrocinado pela JLC PCB, confira o site deles e assista ao meu vídeo para mais informações sobre seus serviços!

Suprimentos

Tudo o que é necessário para esta placa pode ser encontrado nos arquivos em anexo

Etapa 1: assista ao vídeo cobrindo toda a construção e siga as etapas para obter mais informações

Estou tentando aumentar o valor da minha produção para meus projetos, então qualquer conselho e crítica construtiva são bem-vindos! Este é apenas um hobby para mim, mas quero melhorar e ver onde posso chegar:)

Etapa 2: primeiro design

Meu objetivo ao fazer isso era ter um anel luminoso muito brilhante e compacto com alguns recursos adicionais. Eu queria alternar 1 dos 4 grupos de leds um de cada vez ou todos eles de uma vez. Este pode não ser um recurso desejável para todos, mas eu queria lançar luz em certos ângulos para iluminar objetos de forma diferente para certas aplicações e fotografia. O circuito de controle consumiu uma boa quantidade de espaço na minha pequena placa do tamanho do Eagle Freemium, mas isso apenas tornou mais divertido descobrir.

A ideia de controlar os leds no primeiro design era realmente simples, mas graças à minha impaciência, resolvi consertar alguns problemas e adicionar recursos para o segundo design, mas vamos nos aprofundar mais nisso em alguns passos. Os 48 leds estão em grupos de 12 compostos por 3 conjuntos de leds em paralelo com 4 em série. Cada grupo é controlado por um transistor e o transistor é controlado por um sinal alto de um contador de década que muda suas saídas com base em uma entrada de relógio manual (botão). Existem 4 grupos de leds, mas precisamos de 5 saídas de contador de década para ligar 1-4 e o 5º para ligar todos eles. Cada base do transistor está ligada a uma saída que permite sua ativação. Como usamos a 5ª saída para ligar todos os leds sem entrar em conflito com outros grupos quando ativados por eles mesmos? Diodos! A 5ª saída do contador está ligada a 4 diodos com seus ânodos em paralelo e seus cátodos indo para cada base do transistor. Isso nos permite ativar todos os transistores de uma vez, sem que haja vazamento de corrente para outras bases, quando 1 dos 4 grupos é ativado sozinho. Os 48 leds requerem uma alimentação de 12 volts (4 leds na série x3v = 12v) e o circuito de controle requer 5 volts, então usamos uma fonte de alimentação de 12 volts e adicionamos um regulador linear de 5 volts para diminuir a tensão para alimentar os circuitos de controle. Depois de soldar tudo, ele não funcionou corretamente:(. Fiquei chateado no início, mas percebi que isso geralmente faz parte do processo de design de placas. Você tem uma ideia, faz isso, encontra os problemas e corrige-os. I aprendi a nunca esperar que algo funcione pela primeira vez, tente e ao fazê-lo, quando algo funciona pela primeira vez, estou realmente surpreso, mas é tudo parte do processo. Você pode estar se perguntando por que projetei tudo usando partes smd e a resposta é simples. Estou usando a versão gratuita do Eagle, estou preso a uma dimensão máxima da placa e não pode ser maior do que o que eu criei, então tudo tem que existir em uma placa que mede 90 mm com um grande pedaço faltando no meio que nos deixa com uma área de superfície muito pequena de 18 mm de largura. Se eu usasse leds através de orifícios, teria que contornar os cabos e isso levaria muito tempo. Mas talvez no futuro? A propósito, rotear gravuras em um círculo foi divertido.

Etapa 3: Primeiros erros e mods de design necessários para que funcione

Depois de solucionar o problema do primeiro design, percebi que havia muitos erros para deixar de lado. Os erros são os seguintes;

• O pino de habilitação do relógio para o contador de década não estava conectado ao aterramento, o que significava que não iria sincronizar
• A sequência do relógio foi bagunçada devido ao salto Q3 no esquema
• Os transistores de pacote duplo não gostavam de jogar bem uns com os outros
• Os diodos rodando em série com o resistor de base do transistor não permitiram a passagem de corrente suficiente para ativar os transistores.

Para fazer o projeto funcionar, troquei os transistores de pacote duplo por transistores de pacote único, movi a posição do cátodo do diodo para funcionar em paralelo com o resistor de base e consertei os erros com o circuito de controle. Usei um fio de cobre muito fino para executar todos os meus mod etches. Depois de ter uma placa funcionando, carreguei todas as correções de volta no Eagle para a segunda rodada!

Etapa 4: Design 2 com recursos adicionais

Depois de resolver todos os problemas com o primeiro projeto, fui em frente e adicionei um dimmer externo usando um dimmer PWM de ânodo comum que comprei da Amazon. O primeiro projeto não tinha um recurso de dimmer e a placa estava muito lotada para adicionar mais, então eu experimentei com uma amazona barata e descobri que funcionava! Em vez de ligar todos os leds a 12v, eles agora estão ligados ao sinal PWM, que é um bloco adicionado à placa. Eu cubro mais o dimmer no meu vídeo.

Além do dimmer, adicionei resistores aos grupos de led e resistores suspensos à base dos transistores como uma medida "por precaução". Eles não estão sendo usados no momento, mas é melhor prevenir do que remediar e adicionei um interruptor tátil à placa em vez de montá-lo externamente. A intenção original era usar uma caixa, mas depois de ver o quão compacta ela era, abandonei essa ideia na rodada 2. Soldei todos os leds seguidos por todas as outras peças e testei e funcionou! Como deveria! É muito brilhante também! Se você realmente quer testar sua paciência, solde à mão um total de 96 leds frágeis. Eles adoram derreter se você demorar um segundo a mais para soldá-los. Observe que r7-r10 não tem valores listados, usei resistores de 100 ohms, mas esse valor pode mudar dependendo de suas necessidades. Observe que r11-r14 não tem valores porque não estão sendo usados. Observe que c2 e c3 têm os valores errados listados. Acabei usando 16uf cap não 0.1uf. (todos os limites e resistores smd são 0805)

Etapa 5: O quadro funciona. O que agora?

Agora é hora de torná-lo montável. Para fazer isso, usei duas hastes de acoplamento roscadas e parafusos de aperto manual. Peguei emprestado a ideia de outras luzes.

Raspei as hastes de afastamento do acoplador e usei epóxi de duas partes para aderir à placa. Se eu revisitar este projeto no futuro, posso planejar a montagem no nível do quadro.

Etapa 6: Isso é um embrulho

Sim, limpei o produto final com muito álcool. Durante a montagem e o teste, usei muita colofónia e deveria ter limpado bem, mas me distraí demais para fazê-lo funcionar. Eu realmente espero que você tenha gostado deste instrutível tanto quanto eu gostei de fazê-lo. Se eu fosse fazer uma versão 3 deste projeto, adicionaria um alívio de tensão para o cabo de alimentação, levaria um tempo para implementar meu próprio dimmer na placa e planejaria melhor a montagem. Fora isso, estou muito animado para ver como isso acabou e sim, pode ter sido um caminho estranho para assumir apenas a compra de um, mas muitas pessoas não percebem o quão divertido e recompensador é apenas FAZER VOCÊ MESMO. No final, eu tinha peças suficientes para 3 ou mais placas completas, o que acabou sendo mais barato do que comprar três. Se você planeja fazer isso, certifique-se de usar jlcpcb.com para seu pedido. Você receberá 5 pranchas profissionais com sua escolha de cor por apenas 2 dólares!

Obrigado por chegar até aqui e se gostou deste projeto não deixe de me seguir aqui e no meu canal no youtube! Te vejo na próxima!

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