CALENDÁRIO DE 5 $ PCB COM RELÓGIO BINÁRIO: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Oi! Fiz este calendário PCB e relógio binário com Eagle CAD. Usei MCU ATMEGA328P (da Arduino) e matriz de LED 9x9. As dimensões da minha prancha são 8cm x 10cm (3,14 polegadas x 3,34 polegadas). É um pouco pequeno demais, mas primeiro: a versão gratuita do Eagle CAD permite 80cm ^ 2 e, segundo: jlcpcb.com o tamanho máximo para 2 $ pcb é 10cmx10cm. Eu estarei trabalhando em uma versão muito melhor deste projeto com a série STM32L MCU e DCF77. Mas este também é um projeto simples e legal com o qual você pode aprender todo o processo como o PCB é projetado e fabricado + como usar o Arduino como programador.

Nesta instrução, mostrarei como fazer seu próprio calendário PCB.

P. S. É meu primeiro protótipo em fotos e vídeo, então cometi alguns pequenos erros (felizmente a fumaça mágica não saiu: D) O tamanho da via é muito grande no meu primeiro projeto e a máscara de solda não pode ultrapassar a broca, então alguns textos não são totalmente escritos. O ano passado é 2021 em vez de 2023. JÁ CORRIGI ISTO NOS ARQUIVOS QUE VOCÊ PODE BAIXAR;)

Etapa 1: projetar um esquema

Primeiro, você deve escolher o controlador para o seu projeto e como irá controlar os LEDs. Eu escolhi ATMEGA328P porque é usado no Arduino e pode ser programado no IDE do Arduino. Mas este não é o melhor controlador para aplicações de baixo consumo de energia. Eu recomendo os microcontroladores da série STM32 L para aplicações de baixa potência.

Para o controle de LED, escolhi a matriz de LED 9x9, pois esta é uma das melhores maneiras de controlar muitos LEDs (81 deles) com apenas 18 pinos GPIO.

Eu adicionei um MOSFET de canal P extra para controlar a alimentação de todos os LEDs. Este MOSFET pode ser acionado com sinal PWM para controlar o brilho do LED.

Para bateria, escolhi CR2032 (150mAh). Embora este seja um design bastante eficiente em termos de energia, porque apenas um LED fica aceso por vez e o controlador pode ser deixado no modo de hibernação, a bateria CR não dura muito. No meu próximo projeto irei usar bateria recarregável com porta USB de 5V.

Optei por usar o oscilador interno ATMEGA328P porque ele pode ser reduzido para 1Mhz ou até menos para melhor consumo de energia, mas tem problemas com a estabilidade da frequência do clock interno (haverá alguns segundos de erro em 24h).

Etapa 2: Projetar um PCB

Recomendo este vídeo para começar com Eagle e pesquisar em forums.autodesk.com se você tiver algum problema. Você pode baixar e usar meus arquivos gerber se não quiser fazer seu próprio design. No Eagle, basta importar os arquivos gerber Arquivo-> Importar-> Gerber.

Na camada Eagle CAD 21 e 22, você pode alterar o texto e adicionar gráficos ao PCB. Camadas de águia

Ótimo tutorial sobre como adicionar gráficos ao Eagle PCB: Adicionando gráficos personalizados a layouts de EAGLE PCB

Etapa 3: Faça seu PCB

EDIT: ótima instrução como fazer PCB: DIY Professional Double Sided PCB

Claro que você pode fazer isso sozinho, mas hoje em dia é muito mais barato e de melhor qualidade fazer PCB na China. De JLCpcb.com Você pode obter 10x10cm 10pcs tão baixo quanto 2USD. O problema com JLCpcb.com é quando você escolhe uma cor diferente como verde padrão (a cor preta é 17USD:() Eu também recomendo elecrow.com porque todas as cores custam $ 4,90 (exceto preto fosco e roxo).

Apenas um exemplo rápido de como solicitar PCB do JLCpcb: 1) pressione "CITAÇÃO AGORA"

2) pressione "Adicionar seus arquivos gerber"

3) upload zip ou rar

4) todas as propriedades podem ser deixadas como padrão

* a única coisa que você deve alterar nas propriedades é PCB Color (um pouco mais caro). Neste caso, é mais barato encomendá-los em www.elecrow.com

Etapa 4: Solda

Se você replicar meu projeto, este é o passo mais difícil porque usei 0603 SMD LEDs e 0402 resistores, mas na verdade não é tão difícil soldar pequenas peças se você tiver as ferramentas certas para o trabalho. Para mim, demorou cerca de uma hora para soldar todos os componentes. Aprendi como soldar com o próprio mestre: EEVblog # 997 Como soldar componentes de montagem em superfície

Usei uma pinça afiada e uma pequena ponta de solda de solda Amazon link

Use o fio de solda mais fino possível!

Etapa 5: Programação

AVISO: remova a bateria antes de conectá-la ao Arduino. Ardunino funciona com 5V mas a bateria é de 3V. Eu não adicionei diodo em série com bateria porque 3V-Vdiode_drop seria 2,7V na melhor das hipóteses.

Primeiro, siga este tutorial sobre como configurar o Arduino como ISP para que você programe o ATMEGA328P com o IDE do Arduino. Nas instruções, siga o exemplo do Circuito mínimo (eliminando o relógio externo). Se você tiver Arduino com SMD MCU, você pode seguir esta instrução: Arduino-Leonardo-as-Isp

Você pode baixar meu esboço Calendar.ino e verificar como funciona. Existem alguns recursos ainda em falta (definir o tempo com botões, modos de hibernação e cálculo do ano bissexto). As instruções IF podem ser substituídas por instruções SWITCH ou mesmo por matrizes.

Etapa 6: Relógio Binário

O relógio binário exibe a hora em formato binário. Relógio binário Wikipedia

Se você não for programador no início, pode parecer estranho, mas esta é uma ótima maneira de se acostumar com os números binários;)

Etapa 7: Projeto BOM e arquivos Gerber

O arquivo calendar_main_sch.txt tem todas as partes para este projeto (abra-o com notepad ou notepad ++ para a formatação correta)

Os resistores R1 a R77 são resistores limitadores de corrente de LED e podem ser de 100 a 400 Ohms, mas eu recomendo o uso de resistores de 220 Ohms. Você pode ler este tutorial para obter mais informações: Como calcular o resistor em série para um LED

Q10 a Q18 são MOSFETS de canal N no caso SOT-23. Você pode usar qualquer MOSFET de modo de aprimoramento de canal N, mas verifique no parâmetro de folha de dados: "Tensão de limiar de porta". O valor máximo deve ser inferior a 3V.

caledar_main_sch.zip tem todos os arquivos gerber (esses arquivos já estão corrigidos com tamanho de via menor para que a máscara de solda possa cobri-los totalmente e as vias ficarão invisíveis e no ano passado agora é 2023). Você pode importá-los no Eagle ou fazer upload para JLCpcb e "QUOUTE AGORA"

Calendar.rar é todo o meu projeto Eagle CAD. Provavelmente, você deve ir ao gerenciador de biblioteca e adicionar o local da biblioteca. Em Eagle: Library-> open library manager-> Avalable-> Browse-> add Libraries location-> clique em library-> use.