Κατά το σχεδιασμό ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, συχνά είναι απαραίτητο να υπάρχει ένα κατάλληλο περίβλημα για το έργο, για την προστασία της πλακέτας και των εξαρτημάτων του κυκλώματος και για αισθητικούς λόγους. Υπάρχουν πολλές επιλογές για να διαλέξετε. Για παράδειγμα, εάν αυτό είναι ένα μεμονωμένο έργο, μπορείτε να επιλέξετε ένα περίβλημα εκτός ραφιού, να κάνετε προσαρμοσμένες εγκοπές για να χωρέσουν το PCB και τα κουμπιά του, τους συνδέσμους κ.λπ. Αλλά θα περιοριστείτε από τα περιβλήματα που διατίθενται στην αγορά και πρέπει να σχεδιάσετε το μέγεθος PCB και τις θέσεις των οπών βιδών σύμφωνα με το περίβλημα, επομένως δεν είναι πολύ ευέλικτο. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε την εκτύπωση 3D για να φτιάξετε μια προσαρμοσμένη θήκη που να ταιριάζει καλά στο PCB, αλλά η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι γενικά αργή και οι φτηνοί 3D εκτυπωτές έχουν χαμηλή ακρίβεια. Εάν φτιάχνετε ένα εμπορικό προϊόν και χρειάζεστε παραγωγή σε όγκο, μπορείτε να παραγγείλετε ένα καλούπι έγχυσης και το περίβλημα με χύτευση με έγχυση ταιριάζει τέλεια στο κύκλωμα. Αλλά πρέπει να ξοδέψετε κόστος χιλιάδες ή δεκάδες χιλιάδες δολάρια για να παραγγείλετε το καλούπι και αυτό το αρχικό κόστος είναι υπερβολικό για έργα μικρής κλίμακας.
Από πέρυσι πειραματίζομαι πολύ με ακρυλικά περιβλήματα κομμένα με λέιζερ. Σε σύγκριση με τις άλλες επιλογές, τα περιβλήματα κοπής με λέιζερ είναι πολύ εύκολο να προσαρμοστούν για τα συγκεκριμένα PCB που έχω σχεδιάσει. είναι σχετικά φθηνά και γρήγορα στην κατασκευή τους, μπορείτε να προσθέσετε χαρακτικά κειμένου σε αυτά και δεν υπάρχει κόστος εκ των προτέρων. Έτσι, χρησιμοποιώ πολύ περιβλήματα κοπής με λέιζερ για μια ποικιλία ηλεκτρονικών έργων. Σε γενικές γραμμές, το περίβλημα αποτελείται από έξι κομμάτια ακρυλικά πάνελ κομμένα με λέιζερ, με δόντια και τρύπες στο πλάι για να τα κλειδώνουν μεταξύ τους και να σχηματίζουν ένα κουτί. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε πλαστικές ή χάλκινες βίδες και κολώνες για να στερεώσετε το PCB μέσα στο κουτί. Ως δευτερεύον πλεονέκτημα αυτού του τύπου περιβλήματος — εάν τύχει να κάνετε λάθος σε ένα πάνελ (κάτι που έκανα μερικές φορές), μπορείτε απλώς να παραγγείλετε ξανά το συγκεκριμένο πάνελ, ώστε να είναι πολύ εύκολο να επανασχεδιαστεί και να διορθωθεί το λάθος .
Όταν ξεκίνησα, βρήκα μερικά σεμινάρια και εργαλεία σχεδίασης στο διαδίκτυο, για να βοηθήσω στη δημιουργία των έξι πλαισίων. Αλλά δεν είναι πραγματικά βολικό ή εύκολο να δουλέψεις μαζί τους. Επειδή χρησιμοποιώ τακτικά το EagleCAD για να δημιουργήσω τις πλακέτες κυκλωμάτων μου, θα ήταν πολύ ωραίο να έχω ένα εργαλείο σχεδιασμού περιβλήματος μέσα στο EagleCAD, ώστε να μπορώ να συγκρίνω το περίβλημα με το PCB με ακρίβεια, διασφαλίζοντας ότι όλες οι εγκοπές βρίσκονται στις σωστές θέσεις και έχουν σωστά μεγέθη. Έτσι, λίγο πριν, έγραψα ένα σενάριο EagleCAD για να με βοηθήσει να δημιουργήσω πάνελ περιβλήματος με κοπή λέιζερ και το χρησιμοποίησα για να δημιουργήσω μια ποικιλία περιβλημάτων έργων, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Παρακάτω θα περιηγηθώ εν συντομία στις λεπτομέρειες του σεναρίου, τι σημαίνουν οι διάφορες παράμετροι, και έφτιαξα ένα βίντεο για να δείξω πώς να χρησιμοποιήσετε αυτό το σενάριο. Για αρχή:
Εκμάθηση βίντεο
Επεξήγηση των παραμέτρων
Ο τρόπος που λειτουργεί αυτό το σενάριο είναι ότι ακολουθεί τις διαστάσεις του περιγράμματος του PCB σας για να δημιουργήσει τα έξι πλαίσια. Υποθέτει ότι το PCB έχει ορθογώνιο σχήμα, αλλά εάν χρειάζεται, μπορείτε να το τροποποιήσετε ώστε να υποστηρίζει μη ορθογώνιο σχήμα PCB. Υπάρχουν ορισμένες παραμέτρους που πρέπει να ορίσετε, τις οποίες θα περιγράψω εν συντομία παρακάτω. Τα περισσότερα από αυτά εξηγούνται καλύτερα από τις παρακάτω σχολιασμένες εικόνες. Όλες οι παράμετροι των μηκών είναι μονάδας χιλιοστού (mm).
- Περιθώριο PCB-enc: το περιθώριο από το περίγραμμα PCB έως το εσωτερικό περίγραμμα.
- Περιθώριο άκρων σχισμής: το περιθώριο από το όριο της σχισμής έως το άκρο του περιβλήματος.
- Ακρυλικό πάχος: το κοινό ακρυλικό υλικό που έχω χρησιμοποιήσει είναι πάχους 2mm ή πάχους 3mm. Ίσως χρειαστεί να το προσαρμόσετε ελαφρώς ανάλογα με το πάχος του ακρυλικού υλικού του προμηθευτή σας. Μπορεί να θέλετε να το κάνετε λίγο μεγαλύτερο (όπως 2,1 mm και 3,1 mm αντίστοιχα) για να λάβετε υπόψη τα σφάλματα και τις παραλλαγές στο πραγματικό υλικό.
- Πάχος PCB: Το τυπικό πάχος PCB είναι 1,6 mm, αλλά υπάρχουν και άλλες επιλογές, όπως 1 mm, 1,2 mm, 2,0 mm κ.λπ.
- Ύψος πάνω/κάτω από το PCB: καθορίζει πόσος χώρος υπάρχει πάνω και κάτω από το PCB (ΔΕΝ συμπεριλαμβάνεται το ακρυλικό). Το «παραπάνω» ύψος εξαρτάται από το ψηλότερο εξάρτημα στο PCB σας. Αυτά που χρησιμοποιώ συνήθως είναι 11mm και 13mm. Το «κάτω» ύψος είναι συνήθως 3 mm, για να παρέχει χώρο κάτω από το PCB για εξαρτήματα διαμπερούς οπής.
- Top/Bot X/Y κουλοχέρηδες: ορίστε τον αριθμό των υποδοχών στο επάνω/κάτω πλαίσιο και στις κατευθύνσεις x/y. Ο αριθμός των υποδοχών εξαρτάται από το μήκος σε x ή y: οι μεγαλύτερες άκρες πιθανότατα χρειάζονται περισσότερες υποδοχές. Επίσης, γενικά κάνω διαφορετικό τον αριθμό των υποδοχών στο επάνω και στο κάτω πάνελ, για να διευκολύνω τον εντοπισμό του προσανατολισμού των πλαϊνών πλαισίων.
- Στρογγυλοποίηση σχισμής: αυτό θα στρογγυλοποιήσει το μέγεθος της θυρίδας στο πλησιέστερο (ανώτατο όριο) πολλαπλάσιο του αριθμού στρογγυλοποίησης της υποδοχής. Το μέγεθος της υποδοχής υπολογίζεται αυτόματα με βάση τον αριθμό των υποδοχών. Εάν θέλετε το μέγεθος της υποδοχής να στρογγυλεύεται στο πλησιέστερο πολλαπλάσιο του 10, για παράδειγμα, μπορείτε να ορίσετε τη στρογγυλοποίηση της υποδοχής στο 10.
- Μέγεθος πτερυγίου/τρύπας τοποθέτησης: εάν χρειάζεστε το πίσω πλαίσιο να είναι επιτοίχιο (κάτι που ισχύει γενικά για τις σανίδες μου),
μπορείτε να ορίσετε το πλάτος του πτερυγίου και το μέγεθος της οπής στήριξης (διάμετρος). - Στρογγυλή γωνία r: ακτίνα των στρογγυλεμένων γωνιών.
- Περιθώριο υποδοχής-βύσματος: Αυτό θα συρρικνώσει ελαφρώς το μέγεθος του βύσματος για να διευκολύνει την εισαγωγή του στην υποδοχή. Η προεπιλογή είναι 0,1 χιλιοστά, αλλά υποψιάζομαι ότι αφήνοντας το 0 είναι εντάξει (επειδή οι τρύπες κοπής με λέιζερ έχουν γενικά αρνητικό σφάλμα, που σημαίνει ότι είναι μεγαλύτερες από το σχεδιασμό).
- Μέγεθος τρύπας φυματίωσης: μέγεθος τρύπας από πάνω-κάτω. Αυτό ρυθμίζεται ανάλογα με το μέγεθος των βιδών/κολονών που χρειάζεστε. Για παράδειγμα, εάν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε βίδες M3, ρυθμίστε αυτές να είναι ελαφρώς μεγαλύτερες από 3,0. αν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε βίδες M4, κάντε τις λίγο μεγαλύτερες από 4,0 και ούτω καθεξής.
- Στρώμα αετού: ορίζει ποιο στρώμα Eagle χρησιμοποιεί για να σχεδιάσει το περίβλημα. Από προεπιλογή χρησιμοποιεί το επίπεδο 104.
Εκτέλεση του σεναρίου: κατά την εκτέλεση του σεναρίου, θα κρύψει όλα τα επίπεδα εκτός από το επίπεδο Ακρυλικό (104 από προεπιλογή). Αυτό σας επιτρέπει να δείτε τη συνολική σχεδίαση του περιβλήματος. Μπορείτε να επιστρέψετε και να καταργήσετε την απόκρυψη των άλλων επιπέδων. Εάν εκτελέσετε ξανά το σενάριο, θα αφαιρέσει το υπάρχον περιεχόμενο στο επίπεδο Acrylic και θα δημιουργήσει ξανά τα περιγράμματα. Επομένως, προσέξτε να εκτελέσετε ξανά το σενάριο — εάν υπάρχει κάτι που θέλετε να διατηρήσετε (όπως προσαρμοσμένες αποκοπές όπως εξηγείται παρακάτω), θέλετε να τις τοποθετήσετε σε διαφορετικά επίπεδα για να μην εξαφανιστούν.
Τα σχολιασμένα σχήματα είναι πιο διαισθητικά για την εξήγηση των παραμέτρων:
Δημιουργία προσαρμοσμένων αποκοπών και χαρακτικών κειμένου
Το σενάριο δεν δημιουργεί αυτόματα εγκοπές για συνδέσμους και αυτό το μέρος πρέπει να το κάνετε μόνοι σας. Ωστόσο, το περίγραμμα του περιβλήματος ενσωματωμένο στο σχέδιο PCB διευκολύνει την ευθυγράμμιση των εγκοπών με τους συνδέσμους. Όπως φαίνεται στην τελευταία εικόνα παραπάνω: οι προσαρμοσμένες εγκοπές (χρωματισμένες το κόκκινο) είναι ενσωματωμένα στη σχεδίαση PCB, ώστε να μπορείτε να ευθυγραμμίσετε με ακρίβεια κάθε εγκοπή με τον καθορισμένο σύνδεσμο. Γενικά δημιουργώ τις προσαρμοσμένες εγκοπές σε διαφορετικό στρώμα, έτσι ώστε σε περίπτωση που το ακρυλικό στρώμα εξαφανιστεί, το στρώμα αποκοπής εξακολουθεί να διατηρείται. Μπορείτε επίσης να προσθέστε χαρακτικά κειμένου — όπου παραγγέλνω ακρυλικά κομμάτια, μπορούν να προσθέσουν χαρακτικά με λέιζερ μόνο με ένα μικρό επιπλέον κόστος. Έτσι, εάν χρειάζομαι ετικέτες για τους συνδέσμους, μπορώ εύκολα να τις προσθέσω στο προσαρμοσμένο στρώμα αποκοπής και να τις παραγγείλω ως χαρακτικά.
Παραγγείλετε ακρυλικά κομμάτια κομμένα με λέιζερ
Μόλις ολοκληρωθεί ο σχεδιασμός, δίνω μια παραγγελία από έναν πωλητή Taobao.com — το κινεζικό αντίστοιχο του eBay. Για να προετοιμάσω το σχέδιο για παραγγελία, εξάγω το στρώμα Acrylic και Custom Cutout μαζί σε ένα αρχείο DXF στο EagleCAD, μετά το μετατρέπω σε αρχείο Adobe Illustrator (.ai) και το στέλνω στον προμηθευτή. Στη συνέχεια καθορίζω το ακρυλικό πάχος, το χρώμα (το πιο κοινό είναι διαφανές, αλλά υπάρχει μια ποικιλία από άλλα χρώματα για να διαλέξετε). Βεβαιωθείτε ότι η κλίμακα του σχεδίου είναι κατάλληλη — οι Κινέζοι πωλητές εργάζονται με χιλιοστά (οι Αμερικανοί θα πρέπει επίσης!), επομένως βεβαιωθείτε ότι το σχέδιο έχει κλιμακωθεί στη σωστή κλίμακα χιλιοστών, κάτι που μπορείτε να κάνετε εύκολα στο Illustrator.
Συναρμολογήστε το περίβλημα
Η συναρμολόγηση του περιβλήματος είναι αρκετά απλή: περιλαμβάνει ένα σετ βιδών στο επάνω και κάτω πλαίσιο και κολώνες διαχωρισμού κάτω από το PCB και πάνω από το PCB. Γενικά μου αρέσουν οι πλαστικές βίδες και κολώνες καθώς είναι πολύ πιο ελαφριές από τις σιδερένιες ή χάλκινες βίδες και κολώνες. Τα ακρυλικά κομμάτια συνοδεύονται από καφέ προστατευτικό κολλώδες χάρτινο κάλυμμα. Μπορείτε να ξεφλουδίσετε το κολλώδες χάρτινο κάλυμμα. Εάν το ακρυλικό υλικό είναι διαφανές, μπορείτε να δείτε μέσα από το περίβλημα της πλακέτας κυκλώματος, η οποία φαίνεται πολύ ωραία. Γενικά ξεφλουδίζω μόνο το πάνω πάνελ και κρατάω το προστατευτικό κάλυμμα στα άλλα πάνελ, γιατί το ξεφλούδισμα του πολύ χαρτιού είναι κουραστικό και το καφέ χαρτί κάλυμμα δίνει μια ξύλινη εμφάνιση, κάτι που δεν είναι κακό. Τα κρατάω λοιπόν όσο γίνεται. Για να ξεφλουδίσετε το κάλυμμα, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα άλλο ακρυλικό κομμάτι ή μια σκληρή κάρτα κάποιου είδους για να σηκώσετε το κάλυμμα από τη μία γωνία και, στη συνέχεια, ξεφλουδίστε προσεκτικά και αφαιρέστε ολόκληρο το κάλυμμα. Μην χρησιμοποιείτε το νύχι σας γιατί μπορεί εύκολα να βλάψει το νύχι σας. Το ακρυλικό είναι αρκετά ανθεκτικό στις γρατσουνιές, επομένως η χρήση άλλου ακρυλικού για να βοηθήσει το ξεφλούδισμα είναι απολύτως ασφαλές.
Το GIF παρακάτω δείχνει τη διαδικασία συναρμολόγησης:
Περιορισμοί και Todo για το Μέλλον
Ίσως ο μεγαλύτερος περιορισμός του περιβλήματος κοπής με λέιζερ είναι ο χρόνος συναρμολόγησης — η συναρμολόγηση όλων αυτών των βιδών και των κολόνων κοστίζει χρόνο και εργασία. Δεδομένου όμως ότι δεν υπάρχει προκαταβολικό κόστος, είναι αρκετά κατάλληλο για έργα μικρής κλίμακας ή ως προσωρινό περίβλημα μέχρι να έχετε μια πιο μόνιμη λύση όπως ένα καλούπι έγχυσης. Επιπλέον, για έργα τύπου DIY, μπορείτε να δώσετε τα κομμάτια του περιβλήματος στους πελάτες και να τους αφήσετε να συναρμολογήσουν το περίβλημα. Είναι στην πραγματικότητα πολύ διασκεδαστικό, κάπως σαν τη φιλοσοφία των επίπλων Ikea — η αξία του δεν έγκειται μόνο στο χαμηλό κόστος, αλλά η συμμετοχή σας στη συναρμολόγηση του προϊόντος προσφέρει μια πιο συναρπαστική εμπειρία.
Υπάρχουν μερικές βελτιώσεις που θέλω να κάνω στο σενάριο και θα προσπαθήσω να τις επεξεργαστώ στο μέλλον. Το ένα είναι η δυνατότητα δημιουργίας ενός τοπικού αρχείου για την αποθήκευση των παραμέτρων. Προς το παρόν, εάν θέλετε να επανασχεδιάσετε το περίβλημα για το ίδιο κύκλωμα, πρέπει να θυμάστε με μη αυτόματο τρόπο ποιες παραμέτρους έχετε χρησιμοποιήσει στο παρελθόν — το σενάριο δεν θυμάται τις προηγούμενες παραμέτρους επειδή κάθε φορά που το εκτελείτε, θα φορτώνει την προεπιλογή Παράμετροι. Θα ήταν ωραίο να αποθηκεύει προηγούμενες παραμέτρους για μια συγκεκριμένη πλακέτα κυκλώματος σε ένα τοπικό αρχείο, καθιστώντας εύκολη την τροποποίηση στο μέλλον. Μια άλλη βελτίωση είναι η παροχή οπτικού βοηθήματος για να υποδείξει πού βρίσκεται το PCB στα πλαϊνά πάνελ, για να διευκολυνθεί ο σχεδιασμός εγκοπών για συνδέσμους κ.λπ. Αυτή τη στιγμή για να δημιουργήσω εγκοπές πρέπει ακόμα να κάνω πολλούς υπολογισμούς με το χέρι, οι οποίοι μπορούν να αυτοματοποιηθούν το μέλλον.
Αυτό είναι. Μη διστάσετε να το δοκιμάσετε και πείτε μου τη γνώμη σας. Εάν κάνετε τροποποιήσεις στο σενάριο και βελτιώσετε τις δυνατότητές του, παρακαλούμε να είστε γενναιόδωροι να μοιραστείτε τις συνεισφορές σας!
