¡DIY PCB de luz de anillo LED para microscopios !: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

¡Estoy de regreso y esta vez puse a prueba mis habilidades de diseño de tableros!

En este instructivo, les muestro cómo diseñé mi propio anillo de luz para microscopio y algunos desafíos que encontré en el camino. Compré un segundo microscopio para uso electrónico y, a diferencia del primero, no venía con un anillo de luz. Después de una búsqueda rápida en Google, descubrí que las buenas luces de anillo son un poco caras sin casi ninguna razón, tal vez no estaba buscando en el lugar correcto, pero no estaba contento con los precios. No me atreví a pagar ni siquiera 30 dólares por una luz por lo que es. Quiero decir que es básicamente una luz de flash, ¿por qué cuestan tanto? Después de darme cuenta de que no quería comprar uno, pensé que sería divertido hacerlo yo mismo. Me encanta diseñar placas y soldar, así como proyectos divertidos, ¡así que intentémoslo! Mi luz cuenta con 48 leds de color blanco brillante / amarillo suave que se pueden encender en grupos o todos a la vez y se pueden atenuar. ¡Es un accesorio realmente útil del que puede beneficiarse cualquier microscopio! Este proyecto le muestra cuán útiles son los prototipos de PCB, ya que terminé cometiendo algunos errores con el primer diseño y tuve que enviar un segundo lote con las actualizaciones. Esto podría haber sido muy costoso si asumiera que todo estaba bien y ordenara docenas de tablas la primera vez, ¡pero repasaremos todo eso a lo largo del camino! Asegúrese de consultar el PDF para obtener imágenes más claras del esquema. ¡Este proyecto está patrocinado por JLC PCB, visite su sitio web y vea mi video para obtener más información sobre sus servicios!

Suministros

Todo lo necesario para esta placa se puede encontrar en los archivos adjuntos.

Paso 1: Mire el video que cubre la compilación completa y siga los pasos para obtener más información

Estoy tratando de aumentar el valor de producción de mis proyectos, por lo que cualquier consejo y crítica constructiva son bienvenidos. Esto es solo un pasatiempo para mí, pero quiero mejorar y ver a dónde puede llegar:)

Paso 2: primer diseño

Mi objetivo al hacer esto era tener un anillo de luz muy brillante y compacto con algunas características adicionales. Quería alternar 1 de los 4 grupos de leds uno a la vez o todos a la vez. Puede que esta no sea una característica deseable para todos, pero quería arrojar luz en ciertos ángulos para iluminar los objetos de manera diferente para ciertas aplicaciones y fotografías. El circuito de control consumió una buena cantidad de espacio en mi pequeña placa del tamaño de un águila freemium, pero eso solo lo hizo más divertido de descubrir.

La idea de controlar los leds en el primer diseño fue realmente simple, pero gracias a mi impaciencia me encontré solucionando algunos problemas y agregando funciones para el segundo diseño, pero profundizaremos más en eso en unos pocos pasos. Los 48 leds están en grupos de 12 formados por 3 juegos de leds en paralelo con 4 en serie. Cada grupo está controlado por un transistor y el transistor está controlado por una señal alta de un contador de décadas que cambia sus salidas según una entrada de reloj manual (botón). Hay 4 grupos de leds pero necesitamos salidas de contador de 5 décadas para encender 1-4 y la 5ta para encenderlas todas. Cada base de transistor está vinculada a una salida que le permite encenderse. ¿Cómo usamos la quinta salida para encender todos los leds sin entrar en conflicto con otros grupos cuando se activan por sí mismos? Diodos! La quinta salida del contador está vinculada a 4 diodos con sus ánodos en paralelo y sus cátodos en cada base de transistor. Esto nos permite activar todos los transistores a la vez sin que se filtre corriente a otras bases cuando 1 de los 4 grupos se activa por sí mismo. Los 48 leds requieren un suministro de 12 voltios (4 leds en serie x3v = 12v) y el circuito de control requiere 5 voltios, por lo que usamos una fuente de alimentación de 12 voltios y agregamos un regulador lineal de 5 voltios para bajar el voltaje para alimentar los circuitos de control. Después de soldar todo, no funcionó correctamente:(. Al principio estaba desanimado, pero me di cuenta de que esto suele ser parte del proceso al diseñar placas. Se te ocurre una idea, la haces, encuentras los problemas y los solucionas. Yo He aprendido a no esperar que algo funcione primero, inténtalo y, al hacerlo, cuando algo funcione, primero inténtalo. Estoy realmente sorprendido, pero todo es parte del proceso. Quizás te preguntes por qué diseñé todo usando partes smd y la respuesta es simple. Ya que Estoy usando la versión gratuita de eagle. Estoy atascado con una dimensión máxima de la tabla y no puede ser más grande de lo que se me ocurrió, por lo que todo tiene que existir en una tabla que mida 90 mm y que falte un gran trozo en el en el medio, lo que nos deja con una superficie muy pequeña de 18 mm de ancho. Si usara leds de orificio pasante, tendría que enrutar los cables y eso llevaría demasiado tiempo. ¿Quizás en el futuro? Por cierto, el enrutamiento se graba en un círculo fue divertido.

Paso 3: Primeros errores de diseño y modificaciones necesarias para que funcione

Después de solucionar los problemas del primer diseño, me di cuenta de que había demasiados errores para dejarlos en paz. Los errores son los siguientes;

• El pin de activación del reloj para el contador de décadas no estaba conectado a tierra, lo que significaba que no se registraría.
• La secuencia del reloj se estropeó debido a la omisión de Q3 en el esquema.
• A los transistores de paquete dual no les gustaba jugar bien entre sí
• Los diodos que se ejecutaban en serie con la resistencia de la base del transistor no permitían que pasara suficiente corriente para activar los transistores.

Para que el diseño funcione, cambié los transistores de paquete doble por los de paquete único, moví la posición del cátodo del diodo para que funcionara en paralelo con la resistencia base y solucioné los errores con el circuito de control. Usé alambre de cobre muy delgado para ejecutar todos mis grabados mod. Después de tener una placa funcional, ¡cargué todas las correcciones en eagle para la ronda 2!

Paso 4: Diseño 2 con características adicionales

Después de abordar todos los problemas con el primer diseño, seguí adelante y agregué un atenuador externo usando un atenuador PWM de ánodo común que compré en Amazon. El primer diseño carecía de una función de atenuación y la placa estaba demasiado llena para agregar más, así que experimenté con una barata de Amazon y descubrí que funcionaba. En lugar de atar todos los leds a 12v, ahora están vinculados a la señal PWM, que es una almohadilla adicional en la placa. Cubro más el atenuador en mi video.

Además del atenuador, agregué resistencias a los grupos de led y resistencias desplegables a la base de los transistores como una medida 'por si acaso'. No se están utilizando a partir de ahora, pero es mejor prevenir que curar y agregué un interruptor táctil a la placa en lugar de montarlo externamente. La intención originalmente era usar un estuche, pero después de ver lo compacto que era, abandoné esa idea en la ronda 2. ¡Soldeé todos los leds seguidos de todas las demás partes y lo probé y funcionó! ¡Como debe ser! ¡También es muy brillante! Si realmente quieres poner a prueba tu paciencia, sigue adelante y suelda a mano un total de 96 leds frágiles. Les encanta derretirse si se tarda un segundo más en soldarlos. Tenga en cuenta que r7-r10 no tiene valores enumerados, utilicé resistencias de 100 ohmios, pero este valor puede cambiar según sus necesidades. Tenga en cuenta que r11-r14 no tiene valores porque no se están utilizando. Tenga en cuenta que c2 y c3 tienen los valores incorrectos en la lista. Terminé usando tapas de 16 uf, no 0.1 uf. (todas las tapas y resistencias smd son 0805)

Paso 5: El tablero funciona. ¿Ahora que?

Ahora es el momento de hacerlo montable. Para hacer esto, utilicé dos varillas de acoplamiento roscadas y tornillos de mariposa. Tomé prestada la idea de otras luces.

Raspé las varillas de separación del acoplador y usé epoxi de dos partes para adherirlas al tablero. Si vuelvo a visitar este proyecto en el futuro, podría planificar el montaje en el nivel de la placa.

Paso 6: ¡Eso es una envoltura

Sí, limpié el producto final con mucho alcohol. Durante el montaje y la prueba, utilicé mucha colofonia y debería haber limpiado mucho, pero estaba demasiado distraído para hacerlo funcionar. Realmente espero que hayas disfrutado de este instructivo tanto como yo al hacerlo. Si tuviera que hacer una versión 3 de este proyecto, agregaría un alivio de tensión para el cable de alimentación, me tomaría el tiempo para implementar mi propio atenuador en la placa y planificaría mejor el montaje. Aparte de eso, estoy realmente emocionado de cómo resultó esto y sí, puede haber sido una ruta extraña tomar el control simplemente comprando uno, pero muchas personas no se dan cuenta de lo divertido y gratificante que es HACERLO USTED MISMO. Al final, tuve suficientes piezas para 3 o más tablas completas, lo que resulta más barato que comprar tres. Si planea hacer esto usted mismo, asegúrese de usar jlcpcb.com para su pedido. ¡Recibirás 5 tableros profesionales con tu elección de color por solo 2 dólares!

Gracias por llegar tan lejos y si te gustó este proyecto, ¡asegúrate de seguirme aquí y en mi canal de youtube! ¡Te veré la próxima vez!

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