PCB basados en navegador: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

A medida que asuma o cree proyectos, algunos serán fáciles y otros serán difíciles. Algunos serán únicos y otros deberán realizarse a escala. En este artículo, exploraremos mi proyecto más grande hasta la fecha, Distributed Symphony, y cómo el microcontrolador en su núcleo se construyó en un navegador.

Paso 1: La Opprotunidad

The Distributed Symphony es el proyecto más grande y complejo que he llevado a cabo. Una vez al año tengo la oportunidad única de llevar una experiencia divertida a una empresa externa para una audiencia de 600 ejecutivos. En las últimas entregas, la "diversión" se ha empaquetado como un desafío de diseño. El mensaje para la primera iteración fue construir una máquina de bolas que envíe una bola en su camino durante exactamente dos segundos. Cada año sucesivo tuvo una complejidad y una presencia técnica crecientes. Este año decidí que era hora de diseñar una experiencia que fuera impresionante.

Paso 2: Sypmony distribuido

El proyecto consistió en ciento veinte kits que contenían todos los ingredientes necesarios para que un equipo de cinco personas creara un instrumento de percusión. Cada kit incluía los siguientes elementos.

• Microcontrolador conectado
• Cuentagotas de bola solenoide
• Resonador instrumentado de un Glockenspiel
• Botón disparador
• Diez bolas de madera
• Materiales de construcción
• Elementos artísticos

Un elemento central de este proyecto fue el microcontrolador. Agregar lógica y conectividad en la nube tenía la intención de mejorar la experiencia y no estorbar. La placa controladora tenía una funcionalidad considerable expuesta de la manera más simple posible. Los valores de las resistencias, los problemas de potencia, los diodos y los condensadores se integraron en el diseño de la placa para que los participantes tuvieran la libertad de concentrarse en el desafío y no en la tecnología.

Paso 3: arriesgarse

Este proyecto presentó la oportunidad de construir un enjambre de placas de microcontrolador SMT personalizadas. Esto era nuevo para mí, pero parecía algo que valía la pena aprender y un gran desafío. Para diseñar las placas utilicé Upverter. Es una solución de extremo a extremo basada en navegador muy interesante para el diseño y producción de PCB. Una vez que se acostumbre a buscar componentes en su biblioteca, será fácil de usar. Las placas se basaron en el microcontrolador ESP32 muy capaz. Los tableros fueron diseñados para durar más que este proyecto, ya que fueron marcados para donación para ayudar a los niños a aprender código y diseño de circuitos. Cada tablero tiene las siguientes características:

• Microcontrolador ESP32 - Compatible con Wifi y Bluetooth
• Dos cabezales de motor / solenoide PWM
• Cuatro cabezales GPIO de 3.3V con conexión a tierra
• Dos controladores de tira de Neopixel
• Dos almohadillas táctiles capacitivas y encabezados opcionales
• Pantalla LCD incorporada
• Neopixel único a bordo
• Programador de USB a UART integrado -
• Bus de alimentación de 5 V
• Bus de potencia de 3 V

El proyecto solo usó un solo controlador de solenoide, la pantalla LCD, Neopixel integrado y tres de los encabezados GPIO. Desde entonces, la funcionalidad adicional se ha utilizado como parte de talleres prácticos de enseñanza para niños.

Paso 4: planifíquelo

El primer paso para hacer sus PCB personalizados es planificarlo. Cuando se trata de diseño de circuitos, eso significa crear su esquema. Usé mi tablero para diseñar cada característica del proyecto más grande. A medida que cada circuito comenzó a funcionar, lo traduje cuidadosamente a la herramienta Upverter Schematic. Después de eso, limpié el tablero y me puse a trabajar en la siguiente sección hasta que el tablero del controlador estuvo lógicamente completo.

Paso 5: Dispóngalo

El siguiente paso en la producción de hardware es el diseño de PCB. Esto fue mucho más divertido de lo que pensé que iba a ser, fue como jugar SimCity con electricidad. La herramienta de diseño Upverter es muy buena y divertida de usar. Cuanto más trabajaba con él, más pulía el diseño y buscaba puntos de estilo siempre que era posible. Es su trabajo agregar cables entre los componentes. Hay líneas verdes que resaltan las conexiones no trazadas con cobre. La parte más emocionante del diseño de PCB es la capacidad de omitir trazos de tierra. Todo lo que tienen que hacer es tocar la capa inferior y están conectados a tierra, ¡fácil! Mientras hablamos de la capa inferior, eso es otra cosa hermosa. Si tiene muchos rastros que se interponen en el camino, todo lo que necesita hacer es bajar a la capa inferior, rodear el tráfico y volver a aparecer en el otro lado.

Paso 6: hazlo realidad

Una vez que pasas a la producción, las cosas se vuelven reales y realmente caras. Encuentre una casa de producción con la que se sienta cómodo o una que alguien que conozca haya usado antes. Les enviará archivos para crear sus tableros y, opcionalmente, realizar el ensamblaje completo. La mayor parte del costo está en la compra de las piezas y el ensamblaje. Dado que este proyecto requería muchas unidades, además de utilizar componentes de montaje en superficie, opté por la casa de producción para hacer el montaje.

Upverter tiene una sección de descargas donde puede generar los archivos que necesita para transferir a producción. Para ayudar a salvar un poco la espalda y la cuarta, aquí está la lista de archivos que exporté:

• GerberFiles
• Taladro NC (Excellon)
• XYRS (elegir y colocar)
• Lista de materiales

Esté preparado para hacer una o dos pruebas más pequeñas antes de enviar su pedido grande. Mi diseño pasó a dos pequeñas tiradas de producción, cada una con errores antes del gran pedido de ciento treinta piezas. Completé el pedido por diez en caso de que algunas de las tablas se produjeran con errores. Como puede ver en la segunda imagen, tuve que usar cables de puente verdes para arreglar las placas de una de las series de producción anteriores. Eso es todo, ahora es el orgulloso propietario de 5 a 50, 000 placas controladoras personalizadas.

Paso 7: la revelación

Este fue el final agridulce de un largo camino. Los kits se distribuyeron y se entregó puntualmente. Los equipos se propusieron construir un instrumento de percusión que pudiera dejar caer de manera confiable una bola sobre el resonador con cada pulsación de botón. A medida que avanzaba la compilación, revelamos que los proyectos estaban conectados a la nube y tenían los correspondientes paneles móviles. Los equipos utilizaron el panel de control móvil para reproducir patrones en sus dispositivos. "Guardar y un corte de pelo" era ahora el objetivo. Una vez que la mayoría de los equipos pudieron tocar "Shave an a Haircut", estábamos listos para el recital.

Todos cargaron sus tolvas de bolas y dieron un paso atrás. Usamos nuestra consola administrativa para calcular compensaciones de máquinas individuales y reproducir canciones en todas las máquinas como si fueran un solo instrumento. Probamos con Guns and Roses y pasamos a tocar algo de Bach. La sala se llenó de música tenue y fue un éxito.

Siga construyendo y no permita que los proyectos de PCB personalizados le asusten o se interpongan en su camino. Son totalmente factibles y hay todo un mundo de apoyo ahí fuera.