Browserbasierte PCBs - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Wenn Sie Projekte annehmen oder erstellen, werden einige einfach und andere schwierig sein. Einige werden einmalig sein, andere müssen maßstabsgetreu hergestellt werden. In diesem Artikel werden wir mein bisher größtes Projekt, Distributed Symphony, untersuchen und wie der Mikrocontroller im Kern in einem Browser gebaut wurde.

Schritt 1: Die Gelegenheit

Die Distributed Symphony ist das größte und komplexeste Projekt, das mir gelungen ist. Einmal im Jahr habe ich die einmalige Gelegenheit, einem Publikum von 600 Führungskräften eine unterhaltsame Erfahrung in einem Firmen-Offsite zu bieten. In den letzten paar Teilen wurde der "Spaß" als Design-Herausforderung verpackt. Die Aufforderung für die erste Iteration war, eine Ballmaschine zu bauen, die einen Ball genau zwei Sekunden lang auf seine Bahn schickt. Jedes Jahr in Folge hatte eine zunehmende Komplexität und technische Präsenz. In diesem Jahr habe ich beschlossen, dass es an der Zeit ist, eine Erfahrung zu entwerfen, die Ehrfurcht einflößt.

Schritt 2: Verteiltes Sypmony

Das Projekt bestand aus einhundertzwanzig Bausätzen, die alle Zutaten enthielten, die ein fünfköpfiges Team benötigt, um ein Schlaginstrument zu bauen. Jedes Kit enthielt die folgenden Artikel.

• Angeschlossener Mikrocontroller
• Magnetkugel-Tropfer
• Instrumentierter Resonator aus einem Glockenspiel
• Auslösetaste
• Zehn Holzkugeln
• Baumaterial
• Künstlerische Elemente

Im Mittelpunkt dieses Projekts stand der Mikrocontroller. Das Hinzufügen von Logik und Cloud-Konnektivität sollte das Erlebnis verbessern und nicht im Weg stehen. Das Controller-Board hatte auf einfachste Weise eine beträchtliche Funktionalität offengelegt. Widerstandswerte, Leistungsanliegen, Dioden und Kondensatoren wurden in das Platinendesign integriert, sodass sich die Teilnehmer auf die Herausforderung und nicht auf die Technologie konzentrieren konnten.

Schritt 3: Chancen nutzen

Dieses Projekt bot die Möglichkeit, einen Schwarm kundenspezifischer SMT-Mikrocontroller-Boards zu bauen. Dies war neu für mich, schien aber etwas zu lernen und eine große Herausforderung zu sein. Um die Boards zu entwerfen, habe ich Upverter verwendet. Es ist eine sehr coole browserbasierte End-to-End-Lösung für PCB-Design und -Produktion. Sobald Sie sich daran gewöhnt haben, Komponenten in ihrer Bibliothek zu finden, ist es einfach zu verwenden. Die Boards basierten auf dem sehr leistungsfähigen ESP32-Mikrocontroller. Die Platinen wurden für die Dauer dieses Projekts entwickelt, da sie für eine Spende gekennzeichnet waren, um Kindern beim Erlernen von Code und Schaltungsdesign zu helfen. Jedes Board hat die folgenden Eigenschaften:

• ESP32-Mikrocontroller - WLAN- und Bluetooth-fähig
• Zwei PWM-Magnet-/Motor-Header
• Vier geerdete 3,3-V-GPIO-Header
• Zwei Neopixel-Strip-Treiber
• Zwei kapazitive Touchpads und optionale Header
• Integriertes LCD-Display
• Onboard Single Neopixel
• Onboard-USB-zu-UART-Programmierer -
• 5V Strombus
• 3V Strombus

Das Projekt verwendete nur einen einzigen Solenoid-Treiber, das LCD-Display, Onboard-Neopixel und drei der GPIO-Header. Die zusätzliche Funktionalität wird seitdem im Rahmen von praxisorientierten Lehrwerkstätten für Kinder verwendet.

Schritt 4: Planen Sie es aus

Der erste Schritt bei der Herstellung Ihrer benutzerdefinierten Leiterplatten besteht darin, sie zu planen. Wenn es um Schaltungsdesign geht, bedeutet das, Ihren Schaltplan zu erstellen. Ich benutzte mein Steckbrett, um jede Funktion des größeren Projekts zu entwerfen. Als jede Schaltung anfing zu arbeiten, übersetzte ich sie sorgfältig in das Upverter-Schema-Tool. Danach räumte ich das Steckbrett aus und machte mich an den nächsten Abschnitt, bis die Controller-Platine logisch vollständig war.

Schritt 5: Legen Sie es aus

Der nächste Schritt in der Hardware-Produktion ist das PCB-Layout. Das hat viel mehr Spaß gemacht, als ich dachte, es war, als würde man SimCity mit Strom spielen. Das Upverter-Layout-Tool ist ziemlich cool und macht Spaß. Je mehr ich damit arbeitete, desto mehr verfeinerte ich das Design und suchte, wo immer möglich, nach Stilpunkten. Es ist Ihre Aufgabe, Drähte zwischen den Komponenten hinzuzufügen. Es gibt grüne Linien, die Verbindungen hervorheben, die nicht mit Kupfer verfolgt werden. Der aufregendste Teil des PCB-Layouts ist die Möglichkeit, Erdungsspuren zu überspringen. Alles, was sie tun müssen, ist die untere Schicht zu berühren und sie sind geerdet, ganz einfach! Während wir über die unterste Schicht sprechen, ist das eine andere Schönheit. Wenn Sie viele Spuren haben, die im Weg sind, müssen Sie nur auf die unterste Ebene fallen, den Verkehr umgehen und auf der anderen Seite wieder auftauchen.

Schritt 6: Machen Sie es real

Sobald Sie in die Produktion gehen, werden die Dinge real und richtig teuer. Finden Sie ein Produktionshaus, bei dem Sie sich wohl fühlen oder das jemand, den Sie kennen, schon einmal benutzt hat. Sie senden ihnen Dateien, um Ihre Boards zu erstellen und optional die vollständige Montage durchzuführen. Der Großteil der Kosten entfällt auf den Kauf der Teile und die Montage. Da dieses Projekt viele Einheiten sowie die Verwendung von SMD-Komponenten erforderte, entschied ich mich für das Produktionshaus, um die Montage durchzuführen.

Upverter verfügt über einen Download-Bereich, in dem Sie die Dateien generieren können, die Sie für die Übergabe an die Produktion benötigen. Um etwas Hin und Her zu sparen, hier ist die Liste der Dateien, die ich exportiert habe:

• GerberFiles
• NC-Bohrer (Excellon)
• XYRS (Pick and Place)
• Stückliste

Seien Sie bereit, ein oder zwei kleinere Testläufe durchzuführen, bevor Sie Ihre Großbestellung versenden. Mein Design ging vor der großen 130-teiligen Bestellung in zwei kleine Produktionsläufe mit jeweils Fehlern. Ich habe die Bestellung um zehn aufgefüllt, nur für den Fall, dass einige der Boards mit Fehlern produziert wurden. Wie Sie im zweiten Bild sehen können, musste ich grüne Überbrückungsdrähte verwenden, um die Platinen aus einem der früheren Produktionsläufe zu befestigen. Das war's, Sie sind jetzt stolzer Besitzer von 5 bis 50.000 kundenspezifischen Controller-Boards.

Schritt 7: Die Enthüllung

Dies war das bittersüße Ende eines langen langen Weges. Die Kits wurden verteilt und prompt gegeben. Die Teams machten sich daran, ein perkussives Instrument zu bauen, das bei jedem Tastendruck zuverlässig eine Kugel auf den Resonator fallen lassen konnte. Im Verlauf des Builds stellten wir fest, dass die Projekte mit der Cloud verbunden waren und über entsprechende mobile Dashboards verfügten. Die Teams nutzten das mobile Dashboard, um Muster in ihre Geräte einzuspielen. „Save and a Haircut“war nun das Ziel. Als der Großteil der Teams "Shave an a Haircut" spielen konnte, waren wir bereit für das Recital.

Alle luden ihre Ballhopper und traten zurück. Wir haben unsere Administrationskonsole verwendet, um individuelle Maschinen-Offsets zu berechnen und Songs über alle Maschinen hinweg abzuspielen, als ob sie ein einziges Instrument wären. Wir testeten mit Guns and Roses und spielten dann etwas Bach. Der Raum füllte sich mit leiser Musik und es war ein Erfolg.

Bauen Sie weiter und lassen Sie sich nicht von benutzerdefinierten PCB-Projekten abschrecken oder behindern. Sie sind absolut machbar und es gibt eine ganze Welt der Unterstützung da draußen.