پرینت سه بعدی مدار چاپی – بهمراه فایل و راهنما

در این پروژه، بوسیله پرینتر سه بعدی تخته مداری را خواهیم ساخت که سه چراغ LED روی آن چشمک می زنند. این پروژه را کاربری به نام میکی (mikey) در سایت Instructables.com به اشتراک گذاشته است. او از مواد رسانا برای این کار بهره برده و از روکش مسی در این پروژه استفاده نکرده است.

این تخته مدار که نیازی به لحیم کاری ندارد، بسیار به مدار استاندارد و لحیم شده Prefboard با ضخامت ۱/۱۶ اینچ شباهت دارد و دارای سوراخهایی برای اتصال اجزای دیگر است. در زیرِ سوراخ ها کانال هایی پرینت شده است که پس از اتمام پرینت با اپوکسی پر می شود.

در واقع این یک تخته مدار تجربی و آزمایشی است که میتوان اجزای آن را براحتی و بدون نیاز به لحیم کاری به آن متصل کرد. هرچند شاید این وسیله کارایی چندان زیادی نداشته باشد، اما به سادگی می توان فهمید که تصویری از آنچه در آینده امکان پذیر است را به ما نشان می دهد.

اگرچه ساختن این تخته مدار ساده است، اما همچنان به مقداری مهارت و توجه نیاز دارد تا اجزای آن به شکلی وصل شوند که در انتهای کار وسیله ای سالم و مطمئن ساخته شود. در ضمن توجه داشته باشید که پست میکی کمی قدیمی است و ما مجبوریم اصلاحاتی در آن انجام دهیم.

طراحی مدار چاپی

میکی طراحی تخته مدار را به صورت دو بعدی انجام داده و عرض دیواره ها را ۰.۰۳ اینچ (۰.۰۷ سانتیمتر)  و عرض مسیر ها را ۰.۰۷ اینچ (۰.۱۷ سانتیمتر) تعیین کرده است. او پرینت را با ارتفاع ۰.۰۶ اینچ (۰.۱۵ سانتیمتر) انجام داده است. این مقدار همچنین عمق مسیر ها نیز محسوب می شود که بعدا باید با متریال رسانا پر شوند.

در بالای تخته، پنلی با ضخامت ۰.۰۷ سانتیمتر قرار دارد که دارای سوراخ های ۰.۱۷ سانتیمتر مربعی برای نصب اجزای دیگر است.

کاربران میگویند ممکن است که بعد از پرینت متوجه شوید که سوراخ ها بسیار کوچک هستند. در این صورت، شما می توانید با استفاده از دریل کمی داخل آنها را تراش دهید. یا این که می توانید سوراخ ها را دوباره طراحی کنید تا کمی عریض تر باشند.

بین مسیر ها فاصله استاندارد ۰.۰۱ اینچی (۰.۰۲۵ سانتیمتری) وجود دارد. برای متریال رسانا می توانید از هر چیزی مانند رنگ های تجاری رسانا یا اپوکسی رسانا استفاده کنید.

فایل STL از سایت Thingiverse دریافت شده است (V-P-N را  روشن کنید).

https://www.thingiverse.com/thing:201913/

https://www.instructables.com/3D-Printing-3D-Print-A-Solderless-Circuit-Board/

مواد لازم پرینت سه بعدی:

• متریال ترموپلاستیک فیلامنت PLA
• دستگاه چاپگر سه بعدی FDM
• PICAXE-08M2 microcontroller (یا هر میکرو کنترلر دیگر که بتوانید خودتان به آن برنامه بدهید)
• اپوکسی رسانا
• سه عدد LED
• سه عدد رزیستور (یک عدد ۱۰ کیلواهم، یک عدد ۱۰۰ کیلو اهم و یکی هم ۲۲ اهم)

ابزار لازم اسمبلکاری:

• سمباده
• قطره چکان
• دریل
• خلال دندان

طبیعتا، اگر به پرینتر سه بعدی دسترسی ندارید می توانید آن را به مراکز پرینت سه بعدی سفارش دهید.

میکی برنامه ریزی میکروکنترلر را به وسیله یک اسکریپت ساده انجام داده که در پست مربوط به این پروژه در سایت Instructables موجود است. برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد می توانید به سایت Picaxe سر بزنید.

https://picaxe.com/getting-started/downloading-your-first-program/

مونتاژ قطعات مدار چاپی

ابتدا، اجزا را روی تخته مدار نصب کرده و سپس سر آنها بریده و خم کنید. حواستان باشد که هر چقدر سرِ اتصالات الکترونیک بلند تر باشد، بهتر کار می کنند. به همین دلیل، بهتر است آنها را دو بار خم کنید. هنگامی که همه اجزا در جای خود قرار گرفتند، وقت آن است که آنها را بچسبانید.

مطمئن شوید که اپوکسی تا زیرِ ارتفاع دیواره ها بالا آمده است. با استفاده از خلال دندان از اتصال کاملِ سرِ اجزا با مواد رسانا اطمینان حاصل کنید. اگر می خواهید ارتباط الکتریکی بهتری داشته باشید، باید از درست خم شدن سر اجزا و آغشته شدن آنها به مواد رسانا کاملا اطمینان خاطر حاصل کنید.

بگذارید که قطعه مونتاژ شده یک شب در هوای اتاق بماند تا خشک شود.

بعد از خشک شدن متوجه خواهید شد که ماده رسانا منقبض شده است. این به معنی است که شما باید به آن رسیدگی کنید. تمام سوراخ ها، شکاف ها و حباب ها را با اپوکسی تازه بپوشانید. پس از خشک شدن، با استفاده از سمباده تمام مواد رسانای اضافه را حذف کنید.

مدار شما آماده است و می توانید آن را امتحان کنید.

یک نکته مهم: مواد رسانا هرگز نباید یخ بزند. همچنین بهتر است که پس از آزمایش، کل مدار را به وسیله ماده ای مانند سیلیکون مهر و موم کنید تا از نفوذ اکسیژن با رطوبت جلوگیری شود. روکش کردن مدار با استفاده از اپوکسی یا سیلیکون باعث می شود که اجزای مدار ارتباطشان قطع نشود و در اثر لرزش یا فشار تکان نخورند.

میکی تایید می کند که اگرچه این تخته مدار به زودی نمی تواند جایگزین مدار های لحیم شده سنتی شود، با این حال قدمی برای نزدیک شدن به تخته مدار های پرینت شده است. همان طور که قبلا هم گفته شد، هدف از این پروژه نشان دادن امکانات پرینت سه بعدی در آینده است.

احساس ماجراجویی دارید؟ تلاش کنید برنامه نویسی میکروکنترلر را خودتان انجام دهید.