Создание «интеллектуального» электронного устройства на базе микроконтроллера и исследование растворов для травления печатных плат Выполнил: Денисов Егор Анатольевич Ученик 11 «Б» класса ГБОУ Лицей № 1568 Руководитель: Калашникова Галина Митрофановна 1
Цель работы Ø апробация методов, необходимых для создания прибора на основе микроконтроллера Задачи работы Ø Ø Ø составление принципиальной электрической схемы электронного устройства; подбор оптимального раствора для травления печатных плат; изготовление печатной платы; написание программы для микроконтроллера на языке С в среде Atmel Studio 6. 0; создание 3 D модели корпуса прибора; сборка действующей модели электронного устройства. 2
Процесс создания печатной платы на примере одной из тестовых плат Создание шаблона платы для печати Печать шаблона на термотрансферной бумаге Перенос шаблона на медь при нагревании Травление Фольгированный стеклотекстолит FR 4 Очищение поверхности Вырезание необходимой формы Травление – процесс управляемого удаления поверхностного слоя материала (в данном случае меди) с заготовки под действием специальных реактивов. Это один из самых важных этапов производства печатной платы. Готовая плата 3
Исследование растворов для травления печатных плат Для исследования растворов была сделана партия тестовых плат Приготовление некоторых из исследуемых растворов Водяная баня для травления при температурах выше комнатной Раствор персульфата аммония до и после травления Процесс травления в одном из растворов (Cu. SO 4). Плата закрепляется вертикально, что не дает осадку мешать травлению 4
Сравнение времени травления тестовых плат в различных растворах Раствор t˚C 25˚C 45˚C 60˚C 75˚C Fe. Cl 3 15, 5 7, 5 4, 5 3, 0 H 8 C 6 O 7 21, 5 6, 5 3, 0 - Cu. SO 4 57, 0 22, 5 15, 0 10, 0 Сu. Сl 2 (вар. 1) 150, 0 90, 0 50, 0 30, 0 (NH 4)2 S 2 O 8 13, 5 4, 5 3, 0 2, 0 HCl 14, 0 - - - Сu. Сl 2 (вар. 2) 70, 0 42, 5 25, 5 19, 0 Сu. Сl 2 (вар. 3) 8, 5 - - - HNO 3 1, 5* - - - Время травления, мин. * - состав растворил шаблон, плата испорчена 5
Проверка качества и чистоты тестовых плат Микрофотографии плат, вытравленных в растворе: Хлорного железа Микроскоп с цифровой камерой Персульфата аммония Медного купороса Хлорида Меди (вар. 3) 6
Печатные платы для электронного устройства Принципиальная электрическая схема Плата зарядки аккумулятора Основная плата управления Шаблоны печатных плат (Скриншоты из программы Sprint. Layout 6) Для удобства установки в корпус схема разделена на две части 7
После обработки заготовки, травления, пайки и программирования микроконтроллера Микроконтроллер ATtiny 13 A Обеспечивает: • контроль заряда аккумулятора • несколько уровней яркости • энергоэффективность • управление фонарем одной кнопкой Программа писалась на языке С в среде Atmel Studio 6. 0 Микроконтроллер программировался с помощью usb программатора AVR 910, также собранного самостоятельно ранее Линейный драйвер AMC 7135 Для стабилизации тока через светодиод • яркость не падает по мере разряда аккумулятора • светодиод не перегружается и не перегревается, что увеличивает его срок службы Законченная плата управления Индикаторный светодиод для отображения уровня заряда аккумулятора USB программатор 8
Изготовление корпуса 3 D-модели (программа Solid. Works 2012) деталей корпуса. Всего 5 частей. Корпус печатался на 3 D-принтере Picaso Designer из красного и фиолетового ABS пластика 3 D-модель сборки с разнесенным видом 9
Заключение üНаилучшим для травления печатных плат в лабораторных условиях является раствор персульфата аммония. Азотная кислота не пригодна для травления печатных плат üРазработанный корпус был успешно распечатан на 3 D принтере. В моделях деталей ошибок не обнаружилось. üДетали корпуса и изготовленные печатные платы правильно состыковались между собой, сборка прошла успешно. üПрограмма выполняет поставленные задачи. Осциллограммы напряжения на светодиоде в различных режимах работы: 10% 100% 30% 10
1. Электронное устройство «фонарь» работает исправно. Регулирует яркость светодиода, питает его стабилизированным током (яркость не падает с разрядом аккумулятора, увеличивается срок службы светодиода). Правильно работает индикация заряда аккумулятора, экстренное выключение при переразряде. 2. Очевидно, что фонарь является лишь частным случаем применения используемых в настоящей работе технологий. Проектирование принципиальных электрических схем, изготовление печатных плат для их реализации, программирование (если плата содержит микроконтроллер, ПЛИС и т. д. ), 3 D-проектирование и 3 D-печать. На основе этих методов можно создать огромное количество устройств, систем и приборов начиная от портативных зарядных устройств, радиоприемников, акустических систем и заканчивая системами автоматизации, такими как «умный дом» . Электронное устройство после окончательной сборки 11
Спасибо за внимание! 12
Скачать презентацию Создание интеллектуального электронного устройства на базе микроконтроллера и
526fa5877f7c8b5d173575dc23f1bd46.ppt