Электроника для начинающих или как собрать датчик направления магнитного поля
Прототип платы датчика
Привет, Хабр!
Когда-то давно, лет восемь назад, в одном из моих проектов мне потребовалось отслеживать направление магнитного поля, и для этих целей была разработана плата индикатора направления. Прошло время, датчик успешно утерян, но, как это бывает, неожиданно возникла необходимость в нем. Поэтому в этой статье я решил описать процесс изготовления данного устройства в домашних условиях и с использованием доступного современного оборудования для DIY.
Описание устройства
Как я упоминал выше, устройство должно выполнять детектирование направления магнитного потока, а в качестве индикатора будет использоваться RGB светодиод. Принципиальная схема довольно проста и состоит из доступных компонентов, донором которых может служить старый CD или DVD привод. В схеме применяется два ключевых компонента. Это линейный датчик Холла и сдвоенный операционный усилитель. Ниже приведена принципиальная схема устройства.
Принципиальная схема
Проектирование и сборка устройства
Проект печатной платы разрабатывался в KiCAD, ниже вы можете видеть параметры платы
Печатная плата
Рендер платы
Итак, проект платы готов! Давайте займемся воплощением проекта в жизнь. Но, как я говорил ранее, реализация будет выполняться с применением современных доступных инструментов для DIY. А помогут нам лазерные технологии.
Лазерный гравер
С недавнего времени в наборе домашних инструментов появился младший брат моего 3D принтера — миниатюрный лазерный ЧПУ. С помощью данного устройства мы и будем делать плату, а насколько это упрощает процесс домашнего изготовления платы, вы поймете далее. Давайте приступим.
Для начала в обрезках фальгированного стеклотекстолита находим необходимый по размеру кусок обрабатываем и наклеиваем фоторезист.
Заготовка платы
Затем помещаем плату в заранее отмеченную лазером область и фиксируем с помощью изоленты, создавая что-то на подобии «гнезда» для платы). И запускаем процесс фотоэкспозиции.
Для засветки фоторезиста используется лазерный модуль с длинной волны 405нм, время экспозиции подбирается вручную, учитывая мощность лазера.
Получаем следующий результат
Плата после засветки лазером
Засветка фоторезиста лазером имеет очень высокую точность и качество. Необходимо лишь предварительно настроить фокус луча на установленной заготовке.
Затем нам необходимо проявить фоторезист. Процесс выполняется в 10% растворе гидроксида натрия. Ниже результат проявки.
Фоторезист после проявки
Следующий этап — это травление платы. Эта процедура выполняется в растворе перекиси водорода, лимонной кислоты и соли.
Процесс травления платы
Результат травления платы
Чтобы защитить медные дорожки платы, нам необходимо нанести паяльную маску. Паяльная маска наносится с помощью сетки для шелкографии. и карты вашего любимого банка.
Нанесение паяльной маски
Для полимеризации паяльной маски снова воспользуемся нашим лазерным ЧПУ, поместив плату в наше изолентовое «гнездо»
Плата перед засветкой маски
На видео показан процесс засветки маски с помощью лазера
После завершения данной процедуры, извлекаем нашу плату и осторожно, с помощью салфетки и ацетона удаляем не засвеченную маску. Результат — ниже на фото.
Плата после засветки маски
Далее нам необходимо дополнительно зафиксировать слой маски с помощью ультрафиолетовой лампы, я использую свою.
Процесс облучения маски
После завершения процесса, монтируем все компоненты схемы на плату и припаиваем с помощью небольшого термостола. В итоге мы получаем следующий результат
Плата после монтажа компонентов
На этом этапе можно заметить, что маска имеет не очень эстетический вид, но основные свои функции она выполняет. Данная маска использовалась впервые, поэтому сработал эффект первого блина. С другим паяльными масками подобных проблем не возникало.
Теперь необходимо протестировать работу собранной платы. Подключаем питание и берем в руку неодимовый магнит
Корпус устройства
Теперь, чтобы скрыть наш позор нам необходимо разработать корпус устройства. Выполнять данную задачу мы будем во FreeCAD
Рендер корпуса во FreeCAD
Задействуем 3D принтер и наконец напечатаем наш корпус
Напечатанный фрагмент корпуса
Как можно видеть из модели корпуса, наше устройство будет представлять с собой стик, а питание будет выполняться с помощью USB-C порта, который будет размещен сверху. Давайте теперь соберем наше устройство в корпусе.
Размещение платы и USB порта
С помощью секундного клея прикрепим плату и USB порт к нашему корпусу. Затем накроем все крышкой и с помощью того-же клея все зафиксируем. В результате у нас получается следующий результат.
Корпус в сборе
Итоги
В процессе выполненных работ, у нас получилось компактное и практичное устройство, которое не стыдно потерять снова. Я буду рад, если мой опыт изготовления данного устройства кому-то будет полезен. Благодарю всех за внимание! Успехов в ваших проектах!
Ссылки к статье:
Модель корпуса
Проект печатной платы (KiCAD)
