Alex_EXE

Статья вышла с опозданием на 3-4 месяца.

В преддверии Нового Года все начинают украшать своё жилье: елка, мишура, гирлянды и конечно новогодние игрушки. Простые, статичные, новогодние игрушки хороши, но лучше, когда они, как-нибудь будут дополнительно привлекать к себе внимание. Так же дополнительно ценность игрушки придаст то, что Вы её соберете своими руками.

В паре статей предложу Вам конструкции 2-х простых новогодних игрушек мигалок, которые разработал к началу 2019 году. Первая игрушка — «Полумесяц».

Новогодняя игрушка. Полумесяц

Данная статья в первую очередь написана для новичков в электронике с подробным описанием сборки устройства.

Вид сверху и снизу

Схема

Мигалка построена на маленьком и недорогом контроллере PIC10F200T-I/OT. К трём входам контроллера подключено 6 светодиодов с 3-мя токоограничивающими резисторами в 1К, по одному на пару встречно включенных светодиодов. Схема питается от батарейки cr2032 напряжением 3В или от любого другого постоянного источника питания напряжением 2,5-3,5В. Нижний предел напряжения обусловлен разборчивой светимостью светодиодов, верхний тем, что бы нижний предел зажигания выключенных светодиодов не был превышен, что бы они не засветились. Два конденсатора C1 и C2 емкостью от 0,1 до 1мкФ, необязательные для установки. Разъём X1 для прошивки контроллера выполненный в виде пятоков на плате под прошивающий щуп или подпайку проводов программатора. Если сопротивление токоограничивающих резисторов светодиодов будет меньше примерно 800 Ом то запаянный контроллер с установленными резисторами будет невозможно прошить, в этом случае можно на время прошивки отпаять резистор R1.

Перечень компонентов:

Перечень компонентов:

Компонент	Позиционное обозначение	Корпус	Количество
Микросхемы
PIC10F200T-I/OT	U1	SOT23-6	1
Индикация
LEDs	LED1, LED2, LED3, LED4, LED5, LED6	LED0603	6
Резисторы
1K	R1, R2, R3	0603	3
Конденсаторы
0.1uF	C1, C2	0603	2
Установочные
Holder CR2032	Battery1		1
CR2032	Battery1	CR2032	1

Сборочный рисунок

Порядок сборки

Если Вы только начинаете монтажную практику то рекомендую придерживаться следующего порядка сборки.
Инструмент необходимый для сборки:

1. паяльник с тонким жалом
2. тонкий пинцет
3. припой
4. жидкий флюс
5. устройство для фиксации платы, например третья рука
6. средство для промывки платы
7. ватная палочка, ватка или зубная щётка
8. резиновые перчатки, респиратор и защитные очки, для отмывки платы
9. возможно: лупа на подставке или бинокулярные очки

Важно соблюдайте технику безопасности во время отмывки платы! Используйте резиновые перчатки, респиратор и защитные очки. Так же производите промывку платы в хорошо проветриваемом месте.

Порядок сборки:

1. зафиксируйте печатную плату, что бы не сместить её во время пайки
2. нанесите флюс на все контактные площадки
3. нанесите маленькое количество припоя на одну из контактных площадок каждого компонента (удобнее на правую, если что, то плату можно вращать)
4. достаньте резисторы и конденсаторы
5. возьмите компонент тонким пинцетом за середину и разместите на его посадочное место (для нахождения посадочного места компонента воспользуйтесь принципиальной схемой и рисунком расположения компонентов на печатной плате). Правый вывод компонента будет ложиться на бугорок ранее нанесенного припоя. Придерживая компонент пинцетом прикоснитесь к бугорку олова нагретым паяльником. Олово расплавится, компонент ляжет ровно на своё посадочное место. Если компонент ляжет неровно то нагревая контактную площадку с оловом можно позиционировать компонент пинцетом.
6. повторяя пункт 5 запаяйте все резисторы и конденсаторы. Оттачивайте мастерство пайки на них, эти компоненты не боятся перегрева в отличие от светодиодов с которыми будем работать далее. Так же используемые в конструкторе резисторы и конденсаторы неполярные компоненты, т.е. без разницы какой вывод компонента паять на какую контактную площадку на плате.
7. подготовьте светодиоды. Достаньте их из упаковки. Светодиоды полярные компоненты, нужно паять анод (или плюс) светодиода на соответствующею площадку для анода на плате, площадка отмечена длинными линиями, площадка для катода (минусовая) отмечена точками. С обратной стороны светодиода на нем есть рисунок, какой вывод анод, а какой катод. В данной инструкции есть рисунок, как обозначается светодиод на схеме (см. ниже), на печатной плате и фотографии используемых светодиодов, для нахождения анода и катода на нем. Так же для нахождения анода (+) и катода (-) можно использовать мультиметр, будет описано в пункте 8.
8. цвета светодиодов рекомендуется расположить в шахматном порядке, чередую светодиоды с красным и синим оттенком. Если есть особые предпочтения в расположении светодиодов, то можно определить их цвет с помощью мультиметра. Включите его в режим прозвонки диодов (данный режим находится в разделе измерения сопротивления) и подключая красный щуп к аноду, а черный к катоду можно увидеть, как будет гореть светодиод. Если перепутать полярность, то светодиод не будет гореть. Подключать светодиоды к источнику напряжения (батарейкам и блокам питания) напрямую неправильно и может привести к выходу светодиода из строя.
9. аналогично, как паяли резисторы и конденсаторы в пункте 5 припаяйте светодиоды на их посадочные места. Для пайки светодиодов нужно соблюдать полярность и не перегревать их.
10. припаяйте держатель для батареек в отверстия. Разместите держатель батареек в отверстия и придерживая его пинцетом запаяйте поочередно его выводы.
11. отмойте плату от флюса. Если применялся флюс на спиртовой основе или специальные флюсы, тогда понадобится одно из следующих средств: спирт этиловый, спирт изопропиловый, ацетон, специальные средства для отмывки… Если применялся для пайки флюс на водной основе и припой не содержал в себе флюса, тогда плату можно будет отмыть под краном. Для отмывки можно использовать ватную палочку, ватку или зубную щётку смоченную в отмывочном средстве.

Как определить катод (-) и анод (+) у светодиода

Определение полярности светодиода

Вверху нарисовано обозначение светодиода на принципиальной схеме, ниже, как светодиод обозначается на печатной плате (на плате автора, в других устройства может отличатся). Вид светодиода сверху, со стороны катода может присутствовать зеленая точка. С нижней стороны светодиода распространено обозначение треугольника, где острый угол показывает на катод, а ровной стороной на анод. Возможно обозначение в виде схематичного треугольника в виде повернутой буквы «Т», в этом случае все так же, острая часть указывает на катод, ровная сторона на анод. Возможны и другие варианты обозначения, смысл всегда сводится к треугольнику, который показывает движения тока в виде стрелки от плюса (анода) к минусу (катоду).

Еще, теоретически, возможно обозначение светодиодов, как у обычных диодов, в виде одной черточки со стороны катода.

Если с определением полярности светодиода возникают проблемы, то его можно «прозвонить»:

1. мультиметров в режиме прозвонки диодов: при правильной полярности светодиод загорится, неправильная полярность светодиоду не навредит;
2. от источника питания 3-5В через резистор 470 Ом — 1 КОм, при правильной полярности светодиод загорится. Можно и от большего напряжения, но сопротивление нужно будет увеличить.

Возможные проблемы и пути решения

Если наблюдается плохой контакт с батарейкой: во время установки батарейки устройство начинает работать, а после перестает или работает, только когда в руках, или если надавить. Следует добавить небольшую оловянную точку на площадку под минусовой контакт батарейки. Это происходит в следствии изгиба платы держателем батарейки.

Может быть ситуация, что минусовая (может и плюсовая) площадка окислилась, от неправильного хранения или потекшей батарейки. В этом случае контакты в держателе батарейки следует оттереть от окислов спиртом и/или шкуркой.

Если после монтажа не горит один или несколько светодиодов:

1. контакты светодиода не пропаяны;
2. светодиод припаян наоборот, не той полярность, следует отпаять светодиод и припаять его корректно;
3. светодиод в случае перегрева вышел из строя, необходима замена светодиода;
4. повреждена дорожка на плате;
5. в случае если несколько светодиодов не работает возможно не пропаяны контакты у резисторов или выводы микроконтроллера;
6. если резистор выпаивался ранее и запаивается обратно у него могут быть оторваны металлические контакты;
7. замкнуты ножки микроконтроллера.

Если устройство не работает и греется микроконтроллер:

1. неправильно установлена батарейка;
2. микроконтроллер припаян наоборот: точка на плате должна быть совмещена с точкой на корпусе микроконтроллера;
3. замкнуты ножки микроконтроллера.

Если светодиоды светятся очень тускло и не все:

1. села батарейка;
2. окислились контакты батарейки или контакты держателей батарейки.

Прошивка микроконтроллера

Алгоритм мигалки простой: светодиоды мигают по кругу с периодически плавно изменяемой скоростью. Для продления срока жизни батарейки между вспышками светодиодов имеется интервал в течении которого они не горят.

Подключение программатора

Во время прошивки микроконтроллера обратить внимание, что в последних двух байтах flash памяти контроллера записан калибровочный коэффициент внутренней RC цепочки. Перед началом прошивки, если Вы прошиваете контроллер первый раз, сначала прочтите содержимое контроллера и запишите этот коэффициент, на случай если Вы его сотрете, что бы могли его восстановить. Продвинутые программаторы, например серии PicKit имеют возможность восстановления этого калибровочного коэффициента.

Видео работы мигалок

Приобретение готового набора для сборки

Если конструкция заинтересовала, Вы можете приобрести готовый набор для сборки:

Или изготовить самостоятельно, необходимые файлы для изготовления прикреплены к данной статье. Печатная плата приведенная в статье двухсторонняя, её можно так же изготовить в домашних условиях или заказать на производство.

Скачать файлы проекта

Содержимое архива:

Параметры gerber файла: единицы измерения мм, точность 3:3, удалены незначащие нули вначале числа, привязка — абсолютная.