DIY手持風(fēng)扇

描述

大家好，這里有一些很酷的東西，一個(gè)完全從頭開始制作的 DIY 手持風(fēng)扇。

我的目標(biāo)是制作一個(gè)我每天外出時(shí)都可以使用的小型便攜式風(fēng)扇。

我準(zhǔn)備了一個(gè) 3D 打印機(jī)身并制作了一個(gè)定制 PCB，上面裝有驅(qū)動主電機(jī)的所有基本電子設(shè)備，我在這里使用的是微型有刷直流電機(jī)，它通常用于微型無人機(jī)，它聲音很大而且非常強(qiáng)大。

至于這個(gè)項(xiàng)目的大腦，我使用了 Attiny13A 來控制驅(qū)動直流電機(jī)的 Mosfet IC。

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它的操作很簡單，我們首先通過按下 ON-OFF 開關(guān)打開此設(shè)置。

接下來，我們按下?lián)軇娱_關(guān)啟動風(fēng)扇。

它有兩種模式，可以通過單按和雙按撥動開關(guān)來觸發(fā)，第一次按下時(shí)，此設(shè)置以 100% 的速度運(yùn)行，第二次按下時(shí)為 50%，第三次按下時(shí)為 OFF 狀態(tài)。

這篇文章將講述這臺風(fēng)扇的整個(gè)構(gòu)建過程，讓我們開始吧。

所需材料

以下是我在這個(gè)項(xiàng)目中使用的材料-

定制電路板

閣樓13A

TP4056

AO4406A

10K電阻0805封裝

M7 二極管 SMA

1uF電容1206

1K電阻0805封裝

紅色 0603 LED

藍(lán)色 0603 LED

開/關(guān)

撥動開關(guān)

C型端口

3D打印車身套裝

直流微刷電機(jī)

無人機(jī)風(fēng)扇

10uf 16v電容

鋰電池 3.7V 1200mAh

基本概念

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我首先準(zhǔn)備了一個(gè)簡單的設(shè)置，該設(shè)置使用一個(gè) A04406 IC，該 IC 與我們通過按下?lián)軇娱_關(guān)通過 Arduino Nano 控制的直流電機(jī)相連。

我使用此設(shè)置創(chuàng)建了一個(gè)示例板，該示例板使用通過 Attiny13A 控制并由 3.7V 鋰電池供電的微型無人機(jī)電機(jī)。

我首先準(zhǔn)備了一個(gè)手柄風(fēng)扇的 3D 模型，以便在測試期間固定電機(jī)。

在檢查了此設(shè)置的電機(jī)運(yùn)行和實(shí)用性之后，我開始研究將使用更小的 MCU 而不是 Arduino nano 的原理圖。

3D打印設(shè)計(jì)

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首先，我準(zhǔn)備了一個(gè)簡單的 3D 模型，它由兩部分組成。

TOP部分裝電機(jī)，MID部分裝電路和鋰電池。

我沒有準(zhǔn)備一個(gè)單一的模型，而是將設(shè)計(jì)分為兩個(gè)主要部分和一個(gè)將氣流匯聚到用戶身上的網(wǎng)。

TOP 部分固定電機(jī)并有一個(gè)通道，電機(jī)線通過該通道整齊地封閉，然后有一個(gè) MIDDLE 部分通過螺釘固定 TOP 部分和 NET，MIDDLE 部分還固定帶鋰離子電池的電子電路。

我首先在 Fusion360 中對 PCB 建模，然后使用其輪廓測量來創(chuàng)建將控制風(fēng)扇葉片的 PCB 設(shè)計(jì)。

原理圖

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這是我準(zhǔn)備的原理圖，它由三部分組成，包括用于為鋰電池正確充電的 TP4056 IC 設(shè)置、作為該項(xiàng)目大腦的 Attiny13A MCU 設(shè)置，以及在 mosfet 中配置為開關(guān)設(shè)置的 A04406 IC 設(shè)置用于控制負(fù)載，在我們的例子中是直流電機(jī)。

TP4056 包含兩個(gè) LED 指示燈，紅色和藍(lán)色，紅色表示電池電量低，藍(lán)色表示充滿電。

我還添加了一個(gè) Type C 端口用于充電輸入。

Attiny13A 通過一個(gè) 10K 電阻與 A04406 IC 的柵極相連，我們通過 Attiny MCU 向柵極提供 PWM 信號來控制電機(jī)速度。

至于閃存 Attiny，我添加了一個(gè)帶有 Attiny 的 ISP 引腳的 CON6 接頭引腳，這樣我就可以連接一個(gè)程序員來燒錄引導(dǎo)加載程序并在其中上傳代碼。

電路板設(shè)計(jì)

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我完成了原理圖，然后將其轉(zhuǎn)換為電路板文件，然后我開始處理 PCB 文件。

至于PCB的形狀，我使用了fusion360的測量，首先準(zhǔn)備好電路板輪廓，然后我把所有的組件都放在它們的位置上，并通過兩層的走線和形狀將它們連接起來。

最后，我在板上添加了一些隨機(jī)圓形（絲印層）以增加其美感，因?yàn)樗鼈冊谖覍?PCB 制造商訂購的紅色阻焊膜上看起來很棒。

從 PCBWAY 獲取 PCB

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我完成了PCB設(shè)計(jì)并導(dǎo)出了我上傳到PCBWAY的報(bào)價(jià)頁面用于下訂單的Gerber數(shù)據(jù)。

我為這個(gè)項(xiàng)目選擇 RED Soldermask，因?yàn)槲乙呀?jīng)用 RED PLA 和 RED PCB Color 打印了東西，這將補(bǔ)充風(fēng)扇的美感，所有東西都是紅色的。

我在超快的一周內(nèi)收到了 PCB。

至于 PCB 的質(zhì)量，我對每塊板都是一流的，而且沒有任何錯(cuò)誤感到震驚。

整體質(zhì)量非常好，如果您需要以更低的成本獲得優(yōu)質(zhì)的 PCB 服務(wù)，我建議大家檢查一下。

印刷電路板組裝

PCB組裝過程將有以下步驟。

焊膏點(diǎn)膠

取放過程

熱板回流焊

THT 組件

錫膏點(diǎn)膠工藝

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第一步是將焊膏涂到每個(gè)元件焊盤上。

我們使用熔化溫度為140 至 270 °C的常規(guī) Sn-Pb 焊膏。

取放過程

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然后，我使用 ESD Tweeaser 仔細(xì)挑選每個(gè) SMD 組件并將其一個(gè)接一個(gè)地放置在指定的位置，最多花費(fèi) 30 秒，但結(jié)果是一個(gè)完美的 PCB，所有組件都放置在它們的位置。

熱板回流焊

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在“PICK & Place Process”之后，我小心翼翼地提起整個(gè)電路板并將其放在我的DIY SMT Hotplate上，它和這個(gè)項(xiàng)目一樣也是自制的。

幾分鐘后，當(dāng)加熱板達(dá)到焊膏熔化溫度時(shí)，所有組件都將通過此熱回流焊工藝進(jìn)行焊接。

THT 組件

最后，我們將 THT 組件添加到 PCB。（開關(guān)、按鈕和電容器）

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使用主草圖閃爍 Attiny13A

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Attiny13A 是一個(gè) AVR MCU，可以通過 USBASP 等 ISP 編程器進(jìn)行閃存，或者我們可以使用 Arduino Uno 或 Nano 板制作一個(gè)簡單的 ISP 編程器。

我們轉(zhuǎn)到 Example sketches> Arduino as ISP 并將其上傳到 Arduino Nano 板。

接下來，我們在 RST 和 GND 引腳之間添加一個(gè) 1uf 電容器，這將阻止 Arduino 在閃爍過程中重置（將 Arduino 作為 ISP Sketch 上傳后添加電容器）

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到此鏈接并下載 Attiny13 核心文件 - https://github.com/MCUdude/MicroCore

接下來，我們根據(jù)附帶的接線圖將 Attiny13A 的 SPI 引腳與 Arduino 引腳連接起來。

然后我們轉(zhuǎn)到工具并更改 MCU 并選擇 Attiny13。

我們選擇正確的端口并將編程器更改為“Arduino as ISP”

接下來，我們點(diǎn)擊Burn Bootloader，如果接線正確，你會看到“Done burning Bootloader”的信息。

最后，我們轉(zhuǎn)到草圖菜單并選擇“使用編程器上傳”，然后板子上會閃現(xiàn)當(dāng)時(shí)打開的草圖。

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為了刷新 MCU，我使用了我現(xiàn)有的 AVR Flasher，它是一個(gè) Arduino Nano，可以將 Arduino 作為 ISP Sketch 運(yùn)行。

為了將編程器與 Attiny 的 SPI 引腳連接，我使用了一個(gè)臨時(shí)的插頭引腳插座，將 Attiny 的 SPI 引腳與 Arduino Nano 連接起來。

這是我使用的主要代碼-

?

const int switchPin = 4; 
const int FANPin = 0;
int FANMode = 1; 

void setup() 
{
    pinMode(FANPin, OUTPUT);
    pinMode(switchPin, INPUT_PULLUP);
    digitalWrite(FANPin, LOW);
     
}
void loop()
{ 
    if (digitalRead(switchPin) ==LOW) 
    { 
        FANMode = FANMode + 1;
        if (FANMode == 4)
        {
            FANMode = 1;
        }
    }
    if (FANMode == 1)
    {
        digitalWrite(FANPin, LOW);
        delay(200);
    }
    else if (FANMode == 2)
    {
        digitalWrite(FANPin, HIGH);
        delay(200);
    }
    else if (FANMode == 3)
    {
        analogWrite(FANPin, 50);
        delay(200);        
    }
    //delay(200); // see text
}

?

添加鋰電池

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接下來，我們在電路中添加一個(gè)電池連接器 UC2515，然后將其與其焊盤焊接在一起。

然后我們將 3.7V 1200mAh 鋰電池連接到電路，以便我們可以在下一步中測試輸出和其他一些東西。

測試板

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接下來，我們打開主開關(guān)，然后測量連接電機(jī)和電池 GND 的二極管兩端的電壓。

我們得到 3.6V，這是驅(qū)動微型直流電機(jī)的準(zhǔn)確電壓。

至于另一個(gè)測試，我們通過插入充電器來檢查TP4056是否工作。紅色 LED 發(fā)光并持續(xù)發(fā)光一段時(shí)間，當(dāng)電池電壓達(dá)到 4.2V 時(shí)，紅色 LED 熄滅，藍(lán)色 LED 開始發(fā)光，這意味著電池已充電并且 TP4056 正常工作。

添加電機(jī)

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接下來，我們通過將電機(jī)放置到位，將微型電機(jī)添加到 3D 打印的 TOP 機(jī)身中。

為了測試此設(shè)置是否有效，我通過將電機(jī)的電線焊接到 PCB 上的連接器來臨時(shí)將電機(jī)添加到電路中。

然后我首先通過按下主開關(guān)打開電路來檢查工作情況，然后我們點(diǎn)擊一??次按鈕。

在第一個(gè) Tap 電機(jī)以 100% 的速度運(yùn)行時(shí)，第二個(gè) Tap 將速度降低 50%，第三個(gè) Tap 則完全關(guān)閉電機(jī)。

裝配過程

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測試電路板工作后，我們繼續(xù)下一步也是最后一步，即組裝風(fēng)扇。

我們首先將電機(jī)的電線放在 MID Body 中，然后從底部使用螺絲將 TOP Part 和 MID Body 連接在一起。

接下來，我們將網(wǎng)放置到位，并使用兩個(gè)螺絲將其固定到位。

然后我們用電路焊接電機(jī)線，然后將鋰電池連接到電路

接下來，我們將電路放置到位，并用三個(gè)螺絲將電路和電池固定到位，組裝完成。

結(jié)果

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這是這個(gè)內(nèi)置的結(jié)果，一個(gè)工作的手持直流風(fēng)扇！

它響亮且超級棒，也很實(shí)用。我們可以把它帶到外面并用它來散熱。

This is the first and final edition of this project, so far I haven't encountered any problem with it but if anything does come up then I'll start work on V2 of this project.

Till then, stay tuned. Special thanks to PCBWAY for supporting this project, do check them out for getting great PCB Service for less cost.

Peace out