Introduction
L’objectif de ce projet est de toucher à
- L’électronique
- Apprendre à utiliser la Suite Kicad
- Création d’un schéma
- Faire un PCB
- Assembler les pièces (Soudures)
- Utiliser un multimètre
- Mécanique
- Apprendre à utiliser Fusion 360
- Création d’un modèle 3D pour impression
- Impression 3D
- Utiliser Cura pour imprimer les pièces
- CNC
- Utiliser une CNC pour créer le PCB
- Apprendre à utiliser FlatCAM
- Familiariser avec le GRBL en utilisant GRBLControl
Matériels requis
Pièces
- 16x LEDs 5mm (Amazon)
- 4x Bleu
- 4x Rouge
- 4x Jaune
- 4x Vert
- Fil (Silicone 28AWG - Amazon)
- 1x NE555 (Amazon)
- 1x Condensateur électrolytique 33uf (Amazon)
- Résistances (Amazon)
- 8x 150 ohms
- 4x 100 ohms
- 4x 200 ohms
- 1x 68K ohms
- 1x 12K ohms
- 1x Diode 1n4007 (Amazon)
- Heat Shrink (Amazon)
- 1x Connecteur USB (Amazon)
- 1x plaque de copper de MGChemicals (Amazon)
Outils
- Imprimante 3D - Anet A8 (N’est plus disponible)
- PLA avec la couleur de votre choix (Amazon)
- CNC - Sainsmart Genmitsu 3018 Pro (Amazon)
- Dremel rotatif (Amazon)
- cutting disk pour métal (Amazon)
- kit de mèches < 1/8" (Les mêmes que la CNC)
- Gun à colle chaude (Amazon)
- Fer à souder (Amazon)
- Tapis de soudure (Amazon)
Fusion 360
J’ai pu facilement créer le modèle avec Fusion 360, il est plutôt simple a utiliser et il y a beaucoup de ressources en ligne pour apprendre comment l’utiliser.
Le modèle 3D du sapin.
Kicad
Ce logiciel open-source permet de créer des schémas et des PCB qui seront ensuite fabriquer, je ne connaissais pas ce logiciel avant de commencer ce projet, puis très rapidement on s’y retrouve et le résultat m’a permis de faire le tout plutôt facilement.
Voici le lien : https://kicad-pcb.org/download/
Schéma pour le Sapin de noel Un module NE555 va osciller à environ 2-3 secondes d’intervalle ce qui fera allumer une moitié des LEDs et puis l’autre moitié en alternance. (il fonctionne en mode Astable)
Les résistances de 100 Ohms sont utilisées pour les LEDs bleues, celles de 150 Ohms pour les vertes et les jaunes, puis celles de 200 Ohms pour les rouges.
Les PCBs
Il y a 3 PCBs,
Un pour le contrôleur puis 2 pour chacun des groupes de LEDs.
Les 2 Groupes de LEDs:
Ils sont composés de toutes les résistances pour connecter les LEDs
Le contrôleur:
Contient la logique pour faire fonctionner le clignotement des LEDs
FlatCAM
Ce logiciel open-source permet de convertir le PCB créé avec Kicad en code GRBL, qui lui sera interprété par le programme GRBLcontrol fourni avec la CNC
Voici le lien de FlatCAM: http://flatcam.org
Les étapes pour la CNC 3018 pro et les bits/mills
Il faut exporter les fichiers PCBs de Kicad (le PCB et le perçage)
Cliquer sur l’imprimante pour exporter les PCBs et le percage Choisir les couches à exporter, puis cliquer sur Tracer.
Ensuite cliquer sur Créer Fichiers de Perçage
Cliquer sur Créer Fichier de perçage, puis Fermer
Ensuite, il faut importer les fichiers dans FlatCAM
Note, la couche de cuivre qu’il faut garder est sur la couche F_Cu
Il faut utiliser le fichier PTH.drl pour le perçage
Il faut maintenant choisir le point d’origine
choisir le point en haut à gauche comme 0
Création du traçage
Pour créer le code GRBL, il faut double cliquer sur le Gerber,
Voici les paramètres utilisés pour avoir le contrôleur,
Les options du contrôleur:
Cliquer sur Generate Isolation Geometry
Voici les options pour le milling
Ce qui permet d’obtenir le code GRBL pour faire le PCB milling du contrôleur Cliquer sur Generate CNC Job Object puis sur *Save CNC Job
Ce qui va générer un fichier .nc
Maintenant, le fichier .nc peut être ouvert dans GRBLcontrol
donc nous sommes passé de
- Kicad, pour dessiner le PCB et faire le schéma
- FlatCAM, pour obtenir le code GRBL
- GRBLcontrol, pour exécuter le travail sur la plaque de cuivre.
Pour obtenir de meilleur résultat, vous pouvez utiliser les triples lignes pour une meilleure séparation entre les traces.
Toujours dans FlatCAM,
Maintenant, cliquer sur Project
Double cliquer sur le gerber pour créer le contour du PCB
Cliquer sur Generate Geo
Une ligne va être ajouté autour du PCB, cette ligne va servir pour couper le PCB avec le Dremel. Si vous avez le nécessaire pour couper le circuit directement avec la CNC, vous pouvez spécifier une valeur Z de l’épaisseur de la plaque de cuivre.
Ensuite, cliquer sur Generate CNCJob Object, puis Save CNC Job
Création du perçage
Double cliquer sur le fichier Excellon
Pour chacun des diamètres de perçage disponible, il faut exporter un fichier grbl
Cliquer sur l’index pour sélectionner l’outil, puis configurer les options pour le perçage
Cliquer sur Create Drills GCode,
Répéter pour chacun des diamètres.
Voici le contrôleur dans GRBLcontrol
Les panneaux de LEDs
Répéter les mêmes étapes que pour le contrôleur. Les paramètres sont les mêmes que pour le contrôleur.
Voici les résultats
Panneau de LEDs #1
Panneau de LEDs #2
Imprimante 3D - Anet A8
Après deux tentatives échouées pour imprimer les parties du Sapin, il a fallu niveler le bed.
Je recommande fortement ce vidéo pour faire le bed levelling :
https://www.youtube.com/watch?v=RZRY6kunAvs&feature=emb_err_watch_on_yt
Voici le résultat de l’impression:
Les Pins pour assembler les deux parties n’ont pas imprimer, car la vitesse d’impression était trop rapide.
Pour effectuer l’impression, le logiciel Cura a été utilisé pour imprimer les modèles. Ce logiciel est très facile a utilisé et permet de configurer l’imprimante rapidement et simplement.
Voici le lien de l’outil : Ultimaker Cura
Sainsmart CNC 3018 pro
Voici le résultat du milling
Après le milling des trois circuits
Les 3 circuits avant la coupe
La coupe
Le Dremel est resté pris pendant la coupe et a donné un coup ce qui a coupé au milieu de deux traces… La prochaine fois, trouver une méthode pour tenir la plaque de façon sécuritaire :)
Avant de commencer la soudure, vous pouvez utiliser un multimètre pour confirmer que le contact des traces est bien isolé, et faire de même à chaque étape.
La soudure
Le contrôleur
Le contrôleur
Le contrôleur avec le module USB
Tous les circuits
Le panneau #1 avec les résistances et les LEDs
Début de l’assemblage
Assemblage des LEDs
Les GND assemblés
Test de la séquence #1
Séquence sur les LEDs non connectées
Assemblage final
Les fils et les circuits
L’intérieur du sapin
Les tests suite à l’assemblage
Vidéo du résultats final
Cliquer sur l’image pour voir le vidéo
Conclusion
Voici le sapin de noel, ce projet à pris 3 jours au total et m’a permis d’apprendre à utilisé plusieurs outils et logiciels.