如何制作一块完全透明的与 Arduino UNO 兼容的电路板
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我设计并制作了一块完全透明的与 Arduino UNO 兼容的电路板,该电路板是基于柔性印刷电路板制成的;没有铜层浇铸,也没有隐藏的层次结构。
这是一个有趣的实验,你可以亲眼目睹电子的流动过程(好吧,其实并非真的能看到,但大致概念是能明白的)。
这款透明电路板运行标准的 Arduino 代码,配备了一个 3×3 的 NeoPixel 数字矩阵,并且通过 3D 打印的透明树脂框架加固,以使柔性电路板变得坚固。最棒的是?所有设计文件都是开源且免费的。
供应清单
印刷电路板与框架
•透明柔性印刷电路板(JLCPCB)
•透明的 SLA 树脂框架(JLC3DP)
•PCB 模板(定制尺寸)
⚡组件
•ATmega328(带内核程序)
•CH340 USB转串口模块
•3×3 像素的 NeoPixel 矩阵
•NE555 定时器集成电路
•电阻器、电容器、发光二极管
•通孔引脚插头
装配工具
•焊膏(锡63/铅37)
•细尖镊子
•小型加热板
•电烙铁
“流体与清洁剂”
•环氧树脂(用于将柔性部件与框架粘合在一起)
编程
•Arduino集成开发环境
•USB转串口适配器(例如:FTDI)
•ISP 编程员(用于引导加载程序)
•USB-C 或微型 USB 数据线
•推荐使用 FastLED 库
设计原理图及印刷电路板布局
我从 Altium Develop 软件开始使用,首先基于经典的 Arduino UNO 设计了一个原理图。
关键选择:
•采用 ATmega328 作为主微控制器
•CH340 用于 USB 与串行通信
•3×3 个 NeoPixel 矩阵用于视觉反馈
•NE555 定时器用于驱动渐暗的电源指示灯
然后我将原理图转换成了印刷电路板布局图。电路板的外形与原始的 UNO 板大小相符。最重要的一点是什么?没有铜层填充区域!因为那样会阻碍透明度。我把所有的 GND 和 VCC 网络都设计成了可见的线路。
您可以通过 Altium 365 在线查看完整的设计——请点击此链接获取访问权限
订购透明柔性印刷电路板及树脂框架
我将我的格柏文件上传到了 JLCPCB 并选择了(从这里下载格柏文件):
•材质:弹性材料
•基底类型:透明的
•模板:是的(定制尺寸)
几天后,那个标志性的蓝色盒子终于送达了,里面装着精心制造的透明柔性印刷电路板。你可以直接将它们拿到光下查看,就能看到每一个细小的痕迹。
对于这个刚性框架,我将一个 STL 文件上传到了 JLC3DP 并设置了以下参数:
•参数选择
•技术服务级别协议(树脂)
•材料 8001 树脂
•颜色 透明色
•完成 01 油雾喷射操作
您可以使用 JLCPCB 提供的模板将电路板组装好,您需要 BOM(物料清单)和 Pick&Place(拾取与放置)文件来下单订购柔性 PCBA 产品。
组装电路
焊膏与元件放置:我将柔性印刷电路板贴在桌面上,调整好模板位置,均匀地涂抹焊膏,然后用细镊子小心翼翼地放置所有元件。再次检查微控制器和 CH340 的方向!
回流焊接:我将电路板放在一个小型加热板上,然后通过一台数字显微镜观察这一神奇的过程。焊料融化,元件固定到位,一块透明的电路板便“活”了起来。
通孔连接器:使用普通烙铁进行手工焊接。
与树脂框架的固定:柔性印刷电路板较为柔软,所以我用一层薄薄的环氧树脂将其粘贴到 3D 打印的透明树脂框架上。最终得到的是一块坚固且晶莹剔透的 Arduino 板。
程序与测试
烧录启动加载程序:我使用一种 ISP 编程器将 Arduino UNO 的启动加载程序烧录到了 ATmega328 上。
上传草图:在 Arduino IDE 中,我选择了“板子类型:Arduino UNO”,然后上传了一个简单的“闪烁”草图。板载 LED 开始闪烁,成功完成!
然后我上传了一个 FastLED 脚本来控制 NeoPixel 矩阵。颜色在 3×3 的网格上流畅地循环变化,透过透明板也能清晰地看到。
代码
本文编译自hackster.io





