Делаем электронный сувенир: сердце (световая анимация)

Предлагаем вместе с нами попробовать свои силы в изготовлении оригинального сувенира. Устройство имеет несколько режимов световой анимации. Пройдя весь цикл, оно переходит в режим пульсации, имитируя тем самым биение сердца. Отличный подарок для тех, кто вам дорог!


Используется микроконтроллер» в который прописывается программа с логикой работы на языке C++ (фото 1).



Для придания электронному сердцу оригинального внешнего вида будем использовать компоненты для поверхностного монтажа на плату (SMD или чип-компоненты), которые вместо выводных проводков имеют контактные площадки (фото 2). Ими они припаиваются на плату непосредственно к дорожкам, поэтому сверлить отверстия под эти элементы не требуется. Из выводных деталей потребуются только выключатель и держатель батарейки.

В данном случае подойдёт типоразмер чип-резистора 0805. Это довольно маленькие детали, требующие навыков в пайке, но с ними сувенир получится
особенно интересным. Элементы не будут сильно выделяться на общем фоне разветвлённой сетки дорожек, создавая при этом эффект абсолютной независимости от системы. В крайнем случае можно уместить SMD-компоненты типоразмера 1206.

Мозгом девайса будет служить AVR-микроконтроллер ATmega8. Среди нескольких вариантов исполнения его корпуса наиболее подходящим является TQFP-32, так как он фиксируется на плате методом поверхностного монтажа и имеет аккуратный внешний вид (фото 3).

Изготавливаем плату

Для начала нам потребуется открыть заранее подготовленный файл, в котором уже прорисована готовая плата со всей разводкой дорожек. Воспользуемся специальной программой Sprint I.ayot, доступной в сети Интернет (фото 4).


Далее используем так называемый лазерно-утюжный метод (ЛУТ), популярный при домашнем изготовлении плат. Из программы распечатываем на лазерном черно-белом принтере на глянцевом листе файл с разводкой дорожек платы. Для этих целей отлично подходят страницы журнала «Советы профессионалов». В настройках принтера необходимо убрать галочку «Экономия тонера», чтобы дорожки на листе распечатались с большим количеством тонера. Важно правильно выставить настройки печати самого изображения, скрыв слои с лишними элементами. В графе «Опции» выбираем «Зеркально», «Контур платы».

Обрезаем лист по внешнему контуру платы. По нему как по шаблону вырезаем заготовку из фольгированного текстолита. Фольгу на плате необходимо зачистить мелкой наждачкой и обезжирить. Прогреваем её через два слоя бумаги около 20 секунд утюгом на полной мощности. Извлекаем нагретую заготовку и прикладываем наш лист стороной с напечатанными дорожками к фольгированной стороне подготовленной платы, совмещая внешние контуры.

На лист с дорожками снова кладём два слоя бумаги, прижимаем утюгом и греем около 90 секунд. Тонер с бумажного листа спекается при высокой температуре и налипает на фольгу платы. Оптимальная температура — 140-155 °С. Затем кусочком бумаги разглаживаем наклеенный листок по медному слою. Это нужно для того, чтобы тонер лучше прилип к фольге. Остужаем заготовку и кладём с наклеенной бумагой в теплую воду. Отмачиваем около 10 мин, бережно смываем бумагу с платы.

После сушки выравниваем лезвием или подкрашиваем лаком некачественно выполненные элементы дорожек. Плата готова к травлению.

Делаем раствор персульфата аммония в воде (250 г персульфата на 500 мл воды). В отличие от хлорного железа данный состав не имеет запаха, и процесс травления проходит около 10 мин (в зависимости от толщины слоя меди).

Необходимо поддерживать температуру раствора порядка 40 °С и постоянно перемешивать его. Для этого рекомендуем использовать водяную баню. Ёмкость для раствора должна быть неметаллическая или эмалированная. Размешивать раствор удобно деревянными палочками для суши. Погружаем плату в раствор фольгированной стороной вверх и ждём полного растворения меди в тех местах, где они не укрыты тонером.

После травления смываем с оставшихся дорожек тонер при помощи растворителя, зачищаем мелкой наждачной бумагой и обезжириваем.


Для придания дорожкам красивого внешнего вида, защиты их от окисления, а также для улучшения качества пайки, залудим их сплавом Розе на основе висмута (фото 5). Он плавится при температуре кипящей воды. Ёмкость также используем неметаллическую или эмалированную. Наливаем примерно 200 мл воды и добавляем чайную ложку лимонной кислоты. Нагреваем раствор до кипения, кладём в него плату дорожками вверх, на дорожки наносим пару капель сплава Розе. Капли начинают плавиться только во время кипения воды.а лимонная кислота выступает флюсом, защищая медные элементы от окисления в процессе лужения. Обрезком резинового шпателя размазываем капли по дорожкам, пока тс не приобретут серебристый цвет.

В процессе работы необходимо обеспечить приток свежего воздуха в помещение. Для защиты рук от горячих паров воды рекомендуется надевать х/б перчатки.


Теперь остаётся просверлить отверстия под ножки выключателя и держателя батарейки — и плата готова к монтажу деталей (фото 6).

Монтируем детали

Монтаж ведётся с применением жидкого флюса. Для этих целей используют паяльную станцию с феном, но такое оборудование имеется только у профессионалов. Поэтому используем паяльник мощностью 20-25 Вт. На дорожки, где будет установлена SMD-деталь, паяльником нанесём немного припоя, затем прижмём компонент к дорожкам, разогреем паяльником и вплавим, не забывая добавлять флюс. После пайки промываем все дорожки зубной щёткой с мыльным раствором и сушим (фото 7).

Прошиваем котроллер

Для прошивки потребуется программатор (фото 8, 9). Можно использовать недорогой USB-программатор usbasp 2.0 из Китая. Необходимо установить драйвер программатора на компьютер. На плате есть несколько контактных площадок для подключения. Припаиваем шесть временных проводников на плату и подключаем их к программатору (фото 4,9):

• MOSI — вход данных;
• MISO — выход данных;
• SCK — вход синхронизирующих импульсов;
• RESET — сигнал сброса;
• GND — минус питания от программатора;
• ѴСС — плюс питания от программатора.


Во время прошивки батарейку на плате не используем, плата питается от программатора от 5 В (фото 10). Ставим джампер на программаторе на напряжение 5 В (имеется выбор напряжения 3,3 и 5 В). Вставляем в USB-порт компьютера программатор с припаянной платой нашего сувенира.

Загружаем код программы в любую IDE-среду разработки (программа, в которой пишется код), например программу от Atmel или программу, предназначенную только для заливки прошивок — например, PonyProg, Si na Prog. Выбираем из списка наш микроконтроллер и заливаем прошивку.

Если вы используете для прошивки среду, где можно редактировать код программы, то появляется возможность доработать код под ваши пожелания, сменить очерёдность эффектов, добавить эффекты, изменить временные интервалы. Но для этого потребуются знания в области программирования на языке C++.

Прошивка микроконтроллера, особенности его настройки, а также подключение программатора — это отдельная тема, которой посвящено много статей. Рекомендуем ознакомиться с такими материалами в Интернете. Запросы для поиска — «Прошивка микроконтроллера AVR с нуля», «Подключение программатора».

Через несколько секунд после прошивки микроконтроллера должны загореться светодиоды согласно последовательности анимации, прописанной в программе.


Далее отпаиваем временные проводки от программатора и платы, вставляем батарейку и нажимаем кнопку — сувенир теперь работает автономно (фото 11).

Изготавливаем корпус

Для корпуса была использована шкатулка с размерами примерно 10 x 10 см (фото 12-15). Петли, замок и крышка не понадобились, нужно только основание. Его отпиливаем на нужную высоту (примерно 17 мм), в дне сверлим отверстие под кнопку, всё зачищаем наждачной бумагой.


С внутренней стороны к днищу термопистолетом при к леи васм три стойки для крепления платы. Корпус покрываем лаком. Собираем летали — и сувенир готов!