[ 電路設計軟體Multisim Blue ] 花朵、小雞、金魚造型LED燈設計

最近我的同事對摺紙產生興趣,於是拿了些手邊的電子零件與水銀電池,洗成一塊電路板做成小吊飾。希望對設計電路板有興趣,但又覺得很難不敢靠近的同學們,可以參考這篇文章看看喔

作者/攝影   豐智/偉伶
時間   2Hr
成本  100元以內
難度   * * *
材料表
  • 水銀電池扣*1
  • 1/4W 220歐姆電阻*1
  • RGB七彩LED燈*1
  • 滑動開關*1

閱讀本篇文章如果有什麼不清楚的地方可以參考看看這幾篇文章

 

今天跟大家分享的是造型LED燈,透過摺紙寶典,我們希望能讓基本的LED燈可以添增更多的趣味,這次搭配摺紙金魚、花朵、小雞,希望能帶來更多變化。

摺紙的部分,我們參考下列的摺紙連結,各位也可以設計各式各樣的摺紙造型做裝飾喔。

 

1、摺紙世界-禮盒裝飾花連結

2、ORIGAMI-折り紙 摺紙教學 –Fish連結

3、超簡単折り紙 雄鶏です連結

 

 

希望能設計出搭配各種勞作的小電路是這次的設計目標,設計一個電路作品,總共分為下列幾個步驟。

  • 繪製電路圖、確定使用各項電子元件的材料、數量、元件的大小
  • 將電路圖的資料轉換成電路板
  • 進行電路板布局
  • 進行電路板布線

我們來看看吧

1、繪製電路圖

Step1:我們首先要確認預想的電路圖,以及使用到的電子元件,下圖是作品的電路。

造型燈電路圖.jpg

 

我們這次使用的電子元件有:LED燈、220歐姆電阻、滑動開關(三隻腳)

 

 

Step2、確認過電路圖與材料後,接著開啟Multisim Blue繪製電路圖,今天我們快速的找到這些元件,如果想要複習軟體操作的人可以看這篇:[電路設計軟體Multisim Blue]電路繪製-基本LED電路篇

搜尋電子元件:在軟體上方的選項[Place]à[Component]

選擇電子元件[component]

1、選擇三個腳位的開關,這裡使用排針做取代,排針腳位之間的距離為2.54mm

開啟[Component]之後選擇:[Mouser Database]à[Connectors]à [HEADER_PIN_Single_Row_Molex]

選擇3pin 2.54mm排針

 

2.選擇電阻

開啟[Component]之後選擇:[Master Database]à[All groups]à[RESISTOR]à[220]

選擇220歐姆電阻

 

3.選擇LED燈

開啟[Component]之後選擇:[Master Database]à[Diodes]à[LED]à[LED_red]

選擇方法與法一法二相同

 

4.選擇GND、VCC

開啟[Component]之後選擇:[Master Database]à[Sources]à[POWER_SOURCES]à[Ground]、[VCC]

 

所有的電路符號

 

Step3 比照電路圖進行繪製

1、LED燈是否能亮起來,取決於開讓下列哪一條電路導通,當開關往下拉時,LED燈、電阻、電池形成一個迴路。 開關往上拉時,電池的正電沒有接到任何一個迴路,形成斷路。

導通的迴路

2、按照電路圖在Multisim Blue上將電子元件連接起來,將滑鼠移至電子元件其中一個端點,點擊滑鼠左鍵,接著將線拖曳至另一個電子元件的端點,再點擊一次左鍵,你可以拖曳看看電子元件,剛剛的線不會斷掉,會隨著電子元件延伸,代表線是成功連起來。

元件端點的連接

 

3、接線完成後的圖

電路完成圖

 

4、這次使用的電池是焊接比較容易使用的電池扣,這是分享使用Header的一些心得,只要確定好兩個焊接端點的距離,便可以畫出電路圖

 

開啟[Component]之後選擇:[Mouser Database]à[Connectors]à [HEADER_PIN_Single_Row_TE_Connectivity]à[10297-1]

新增單一腳位的排針

分別在GND、VCC接線

電路完成圖

2、將電路圖的資料轉換成電路板

 

在MultisimBlue上繪製完電路圖之後,我們將電路圖轉換成PCB繪圖軟體檔案。

點選[Transfer]à [Transfer to Ultiboard]à[Transfer to Ultiboard Component Evaluator14.0]

電路圖轉電路板

轉換完成後,MultisimBlue會幫助我們開啟PCB軟體:[Ultibaord Component Evaluator Mouser Electronic Edition],電路圖電子元件間的接線,在PCB軟體會將轉換成預拉線,如下圖。

電路板與元件預拉線

電路板與元件預拉線

3、進行電路板布局

這次目標用電路板雕刻機切出一個直徑3cm圓形的電路板

 

Step1將電子元件移至左下角

各位在電路圖上可以看到一個黃色的方框,我們稱為[Board Outline],左下角有一個圓形十字架的圖示,PCB設計板完成後,如果使用電路板雕刻機,我們發現這圖示是電路板雕刻機停下來的原點,為了之後的檔案可以方便使用,請將電子元件全部移到左下角,靠近原點。

你在左邊與上面看到刻度表,只要將滑鼠移至刻度表點擊左鍵,刻度表會出現箭頭與虛線,告訴你箭頭與板框之間的距離,記得把距離單位選成mm喔。

使用刻度表與丈量

 

Step2在左邊與上面的刻度表各拉兩個,標示出3cmX3cm的範圍

元件布局:標示3cmx3cm

 

Step3、編輯Board Outline

1、將滑鼠移至左方的[Design Toolbox]工具列對[Board Outline]點擊兩次,可以對黃色線的板框刪除、縮小放大。

 

Board Outline

 

2、在軟體上方的點選[Edit]à[Selection filter]à[Enable selecting other objects],可以編輯電子元件以外的物件

編輯電子元件以外的物件

 

Step4、畫出一個圓形的Board Outline

  • 點選原本的板框並刪除

點選板框

刪除板框

2. 在黑色的區域點擊右鍵選擇[Graphics]à[Circle]

畫出圓形

 

3、畫出一個圓形Board Outline

畫出圓形

 

Step5、更改電子元件的位置

1、安排完電子元件後,可以點選[View 3D],觀看電子元件的3D顯示圖

View3D

2、安排電子元件時,可以把電子元件更換到另外一面,我們稱電路板正面為[Copper Top]、背面為[Copper Bottom] ,你也可以選擇每一面代表的顏色。(Top預設為綠色、Bottom預設為紅色)

選擇Copper Top

 

3.更換電子元件的板面位置時,首先點選要更換的電子元件,這裡使用LED燈,再點選右上角的[Swap layer],更換的LED顏色便會更改為紅色,代表LED燈更換到背面了

更換電子元件板面位置

電路板布局3DA

電路板布局3DB

 

Step6、丈量水銀電池扣的位置

  • 下圖是水銀電池扣,經過測量長度為24mm、寬度22mm,針腳之間的距離為20mm。再電路板的規劃中,我們可以使用上方與左方的刻度表劃出24x22mm的電池扣空間,在空間之外放置其他的元件。

水銀電池扣尺寸

 

4、進行電路板布線

Step1、使用自動布線

元件與元件之間的預拉線,可以用自動布線規畫最佳的走線路徑,是相當便利的功能,如果你的作品有數百條預拉線,讓軟體幫你布線可以節省更多時間。

選擇右上方的[Start/resume autorouter]或使用快捷鍵(Ctrl + Shift + 8)

自動布線

 

 

Step2、整理布線

這次的作品比較容易,整理布線時首先注意兩點,可以避免走線路徑產生一些不必要的電池輻射(1)線需要轉彎時,轉彎角度應該大於90度(2)轉彎需要再轉彎時,應多走一些距離再轉彎

整理布線

 

Step3 設定Dril與PAD

1、Dril常被稱為鑽孔,顧名思義是使用鑽頭貫穿電路放置需要貫穿固定的電子元件,PAD常被稱為焊盤,是預留作為焊接點的地方。下圖藍色的部份便是PAD,滑鼠左鍵點擊兩次後可以直接設定。

點選PAD

 

2、點選[PAD],左上方選項可以選擇PAD的形狀,為了焊接方便,我們要把PAD的面積變大,但不能碰到相鄰的PAD的或走線。

A、選擇形狀Shape:

選擇[Rectangle]à設定長度[Length]為2mm。

B、選擇大小Size:

選擇[Pad diameter]à設定直徑為2mm。

C、選擇鑽孔大小Hole:

選擇[Dril diameter]à設定直徑為1.2mm。鑽孔大小請依照使用者的鑽刀大小做設定。

設定DrilPAD

 

3、PAD與Dril設定後的參考圖片

設定合適的DrilPAD

 

Step4 設定走線的路徑

設計電路板時,線徑的大小與電磁干擾成反比,線的長度與電磁干擾成正比為了降低不必要的電磁干擾,將線徑加寬。

A、選擇想加寬的走線後滑鼠右鍵,點選[Properties],出現下圖的[Trace Properties]。

B、選擇[General]à到[Measurements]將寬度[Width]調整為2mm。

設定走線路徑寬度

 

線徑加寬設定畫面

路徑加寬度

 

5、完成畫面

這是完成畫面,走線也可以使用[SWAP Switch],將指定的走線換到另外一面

走線於Top板面上

走線於Bottom板面上A

Bottom板面上B

 

完成之後大家可以搭配各種造型的摺紙

 

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