Sapin de noel illuminé

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

Les pièces

Outils

  • Imprimante 3D - Anet A8
    • PLA avec la couleur de votre choix
  • CNC - Sainsmart Genmitsu 3018 Pro
  • Dremel rotatif
    • cutting disk pour métal
    • kit de mèches < 1/8"
  • Gun à colle chaude
  • Fer à souder

Fusion 360

Les modèles 3D pour le sapin.

Le modèle 3D

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/

Le schéma

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

Le contrôleur

FlatCAM

Ce logiciel open-source permet de convertir le PCB créé avec Kicad en code GRBL, qui lui sera interprété par le programme fourni avec la CNC (GRBLcontrol)

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

Exporter les PCBs

Cliquer sur Créer Fichier de perçage, puis fermer

Exporter le perçage

Ensuite, il faut importer les fichiers dans FlatCAM

Importer les Gerber et les Excellon

Note, la couche de cuivre qu'il faut garder est sur la couche F_Cu

Couche de cuivre pour le PCB milling

Il faut utiliser le fichier PTH

Le fichier de perçage
Gerber et Excellon chargés

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 clique sur le Gerber,

Voici les paramètres utilisés pour avoir le contrôleur

Option pour le contrôleur

Cliquer sur Generate Isolation Geometry

Voici les options pour le milling

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

Kicad -> FlatCAM -> GRBLcontrol

Les triples lignes pour avoir une meilleur séparation entre les traces.

GrblControl

Maintenant, cliquer sur Project

Double cliquer sur le gerber pour créer le contour du PCB

Fichier Gerber

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.

Contour du PCB

Ensuite cliquer sur Generate CNCJob Object, puis Save CNC Job

le contour dans GRBLcontrol

Création du perçage

Fichier de perçage

Double cliquer sur le fichier Excellon

Pour chacun des diamètres de perçage disponible, il faut exporter un fichier grbl

Les diamètres de perçage
Le premier diamètre

Cliquer sur l'index pour sélectionner l'outil.

Configurer les options pour le perçage

Voici les options, puis cliquer sur Create Drills GCode,

Répéter pour chacun des diamètres.

Perçage et tracé

Voici le rendu final pour le contrôleur

Tous les fichiers de perçage et le traçage

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 :

https://www.youtube.com/watch?v=RZRY6kunAvs&feature=emb_err_watch_on_yt

Anet A8 Bed Levelling

Voici le résultat de l'impression:

Les 2 parties du sapin

Les Pins pour assembler les deux parties n'ont pas imprimer car la vitesse d'impression était trop rapide.

La base du sapin

La base et le couvercle

Cura a été utilisé pour imprimer les modèles.

Sainsmart CNC 3018 pro

Voici le résultat du milling

Après le milling des trois circuits
Les 3 circuits avant la coupe
Les PCBs

Le Dremel est resté pris pendant la coupe et a donné un coup ce qui a coupé au milieu de deux traces...

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.

Idée du produit fini

La soudure

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

Séquence #1
Séquence sur les LEDs non connectées
Assemblage final
Les fils et le circuit
Vidéo du résultats final

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.

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