Como fazer o seu próprio cartão de visita PCB

Cartões de visita de PCB feitos à mão

Visão geral: Os cartões de visita são frequentemente utilizados na realização de actividades comerciais, mas, na época atual, os cartões de visita tradicionais em papel não são suficientes para atrair a atenção de outras partes ou parceiros. Este artigo, da autoria de Tecnologia FS, ensiná-lo-á a fazer um produto moderno e prático Cartão de visita PCB o que fará com que se destaque dos outros concorrentes.

Prefácio

O que irá aprender com este projecto:

  • O processo de fazer um simples cartão de visita PCB
  • O processo de fabrico de Cartões de visita topo de gama em PCB com NFC (Comunicação de campo próximo)

Ferramentas e competências requeridas

Ferramentas essenciais:

  • Ferro de Soldar
  • Ferramenta de retrabalho de ar quente
  • Pasta de solda
  • Fluxo de soldadura
  • Fio de solda
  • Pinças
  • Pinça de travamento cruzado
  • Limpador de PCB
  • Cotonetes de algodão
  • Palitos de dente
 

Opcional tools:

  • Exaustor de fumo
  • Vidro ornamentado
  • Telefone com NFC
  • Chip NFC 1kb
 

Competências requeridas:

  • Habilidades de soldadura SMD
 

Lista de Materiais:

  • Placa de Circuito Impresso
  • 220 nF condensador
  • 47Ω resistor
  • LED

Processo de fabrico de cartões de visita de placas de circuitos impressos simples

Fazer os esquemas da placa de circuito impresso

Embora outros Ferramentas de desenho PCB pode ser utilizado, o EasyEDA é recomendado por nós para desenhar os esquemas da PCB, uma vez que tem um simulador incorporado para medições de sinais. Também pode encontrar os esquemas de circuitos necessários dos componentes na biblioteca do EasyEDA.

  • Importe o padrão desejado para a camada 22 "bPlace" e ele aparecerá na serigrafia da PCB, acima da máscara de solda preta.
  • Introduzir luz na camada 16 "Fundo", que será vista como traços de cobre cobertos pela máscara de solda preta.
 
O diagrama esquemático de um cartão de visita PCB simples é relativamente simples, uma vez que, à exceção do conetor USB, todos os componentes utilizados na placa de circuitos são peças SMD (Surface Mount Discrete). Mesmo assim, é necessário saber como funcionam as placas de circuitos porque terá de fazer um esboço do seu desenho no ficheiro.

Design do modelo de cartão de visita PCB

Porque as suas informações pessoais (nome, telefone, etc.) precisam de ser gravadas no topo do painel, terá de personalizar parte do plano de terra e introduzir as informações que precisa de mostrar na camada 29 "tStop". Esta camada é a máscara de solda que controla a parte superior. As sobreposições de texto no topo e as camadas "tStop" podem fazer com que os seus cartões de visita PCB tenham melhor aspecto.

Precauções para Antenas Indutivas

As ondas de rádio não podem passar através da placa PCB, por isso, ao projectar a antena, não deve haver folhas de cobre acima e abaixo dela. A forma correcta é a seguinte:

Definições de Antena correctas

Quando há cobre por cima da antena, a placa de massa do PCB bloqueará o leitor, e a energia não pode ser transmitida entre as antenas tag NFC, como se mostra na figura seguinte:

configurações de antena erradas

Precauções para a montagem dos componentes do cartão de visita

Antes de proceder à montagem da placa de circuito impresso, é necessário conhecer as regras de Orientação de componentes PCB. Para tornar o seu cartão de visita PCB mais bonito, pode colocar os componentes na parte inferior da placa PCB e colocar o LED no filamento da lâmpada. Se estiver a fazer um cartão de visita com NFC, terá de ligar os fios ao CI NFC.

Geração de ficheiros Gerber

Os ficheiros Gerber são utilizados pela indústria de placas de circuito impresso para "descrever" imagens de placas de circuito impresso e são necessários quer esteja a fazer a sua própria Placa PCBA DIY ou subcontratar o fabrico a um profissional "chave na mão PCBA empresa de montagem, como a FS Technology. Depois de completar o diagrama esquemático, pode clicar no botão "converter" no EasyEDA para converter o diagrama esquemático num desenho de PCB ou, se estiver a utilizar o Eagle, pode exportar ficheiros Gerber utilizando o processador CAM incorporado.

Encomendar a sua placa PCB

Se quiser um cartão de visita PCB de alta qualidade, pode enviar a sua encomenda para a FS Technology, pois temos o equipamento mais avançado, uma equipa técnica altamente treinada e o preço mais barato. Como especialistas profissionais em fabricação de PCB na China, recomendamos os seguintes projetos para sua placa personalizada:

  • Número de camadas: 2 camadas
  • Espessura da placa de circuito impresso: 1,0 mm
  • Tamanho: 50×80 mm
  • Tratamento de Superfície: HASL
  • Peso do Cobre: 1oz
Placa de circuito impresso encomendada

Instalação de componentes

O objetivo de uma placa PCBA é ligar os diferentes componentes através das "linhas" ou traços na placa nua para alcançar diferentes funções, principalmente a condutividade eléctrica entre os componentes, de modo a Montagem de PCB é um elemento essencial para completar o circuito. Para isso, é necessário soldar o Componentes SMD para a placa PCB, depois utilizar o programador para escrever o código no microcontrolador e, finalmente, fazer uma Inspecção de montagem de PCB.

Embalagem de cartões de visita PCB

Pode utilizar fita dupla face de espuma para selar a extremidade da placa PCBA montada, imprimindo uma máscara para depois colocar a fita dupla face de espuma. Em seguida, pode cortar qualquer excesso de fita para completar a sua cartão de visita PCB criativo.

Cartão de visita PCB com NFC

Introdução à Tecnologia NFC

O que é NFC?

A NFC, também conhecida como Near Field Communication, é uma tecnologia de identificação e interconexão sem contacto (semelhante à PCB Bluetooth), que permite que os dispositivos móveis e os aparelhos electrónicos de consumo comuniquem a uma distância inferior a 10 cm. Nos últimos anos, os dispositivos utilizados nos populares pagamentos móveis, na autenticação de identidade, no recarregamento de cartões de transporte, etc., têm-se apoiado no NFC.

Como funciona o NFC?

O modo de funcionamento do NFC divide-se em dois modos, passivo e ativo, mas este artigo apenas descreverá o modo ativo. Quando o dispositivo emissor de sinais envia dados para o dispositivo de destino, tem de gerar um campo de radiofrequência, que pode depois utilizar a indução electromagnética entre as duas antenas de laço para carregar o alvo passivo (etiqueta), como mostra a figura:

Esquema do NFC

Fabricação de chips NFC

Requisitos do chip:

  • Pequeno pacote SMD
  • Capacidade de armazenamento adequada
  • Módulo de captação de energia incorporado
 

Se utilizar uma placa de circuito impresso como cartão de visita, o chip NFC está no seu centro e, embora a escolha do núcleo possa ser variada, este artigo recomendará o CI NTAG NT3H1101 da NXP. Muitos entusiastas da eletrónica têm capacidades de programação, podem fazer Programação de CI por si só para obter mais funções.

O NTAG i2c é o mais recente chip TAG passivo com uma interface I2C lançado pela NXP, que é um agente do grupo Dalian Dapinjia. É amplamente utilizado em electrodomésticos, eletrónica de consumo, tecnologia vestível, domótica e outros domínios, uma vez que proporciona interfaces sem contacto e com contacto, como se pode ver:

NTAG I2C

Calcular a Indutância da Antena

Para que o cartão de visita PCB comunique e se ligue, é necessário adicionar uma antena à etiqueta NFC. A conceção da antena do chip NFC é relativamente simples, como se mostra abaixo:

Explicação dos ícones na imagem acima:

  • Voc: Tensão de circuito aberto induzida por campo magnético
  • Ra: Resistência equivalente
  • La: indutância equivalente
  • Rs: resistência equivalente em série
  • Cs: Capacitância de Afinação Equivalente em Série
 

Quando o transmissor detecta um campo magnético, aparece uma tensão de circuito aberto Voc nos seus terminais.

A soma das resistências de série Ra e Rs é o modelo equivalente do circuito composto pelo circuito integrado NFC e a sua antena de laço, como se mostra na figura seguinte:

O NFC IC de resistência Rs forma um circuito de ressonância RLC juntamente com a resistência da antena Ra e a resistência integrada capacitância Cs com a indutância La da antena.

A fórmula da frequência do circuito ressonante RLC é mostrada na figura:

A fórmula para o cálculo da RLC do circuito ressonante

Explicação dos parâmetros da fórmula da frequência ressonante:

  • F: frequência de ressonância, unidade: Hz
  • L: Indutância equivalente, unidade: H
  • C: Capacitância equivalente, unidade: F
L é um parâmetro desconhecido nesta equação e L precisa de ser calculado separadamente. O diagrama da fórmula é o seguinte:

Exemplo: Assumindo que a frequência do NFC é 13,56 MHz e a capacidade de afinação é 50 pF, introduza-a na fórmula para obter a indutância L como:

Exemplo de diagrama de indutância L

Cálculo de antenas rectangulares

Apenas obedecendo às restrições geométricas, podemos adicionar uma antena de indutância específica à placa de circuito impresso. Antenas com geometrias diferentes requerem fórmulas diferentes para as suportar. Para facilitar a explicação, a FS Technology utiliza uma antena retangular relativamente simples para conceção de cartões de visita PCB, como mostra a figura seguinte:

Antena rectangular para cartões de visita de PCB

Explicação das unidades no diagrama acima:

  • A0 & B0: Tamanho total da antena
  • Aavg & Bavg: Tamanho médio da antena
  • T: Espessura da via
  • T: Largura da via
  • G: Desnível entre pistas
  • Nant: Número de voltas
  • D: Diâmetro equivalente da pista
 
A fórmula para o Lant de indutância equivalente é a seguinte:  
Lant de indutância equivalente

A interpretação da fórmula de Lant é a seguinte:

Fórmula de Lant

Criar a Biblioteca Eagle

Se achar que desenhar a antena é complicado, pode copiar a antena rectangular de fonte aberta fornecida pela NXP para desenhar a antena, e depois mudar a posição do conector.

Desenhe a Antena

Soldar o chip NFC na placa de circuito impresso do cartão de visita

A soldadura dos componentes da placa de circuito impresso é um passo relativamente importante para qualquer produto completo de placa de circuito impresso, quer seja antes ou depois da soldadura, Limpeza de PCB é uma etapa preliminar essencial. Após a conclusão da limpeza, Fluxo PCB precisa de ser preparado com antecedência. O fluxo pode atuar como uma cola temporária, aplicando-o no pacote do CI com um palito e, quando o fluxo for adicionado, pode utilizar uma pinça para manter os componentes da placa de circuitos no lugar. Em seguida, utilize um novo palito para pegar numa pequena quantidade de pasta de solda e coloque-a nos pinos dos componentes. Tanto o fluxo como a pasta de solda são normalmente utilizados quando se trata de soldar componentes SMD, uma vez que estas técnicas são muito mais precisas em comparação com a soldadura normal através de orifícios. Não se esqueça de controlar sempre a quantidade de pasta de solda utilizada, uma vez que a utilização excessiva de pasta de solda é um problema comum a muitos amadores principiantes na soldadura e pode causar curto-circuito da placa. O passo final do processo de soldadura consiste em utilizar uma ferramenta de retrabalho de ar quente para derreter a pasta de solda e soldar os pinos do CI aos circuitos. Com a utilização de uma ferramenta de retrabalho de ar quente, elimina-se a necessidade de um ferro de soldar tradicional, que pode ser um pouco mais complicado para soldar estes componentes em miniatura, especialmente à mão. Após este processo, é sempre recomendável verificar visualmente a conetividade de cada componente para garantir que não existem pontes de soldadura ou desalinhamentos de componentes. Um microscópio pode ser útil para componentes mais pequenos. Para melhorar o aspeto do seu Cartão de visita PCBPara remover o excesso de fluxo, pode utilizar um ferro de soldar previamente preparado, para além de cotonetes e álcool isopropílico para limpeza. As resistências e os LEDs funcionam quase da mesma forma e podem ser soldados com os passos acima referidos. Em geral, soldar o IC NFC à mão é, de longe, o passo mais difícil deste projeto e até o mais pequeno erro pode levar a um curto-circuito. Se forem cometidos erros durante este processo, recomenda-se que conheça alguns conhecimentos de desoldagem de componentes PCB pois pode ajudar a reduzir as perdas em caso de erro. À semelhança de muitas outras competências, a prática constante da soldadura SMD é a melhor forma de melhorar as suas técnicas de soldadura e poderá ser uma competência muito útil quando trabalhar noutros projectos que envolvam componentes SMD.

Programação IC de chips NFC

  • Ferramentas NFC para Android: Localize o menu de definições no seu dispositivo Android e abra as definições NFC.
  • Ferramenta NFC para iOS: A ferramenta NFC no seu dispositivo iOS (iPad, iPhone, etc.) será iniciada automaticamente. Inicie a ferramenta NFC, encontre o botão "Escrever", clique em "Adicionar registo", seleccione "URL" como registo, introduza o URL que pretende que a ferramenta NFC transmita, clique no botão "OK" e, em seguida, introduza a etiqueta NFC na página "Escrever". Quando o ícone dinâmico for apresentado, mantenha o telemóvel perto do cartão de visita e o LED no cartão de visita deve acender-se. Quando o ícone mostrar "Escrita concluída", o cartão de visita NFC PCB está concluído.

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