Circuit Scribe - Circuit Scribe - Wikipedia

tento článek je v seznam formát, ale může číst lépe jako próza. Můžete pomoci převod tohoto článku, Pokud je to vhodné. Nápověda k úpravám je k dispozici. (Listopadu 2014)

Circuit Scribe je kuličkové pero obsahující stříbro vodivý inkoust lze použít k kreslení obvodů okamžitě na flexibilní substráty jako papír. Circuit Scribe se dostal na Kickstarter (online web, kde mohou lidé financovat projekty) 19. listopadu 2013 s cílem získat 85 000 $ na výrobu první dávky per. Do 31. prosince 2013 dokázala společnost Circuit Scribe získat celkem 674 425 $ u 12 277 „podporovatelů“ nebo dárců.^[1]

Podobně jako při kreslení obrázku mohou uživatelé pomocí pera Circuit Scribe kreslit čáry na jednoduchý kousek papíru. Poté mohou na nakreslené čáry připojit speciální elektrické součásti, které umožňují, aby elektrickými proudy procházely komponenty. To nahrazuje použití nepájivých polí a vodičů.

Rozvoj

Tým výzkumníků v Electroninks Incorporated, startupová společnost se sídlem na Výzkumný park z University of Illinois v Urbana-Champaign, vytvořil netoxický vodivý inkoust na bázi vody, který byl známý jako vynález měsíce od Populární věda.^[2] Tým začal vývojem prototypu s použitím per od jiné společnosti a výměnou inkoustu za speciální stříbrný inkoust. Po dokončení zahájili kampaň Kickstarter, aby získali prostředky na hromadnou výrobu finální podoby per.

tým

Výzkumný tým tvoří S. Brett Walker, Jennifer A. Lewis, Michael Bell, Analisa Russo a Nancy Beardsly.^[3] Walker je generálním ředitelem společnosti Electroninks a spoluzakladatelem společně s Lewisem, Bellem a ředitelem vývoje produktů Russo. Bell je také hlavním provozním ředitelem, zatímco Beardsley je technickou podporou a uživatelskou zkušeností.

Prototyp

Prototypová pera jsou ručně čištěna Sakura Gelly Roll Metallic pera. Inkoust je nahrazen stříbrným vodivým inkoustem vědců. Aby bylo zajištěno správné množství inkoustu pro vytváření hladkých čar, je inkoust přesně vyladěn.

Inkoust

Inkoust je vytvořen umístěním vodného roztoku dusičnanu stříbrného do baňky s vodou v kombinaci s kyselina polyakrylová (PAA) a diethanolamin (DEA), uzavírací činidlo a redukční činidlo. Asi po dvaceti hodinách se dusičnan stříbrný rozpustí za vzniku částic o průměru asi 5 nanometrů. Aby se zvětšila velikost částice na průměrný průměr asi 400 nanometrů, baňka se umístí na zahřátý sonikátor, zařízení produkující vysoce intenzivní ultrazvuk. Po ochlazení se roztok nalije do větší baňky a zahustí sraženina, se nerozpustná pevná látka, která se vytvoří, seškrábne. Odtamtud, ethanol je přidán do koagulovat částice nebo je změňte na pevné skupenství. Většina supernatant, kapalina ležící nad vrstvou sraženiny, se potom vylije, aby mohla být zbývající kapalina odstředěn nebo oddělené. Po procesu centrifugace se částice umístí zpět do vody a protlačují se přes filtr injekční stříkačky, aby se odstranily zbytečné částice z roztoku. Další, hydroxyethylcelulóza (HEC) se přidává jako a pořadač a celá směs je homogenizován. Rozpouštědla se nechají odpařovat, dokud inkoust nemá požadovanou viskozitu nebo tloušťku.^[2]

Jakmile je inkoust vytvořen, je rozebráno a očištěno kuličkové pero, aby bylo možné inkoust umístit dovnitř pomocí ploché špičky špachtle. Po výměně hrotu kuličkového válečku se ze zadního konce vystřelí několik rázů stlačeného vzduchu, aby se inkoust vtlačil do hrotu. Vnější kryt pera je vyměněn a je vytvořen prototyp Circuit Scribe. Odtamtud zahájil tým kampaň Kickstarter.

Kickstarter kampaň

Circuit Scribe zahájila svou kampaň na Kickstarteru, aby získala finanční prostředky, a zahrnovala seznam příslibů, které by lidé mohli věnovat určitou částku a získat odpovídající dárek:^[1]

• Slib 5 $ +: STEM Education Workbook
• Slib 20 $ +: Circuit Scribe
• Slib 25 $ +: Early Bird Basic Kit
• Slib 30 $ +: Základní sada
• Slib $ 35 +: Early Bird Basic Kit + Book
• Slib 40 $ +: Základní sada + kniha
• Slib 45 $ +: Sada pro včasné ptáky
• Slib 50 $ +: Maker Kit
• Slib 90 $ +: Dárkové balení
• Slib 100 $ +: Developer Kit
• Slib 175 $ +: Balíček Circuit Scribe
• Slib 190 $ +: Early Class Classroom Kit
• Slib 200 $ +: Učebna
• Slib 500 $ +: Návrhář komponent
• Slib 5 000 $ +: Zobrazit a říct elektronickým odkazům

Zahrnovaly také strečové cíle, které zahrnují:

• 250 000 $: Circuit Scribe Edu Platform & STEM Outreach
• 650 000 $: Magnetický list pro knihy Kit Activity Books & Maker Notebooks
• 1 000 000 $: Rezistorové pero

Moduly

Circuit Scribe lze použít k nakreslení obvodů, které spojují různé typy modulů nebo jednotlivé komponenty, například:^[4]

Napájení

• USB napájecí adaptér: Umožňuje uživateli napájet nakreslené obvody buď USB portem, nebo síťovou zásuvkou.
• 9V baterie Adaptér: Napájí obvody devět voltů.

Vstup

• Přepínač SPST: Vypínač, který umožňuje uživatelům ovládat elektrický obvod.
• Přepínač DPDT: Dva spínače, které směrují tok proudu obvodem.
• Světelný senzor: Svítí na fototranzistor k ovládání výstupu.
• Potenciometr 10k Ohm: Knoflík, který ovládá temnotu, hlasitost a rychlost obvodu.

Připojit

• 2kolíkový adaptér: Umožňuje uživateli připojit k obvodům rezistory, kondenzátory nebo senzory.
• NPN tranzistor: Elektrický zesilovač, který převádí malé signály na velké proudy.
• Bliká: Bliká výstupní komponenty zapínáním a vypínáním nastavitelnou rychlostí.
• DIY desky: Umožňuje uživateli pájet 2, 4, 6 nebo 8 pinové komponenty na desku.
• Konektorové kabely: Připojuje papírový obvod k hardwarové platformě pro kutily.

Výstup

• Bi-LED: Dvě LED diody v jedné, které mohou převracet směry a měnit barvu.
• Bzučák: Vibruje v reakci na napětí.
• Motor: Otáčí se s aplikovaným napětím.
• RGB LED: Červená, modrá a zelená LED.

Použití

Program Circuit Scribe umožňuje uživateli černým inkoustem kreslit elektrické obvody v jakémkoli tvaru. Díky tomuto aspektu a jeho schopnosti připojit různé typy modulů je možné vyrábět jednoduché designy jako Arduino, otevřená elektronická platforma založená na hardwaru a softwaru.

Arduino

Circuit Scribe umožňuje uživatelům vytvořit papírový Arduino (nebo „paperduino“), což demonstruje výzkumný tým. Tým nejprve našel schémata na webu Arduino a upravil je tak, aby fungovaly na perový plotter.^[5] S několika úpravami uspořádali komponenty a stopy tak, aby bylo možné desku tisknout v jedné vrstvě. Zarovnání je nastaveno na 0,6 milimetru, aby odpovídalo šířce stop pera s minimální vzdáleností 0,1 milimetru. Perový plotter tiskne pouze čáry a nevyplňuje vzory, proto navrhli velké polštářky ze soustředných kruhů a vytvořily polštářky pro komponenty s některými dalšími rysy řádků. To umožňuje silnější vodivost. Je důležité dát čipy blízko sebe, aby se minimalizoval odpor vedení mezi nimi, ale ne tak blízko, aby bylo obtížné umístit komponenty. Použili komponenty z balíčku 1206, které jsou o něco větší než původní komponenty z Arduina. Před exportem rozvržení zrušili výběr všech vrstev souboru kromě horní vrstvy trasování. Po exportu souboru ve formátu .dxf byla zrušena volba šířky drátu i oblasti výplně a soubory byly uloženy. Nakonec tým změřil velikost rozložení desky a přetáhl ji na nový list Silhouette Studio. Odtamtud byla vertikální výška upravena na 2,945 palce a rychlost byla nastavena na 1, aby se při tisku položilo nejvíce inkoustu. Tým dále umístil na potištěný stříbrný inkoust komponenty, jako jsou rezistory, kondenzátory a diody LED. Součásti lze připevnit pomocí pinzety a super lepidla, lze je však vyztužit vodivým epoxidem.

Doplňky

Rezistorové pero

Jak bylo zveřejněno v jejich kampani Kickstarter, tvůrci Circuit Scribe plánovali vyvinout odporová pera, která lze použít k kreslení rezistory způsob, jakým lze pomocí Circuit Scribe kreslit obvody. Ačkoli jejich cílový cíl 1 000 000 $ nebyl do termínu kampaně splněn, týmu se je přesto podařilo vytvořit.

Reference