Flexible Circuits

Jag använde Konduktiv färg för att göra en enkel flexibla krets som lyser och tonas ned en LED beroende på hur mycket det är böjd. Jag brukade arbeta med ett projekt att inblandade fabricera kretsar på kontaktlinser, där vi använt micron precision litografi för att fastställa tiny Konduktiv spår på ytan av flexibel plast. När jag kom över kala Konduktiv Konduktiv färg, fick jag idén att använda litografi för att göra enkla, flexibla mönsterkort för regelbunden, hålmontering komponenter. Jag skrev ut denna krets på OH-film, men denna samma teknik kan tillämpas på många andra material-papper, tyg, gips...

Reservdelslista:
Bare Konduktiv färg Amazon
Resistiv Flex Sensor 10-40Kohms Jameco 150551
10 ohms motstånd Jameco 2161043
6.8KOhm motstånd Jameco 691067
Amber ledde Jameco 2006781
9V batteri snap Amazon
Blå målartejp Amazon
OH-film Amazon
Varmlimma fast

Krets:

Denna krets har en 6.8Kohm motstånd och flex känsliga motstånd i serie för att bilda en spänningsavdelare mellan 9V och marken. När flex känsliga motståndet är böjd ändras dess motstånd. Detta orsakar spänningen vid korsningen mellan flex sensorn och 6.8K motstånd att fluktuera.

Utdata från spänningsavdelaren går in i basen av en NPN-transistor. I denna krets fungerar transistorn som en spänning efterföljare. Syftet med transistorn är att matcha (Tja, nästan match, men vi behöver inte oroa dig för dessa ändamål) spänningen vid sändaren att spänningen kommer till bas (från spänningsavdelare). Detta sätt spänningen på sändaren är ungefär lika med spänningen vid basen, men alla de nuvarande kommer från sändaren och in i LED och resistor anskaffas direkt från den transistorn samlare i stället för från spänningsdelare. I grund och botten fungerar transistorn som en buffert, skydda spänningsavdelaren från belastningen av lampan och dess strömbegränsande motstånd.

Så som flex sensor är böjd och utdata från spänning anhängare varierar, varierar utdata från den transistorn sändare också längs med den. Detta orsakar LED att öka och minska i ljusstyrka. Mer specifikt, lyser lysdioden dimmer mer flex sensorn är böjd.

Så här:

Jag prototyped denna krets på ett bakbord första. Resistor värdena jag använde på skärbräda var något annorlunda än vad jag använt i kretsen eftersom den kala Konduktiv färgen lägger till motståndet i kretsen. På skärbräda jag hittade som var 3Kohm och 68 ohm motstånd ideal i spänning efterföljare krets dras ovan. I den slutliga produkten jag ökade 3K till 6.8K och minskade den 68 ohm till 10 Ohm till öka den nuvarande går igenom motståndet.

Tillverkningsprocessen var enkla litografi. Jag designade min litografi mask med örn, Photoshop och Illustrator.

Först jag drog ut min schematiska i Eagle och använde styrelsen layout editor för att utforma spår för PCB. Jag som målmedvetet saker ut så att banan skulle passa fint tillsammans med 4,5" flex sensor. Efter jag ordnat allt hur jag gillade ökat jag bredden på spåren till 0.085"(detta var max bredd jag kunde komma undan med det kändes). När du använder denna kala Konduktiv färg är det viktigt att komma ihåg att det kommer att lägga några motstånd till din krets, tunnare spår kommer att ha mer motstånd, så om du vill undvika detta du måste göra din spår så bred som möjligt. Jag fann att min spår hade ett motstånd av om 600ohms per tum (du kan kolla in kala Konduktiv datablad för mer info). Jag tror att om jag var att omforma denna krets jag skulle minimera avståndet mellan transistorn, LED, och marken för att öka ljusstyrkan. Jag skulle också ta bort motståndet i serie med lampan helt eftersom spåren själva kan fungera som en strömbegränsande motstånd till LED. Jag har bifogat min Eagle filer nedan.

Jag en bild av spår som exporteras till photoshop och gjorde några justeringar. Jag tog bort delar av de spår som jag kände var för nära varandra och ökade storleken på komponent kontakter vid behov. Jag importerade min slutliga utformningen i Illustrator och använt funktionen live trace för att generera en vektor fil i spåren. Jag har bifogat den slutliga EPS-filen nedan. Jag skickade denna fil till en laserskärare och klippa min litografi mask ur några blå målartejp. Om du inte har tillgång till en laserskärare, kan du försöka skriva ut EPS-filen och använder den som en guide för att klippa masken för hand.

En gång skar, jag försiktigt bort insidan av spår med en pincett (Fig. 4) och överfört denna mask på en bit OH-film (fig 5). Jag utspädd kala Konduktiv färgen något med vatten och målade den ovanpå litografi masken (fig 6). När torr (efter ca 15 min) bort jag försiktigt tejpen med pincett. Jag lappat några trasiga spår med en klick färg. Jag borrade hål i filmen för komponenter med hjälp av en drill press (Fig. 7).

När borras, jag gängade min komponenter i och Använd en sandskädda av färg till kall lödningar dem till kretsen (Fig. 8). När torr, klippt jag försiktigt överskott leder. Jag la lite varmt lim runt om anslutningen till 9V batteri fäst att ge det lite strukturellt stöd. Jag limmade också ner flex sensorn på ytan av kretskortet.

Framtid:

Jag skulle vilja fortsätta arbeta på denna teknik, eftersom det är ganska mindre tidskrävande och slösaktig än traditionella PCB Etsning. Jag gillade att arbeta med OH-film eftersom slutresultatet ser intressant, men jag tror det vore bättre att arbeta med en mer hydrofil material som papper-färgen skulle bond mycket lättare. Jag kan också experimentera med laser etsning små brunnar i akryl och fylla dessa brunnar med paint-extra höjd kan minska motståndet i spår.