Circuit Scribe - Википедия - Circuit Scribe

Цепной писец это шариковая ручка, содержащая серебро проводящие чернила можно использовать для рисования схемы мгновенно на гибкой субстраты как бумага. Circuit Scribe пробился на Kickstarter (онлайн-сайт, где люди могут финансировать проекты) 19 ноября 2013 года с целью собрать 85 000 долларов для производства первой партии ручек. К 31 декабря 2013 года Circuit Scribe смогла собрать в общей сложности 674 425 долларов с помощью 12 277 «спонсоров» или доноров.^[1]

Подобно рисованию изображения, пользователи могут использовать ручку Circuit Scribe, чтобы рисовать линии на простом листе бумаги. Затем они могут прикреплять специальные электрические компоненты к нарисованным линиям, что позволяет электрическому току проходить через компоненты. Это заменяет использование макетов и проводов.

Разработка

Команда исследователей в Electroninks Incorporated, стартап-компания, расположенная по адресу Исследовательский парк из Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, создали нетоксичные проводящие чернила на водной основе, которые были отмечены изобретением месяца Популярная наука.^[2] Команда начала с разработки прототипа с использованием перьев другой компании и замены чернил специальными серебряными чернилами. После завершения они начали кампанию на Kickstarter, чтобы заработать средства на массовое производство окончательной формы ручек.

Команда

Исследовательская группа состоит из С. Бретта Уокера, Дженнифер А. Льюис, Майкл Белл, Аналиса Руссо и Нэнси Бердсли.^[3] Уокер является генеральным директором Electroninks и соучредителем наряду с Льюисом, Беллом и директором по разработке продуктов Руссо. Белл также является главным операционным директором, а Бердсли отвечает за техническую поддержку и взаимодействие с пользователем.

Прототип

Ручки-прототипы очищаются вручную Сакура Gelly Roll Металлик ручки. Чернила заменены проводящими серебряными чернилами исследователей. Чтобы получить необходимое количество чернил для создания плавных линий, чернила точно настроены.

Чернила

Чернила создаются путем помещения водного раствора нитрата серебра в колбу с водой, смешанной с полиакриловая кислота (PAA) и диэтаноламин (DEA), укупорочное средство и восстановитель, соответственно. Примерно через двадцать часов нитрат серебра растворяется, образуя частицы диаметром около 5 нанометров. Чтобы увеличить размер частицы до среднего диаметра около 400 нанометров, колбу помещают на нагретую соникатор, устройство, производящее ультразвук высокой интенсивности. После охлаждения раствор переливается в колбу большего размера и густую осадок образовавшееся нерастворимое твердое вещество соскабливается. Оттуда, этиловый спирт добавлен к коагулировать частицы или превращают частицы в твердое состояние. Большинство из супернатант, жидкость, лежащая над слоем осадка, затем сливается, чтобы оставшаяся жидкость могла быть центрифугированный, или отдельно. После процесса центрифугирования частицы снова помещаются в воду и пропускаются через шприцевой фильтр для удаления ненужных частиц из раствора. Следующий, гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) добавляется как связующее и вся смесь гомогенизированный. Растворителям дают испариться до тех пор, пока краска не приобретет желаемую вязкость или толщину.^[2]

После создания чернил шариковая ручка-роллер разбирается и очищается, чтобы чернила можно было поместить внутрь с помощью плоского наконечника. шпатель. После замены наконечника роликового шарика с заднего конца выстреливает пара струй сжатого воздуха, чтобы чернила попали в наконечник. Заменена внешняя крышка ручки и создан прототип Circuit Scribe. Оттуда команда запустила свою кампанию на Kickstarter.

Кампания на Kickstarter

Circuit Scribe запустила свою кампанию на Kickstarter для получения финансирования и включила список обещаний, по которым люди могут пожертвовать определенную сумму и получить соответствующий подарок:^[1]

Залог $ 5 +: учебное пособие по STEM
Залог $ 20 +: Сценарист
Залог $ 25 +: Базовый комплект Early Bird
Залог $ 30 +: Базовый комплект
Залог $ 35 +: базовый комплект Early Bird + книга
Залог $ 40 +: базовый комплект + книга
Залог $ 45 +: Early Bird Maker Kit
Залог $ 50 +: Maker Kit
Залог $ 90 +: подарочный набор
Залог $ 100 +: комплект разработчика
Залог $ 175 +: набор писцов схем
Залог $ 190 +: Комплект для раннего обучения
Залог $ 200 +: Классный комплект
Залог $ 500 +: Разработчик компонентов
Залог $ 5000 +: Electroninks Show & Tell

Они также включали в себя сложные задачи, которые включают:

250 000 долларов США: Платформа Circuit Scribe Edu и программа STEM Outreach
650 000 долл. США: магнитный лист для комплектов рабочих тетрадей и блокнотов для производителей
1000000 долларов США: резисторная ручка

Модули

Circuit Scribe можно использовать для рисования схем, которые соединяют различные типы модулей или отдельные компоненты, такие как:^[4]

Мощность

Адаптер питания USB: позволяет пользователю питать нарисованные цепи либо от порта USB, либо от розетки.
Батарея 9В Адаптер: обеспечивает питание цепей напряжением девять В.

Вход

Переключатель SPST: Переключатель включения / выключения, который позволяет пользователям управлять электрической цепью.
DPDT переключатель: Два переключателя, которые направляют ток через цепь.
Световой датчик: Светит фототранзистор контролировать выход.
Потенциометр 10 кОм: ручка, которая регулирует яркость, громкость и скорость цепи.

Соединять

2-контактный адаптер: позволяет пользователю подключать резисторы, конденсаторы или датчики к цепям.
NPN транзистор: Электрический усилитель, преобразующий слабые сигналы в большие токи.
Blinker: мигает включение и выключение компонентов вывода с регулируемой частотой.
Платы «сделай сам»: позволяет припаивать к плате компоненты с 2, 4, 6 или 8 контактами.
Соединительные кабели: Подключает бумажную схему к аппаратной платформе DIY.

Выход

Bi-LED: Два светодиода в одном, которые могут менять направление для изменения цвета.
Зуммер: вибрирует в ответ на напряжение.
Мотор: Вращается под приложенным напряжением.
RGB светодиод: Красный, синий и зеленый светодиоды.

Использует

Circuit Scribe позволяет пользователю рисовать электрические цепи любой формы серебряными чернилами. Благодаря этому аспекту и его способности соединять различные типы модулей, можно создавать простые конструкции, такие как Ардуино, электронная платформа с открытым исходным кодом, основанная на аппаратном и программном обеспечении.

Ардуино

Circuit Scribe позволяет пользователям создавать бумажный Arduino (или «paperduino»), который демонстрирует исследовательская группа. Команда сначала нашла схемы на веб-сайте Arduino и изменила их так, чтобы они работали на перьевой плоттер.^[5] С небольшими изменениями они расположили компоненты и дорожки таким образом, чтобы на плате можно было печатать в один слой. Выравнивание установлено на 0,6 миллиметра, чтобы соответствовать ширине следов пера с минимальным расстоянием 0,1 миллиметра. Плоттер печатает только линии и не заполняет узоры, поэтому они разработали большие площадки из концентрических кругов и построили площадки для компонентов с некоторыми дополнительными линейными элементами. Это обеспечивает более высокую проводимость. Важно размещать микросхемы близко друг к другу, чтобы минимизировать линейное сопротивление между ними, но не настолько близко, чтобы было сложно разместить компоненты. Они использовали компоненты из пакета 1206, которые немного больше, чем исходные компоненты от Arduino. Перед экспортом макета они сняли выделение со всех слоев файла, кроме верхнего слоя следов. После экспорта файла в формат .dxf параметры ширины провода и области заливки были отменены, и файлы были сохранены. Наконец, команда измерила размер макета платы и перетащила его на новый лист на Силуэт Студия. Оттуда вертикальная высота была отрегулирована до 2,945 дюйма, а скорость была установлена на 1, чтобы наложить наибольшее количество чернил при печати. Команда продолжила размещать компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и светодиоды, на серебряных чернилах. Компоненты могут быть прикреплены с помощью пинцета и суперклея, но могут быть усилены проводящей эпоксидной смолой.

Дополнительно

Резисторная ручка

Как было опубликовано в их кампании на Kickstarter, создатели Circuit Scribe планировали разработать резистивные ручки, которые можно было бы использовать для рисования. резисторы как можно использовать Circuit Scribe для рисования схем. Хотя их завышенная цель в 1 миллион долларов не была достигнута к крайнему сроку кампании, команде все же удалось их создать.