Projekte më të mira duke përdorur PCB: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Nëse keni kaluar kohë duke punuar me projekte elektronike, atëherë e dini se sa argëtuese dhe emocionuese mund të jetë. Asgjë nuk është më emocionuese sesa të shihni qarkun tuaj të marrë jetë pikërisht para syve tuaj. Bëhet edhe më emocionuese kur projekti juaj kthehet në një vegël të dobishme që dëshironi të bëni një pajisje të përhershme rreth shtëpisë ose zyrës tuaj. Por cila është mënyra më e mirë për ta arritur këtë? Breadboard sigurisht që nuk është përgjigja, dhe ndërtimi i një qarku të ndërlikuar në proto-bord mund të bëhet mjaft i lodhshëm. Të dyja këto mjete kanë vendin e tyre, por ato nuk janë ideale për prodhim realist.

Zgjidhja? Bëni projektin tuaj duke përdorur një PCB (bordi i qarkut të printuar). Me rritjen e numrit të krijuesve dhe hobistëve në baza ditore, prodhuesit po i bëjnë shërbimet e nivelit profesional të disponueshëm (dhe të përballueshëm) për të gjithë. Në një kohë ishte tepër e shtrenjtë për të hartuar dhe fabrikuar PCB. Me softuer CAD me cilësi të lartë, i disponueshëm falas në disa raste, dhe fabrika që bëjnë pllaka të vogla prototipi për aq pak sa 5 dollarë plus transport. Ka shumë pak arsye për të mos përfituar nga këto shërbime.

Qëllimi im është që t’ju përcjell në nivel të lartë këtë projekt. Për shkak se çdo softuer CAD është paksa i ndryshëm, do t'ju duhet të mblidhni disa njohuri nga burime të tjera për ta bërë këtë të ndodhë. Unë do të postoj lidhje me disa burime që i kam gjetur të dobishme. Para se të shqetësoheni për kohën që duhet për të mësuar këto aftësi, më lejoni të them se e kam filluar me njohuri dhe përvojë absolutisht zero, dhe po bëja dizajne të suksesshme pasi kalova më pak se 8 orë duke mësuar nga burimet në internet.

Unë personalisht i kam përdorur të tre këto paketa të programeve CAD, por ju rekomandoj që të shikoni këto video hyrëse për të marrë një ide se si është krijuar secila prej tyre.

• Një hyrje në KICAD
• Hyrje në webinarin Eagle CAD
• Hyrje në Altium

Doktor Peter Dalmaris ka një kurs të shkëlqyer bazuar në KICAD që kam përfunduar dhe rekomandoj shumë nëse ky është programi që ju zgjidhni. Shpjegimet e tij se si funksionojnë të gjitha tiparet janë të lehta për tu ndjekur dhe shumë të plota. Këtu është një lidhje me klasën e tij në Tech Explorations.

Një opsion tjetër për t'u marrë parasysh (edhe pse ky nuk është ai që kam përdorur vetë) është EasyEDA. Kam parë krijues të tjerë që përdorin këtë softuer online për të bërë disa modele shumë solide.

Le të marrim dizajn!

Furnizimet

• PC me softuer CAD
• Makine per ngjitjen e metalit
• Fluksi
• 1 modul ESP-32 (WROOM-32D)
• 2 MCP 23017 (pakoja SOIC)
• Rregullator 5 volt (L7805)
• Rregullator 3.3 volt (AP2114H)
• prizë e përgjithshme fuçi DC për një prizë 2.1 mm
• Koka me kokë për meshkuj ose femra (opsionale)
• Furrë thotë dolli dhe pastë saldimi (opsionale)
• Stërvitje (opsionale)

Hapi 1: Planifikimi dhe Projektimi

Veryshtë shumë e rëndësishme të kesh një themel të fortë për çdo projekt. Pak kohë e shpenzuar për planifikim mund të kursejë orë frustrimi në rrugë.

Një vend i mirë për të filluar është krijimi i një liste të funksioneve dhe veçorive që dëshironi të ketë dizajni juaj. Më poshtë është lista që kam përdorur kur kam krijuar këtë projekt shembull.

• Një bord i bazuar në ESP-32 i pajtueshëm me modelet ekzistuese ESP-32
• Më shumë kunja dixhitale sesa pajisja standarde ESP-32 Dev
• Në dispozicion 5v dhe 3v3 për fuqizimin e aksesorëve të bashkangjitur në PCB
• Një port programimi që të mund ta përditësoj njësinë në të ardhmen
• Aftësia për të punuar në një hyrje prej 6 deri në 12 volt

E dyta është mbledhja e një liste të pjesëve që dëshironi të përdorni dhe gjetja e një burimi të gatshëm. Gjëja e fundit që dëshironi të bëni është të bëni një PCB për të cilën nuk mund t'i blini pjesët. Ju gjithashtu duhet të mblidhni fletët e të dhënave të prodhuesve për çdo pjesë që planifikoni të përdorni (më besoni kjo është SHUMY e rëndësishme dhe unë do të shpjegoj pse më vonë).

Së fundi, mblidhni çdo shënim dhe vizatim që mund të keni krijuar tashmë për këtë dizajn. Kjo do të përfshijë çdo kufizim fizik që mund të keni. Ashtu siç dëshironi që bordi juaj të jetë i pajtueshëm me një mburojë Arduino ose të përshtatet brenda një rrethimi të veçantë. I gjithë ky informacion do të nevojitet në hapa të ndryshëm të procesit.

Hapi 2: Skema PCB duke përdorur CAD

Le të fillojmë të bëjmë skemën tonë!

Në përgjithësi më pëlqen të shtoj të gjitha pjesët e mia në skemë dhe t'i paraqes ato në një mënyrë që ka kuptim për mua. Në këtë pikë ku i vendosni ato nuk ka ndikim në vendndodhjen fizike në PCB, kështu që ju mund ta përdorni atë fleksibilitet në avantazhin tuaj. Nëse nuk keni gjurmë për të gjithë përbërësit tuaj, ju rekomandoj shumë SnapEDA dhe Ultralibrarian. Këto burime kanë një përzgjedhje të mahnitshme të pjesëve të disponueshme për pothuajse çdo softuer CAD që mund të përdorni. Thjesht kërkoni numrin e pjesës së përbërësit dhe shkarkoni skedarët e duhur. Ata kanë mësime që ju mësojnë se si t'i importoni këto skedarë nëse nuk e dini tashmë si ta bëni këtë.

Para se të lidhni pjesët tuaja së bashku, është mirë që të kontrolloni saktësinë e secilës përbërës. Kjo është arsyeja pse të kesh fletët e të dhënave të pjesëve është e rëndësishme, më janë shkatërruar tufa të tëra të PCB -ve (i mbani mend ato orë frustrimi?) Sepse e kalova këtë hap. Nëse nuk e keni bërë vetë pjesën (dhe ndonjëherë edhe nëse e keni bërë) GJITHMON kontrolloni dy herë.

Kur shkoni të lidhni skemën tuaj, kam gjetur se është e dobishme të përdorni etiketa neto për të bërë lidhjet. Nëse keni një sasi të madhe telash që kalojnë në çdo drejtim, atëherë bëhet e vështirë të ndiqni, dhe gjithashtu rrit shanset për të bërë një lidhje diku që nuk duhet (më shumë orë frustrimi). Një ekuilibër i telave dhe etiketave neto është zakonisht më i miri, thjesht sigurohuni që të përdorni një listë të etiketave neto që do të kenë kuptim për këdo tjetër që shikon modelin. Kjo do ta bëjë jetën më të lehtë nëse ktheheni në këtë dizajn në të ardhmen duke dashur të bëni ndryshime, ose të gjeni probleme me modelin origjinal.

Skema është gjithashtu një vend i mirë për të lënë shënime se si supozohet të funksionojnë pjesë të ndryshme të qarkut. Kjo është një mënyrë e mirë për të mbajtur nën kontroll të gjitha detajet e kërkuara për ta bërë gjënë të funksionojë ashtu siç duhet. Një shembull në këtë projekt është se kërkohet një kërcyes midis pinit të aktivizimit të modulit ESP dhe furnizimit 3.3v për programim. Ndërsa ky ndoshta nuk është vendi i vetëm ku duhet të dokumentoni atë lloj informacioni, është padyshim mirë të keni zakon të shkruani gjithçka.

Jepini skemës tuaj një inspektim të mirë para se të kaloni në hapin tjetër. Kjo duhet të jetë e drejtë që procesi i paraqitjes së PCB të shkojë pa probleme. Një qasje e ngadaltë dhe metodike do t'ju japë gjithmonë rezultatin më të mirë përfundimtar. Shikoni çdo shënim që mund të keni dhe verifikoni secilën prej tyre kundër skemës.

Hapi 3: Paraqitja e PCB

Para se të fillojmë të rregullojmë përbërësit tanë, është më mirë të shikoni gjurmët e këmbëve dhe të siguroheni që ato janë të sakta për pjesët që keni ndërmend të përdorni. Për shembull, disa pjesë do të kenë variante me vrima dhe SMD, sigurohuni që përdorni vetëm pjesë që do të jeni në gjendje t'i instaloni. Moduli EPS-32 ka një jastëk nën do të kërkojë një trajtim të veçantë (më shumë për këtë më vonë) Vetëm sigurohuni që keni një plan për këto situata. Pasi të keni zgjedhur paketat e duhura për komponentët tanë, ju duhet të kontrolloni përsëri daljet e secilës pjesë në fletën e të dhënave (a keni vënë re një prirje këtu?) Më besoni kur them se këto mund të jenë të gabuara dhe do të zgjasë për një ditë të gjatë nëse duhet t'i gjurmoni këto çështje më vonë

Kur rregulloni përbërësit tuaj, sigurohuni që të keni parasysh ndonjë nga ato kufizime fizike që përmenda më herët. Në disa raste mund të jetë e nevojshme që ju të vendosni pjesë të caktuara së pari sepse vendndodhja e tyre është kritike dhe të përshtatet me gjithçka tjetër rreth tyre. Mos harroni të vendosni pjesë që janë të lidhura së bashku, por gjithashtu lejoni hapësirë të mjaftueshme për ju që të punoni gjatë montimit. Nëse keni një rrethim specifik që planifikoni ta përdorni, mund të ketë kuptim që së pari të krijoni profilin e bordit dhe çdo vrimë stërvitore.

Pasi të gjithë përbërësit tuaj të vendosen aty ku dëshironi, është koha për të filluar drejtimin e gjurmëve tuaja. Ka disa pika kryesore që duhet të mbani mend gjatë kryerjes së kësaj.

• Gjurma më e shkurtër e mundshme është përgjithësisht më e mira
• Më e madhe është zakonisht më e mirë (veçanërisht për linjat e furnizimit me energji elektrike)
• Ju duhet të dini se sa rrymë duhet të trajtojë një pistë e caktuar dhe të siguroheni që madhësia që keni zgjedhur të përballojë me siguri atë sasi (Kjo është një çështje shumë e rëndësishme e sigurisë, tejkalimi i rrymës mund të shkaktojë ngrohje dhe potencialisht të jetë një rrezik zjarri)
• Dijeni se cilat toleranca prodhuesi juaj është në gjendje të ruajë dhe ndiqni ato udhëzime. Këtu keni një lidhje me faqen e aftësive për një prodhues (programi juaj CAD mund të ketë një kontrollues të rregullave të projektimit që do t'ju paralajmërojë për çdo vend që nuk plotëson një standard që fabrika mund të ndjekë)

Ndërsa përcjellja e gjurmëve mund të jetë një enigmë argëtuese, ndonjëherë modelet tona mund të komplikohen duke e bërë këtë një sfidë ekstreme. Në ato raste përdorimi i një programi automatik të kursit mund t'ju kursejë kohë të konsiderueshme. Këtu është një lidhje me një auto-router që kam përdorur në disa projekte. Ruteri automatik importon projektin tuaj dhe përdor rregullat tuaja të projektimit për të bërë gjurmët e duhura për të gjitha rrjetat tuaja. Në mënyrë tipike unë do të lejoj që Auto-ruteri të bëjë punën e tij, pastaj të ndryshoj me dorë disa gjëra që mund të dëshiroj të jenë të ndryshme. Ju gjithashtu mund të drejtoni gjurmët që dëshironi të jenë në vende të veçanta, dhe auto-ruteri do të funksionojë rreth atyre gjurmëve ekzistuese pasi funksionon në rrjetat e mbetura.

Hapi 4: Prekjet përfundimtare dhe përgatitja për prodhim

Me pjesët e vendosura dhe gjurmët e drejtuara PCB juaj është gati gati për të shkuar. Tani është një kohë e mirë për t'i dhënë të gjithë paraqitjes një të mirë përsëri. Ndiqni gjurmët duke përdorur skemën si një udhëzues dhe sigurohuni që të gjitha lidhjet që ju nevojiten janë bërë.

Ju gjithashtu duhet të konsideroni shtimin e grafikëve në tabelën tuaj në shtresën e ekranit të mëndafshit. Emri juaj ose ndonjë shenjë e krijuesve të tjerë është një mënyrë e mirë për t'i njoftuar të tjerët që jeni krenarë për punën tuaj. Unë gjithashtu besoj në shënimin e shumicës nëse jo të të gjitha pikave të lidhjes sime me atë për të cilën janë. Kjo ju ndihmon kur lidhni sendin pas montimit dhe e bën më të lehtë për të tjerët të kuptojnë funksionet e këtyre pikave të lidhjes.

Një gjë tjetër që duhet marrë parasysh është shënimi i një identifikuesi rishikimi, veçanërisht nëse ky është një tabelë që keni ndërmend të bëni më shumë se një herë. Në këtë mënyrë ju mund të bëni ndryshime në qark në të ardhmen dhe të tregoni me një shikim se me cilin version të bordit po punoni.

Me gjithë atë që është bërë koha e tij për të komplotuar/eksportuar modelin tuaj dhe dërguar atë tek prodhuesi. Në përgjithësi këto do të jenë skedarë Gerber, dhe zakonisht të gjithë duhet të ruhen në një dosje të vetme.zip. Kjo është ajo që do të ngarkoni kur vendosni porosinë tuaj PCB.

Këtu është një lidhje me skedarët Gerber për shembullin tim të projektit në GitHub

Hapi 5: Renditja e PCB -ve tuaj

Gjithnjë e më shumë opsione janë në dispozicion për këtë sesa në të kaluarën. Itsshtë bërë aq e lehtë sa çdokush mund të ketë modelet e tyre të bëra profesionalisht nga fabrika të mëdha dhe një çmim tepër të arsyeshëm.

Unë kam projektuar mbi 35+ PCB dhe të gjitha ato janë prodhuar nga JLCpcb (https://jlcpcb.com)

Një kompani shumë e mirë me të cilën nuk kam pasur kurrë probleme cilësore. Këtu është një lidhje me një video që jep një turne në objektin e tyre dhe shpjegon procesin e fabrikimit të PCB në detaje. Turne në fabrikë

Shkoni në faqen e tyre të internetit dhe filloni një kuotë. Ngarkoni më tej.zip -in e skedarëve tuaj Gerber. Ju duhet të shihni një paraqitje të modelit tuaj pasi të përfundojë ngarkimi. Zgjidhni sasinë, ngjyrën dhe çdo kriter tjetër që dëshironi të specifikoni në këtë kohë. Pastaj është një çështje e thjeshtë për të vazhduar në arkë. Ju lehtë mund të ngarkoni skedarët tuaj Gerber në një shikues falas Gerber në internet dhe të shihni se si duken këto skedarë kur ato janë dhënë.

Në mënyrë tipike, unë përpiqem të dërgoj disa modele në të njëjtën kohë për t'u kombinuar me transportin. Normalisht do të prisja që t'i merrja këto në 1-2 javë pasi të vendoset porosia. Kjo natyrisht mund të ndryshojë në varësi të një sërë faktorësh, por ato do t'ju japin përditësime mbi përparimin e porosive tuaja përmes faqes së tyre të internetit dhe një numri përcjellës pasi porosia juaj të dërgohet.

Hapi 6: Le ta Ndërtojmë

Itsshtë koha për t'u mbledhur!

Mos harroni më herët përmenda se ekziston një truk për të bashkuar modulin ESP-32? Nëse shikoni gjurmën në PCB do të vini re një jastëk të madh nën përbërës. Epo kjo mund të jetë pak sfidë, por unë kam mënyra për të kryer punën.

Opsioni 1: Përdorni pastë saldimi dhe një furrë të vogël dolli.

Kjo është me të vërtetë përpara, dhe patjetër do t'ju japë rezultatet më të mira në përgjithësi. Kjo video shpjegon procesin. Sigurohuni që i kuptoni kërkesat e temperaturës së pastës së saldimit që po përdorni dhe do të keni disa rezultate mjaft të jashtëzakonshme pa shumë përpjekje. Kjo do të kujdeset për bashkimin më të madh nëse jo të të gjithë përbërësve të SMD. Pikë bonus nëse furra e thotë dolli vjen nga një grumbull junk dhe ka nevojë të riparohet para përdorimit.

Opsioni 2: Dilni nga stërvitja!

Ky opsion do të funksionojë patjetër, por nuk është më ideal. Shpimi me kujdes i një vrimë të vogël përmes PCB në qendër të këtij blloku do t'ju lejojë ta lidhni atë nga ana e pasme e tabelës si një komponent i vrimës. Gjërat mund të shkojnë keq fare lehtë me këtë qasje, kështu që merrni kohën tuaj dhe përdorni një stërvitje me cilësi të lartë. Nëse nuk keni ndërmend të përdorni një proces furre të rimbushjes, mund të trajtoni çështje të tilla në modelin tuaj duke shtuar një vrimë të kromuar në qendër të këtij blloku. Kjo do t'ju lejojë të lidhni me një hekur pa rrezikun e dëmtimit të bordit tuaj.

Ngjitni çdo pjesë të mbetur nëpër vrima (dhe SMD nëse nuk keni përdorur metodën e rimbushjes). Për titujt e kunjave unë do të bashkoj një kunj të vetëm për ta mbajtur atë në vend ndërsa e kthej bordin për t'u siguruar që është drejt. Goodshtë gjithashtu mirë të kontrolloni bashkimin me shumë kujdes në të gjitha pjesët e SMD duke përdorur një lloj zmadhuesi. Nëse gjeni ndonjë gjë që duhet prekur, përdorni një fluks (më besoni kjo bën një ndryshim të madh) dhe ngrohni lidhësin e saldimit. Kam gjetur në modelin tim model që moduli ESP-32 kishte disa vende që duheshin ripërpunuar. Gjithashtu vini re se unë qëllimisht nuk shtova asnjë kokë me kokë në këtë tabelë, kjo është për shkak se kam ndërmend të lidh drejtpërdrejt telat nga pajisjet e mia periferike. Kjo nuk është gjithmonë qasja më e mirë, por për aplikimin tim nuk është problem.

Kjo eshte! nga fillimi në fund morëm një koncept qarkor dhe krijuam PCB -në tonë të personalizuar për këtë projekt. Sapo të mësoni, mundësitë janë pothuajse të pafundme. Shpresoj se ky Instructable ju ka dhënë disa ide të mira dhe ju ka treguar disa burime të dobishme për t'ju ndihmuar në udhëtimin tuaj duke bërë PCB. Faleminderit per leximin!

Gëzuar bërjen, dhe mos e lini tymin jashtë! (Seriozisht ka nevojë për tymin magjik)