Si të ndërtoni një programues USBTiny ISP: duke përdorur CNC PCB Mulliri: 13 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:23

A keni menduar se si të ndërtoni projektin tuaj elektronik nga e para?

Bërja e projekteve elektronike është kaq emocionuese dhe argëtuese për ne, krijuesit. Por shumica e krijuesve dhe entuziastëve të harduerit të cilët sapo po ecin përpara në kulturën e krijuesit i ndërtuan projektet e tyre me borde zhvillimi, tabela buke dhe module. Në këtë mënyrë, ne mund të ndërtojmë versionin prototip të shpejtë të projektit tonë. Por do të jetë me përmasa të mëdha dhe e ngatërruar me instalime elektrike të dërrasës. Rast i ngjashëm gjatë përdorimit të një bordi Generic PCB, gjithashtu duket i çrregullt dhe joprofesional!

Pra, si mund t'i ndërtojmë projektet tona në një mënyrë më të përshtatshme?

Mënyra më e mirë për të përdorur PCB të pavarur për projektin tonë!

Projektimi dhe prodhimi i një PCB për projektin tonë është mënyra më e mirë dhe e përshtatshme për të shprehur profesionalizmin dhe ekspertizën tuaj !. Ne mund të minimizojmë madhësinë e projektit tonë në një madhësi të pajtueshme dhe forma të personalizuara, PCB -të duken të pastra dhe lidhjet e forta janë disa nga avantazhet.

Pra, ajo që ka rëndësi është se si ndërtojmë një PCB me kosto efektive dhe efektive në kohë?

Ne mund t'i dërgojmë modelin tonë një prodhuesi të PCB për të prodhuar modelin tonë të PCB, por duhet të marrë kohë dhe të shpërthejë xhepin tuaj. Një metodë tjetër është të bëni metodën e transferimit të tonerit duke përdorur një printer lazer dhe letër fotografike. Por është gjithashtu koha për të marrë dhe testuar nivelin tuaj të pacientëve dhe gjithashtu keni nevojë për një shënues të përhershëm për të arnuar pjesët e pa gdhendura. E kam përdorur këtë metodë shumë kohë dhe e urrej.

Pra, cila është mënyra më e mirë?

Në rastin tim, Mënyra më e mirë për të përdorur makina bluarëse CNC për të ndërtuar PCB -në tuaj. Makinat mulliri PCB ju japin PCB me cilësi të mirë dhe kërkon më pak kohë, më pak burime dhe mënyrë më të lirë për të prodhuar prototipe PCB!

Pra, le të ndërtojmë një programues USBtiny ISP duke përdorur një makinë mulliri CNC!

Pa bërë më shumë, le të fillojmë!

Hapi 1: Ju nuk doni të jeni të pasur

Vërtet! ju nuk dëshironi të blini një makinë bluarëse PCB. Shumica prej nesh nuk kanë buxhet për të blerë një makinë të shtrenjtë si kjo. Unë as nuk kam një të tillë.

Pra, si kam qasje në një makinë? Thjesht, unë thjesht shkoj në një fablab, krijues ose një hackerspace në lokalitetin tim! Në rastin tim, unë thjesht shkoj në një fablab dhe e përdor makinën për një çmim të lirë. Pra, gjeni një vend si fablab ose një hapësirë krijuese në lokalitetin tuaj. Për mua, çmimi është 48 ¢/orë për përdorimin e mullirit PCB. Çmimi mund të ndryshojë në lokalitetin tuaj. Pra, siç thashë ju nuk doni të jeni të pasur!

Hapi 2: Fatura e Materialeve

Lista e përbërësve

• 1 x mikrokontrollues Attiny 45/85 (pakoja SOIC)
• 2 x 499 Ohm
• 2 x 49 Ohms
• 2 x 1K
• 2 x 3.3 diodë Zener
• 1 x 0.1mf kondensator
• 1 x Blu e udhëhequr
• 1 x E gjelbër e udhëhequr
• 1 x 2x3 Kunjat e kokës për meshkuj (smd)
• 1 x 20cm 6tel kabllo fjongo
• 2 x 2x3 Lidhës kalimi kabllo IDC Ribbon Femër
• 1x 4cm x 8cm FR4 E veshur me bakër

Ju lutemi vini re: (Rezistorët, kondensatorët, diodat dhe led janë përdorur në këtë projekt është paketa 1206)

Kërkesat për mjetet

• Stacion saldimi ose hekur bashkues (mikro majë)
• Saldimi i telit të plumbit
• Piskatore (mikrotip)
• Shkrirja e Fitilit
• Mjet i dorës së tretë
• Multimetër
• Zhveshës me tela
• Nxjerrës i tymit (opsional)

Kërkesa për makina

Modela MDX20 (Çdo makinë mulliri PCB e bën punën, por softueri i kontrollit të punës do të ndryshojë)

Shkarkoni burimet për këtë projekt!

Hapi 3: Çfarë është një makinë bluarëse PCB?

Makina mulliri PCB është një makinë CNC (Kontrolli Numerik Kompjuterik) që përdoret për të fabrikuar prototipe PCB. Makinat mulliri PCB janë të bluar pjesët e bakrit të veshura me bakër për të nxjerrë gjurmë dhe shtresa të PCB. Makina mulliri PCB vjen me një lëvizje mekanike me tre boshte (X, Y, Z). Çdo aks kontrollohet nga një motor stepper për lëvizje precize. Këto lëvizje të boshtit kontrollohen nga një program kompjuterik duke dhënë komanda të kodit G. Gcode po përdor gjerësisht gjuhët programuese të kontrollit numerik, shumica e makinave po përdorin kodin g për të kontrolluar boshtin e makinave. Një kokë mjeti (zakonisht një grimcë bluarjeje) është e lidhur me këto akse dhe do të bllojë PCB -të.

:- Makina që po përdor është një frezë MODELA MDX20 CNC.

Modela MDX 20 PCB Mulliri

Modela MDX20 është mulliri PCB. Modela MDX20 zakonisht përdoret për të fabrikuar PCB, por ne gjithashtu mund të bëjmë mbulesa, gdhendje etj… Modela mund të mulliri në materiale të ndryshme si Kompensatë, Dylli, Akrilik, Materiale të Ndryshme të PCB si Fr1 Fr4 etj… Modela është e lehtë dhe vjen me përmasa të vogla. Mund ta vendosim edhe në një desktop të vogël. Shtrati (sipërfaqja e bluarjes) është ngjitur në boshtin Y dhe koka e veglës është e bashkangjitur në X dhe Z. Kjo do të thotë që lëvizja e shtratit kontrollohet nga boshti Y dhe lëvizja e kokës së mjetit kontrollohet nga boshti X dhe koka e veglës kontrollohet nga boshti Z. Modela ka programin e vet kompjuterik. Por unë jam duke përdorur një program Linux të quajtur FABModules. Modulet FAB komunikojnë me Modela për të kontrolluar procesin e prerjes dhe bluarjes. Modulet Fab kurrë nuk vendosin aksin X, Y, Z automatikisht, ne duhet t'i vendosim ato me dorë.

Hapi 4: Filloni me Modela MDX20

Nëse dua të blloj PCB -në time, në këtë rast, një programues FabISP. Së pari më duhet një plan urbanistik i dizajnit PCB dhe një skicë skicë PCB. Mulliri PCB është një proces me dy faza. Në fazën e parë, më duhet të nxjerr gjurmët dhe pllakat e PCB -së dhe në fazën e dytë, unë duhet të shkurtoj skicën e PCB -së. Duke përdorur module fab, ne mund të konvertojmë-p.webp

Specifikimi i Përgjithshëm

• Hapësira e punës: 203.2 x 152.4 mm
• Goditja në boshtin Z: 60.5mm
• Shpejtësia e boshtit: 6500 RPM

Copat e bluarjes Për t'u përdorur

• Bit bluarje: 1/64 inç (0.4 mm) bit
• Bit prerës: 1/32 inç (0.8 mm) bit

Hapi 5: Çfarë është ISP (IN - Sistemi - Programues)?

Programuesi i Sistemit (ISP) i njohur gjithashtu si Programuesi Serial In-Circuit (ICSP) është një programues mikrokontrollues. ISP -ja do të lexojë udhëzimet dhe komandat nga USB kompjuteri dhe do t'i dërgojë te Mikrokontrolluesi përmes ndërfaqes serike periferike (SPI). Thjesht pajisjet ISP na lejojnë të komunikojmë me mikrokontrolluesin duke përdorur linjat SPI. SPI është mënyra e komunikimit në mikrokontrollues. Çdo pajisje periferike dhe ndërfaqe komunikon me mikrokontrolluesit përmes SPI. Si entuziast elektronik, gjëja e parë që më vjen në mendje kur them për ISP është MISO, MOSI SCK. Këto tre kunja janë kunjat e rëndësishme.

Thjesht, ISP përdoret për të djegur programet në mikrokontrollues dhe përdoret gjithashtu për të komunikuar me mikrokontrolluesin tuaj!

Hapi 6: USBTiny ISP: Skemat dhe PCB Layout

ISP USBTiny

USBTiny ISP është një programues i thjeshtë USB me burim të hapur AVR dhe ndërfaqe SPI. Costshtë me kosto të ulët, e lehtë për tu bërë, funksionon shkëlqyeshëm me avrdude, është e pajtueshme me AVRStudio dhe testohet nën Windows, Linux dhe MacOS X. E përsosur për studentët dhe fillestarët, ose si programues rezervë.

Të gjithë përbërësit përdoren në këtë projekt Komponentët SMD. Truri i USBTinyISP është një mikrokontrollues Attiny45.

Mikrokontrollues ATtiny 45

Mikrokontrolluesi që po përdor në USBTinyISP është Attiny 45. Attiny45 është një mikrokontrollues AVR me performancë të lartë dhe fuqi të ulët 8- bit që funksionon në RISC Architecture nga Atmel (mikroçipi bleu Atmel kohët e fundit). Attiny 45 vjen në një paketë me 8 kunja. Attiny 45 ka 6 kunja I/O, tre prej tyre janë kunja ADC (ADC 10 bit) dhe dy të tjera janë kunja dixhitale që mbështesin PWM. Ajo vjen me një memorie flash 4KM, 256 EEPROM të programueshme në sistem dhe 256B SRAM. Tensioni i funksionimit rreth 1.8V në 5.5v 300mA. Attiny 45 mbështet Ndërfaqen Seriale Universale. Të dy versionet SMD dhe versionet THT janë në dispozicion në treg. Attiny 85 është një version më i lartë i Attiny 45, ato janë pothuajse të njëjta. Dallimi i vetëm është në kujtesën Flash, Attiny 45 kanë flash 4KB dhe Attiny 85 kanë blic 8KB. Ne mund të zgjedhim ose Attiny 45 ose Attiny 85, Jo një punë e madhe por Attiny 45 është më e mjaftueshme për të bërë FabTinyISP. Shihni dokumentacionin zyrtar nga këtu.

Hapi 7: Konfiguroni makinën

Tani le të ndërtojmë PCB duke përdorur makinën bluarëse PCB. Kam përfshirë paraqitjen Trace dhe Cut layout në skedarin zip, mund ta shkarkoni skedarin zip nga poshtë.

Paraprakisht: Ju lutemi shkarkoni dhe instaloni Fabmodules nga kjo lidhje

Fabmodules mbështeten vetëm në makinat Linux, unë jam duke përdorur Ubuntu!

Hapi 1: Shtresa sakrifikuese

Para së gjithash, pllaka e punës e makinës bluarëse PCB (shtrati i bluarjes AKA) është një pllakë metalike. Shtë e fortë dhe e ndërtuar mirë. Por në disa raste, mund të dëmtohet gjatë prerjes në thellësi gabimisht. Pra, vendos një shtresë flijimi në majë të shtratit të bluarjes (një veshje bakri e vendosur në majë të shtratit të bluarjes për të shmangur prekjen e copave në pllakën metalike).

Hapi 2: Fiksoni bitun e bluarjes 1/62 në kokën e veglës

Pas vendosjes së shtresës sakrifikuese, Tani më duhet të rregulloj pjesën e bluarjes (zakonisht përdoret një grimcë 1/62 e bluarjes) në kokën e veglës. Unë tashmë shpjegova procesin me dy faza të bluarjes së PCB-ve. Për bluarjen e gjurmëve dhe pllakave të PCB -së, përdorni një grimcë 1/64 të bluarjes dhe vendoseni në kokën e veglës duke përdorur çelësin Allen. Ndërsa ndryshoni copat, gjithmonë jepni një kujdes shtesë për copat. Maja e bitit është aq e hollë, sa ka më shumë shanse për të thyer copën ndërsa na ikë nga duart edhe pse është një rënie e vogël. për të kapërcyer këtë situatë, vendosa një copë të vogël shkumë nën kokën e mjetit për të mbrojtur nga rëniet aksidentale.

Hapi 3: Pastroni veshjen e bakrit

Unë jam duke përdorur një bakër FR1 të veshur për këtë projekt. FR-1 janë rezistente ndaj nxehtësisë dhe më të qëndrueshme. Por veshjet e bakrit do të oksidohen shpejt. Bakrat janë magnet të gjurmëve të gishtërinjve. Pra, para se të përdorni një të veshur me bakër edhe nëse është i ri, ju rekomandoj që të pastroni PCB me një pastrues PCB ose aceton para dhe pas bluarjes së PCB. Kam përdorur një pastrues PCB për të pastruar PCB.

Hapi 4: Fiksoni bakrin e veshur në jastëkun e bluarjes

Pas pastrimit të veshur me bakër, vendoseni të veshur me bakër në krye të shtratit të bluarjes. Vendosa veshjen e bakrit në bllokun e bluarjes me ndihmën e një shirit ngjitës të dyanshëm. Shiritat ngjitës të dyanshëm janë aq të lehtë për t'u hequr dhe ato janë në dispozicion për një çmim të lirë. Unë ngjit shiritin e dyanshëm në majë të shtresës së flijimit. Pastaj vendoseni bakrin e veshur në majë të shiritit ngjitës.

Hapi 8: Konfigurimi i Moduleve Fab dhe Procesi i Mullirit

Hapi 1: Ndizni makinën dhe ngarkoni FabModules

mundësuar në makinë dhe pastaj hapni softuerin e modulit Fab në një sistem Linux (unë jam duke përdorur Ubuntu) duke shtypur komandën e mëposhtme në terminalin Linux.

f ab

Pastaj do të shfaqet një dritare e re. Zgjidhni imazhin (.png) si format skedar hyrës dhe format dalës si Roland MDX-20 mill (rml). Pas kësaj, klikoni në butonin Make_png_rml.

Hapi 2: Ngarkoni imazhin e dizajnit të PCB

Në krye të dritares së re zgjidhni bitin që do të përdorni. pastaj ngarkoni formatin tuaj-p.webp

Hapi 3: Vendosni akset X, Y & Z

Nuk kemi mbaruar akoma. Tani shtypni butonin Shiko në panelin e kontrollit Modela MDX20. sigurohuni që copa është e shtrënguar mirë. shtypni edhe një herë butonin e shikimit për t'u kthyer në pozicionin e paracaktuar. Tani vendosni pozicionet X, Y duke futur matjet (varet nga pozicioni i tabelës suaj) në kutitë e tekstit të dëshiruar. Unë ju rekomandoj që të shënoni diku pozicionet X & Y. Nëse diçka shkoi keq dhe ju duhet të filloni nga e para, duhet të keni nevojë për pozicionet e sakta të X&Y për të vazhduar procesin tuaj të bluarjes, përndryshe do të prishet.

Ulni kokën e veglës duke shtypur butonin Poshtë. Ndaloni kur koka e Veglës arrin pranë veshjes së bakrit. Pastaj humbni vidën e kokës së veglës dhe ulni pak poshtë derisa të prekë shtresën e bakrit të veshur me bakër. Pastaj shtrëngoni përsëri vidën dhe kthejeni kokën e veglës në pozicionin kryesor duke shtypur butonin Shiko. Tani jemi vendosur të gjithë. Mbyllni kapakun e sigurisë të Modela dhe klikoni butonin Dërgoje atë. Modela do të fillojë procesin e bluarjes.

Do të duhen të paktën 10 deri në 13 minuta për të bluar gjurmët dhe pllakat. Pas përfundimit të bluarjes mora një rezultat të mirë.

Hapi 4: Prerja e paraqitjes së skicës

Pas përfundimit të bluarjes Trace, Pritini skicën e skicës së PCB (thjesht forma e PCB). Procesi është pothuajse i njëjtë. Për prerjen e paraqitjes, ndryshoni 1/64 bit në 1/32 bit në kokën e mjetit. Pastaj ngarkoni skedarin-p.webp

Hapi 9: PCB e përfunduar

Këtu është PCB pas procesit të bluarjes!

Hapi 10: Bashkimi i Komponentëve në PCB

Tani kam një PCB të përfunduar. gjithçka që duhet të bëj është të bashkoj përbërësit në PCB. Për mua, është një detyrë argëtuese dhe e lehtë.

Kur bëhet fjalë për bashkimin, përbërësit përmes vrimës janë aq të lehtë për t'u bashkuar kur krahasohen me përbërësit SMD. Komponentët SMD janë të vegjël në gjurmët e tyre. është pak e vështirë të bashkohet për fillestarët. Ka shumë shanse për të bërë gabime si vendosja e gabuar e saldimit të përbërësve dhe gjëja më e zakonshme ose bërja e urave midis gjurmëve dhe pads. Por të gjithë kanë këshillat dhe truket e tyre të saldimit, të cilat janë mësuar nga përvojat e tyre. kjo do ta bëjë këtë detyrë argëtuese dhe të lehtë. Pra, merrni kohën tuaj për të bashkuar përbërësit!

Këtu Si Bëj Saldim

Unë zakonisht lidh së pari Mikrokontrolluesit dhe IC -të e tjera. Pastaj bashkoj përbërës të vegjël si rezistorë dhe kondensatorë etj …

Më në fund komponentët, telat dhe kunjat e kokës. Për të bashkuar USBTinyISP tim, unë ndjek të njëjtat hapa. Për të bashkuar SMD -të me lehtësi, Së pari, e ngroh hekurin e saldimit në 350 ° C. Pastaj shtoni një fluks saldimi në pads. Pastaj ngrohni jastëkun që dua të bashkoj përbërësit, pastaj shtoj një sasi të vogël saldimi në një jastëk të vetëm të bllokut përbërës. Duke përdorur piskatore, hiqni komponentin dhe vendoseni në jastëk dhe ngrohni jastëkun për 2-4 sekonda. Pas kësaj, bashkoni pads e mbetur. Nëse bëni ura midis kunjave dhe gjurmëve ose i jepni shumë saldim një përbërësi, përdorni shiritin e fitilit të saldimit për të hequr lidhësin e padëshiruar. Unë vazhdoj të njëjtat hapa derisa PCB të bashkohet plotësisht pa asnjë problem. Nëse diçka shkoi keq, së pari kontrolloj me kujdes të gjitha gjurmët dhe përbërësit që kanë thyerje ose ura duke përdorur një zmadhues dhe multimetër. Nëse e gjeta, atëherë e korrigjoj!

Hapi 11: Bërja e kabllit të ISP -së

Për të lidhur mikrokontrolluesin ose një programues tjetër ISP për të ndezur firmware -in. ne kemi nevojë për një tel ribon me gjashtë rreshta ribon me dy konektorë teli femra 2x3. Përdora një tel shirit prej 4/3 këmbësh 6 kanalësh dhe lidha me kujdes kokën e femrës në të dy anët. Për ta bërë bukur kam përdorur një pirg G. shiko foton.

Hapi 12: Ndezja e firmuerit

Tani mund ta ndezim firmuerin tek ISP -ja jonë. Për ta bërë këtë, ne kemi nevojë për një programues tjetër ISP. Kam përdorur një USBTinyISP tjetër, por ju mund të përdorni një Arduino si ISP për të bërë këtë detyrë. Lidhni të dy ISP -të duke përdorur lidhësin ISP që kemi bërë më parë. Pastaj lidhni USBinyISP (Ai që ne po përdorim për programim) me kompjuterin. Sigurohuni që ISP të zbulohet në sistemin tuaj duke shtypur komandën më poshtë në terminalin Linux.

lsusb

Hapi 1: Instaloni zinxhirin e veglave AVR GCC

Para së gjithash, ne duhet të instalojmë zinxhirin e mjeteve. Për ta bërë këtë, hapni një terminal Linux dhe shkruani.

sudo apt-get install avrdude gcc-avr avr-libc make

Hapi 2: Shkarkoni dhe hapni firmware -in

Tani shkarkoni dhe hapni skedarët e firmware -it. Mund ta shkarkoni nga këtu. Pas shkarkimit të skedarit zip, nxirreni në një vend të mirë që mund ta gjeni lehtë (për të shmangur konfuzionet e panevojshme).

Hapi 3: Bëni një skedar

Para djegies së firmuerit. ne duhet të sigurohemi që makefile është konfiguruar për mikrokontrolluesit Attiny. Për ta bërë këtë, hapni Makefile në çdo redaktues teksti. pastaj konfirmoni MCU = Attiny45. Shikoni imazhin më poshtë.

Hapi 4: Ndizni firmware -in

Tani mund ta ndezim firmuerin tek ISP -ja jonë. Për ta bërë këtë, ne kemi nevojë për një programues tjetër ISP, siç thashë më herët. Kam përdorur një FabTinyISP, të cilin e kam bërë më herët. Por mund të përdorni çdo ISP ose të përdorni një Arduino si programues ISP. Lidhni të dy ISP -të duke përdorur lidhësin ISP që kam bërë më parë. Pastaj lidhni FabTinyISP (atë që unë përdor për të programuar ISP -në time) me kompjuterin. Sigurohuni që Isp të zbulohet në sistemin tuaj duke shtypur komandën më poshtë në terminalin Linux.

lsusb

Tani ne jemi gati për të ndezur. Hapni terminalin në rrugën e dosjeve të firmware -it të vendosur dhe shkruani "make" për të bërë skedarin hex. Kjo do të krijojë një. skedar gjashtëkëndësh që duhet të djegim në Attiny 45.

Shkruani komandën më poshtë në terminalin Linux për të ndezur firmware -in te mikrokontrolluesi.

bëj flash

Hapi 5: Aktivizimi i Fusebit

Kjo është ajo që ne kemi përfunduar ndezjen e firmware -it. Por ne duhet të aktivizojmë siguresën. Thjesht shkruani

bëj siguresë

terminali për të aktivizuar siguresën e brendshme.

Tani duhet të heqim bluzën ose të çaktivizojmë kunjin e rivendosjes. Heqja e lidhjes së kërcyesit nuk është e detyrueshme, ne mund të çaktivizojmë pinin e rivendosjes. Eshte ne doren tende. Unë zgjedh të çaktivizoj pinin e rivendosjes.

Ju lutemi vini re:- Nëse çaktivizoni kunjin e rivendosjes, atëherë kunja e Rivendosjes do të shkëputet brenda. Do të thotë që nuk mund ta programosh më pasi të çaktivizosh pinin e rivendosjes.

Nëse doni të çaktivizoni pinin e rivendosjes, atëherë shkruani bëni komandën më poshtë në terminal.

rstdisbl

Do të merrni një mesazh suksesi. Pas ngarkimit të firmware -it me sukses, duhet të kontrolloj që USBTinyISP po punon si duhet, për ta bërë këtë ju duhet të futni një komandë në terminal

sudo avrdude -c usbtiny -b9600 -p t45 -v

Pas futjes së komandës, do të merrni reagimet e kthimit në dritaren e terminalit.

Hapi 13: Ne jemi bërë

Tani mund t'i hiqni të dyja pajisjet nga kompjuteri dhe të përdorni USBtiny që është ndërtuar tani për t'ju programuar mikrokontrolluesit tani e tutje. Unë jam duke përdorur këtë ISP për të ndezur skicat e mia Arduino.