По -добри проекти, използващи печатни платки: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Ако сте прекарали време в работа с проекти по електроника, тогава знаете колко забавно и вълнуващо може да бъде това. Няма нищо по -вълнуващо от това да видите как вашата верига оживява точно пред очите ви. Става още по -вълнуващо, когато вашият проект се превърне в полезна притурка, която искате да направите постоянно в дома или офиса си. Но кой е най -добрият начин да постигнете това? Планът със сигурност не е отговорът и изграждането на сложна схема на прото-платката може да стане доста досадно. И двата инструмента имат своето място, но не са идеални за реалистично производство.

Решението? Направете своя проект с печатна платка (печатна платка). С нарастващия брой производители и любители всеки ден производителите правят услугите на професионално ниво достъпни (и достъпни) за всички. По едно време проектирането и производството на печатни платки беше изключително скъпо. С висококачествен CAD софтуер, лесно достъпен безплатно в някои случаи, и фабрики, произвеждащи малки прототипни платки за едва $ 5 плюс доставка. Има много малко причини да не се възползвате от тези услуги.

Моята цел е да ви преведа през този проект на високо ниво. Тъй като всеки CAD софтуер е малко по -различен, ще трябва да съберете известни знания от други източници, за да се случи това. Ще публикувам връзки към няколко ресурса, които намирам за полезни. Преди да се притеснявате за времето, необходимо за усвояване на тези умения, позволете ми да кажа, че започнах с абсолютно нулеви знания и опит и правех успешен дизайн, след като прекарах по -малко от 8 часа в обучение от онлайн ресурси.

Аз лично съм използвал и трите пакета CAD софтуер, но ви препоръчвам да разгледате тези въвеждащи видеоклипове, за да добиете представа как е настроен всеки от тях.

• Въведение в KICAD
• Въведение в уеб семинара на Eagle CAD
• Въведение в Altium

Доктор Питър Далмарис има отличен курс, базиран на KICAD, който завърших и силно препоръчвам, ако това е софтуерът, който сте избрали. Неговите обяснения как работят всички функции са лесни за следване и много пълни. Ето линк към неговия клас в Tech Explorations.

Друга възможност за разглеждане (въпреки че това не е тази, която съм използвал аз) е EasyEDA. Виждал съм други производители да използват този онлайн софтуер, за да направят някои много солидни дизайни.

Нека се заемем с проектирането!

Консумативи

• Компютър с CAD софтуер
• Поялник
• Поток
• 1 модул ESP-32 (WROOM-32D)
• 2 MCP 23017 (SOIC пакет)
• 5 -волтов регулатор (L7805)
• 3,3 волтов регулатор (AP2114H)
• общ жак за постоянен ток за 2,1 мм щепсел
• Мъжки или женски щифтове (по избор)
• Тостерна фурна и паста за запояване (по избор)
• Дрел (по избор)

Стъпка 1: Планиране и проектиране

Много е важно да имате солидна основа за всеки проект. Малко време, прекарано в планиране, може да спести часове на разочарование по пътя.

Добро начало е да създадете списък с функции и функции, които искате да притежава вашият дизайн. По -долу е списъкът, който използвах, когато създавах този примерен проект.

• Платка, базирана на ESP-32, съвместима със съществуващите дизайни на ESP-32
• Повече цифрови щифтове от стандартния комплект ESP-32 Dev
• Налични 5v и 3v3 за захранване на аксесоари, прикрепени към печатната платка
• Порт за програмиране, за да мога да актуализирам устройството в бъдеще
• Възможност за работа на вход от 6 до 12 волта

Второ е събирането на списък с части, които искате да използвате, и намиране на лесно достъпен източник. Последното нещо, което искате да направите, е да направите печатна платка, за която не можете да си купите частите. Вие също трябва да събирате техническите листове на производителите за всяка част, която планирате да използвате (повярвайте ми, това е МНОГО важно и ще обясня защо по -късно).

Накрая събирайте всички бележки и чертежи, които може би вече сте създали за този дизайн. Това би включвало всички физически ограничения, които може да имате. Такива, каквито бихте искали дъската ви да е съвместима с щит Arduino или да се побере в специфичен корпус. Цялата тази информация ще бъде необходима на различни стъпки в процеса.

Стъпка 2: Схема на печатни платки с помощта на CAD

Нека започнем да правим нашата схема!

Като цяло обичам да добавям всичките си части към схемата и да ги излагам по начин, който има смисъл за мен. На този етап, където ги поставяте, няма влияние върху физическото местоположение на печатната платка, така че можете да използвате тази гъвкавост във ваша полза. Ако нямате отпечатъци за всичките си компоненти, силно препоръчвам SnapEDA и Ultralibrarian. Тези ресурси имат невероятен избор от налични части за почти всеки CAD софтуер, който може да използвате. Просто потърсете номера на частта на компонента и изтеглете съответните файлове. Те имат уроци, които ви учат как да импортирате тези файлове, ако още не знаете как да направите това.

Преди да свържете вашите части заедно, най-добре е да проверите точността на изводите на всеки компонент. Ето защо наличието на листове с данни за части е важно, имах разрушени цели партиди печатни платки (помните ли тези часове на разочарование?), Защото пропуснах тази стъпка. Ако не сте направили частта сами (а понякога дори и да сте я направили) ВИНАГИ проверете двойно.

Когато отидете да свържете вашата схема, открих, че е полезно да използвате мрежови етикети за осъществяване на връзките. Ако имате голямо количество кабели, които преминават от едната страна, тогава става трудно да се следват, а също така увеличава шансовете да направите връзка някъде, където не би трябвало (повече часове на разочарование). Балансът на проводниците и мрежовите етикети обикновено е най -добрият, просто не забравяйте да използвате списък с мрежови етикети, който ще има смисъл за всеки друг, който разглежда дизайна. Това ще улесни живота, ако се върнете към този дизайн в бъдеще, желаейки да направите промени или да отстраните неизправностите в оригиналния дизайн.

Схемата също е добро място за оставяне на бележки за това как трябва да работят различни части на веригата. Това е добър начин да следите всички детайли, необходими, за да работи нещо както трябва. Пример за този проект е, че е необходим джъмпер между разрешаващия щифт на ESP модула и захранването 3.3v за програмиране. Макар че това вероятно не е единственото място, където трябва да документирате такава информация, определено е добре да придобиете навика да записвате ВСИЧКО.

Прегледайте добре схемата си, преди да преминете към следващата стъпка. Това трябва да е правилно, за да може процесът на оформление на печатната платка да протече гладко. Бавният и методичен подход винаги ще ви даде най -добрия краен резултат. Прегледайте всички бележки, които може да имате, и проверете всяка от тях спрямо схемата.

Стъпка 3: Разположение на печатни платки

Преди да започнем да подреждаме компонентите си, е добре да разгледаме следите и да се уверим, че те са правилни за частите, които възнамерявате да използвате. Например някои части ще имат налични варианти с отвори и SMD, уверете се, че използвате само части, които ще можете да инсталирате. Модулът EPS-32 има подложка отдолу, която ще изисква специална работа (повече за това по-късно) Просто се уверете, че имате план за тези ситуации. След като изберете подходящите пакети за нашите компоненти, трябва отново да проверите изводите на всяка част спрямо листа с данни (забелязали ли сте тенденция тук?) Повярвайте ми, когато кажа, че те могат да бъдат грешни и това ще направи дълъг ден ако трябва да проследите тези проблеми по -късно

Когато подреждате компонентите си, уверете се, че отчитате някое от тези физически ограничения, които споменах по -рано. В някои случаи може да се наложи първо да поставите определени части, тъй като тяхното местоположение е критично и да пасне на всичко останало около тях. Не забравяйте да поставите части, които са свързани близо един до друг, но също така да оставят достатъчно място, с което да работите по време на сглобяването. Ако имате специално заграждение, което планирате да използвате, може да има смисъл първо да създадете профила на дъската и всички пробити отвори.

След като всичките ви компоненти са разположени там, където искате, е време да започнат да маршрутизират вашите песни. Има няколко ключови момента, които трябва да запомните, докато правите това.

• Най -кратката възможна следа обикновено е най -добрата
• Обикновено по -голямото е по -добро (особено за захранващи линии)
• Трябва да знаете колко ток трябва да обработва дадена писта и да се уверите, че избраният от вас размер може безопасно да се справи с това количество (Това е много важен въпрос за безопасността, пренапрежението може да причини нагряване и потенциално опасност от пожар)
• Знайте какви отклонения може да поддържа вашият производител и следвайте тези указания. Ето линк към страницата с възможности за един производител (вашият CAD софтуер може да има инструмент за проверка на правилата за проектиране, който ще ви предупреждава за всякакви места, които не отговарят на стандарт, който фабриката може да следва)

Докато маршрутите могат да бъдат забавен пъзел, понякога нашите проекти могат да се усложнят, което прави това изключително предизвикателство. В тези случаи използването на софтуер за автоматично маршрутизиране може да ви спести значително време. Ето линк към автоматичен рутер, който използвах в няколко проекта. Автоматичният маршрутизатор импортира вашия проект и използва вашите правила за проектиране, за да направи подходящи следи за всички ваши мрежи. Обикновено оставям автоматичния рутер да си върши работата, след което ръчно променям няколко неща, които може да искам да бъдат различни. Можете също така да маршрутизирате следите, които искате да бъдете на конкретни места, а автоматичният маршрутизатор ще заобиколи тези съществуващи следи, тъй като работи върху останалите мрежи.

Стъпка 4: Последни докосвания и подготовка за производство

С поставените части и пускането на песните вашата печатна платка е почти готова за работа. Сега е подходящ момент да завършите добре цялото оформление. Следвайте следите, като използвате схемата като ръководство и се уверете, че всички необходими връзки са направени.

Трябва също да помислите за добавяне на графики към дъската в слоя от копринено сито. Вашето име или знак на някой друг производител е добър начин да уведомите другите, че се гордеете с работата си. Аз също вярвам да маркирам повечето, ако не и всичките си точки на връзка с това, за което са предназначени. Това помага, когато отидете да свържете нещо след сглобяването, и улеснява другите да разберат функциите на тези точки на свързване.

Друго нещо, което трябва да имате предвид, е да маркирате идентификатор на ревизия, особено ако това е дъска, която възнамерявате да направите повече от веднъж. По този начин можете да правите промени във веригата в бъдеще и с един поглед да кажете с коя версия на платката работите.

След като всичко това е свършило времето си да начертаете/експортирате вашия дизайн и да го изпратите на производителя. По принцип това ще са файлове на Gerber и обикновено всички те трябва да се съхраняват в една.zip папка. Това е, което ще качите, когато направите поръчката си за печатни платки.

Ето линк към файловете Gerber за моя пример проект на GitHub

Стъпка 5: Поръчайте вашите печатни платки

Налице са все повече и повече опции за това, отколкото в миналото. Стана толкова лесно, че всеки може да направи своите проекти професионално направени от големи фабрики и невероятно разумна цена.

Проектирал съм над 35 печатни платки и всички те са произведени от JLCpcb (https://jlcpcb.com)

Много добра компания, с която никога не съм имал проблеми с качеството. Ето линк към видеоклип, който дава обиколка на тяхното съоръжение и обяснява подробно процеса на производство на печатни платки. Обиколка на фабриката

Отидете на уебсайта им и започнете цитат. След това качете.zip на вашите Gerber файлове. След като качването завърши, трябва да видите изобразяване на вашия дизайн. Изберете вашето количество, цвят и други критерии, които искате да посочите в този момент. След това е прост въпрос да преминете към плащане. Можете лесно да качите свои собствени Gerber файлове в безплатен онлайн Gerber Viewer и да видите как изглеждат тези файлове, когато се изобразяват.

Обикновено се опитвам да изпратя няколко дизайна едновременно, за да комбинирам доставката. Обикновено очаквам да ги получа в рамките на 1-2 седмици след подаване на поръчката. Това, разбира се, може да варира в зависимост от различни фактори, но те ще ви информират за напредъка на вашите поръчки чрез техния уебсайт и номер за проследяване след изпращането на вашата поръчка.

Стъпка 6: Нека го изградим

Време е за сглобяване!

Спомняте ли си, че по-рано споменах, че има трик за запояване на модула ESP-32? Ако погледнете отпечатъка върху печатната платка, ще забележите голяма подложка под компонента. Е, това може да е малко предизвикателство, но трябва да намеря начини, по които можете да свършите работата.

Вариант 1: Използвайте паста за запояване и малка тостерна фурна.

Това наистина е направо напред и определено ще ви даде най -добрите резултати като цяло. Този видеоклип обяснява процеса. Уверете се, че разбирате температурните изисквания на спояващата паста, която използвате, и ще имате някои доста невероятни резултати без много усилия. Това ще се погрижи за запояване на повечето, ако не и на всички SMD компоненти. Бонус точки, ако вашата тостерна фурна идва от купчина боклуци и трябва да бъде поправена преди употреба.

Вариант 2: Излезте от тренировката!

Тази опция определено ще работи, но не е най -идеалната. Внимателното пробиване на малка дупка през печатната платка в центъра на тази подложка ще ви позволи да я запоите от задната страна на дъската като компонент с проходни отвори. Нещата могат да се объркат доста лесно с този подход, така че отделете време и използвайте висококачествена бормашина. Ако не възнамерявате да използвате процес на повторно нагряване на фурната, можете да се справите с проблеми като този във вашия дизайн, като добавите покрит отвор в центъра на тази подложка. Това ще ви позволи да запоявате с ютия без риск да повредите дъската си.

Запоявайте останалите части през отворите (и SMD, ако не сте използвали метода за преливане). За заглавките на щифтове ще запоя единичен щифт, за да го държа на място, докато обръщам дъската, за да се уверя, че е изправена. Също така е добре да проверите запояването много внимателно върху всички SMD части, като използвате някаква лупа. Ако намерите нещо, което се нуждае от докосване, използвайте малко поток (повярвайте ми, това прави голяма разлика) и загрейте отново спойката. На моя примерна конструкция открих, че модулът ESP-32 има няколко места, които трябва да бъдат преработени. Също така имайте предвид, че умишлено не добавих никакви заглавки към тази платка, тъй като възнамерявам директно да запоя проводниците от периферните си устройства. Това не винаги е най -добрият подход, но за моето приложение това не е проблем.

Това е! от началото до края взехме концепция за верига и направихме собствена персонализирана печатна платка за този проект. След като се разберете, възможностите са почти безкрайни. Надявам се, че този Instructable ви е дал някои добри идеи и ви е насочил към някои полезни ресурси, които да ви помогнат в пътуването ви за печатни платки. Благодаря за четенето!

Приятно правене и не изпускайте дима! (Сериозно се нуждае от вълшебния дим)