Sužinokite, kaip sukurti pasirinktinės formos PCB naudojant „EasyEDA“internetinius įrankius: 12 žingsnių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Aš visada norėjau sukurti individualų PCB, o naudojant internetinius įrankius ir pigius PCB prototipus niekada nebuvo taip paprasta, kaip dabar! Netgi galima sumontuoti paviršiaus montavimo komponentus pigiai ir lengvai nedideliu kiekiu, kad būtų išvengta sunkios litavimo užduoties! Aš užsisakiau 10 kartų PCB su surinkimu už mažiau nei 50 JAV dolerių. Nors PCB atlieka svarbią funkciją, komponentų išdėstymas yra svarbi jų išvaizdos dalis. Aš pasukau plokštės komponentus, kad jie atitiktų žvaigždės taškus.

Ši pamoka jus išmokys:

• Kaip piešti pasirinktinę PCB formą „InkScape“(nemokamas atviro kodo grafikos įrankis)
• Kaip naudotis „EasyEDA“grandinės ir PCB projektavimo įrankiais (nemokamai ir internetu, nereikia įdiegti!)
• Kaip importuoti SVG į „EasyEDA“, kad būtų galima pritaikyti PCB formą ir šilkografiją
• Kaip sukurti paprastą „Arduino“programuojamą MCU dizainą
• Kaip naudoti JLCPCB paviršiaus montavimo agregatą, kad plokštės būtų pagamintos ir surinktos

„Žvaigždės“ypatybės

• Individualizuota 5 taškų žvaigždės formos PCB
• Animacinis apšvietimas - 10x šviesos diodų iš vienos pusės, dvipusis
• arduino programuojamas ATMEGA328P mikrovaldiklis
• 2x mygtukai interaktyvumui - galite sukurti paprastą žaidimą
• maitinamas mikro USB (pasirinktinai)
• Sujunkite kelias žvaigždes, kad gautumėte didesnę animaciją (pasirinktinai) su nuosekliu ryšiu

ATNAUJINTA 02APR2020, gavus lentas.

Prekės

Žr. BOM (Bill of Materials) failą ir schematinį PDF failą.

Žiūrėkite visą schemą pridedama.

Štai nuoroda į EasyEDA projektą iš vėlesnio žingsnio -

1 žingsnis: sukurkite dizainą „InkScape“

Pirmiausia suprojektuokime PCB formą ir bet kokį šilkografijos meną, skirtą PCB.

1. Atsisiųskite ir įdiekite „inkScape“
2. Sukurkite naują dokumentą
3. Naudokite stačiakampio įrankį, kad sukurtumėte 100x100 mm stačiakampį. JLCPCB siūlo pigesnius tokio dydžio PCB.
4. Naudokite daugiakampio įrankį, kad sukurtumėte žvaigždės formą, kuri tinka stačiakampiui

5. Pridėkite kitų detalių, pvz. maža žvaigždžių grafika kontūre, kur įdėsiu šviesos diodus

   1. Pradėkite pridėdami figūras vienam žvaigždės taškui, pvz. Viršus
   2. Pridėkite suapvalintą kampą (dėl saugumo!) Naudodami Bezier kreivę
   3. Šiame taške pasirinkite visas figūras ir sugrupuokite jas

   4. Tada galime nukopijuoti ir pasukti šią grupę į kitus žvaigždės taškus

      „Redaguoti -> Klonuoti -> Sukurti plytelių klonus“

6. Jei suapvalinote kampus, turime pašalinti taškus, kurių nebereikia
   1. Norėdami tai padaryti, aš rankiniu būdu nupiešiau tiesias linijas, jungiančias kreives
   2. Tada pašalinkite pradinę žvaigždę

Išsaugokite 2 šio vaizdo versijas

• A: šilkografija - pilnas vaizdas su visa informacija, kuri bus naudojama šilkografijai
• B: lentos kontūras - kaip nurodyta aukščiau, bet pašalinkite visas detales centre, palikdami tik kontūrą. Tai nustatys PCB formą.

Išsaugokite abiejų failų. DXF versijas

• failas -> Išsaugoti kaip ->.dxf
• Naudokite detales

Pridėti inkcape.svg ir.dxf failų pavyzdžiai.

2 veiksmas: importuokite.dxf į „EasyEDA“, kad sukurtumėte pasirinktinę formą

Šis veiksmas sukurs naują projektą „EasyEDA“internetiniame įrankyje ir importuos.dxf, kad nustatytų PCB ir šilkografijos formą. „EasyEDA“yra nemokama schema ir PCB redaktorius internete. Aš pasirinkau tai, nes tai buvo lengviau nei atsisiųsti ir įdiegti vieną iš daugelio galimų įrankių. Atrodo, kad jis puikiai tinka mano poreikiams ir puikiai integruojasi su JLCPCB, skirtu PCB prototipams ir LCSC dalims.

Sukurkite projektą ir PCB

1. Apsilankykite https://easyeda.com/ ir sukurkite nemokamą paskyrą.

2. Sukurkite naują projektą savo darbo vietoje

   Failą išsaugokite schemą

3. Dešiniuoju pelės mygtuku spustelėkite projekto pavadinimą ir „Nauja PCB“

   1. Gerai numatytieji (100x100mm)
   2. Pastaba - mes galime grįžti ir vėliau redaguoti schemą bei pridėti komponentų

4. Importuokite lentos kontūrą

   1. Failas -> importuoti DXF
   2. Iš „inkScape“pasirinkite.dxf plokštės kontūro failą
   3. Patikrinkite, ar sluoksnis nustatytas kaip „BoardOutLine“
   4. Spustelėkite „Importuoti“
   5. Padėkite jį į esamą 100x100 stačiakampį
   6. Ištrinkite stačiakampį, nauja žvaigždės forma yra „BoardOutLine“
   7. Patikrinkite, ar jis yra rožiniame BoardOutLine sluoksnyje, jei ne, pasirinkite jį ir pakeiskite sluoksnį viršutiniame dešiniajame skydelyje

5. Importuokite šilkografinio ekrano vaizdą

   1. Failas -> importuoti DXF
   2. Pasirinkite.dxf šilkografijos failą iš „inkScape“
   3. Patikrinkite, ar sluoksnis nustatytas kaip „TopSilkLayer“
   4. Spustelėkite „Importuoti“
   5. Padėkite jį ant lentos kontūro (padidinkite pelės ratuką, kad būtų tiksliau)

6. Patikrinkite rezultatus peržiūrėdami 3D peržiūrą

   Spustelėkite piktogramą „kamera“ir „3D vaizdas“

Kitas žingsnis - pridėti komponentų:)

3 žingsnis: suplanuokite naudojamus komponentus, įskaitant SMD surinkimą

Dabar, kai turime pasirinktinę formą, galime pradėti pridėti komponentų.

Galite tiesiog sudėti komponentus tiesiai į PCB redaktorių, bet geriau juos pridėti prie schemos, tada paspauskite „Atnaujinti PCB“, kad pridėtumėte juos prie PCB.

Pastaba - norint pasinaudoti JLCPCB siūlomomis PCB surinkimo paslaugomis (https://jlcpcb.com/smt-assemble), svarbu naudoti komponentus iš konkretaus jų sąrašo.

• Atsisiųskite XLS dalių sąrašą

  • Šiuo metu -
  • Kuris yra susietas iš:

Dalių pasirinkimas:

• bazė

  Pigiausias variantas yra naudoti dalis iš jų „bazinio“sąrašo, nes jos jau yra įkeltos į jų paėmimo ir išdėstymo mašinas

• pratęsti

  Yra papildomų „išplėstinių“dalių, tačiau kiekviena jų turi papildomų išlaidų. pvz. šiame projekte naudojami šviesos diodai ir ATMEG328P yra išplėsti, tačiau visi atskiri rezistoriai, kondensatoriai ir keraminis rezonatorius yra standartinės dalys

• kita - rankiniu būdu pridėta prie lentos vėliau

  Aš nusprendžiau rankiniu būdu pridėti USB jungtį, mygtukus ir programavimo antraštę

Pridėtas vaizdas yra projekte naudotų dalių pogrupio ekrano kopija. Pridėjau stulpelį „MyProject“, kad galėčiau filtruoti komponentus, kurie man rūpi. Aš pasirinkau daugiausia 0805 pėdsakus, kad būtų lengviau lituoti. Krištolinį/keraminį rezonatorių gali būti sunku lituoti rankomis.

LCSC dalies numeris, pvz. C14877, galima naudoti tiesiogiai schemų (ir PCB) redaktoriuje.

BOM santrauka

• C84258. - šaltas baltas šviesos diodas, labai ryškus (net su 2x šviesos diodais, turinčiais 150R rezistorių 5 V įtampa) ir gražus difuzorius
• C7171 - 10uF atjungimo dangtelis x2
• C17444 - 12K rezistorius RESET kaiščio traukimui x1
• C17471 - 150R rezistorius serijiniu būdu su šviesos diodais x10
• C21120 - 220nF atjungimo dangtelis x2
• C13738 - 16MHz keramikos rezonatorius su integruotais dangteliais
• C14877 - ATMEGA328P MCU

4 žingsnis: sukurkite schemą, padarykite ją programuojamą „Arduino“

Šio dizaino esmė yra ATMEGA328P, naudojamas daugelyje „Arduinos“, įskaitant „Uno“, „Nano“ir „Pro Mini“. Tai reiškia, kad galima naudoti „Arduino IDE“kodui rašyti ir lentai programuoti.

Aš suprojektavau šią plokštę, kad būtų naudojamas minimalus komponentų skaičius, kad būtų sumažintos išlaidos, o plokštė būtų paprasta, tačiau vis tiek leistų ją užprogramuoti per ISP „Sistemos programavimo“antraštę, tarsi tai būtų „Arduino Nano“.

Suprasti pinout

Peržiūrėkite „pinout“diagramą, pridėtą iš https://github.com/MCUdude/MiniCore, kad pamatytumėte, kaip fiziniai MCU kaiščiai susiejami su arduino kaiščių pavadinimais. pvz. fizinis MCU kaištis 1 (viršuje kairėje) taip pat yra arduino kaištis 3 (pažymėtas D3 ant nano), valdomas PD3 MCU viduje. Arduino IDE požiūriu jums tereikia žinoti arduino kaištį „3“.

Minimalūs komponentai, imituojantys nano:

• ATMEGA328P
• Kondensatorių atjungimas, kad būtų galima išlyginti maitinimą

• ISP antraštė „Sistemos programavime“, o ne USB programavimas

  • 6 kontaktų antraštė, kurią galima užprogramuoti iš kito arduino su ISP programuotojo vaizdu
  • Pastaba - USB/serijinis programavimas neįmanomas be USB į nuoseklųjį keitiklį
• Žiūrėkite

• 16MHz keramikos rezonatorius

  • Tai būtina, jei imituojate „Nano“, nes tai visada yra 5 V ir 16 MHz išorinis rezonatorius
  • Atkreipkite dėmesį, kad daugumai 3 ar 4 kontaktų rezonatorių nereikia atskirų kondensatorių, kurių reikia kristalams

Alternatyvus, dar mažesnis komponentų rinkinys su „MiniCore“

Jei nenorite arba neturite kristalo ar rezonatoriaus, galite naudoti vidinį 8MHz osciliatorių ATMEGA328P. Norėdami tai padaryti, turite įkelti kitą įkrovos tvarkyklę, pvz. „MiniCore“įkrovos tvarkyklę, daugiau informacijos rasite „GitHub“.

https://github.com/MCUdude/MiniCore

Dabar pradėkite pridėti komponentus:

• Dešiniuoju pelės mygtuku spustelėkite „įdėti komponentą“
• Paieškos laukelyje įveskite dalies numerį iš skaičiuoklės / LCSC, pvz. C14877 skirtas ATMEGA328P-AU
• Padėkite jį ant schemos

• Pakartokite kitus komponentus - dangtelius, rezistorius, šviesos diodus

  vieną iš kiekvieno komponento iš pradžių, tada nukopijuokite ir įklijuokite juos aplink dizainą, kaip reikalaujama

5 veiksmas: pridėkite šiuos komponentus prie PCB naudodami „Update PCB“

Viena tvarkinga „EasyEDA“internetinio redaktoriaus savybė yra galimybė keisti schemą ir atnaujinti PCB.

• Scheminiame redaktoriuje spustelėkite failą išsaugoti

• Tada įrankių juostoje spustelėkite mygtuką „Atnaujinti PCB“

  • Atsidarys langas, kuriame bus pranešta, kas pasikeitė
  • „Taikyti pakeitimus“
• Nauji komponentai dabar yra apatiniame dešiniajame kampe

• Perkelkite juos ten, kur norite

  • paspauskite erdvę, kad pasuktumėte 90 laipsnių
  • Norėdami padidinti, naudokite pelės ratuką

• Atkreipkite dėmesį į „žiurkių linijas“, rodančias, kur reikia prijungti komponentus

  naudokite komponentų sukimąsi, kad būtų lengviau prijungti laidus

• Norėdami sudėti komponentus apačioje, spustelėkite komponentą ir viršutiniame dešiniajame kampe pakeiskite „TopLayer“į apatinį sluoksnį

6 veiksmas: sudėkite komponentus ant PCB

Dabar prijunkite komponentus, kaip nurodyta ratline

• Naudokite įrankių juostos mygtuką „sekti“
• Spustelėkite vieną komponentą, tada kitą
• Norėdami sujungti sluoksnius, naudokite „vias“

• Pridėkite įžeminimo plokštumą visame viršutiniame sluoksnyje, kad automatiškai sujungtumėte visus įžeminimo kaiščius

  • Naudodami mygtuką „vario sritis“nubrėžkite stačiakampį, apimantį visą lentą. Įrankis automatiškai užpildys reikiamą sritį ir pagal numatytuosius nustatymus prisijungs prie GND tinklo
  • VCC apatiniame sluoksnyje pridėkite kitą plokštumą
• Atidarykite 3D vaizdą, kad patikrintumėte savo pažangą

Aš nusprendžiau išlaikyti maršrutą labai tiesioginį ir tvarkingą. Aš pažvelgiau į PCB išdėstymą, kad pasirinkčiau, kurį MCU kaištį prijungti prie kiekvieno šviesos diodo, kad supaprastintumėte maršrutą ir padarytumėte jį projektavimo proceso dalimi.

Lengva grįžti prie scheminės peržiūros programos ir prie kaiščio pridėti tinklo pavadinimą, pvz. U1 kaištis 23 jungiamas prie tinklo LED4. Uždėkite tą pačią tinklo etiketę ant šviesos diodo, atnaujinkite PCB ir nustatykite maršrutą.

** Štai nuoroda į projektą „EasyEDA“svetainėje:

easyeda.com/neil.parris/thestar-instructab…

7 veiksmas: pridėkite daugiau komponentų, kol dizainas bus baigtas, pasukite, kaip reikia

Toliau pridėkite šviesos diodų, mygtukų ir kt.

Galite pasirinktinai pasukti kiekvieną komponentą, pvz. 5 taškų žvaigždės atveju kiekvienas taškas yra 72 laipsnių kampu. Norėdami gauti teisingus šviesos diodų ir kitų komponentų kampus, įveskite 72 sukimosi langelį ir paspauskite tarpą, kad vienu metu pasuktumėte 90 laipsnių kampu, kol gausite norimą rezultatą. Kartais jums reikia kitų kampų, susijusių su 72, pvz. 90 - 72 = 18. Arba 2x 18 = 36. Pasukę 18/36/72 ir sukdami 90 laipsnių, galite susilyginti su visomis pagrindinėmis žvaigždės ašimis.

Žiūrėkite pridėtą PDF schemą [atkreipkite dėmesį, kad tai šiek tiek skiriasi nuo ankstesnių ekrano kopijų, tačiau tie patys principai]

8 veiksmas: užsisakykite PCB ir pasirinktinai pridėkite SMD versiją

Baigę dizainą, jį peržiūrėję ir patikrinę, ar nėra klaidų, eikite į priekį ir sugeneruokite „Gerber“failus. Jis paragins jus atlikti dizaino taisyklių patikrinimus (KDR). Patikrinkite, ar nėra klaidų, ir išsaugokite „Gerber“failus gamybai, arba atidarykite JLCPCB tiesiai iš redaktoriaus.

Jei norite naudotis SMD gamybos paslaugomis, taip pat išsaugokite BOM (medžiagų sąrašą) ir pasirinkite ir įdėkite failą (tai nurodykite mašinoms, kur sudėti komponentus)

Atlikite užsakymo procesą ir dar kartą patikrinkite poliarizuotų komponentų, tokių kaip šviesos diodai, kondensatoriai, rezonatoriai ir pats MCU, orientaciją!

Už 10 surinktų plokščių (be USB ir programavimo antraštės) buvo išsiųsta apie 35 GBP (apie 45 USD, priklausomai nuo valiutos kurso).

Stebėkite naujinius el. Paštu ir stebėkite savo lentą bei kurkite ją per JLCPCB svetainę.

9 veiksmas: programinės įrangos prototipas (pridėtas.ino failas)

Laukiant, kol atvyks lentos, laikas pradėti rašyti programinę įrangą:)

Aš įdėjau „Arduino Nano“ant duonos lentos ir prijungiau šviesos diodus toje pačioje vietoje ir tas pačias jungtis, kad imituotų PCB. Tada turėtų būti įmanoma įkelti tą pačią programinę įrangą tiesiai į PCB, nors su ISP programuotoju „Arduino“.

Kodas naudoja masyvus, kad programavimas būtų paprastesnis. Taip pat importavau „FastLED.h“biblioteką, nes joje yra naudingų pagalbinių funkcijų, tokių kaip sin8 ()

Štai keletas svarbiausių dalykų:

Šis masyvas priskiria „Arduino“kaiščius iki LED1 iki 10. LED1 yra prijungtas prie „Arduino A2“ekvivalento, o LED10 prijungtas prie D4

• // sukurti fizinių kaiščių pavadinimų masyvą, prijungtą prie LED1, LED2 ir tt prie LED10
• const baitų šviesos diodai = {A2, A3, A1, A0, 9, 10, 6, 5, 3, 4};

Pagrindinė kilpa yra paprasta programinės įrangos PWM rutina, kuri tikrina „pwm_now“pagal dabartinę „led_brightness“reikšmę.

Šiuo metu tai yra bandymo kodas, skirtas eksperimentuoti su keliais apšvietimo modeliais.

10 veiksmas: išimkite dėžutę ir grožėkitės savo naujomis PCB! Neprivaloma - litavimo papildomos dalys

Mėgaukitės išardymu ir grožėkitės savo individualia PCB:)

Naudojant SMD surinkimą, visi svarbūs komponentai buvo lituojami iš vienos pusės, kad gaučiau veikiantį įrenginį.

Neprivaloma - lituoti papildomus komponentus:

• „Micro-USB“maitinimo jungtis (ne programavimas)
• Mygtukai - kad jis būtų interaktyvus
• Šviesos diodai kitoje pusėje - padarykite jį dvipusį!

11 veiksmas: užprogramuokite lentą naudodami „ArduinoISP“programuotoją

Tai yra linksmybė. Įkeliate „Arduino“įkrovos tvarkyklę ir kodą į PCB!

Po poros dienų po to, kai pirmą kartą parašiau šį nurodymą, lentos atvyko! 10 kartų lentos, visos fantastiškai gerai pagamintos, sudedamosios dalys tvarkingai lituotos ir puikiai veikia.

Sujunkite atsarginį „Arduino“kaip „ArduinoISP“programuotoją

Aš naudoju „Arduino Nano“ant mažos duonos lentos, prijungtos kaip „ArduioISP“programuotojas. Tai reiškia, kad jis jungiasi iš IDE per USB prie nano, kuris vėliau jungiasi prie tikslinio įrenginio per 6 kontaktų programavimo jungtį.

Pinout yra tas pats kaip nano IP jungtis, iš esmės tik MISO/MOSI/RST/SCK/5V/GND

Daugiau informacijos rasite šioje nuorodoje:

1 - MISO

2 - +5V

3 - SCK

4 - MOSI

5 - RST => varomas iš „Arduino nano“10 kaiščio

6 - GND

Įkelkite „ArduinoISP“eskizą į programuotoją

• Pavyzdžiai -> 11. ArduinoISP -> ArduinoISP
• Pastaba - įkeliant šį vaizdą į programuotoją, reikia pašalinti kondensatorių tarp kaiščių RST ir GND. Padėkite tai atgal prieš naudodami programuotoją.

Įkelkite įkeltą ir kodą į tikslinę lentą

• Prijunkite programuotoją prie tikslo 6 kontaktų jungtimi

  Galite tiesiog prilaikyti 6x kaiščio antgalį prie PCB be litavimo, laikydami jį kampu, kad jis gerai kontaktuotų

• Jei plokštėje turite 16MHz keraminį rezonatorių ir jums malonu susieti žemėlapį, kad jis atitiktų arduino nano, tada tiesiog užprogramuokite plokštę kaip „Arduino nano“, bet naudodami šiuos nustatymus:

  • Lenta: „Arduino Nano“
  • Procesorius: „ATmega328P“
  • Programuotojas: „Arduino kaip IPT“

• Įkelkite įkrovos tvarkyklę

  Tai nustato MCU saugiklius, kad būtų galima įjungti 16 MHz išorinį kristalą arba rezonatorių. Jei to neturite, naudokite alternatyvų įkrovos tvarkyklę, pvz. minicore

• Įkelkite savo kodą

  Svarbu - kadangi kodą atsisiunčiame kartu su programuotoju, turite paspausti SHIFT, kai paspausite UPLOAD (=>) mygtuką. Tai pakeičia programavimą iš įprasto „įkėlimo“per nuoseklųjį prievadą, o į ISP kaiščius naudojamas „įkelti su programuotoju“

Jei pirmiau minėta buvo sėkminga, dabar turėtumėte turėti daug mirksinčių šviesos diodų!:

12 žingsnis: Mėgaukitės savo projektu

Tikiuosi, kad ši pamoka jums buvo naudinga. Aš praleidau daug valandų eksperimentuodamas su šiais įrankiais, kad galėčiau pagaminti įdomių PCB, ir man pasirodė, kad internetiniai įrankiai yra labai patogūs.

Šis konkretus dizainas yra palyginti paprastas grandinės atžvilgiu, tačiau įdomus fizinio išdėstymo požiūriu. Tai taip pat būtų puiki šventės puošmena!

Antrasis prizas PCB dizaino iššūkyje