Kaip sukurti USB mažą IPT programuotoją: naudojant CNC PCB frezavimo staklę: 13 žingsnių (su paveikslėliais)

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-23 14:59

Ar galvojote, kaip nuo pat pradžių sukurti savo elektroninį projektą?

Elektronikos projektų kūrimas mums, kūrėjams, yra toks įdomus ir įdomus. Tačiau dauguma kūrėjų ir aparatūros entuziastų, kurie tik žengia į priekį kūrėjų kultūros link, savo projektus kūrė naudodamiesi kūrimo lentomis, duonos lentomis ir moduliais. Tokiu būdu galime sukurti greitą savo projekto prototipinę versiją. Tačiau jis turi būti didelių gabaritų ir sujungti su duonos plokštės laidais. Panašus atvejis naudojant bendrą PCB plokštę, jis taip pat atrodo netvarkingas ir neprofesionalus!

Taigi, kaip mes galime patogiau kurti savo projektus?

Geriausias būdas naudoti atskirus PCB mūsų projektui!

PCB projektavimas ir gamyba mūsų projektui yra geresnis ir patogesnis būdas išreikšti savo profesionalumą ir ekspertizę !. Mes galime sumažinti savo projekto dydį iki suderinamo dydžio ir pasirinktinių formų, PCB atrodo tvarkingai, o tvirtos jungtys yra keletas privalumų.

Taigi, svarbu, kaip mes sukuriame PCB ekonomiškai ir laiku?

Mes galime nusiųsti savo dizainą PCB gamintojui, kad jis gamintų mūsų PCB dizainą, tačiau tai turėtų užtrukti ir nupūsti jūsų kišenę. Kitas būdas yra dažų perkėlimo metodas naudojant lazerinį spausdintuvą ir fotopopierių. Tačiau taip pat reikia laiko ir išbandyti jūsų pacientų lygį, taip pat jums reikia nuolatinio žymeklio, kad būtų galima pataisyti neišgraviruotas dalis. Šį metodą naudojau daug laiko ir nekenčiu.

Taigi, koks yra geriausias būdas?

Mano atveju, geriausias būdas naudoti CNC frezavimo stakles PCB gamybai. PCB frezavimo staklės suteikia jums geros kokybės PCB ir reikalauja mažiau laiko, mažiau išteklių ir pigiausias būdas gaminti PCB prototipus!

Taigi, sukurkime „USBtiny ISP“programuotoją naudodami CNC frezavimo staklę!

Be to, pradėkime!

1 žingsnis: nenorite būti turtingas

Tikrai! nenorite įsigyti PCB frezavimo staklių. Daugelis iš mūsų neturi biudžeto, kad nusipirktume tokią brangią mašiną. Neturiu net vieno.

Taigi, kaip aš galiu gauti prieigą prie mašinos? Tiesiog aš tiesiog einu į fablabą, makerspace ar hackerspace mano vietovėje! Mano atveju aš tiesiog einu į fablab ir naudoju mašiną už pigią kainą. Taigi, savo vietovėje raskite tokią vietą kaip fablabas ar kūrėjų erdvė. Man PCB frezavimo staklės kaina yra 48 ¢/val. Kaina jūsų vietovėje gali skirtis. Taigi, kaip sakiau, nenorite būti turtingas!

2 žingsnis: medžiagų sąrašas

Komponentų sąrašas

• 1 x „Attiny 45/85“mikrovaldiklis (SOIC paketas)
• 2 x 499 omai
• 2 x 49 omai
• 2 x 1 tūkst
• 2 x 3.3 „Zener“diodas
• 1 x 0,1 mf kondensatorius
• 1 x mėlyna lemputė
• 1 x žalia lemputė
• 1 x 2x3 vyrių antgalių kaiščiai (smd)
• 1 x 20 cm 6 laidų juostelės kabelis
• 2 x 2x3 moterų antraštės IDC juostos kabelio perėjimo jungtis
• 1x 4 cm x 8 cm FR4 varis

Atkreipkite dėmesį: (Šiame projekte naudojami rezistoriai, kondensatoriai, diodai ir šviesos diodai yra 1206 paketas)

Įrankių reikalavimai

• Lituoklis arba lituoklis (mikro antgalis)
• Litavimo laidas
• Pincetas (mikrotipas)
• Atitirpinantis dagtis
• Trečiųjų rankų įrankis
• Multimetras
• Vielos nuėmiklis
• Dūmų ištraukėjas (pasirinktinai)

Mašinų reikalavimas

„Modela MDX20“(bet kuri PCB frezavimo mašina atlieka darbą, tačiau darbo valdymo programinė įranga pasikeis)

Atsisiųskite šio projekto išteklius!

3 žingsnis: Kas yra PCB frezavimo staklės?

PCB frezavimo staklės yra CNC (kompiuterinė skaitmeninio valdymo) mašina, naudojama PCB prototipams gaminti. PCB frezavimo staklės frezuoja varines plakiruotas vario dalis, kad būtų atskirti PCB pėdsakai ir pagalvėlės. PCB frezavimo staklės yra su trijų ašių mechaniniu judesiu (X, Y, Z). Kiekviena ašis yra valdoma žingsniniu varikliu, kad būtų galima tiksliai judėti. Šiuos ašių judesius valdo kompiuterinė programa, duodama G kodo komandas. „Gcode“plačiai naudoja skaitmeninio valdymo programavimo kalbas, dauguma mašinų naudoja g kodą mašinų ašims valdyti. Prie šių ašių prijungta įrankio galvutė (dažniausiai frezavimo antgalis) išstums PCB.

:- Mano naudojama mašina yra MODELA MDX20 CNC frezavimo staklės.

„Modela MDX 20“PCB frezavimo staklės

„Modela MDX20“yra PCB frezavimo staklės. „Modela MDX20“paprastai naudojamas PCB gamybai, bet mes taip pat galime gaminti lipdinius, ofortus ir tt … „Modela“gali frezuoti įvairias medžiagas, tokias kaip fanera, vaškas, akrilas, skirtingos PCB medžiagos, tokios kaip „Fr1 Fr4“ir tt … „Modela“yra lengva ir mažo dydžio. Galime įdėti jį net į mažą darbalaukį. Lova (frezavimo paviršius) pritvirtinta prie Y ašies, o įrankio galvutė pritvirtinta prie X ir Z. Tai reiškia, kad lovos judėjimą valdo Y ašis, o įrankio galvutės judesį-X ašis ir įrankio galvutė valdomas Z ašimi. „Modela“turi savo kompiuterinę programą. Bet aš naudoju „Linux“programą, vadinamą FABModules. FAB moduliai bendrauja su „Modela“, kad valdytų pjovimo ir frezavimo procesą. „Fab“moduliai niekada automatiškai nenustato X, Y, Z ašių, turime juos nustatyti rankiniu būdu.

4 veiksmas: pradėkite naudoti „Modela MDX20“

Jei noriu frezuoti savo PCB, šiuo atveju - „FabISP“programuotoją. Pirmiausia man reikia PCB dizaino išdėstymo ir PCB kontūro išdėstymo. PCB frezavimas yra dviejų etapų procesas. Pirmajame etape man reikia iškirpti PCB pėdsakus ir įklotus, o antrame - PCB kontūrą. Naudodami fab modulius, galime konvertuoti-p.webp

Bendroji specifikacija

• Darbo vieta: 203,2 x 152,4 mm
• Z ašies eiga: 60,5 mm
• Veleno greitis: 6500 aps / min

Naudojami frezavimo antgaliai

• Frezavimo antgalis: 1/64 colio (0,4 mm) antgalis
• Pjovimo antgalis: 1/32 colio (0,8 mm) antgalis

5 žingsnis: Kas yra ISP (IN - System - Programmer)?

Sistemos programuotojas (ISP), taip pat žinomas kaip „In-Circuit Serial Programmer“(ICSP), yra mikrovaldiklio programuotojas. IPT perskaitys instrukcijas ir komandas iš kompiuterio USB ir nusiųs į mikrovaldiklį per nuosekliąją periferinę sąsają (SPI). Tiesiog ISP įrenginiai leidžia mums bendrauti su mikrovaldikliu naudojant SPI linijas. SPI yra komunikacijos būdas mikrovaldiklyje. Kiekvienas prijungtas periferinis įrenginys ir sąsaja bendrauja su mikrovaldikliais per SPI. Man, kaip elektronikos entuziastui, pirmiausia į galvą ateina mintis apie IPT, tai MISO, MOSI SCK. Šie trys kaiščiai yra svarbiausi kaiščiai.

Tiesiog ISP naudojamas programoms įrašyti į mikrovaldiklį ir taip pat naudojamas bendrauti su jūsų mikrovaldikliu!

6 veiksmas: USBTiny IPT: schemos ir PCB išdėstymas

USBTiny ISP

„USBTiny ISP“yra paprastas atviro kodo USB AVR programuotojas ir SPI sąsaja. Jis yra nebrangus, lengvai pagaminamas, puikiai veikia su avrdude, yra suderinamas su AVRStudio ir išbandytas naudojant Windows, Linux ir MacOS X. Puikiai tinka studentams ir pradedantiesiems arba kaip atsarginis programuotojas.

Šiame projekte naudojami visi komponentai SMD komponentai. „USBTinyISP“smegenys yra „Attiny45“mikrovaldiklis.

„ATtiny 45“mikrovaldiklis

„USBTinyISP“naudojamas mikrovaldiklis yra „Attiny 45“. „Attiny45“yra didelio našumo ir mažos galios 8 bitų AVR mikrovaldiklis, veikiantis naudojant „Atmel“„RISC Architecture“(mikroschema neseniai įsigyta „Atmel“). „Attiny 45“yra 8 kontaktų pakuotėje. „Attiny 45“turi 6 įvesties/išvesties kaiščius, trys iš jų yra ADC kaiščiai (10 bitų ADC), o kiti du - skaitmeniniai kaiščiai, palaikantys PWM. Komplekte yra 4KM „flash“atmintis, 256 programuojamas EEPROM ir 256B SRAM. Darbinė įtampa nuo 1,8 V iki 5,5 V 300 mA. „Attiny 45“palaiko universaliąją serijinę sąsają. Tiek SMD, tiek THT versijos yra prieinamos rinkoje. „Attiny 85“yra aukštesnė „Attiny 45“versija, jie yra beveik vienodi. Vienintelis skirtumas yra „Flash“atmintyje, „Attiny 45“turi 4KB blykstę, o „Attiny 85“- 8 KB. Mes galime pasirinkti „Attiny 45“arba „Attiny 85“. Tai nėra didelis dalykas, tačiau „Attiny 45“pakanka „FabTinyISP“gamybai. Peržiūrėkite oficialius dokumentus čia.

7 žingsnis: nustatykite mašiną

Dabar sukurkime PCB naudodami PCB frezavimo staklę. Į zip failą įtraukiau „Trace“išdėstymą ir „Cut“išdėstymą, galite atsisiųsti ZIP failą iš apačios.

Išankstinis reikalavimas: atsisiųskite ir įdiekite „Fabmodules“iš šios nuorodos

„Fabmodules“palaikomi tik „Linux“mašinose, aš naudoju „Ubuntu“!

1 žingsnis: Aukos sluoksnis

Visų pirma, PCB frezavimo staklės (AKA frezavimo lova) darbo plokštė yra metalinė plokštė. Jis yra tvirtas ir gerai pastatytas. Tačiau kai kuriais atvejais jis gali būti pažeistas per klaidą pjaunant giliai. Taigi, aš padedu aukos sluoksnį ant frezavimo lovos (vario danga uždėta ant frezavimo lovos, kad neliestų metalinės plokštės gabalėlių).

2 žingsnis: pritvirtinkite 1/62 frezą įrankio galvutėje

Įdėjus aukos sluoksnį, dabar turiu įrankio galvutėje pritvirtinti frezą (dažniausiai naudojama 1/62 freza). Aš jau paaiškinau dviejų etapų PCB malimo procesą. Norėdami frezuoti PCB pėdsakus ir pagalvėles, naudokite 1/64 frezą ir padėkite jį ant įrankio galvutės naudodami šešiakampį raktą. Keisdami antgalius visada rūpinkitės antgaliais. Antgalio antgalis yra toks plonas, kad jis turi daugiau galimybių sulaužyti antgalį, nors ir nuslysta nuo mūsų rankų, net jei tai yra mažas kritimas. norėdamas įveikti šią situaciją, po įrankio galvute padėjau nedidelį putplasčio gabalėlį, kad apsaugotų nuo atsitiktinio kritimo.

3 žingsnis: nuvalykite varį

Šiam projektui naudoju FR1 varį. FR-1 yra atsparūs karščiui ir patvaresni. Tačiau vario dangos greitai oksiduojasi. Varis yra pirštų atspaudų magnetas. Taigi, prieš naudodami variu plakiruotą, net jei tai yra nauja, rekomenduoju prieš ir po frezavimo PCB nuvalyti PCB valikliu arba acetonu. PCB valymui naudojau PCB valiklį.

4 žingsnis: pritvirtinkite varį, padengtą frezavimo padu

Išvalę varį, uždėkite varį ant frezavimo lovos viršaus. Aš padėjau varį, padengtą ant frezavimo pado, naudodami dvipusę lipnią juostą. Dvipusės lipnios juostos yra taip lengvai pašalinamos ir jas galima įsigyti už mažą kainą. Aukojimo sluoksnio viršuje klijuoju dvipusę juostą. Tada ant lipnios juostos viršaus uždėkite varį.

8 veiksmas: nustatykite „Fab“modulius ir frezavimo procesą

1 veiksmas: įjunkite mašiną ir įkelkite „FabModules“

įjunkite mašiną ir atidarykite „Fab“modulio programinę įrangą „Linux“sistemoje (naudoju „Ubuntu“), įvesdami žemiau esančią komandą „Linux“terminale.

f ab

Tada pasirodys naujas langas. Pasirinkite vaizdą (.png) kaip įvesties failo formatą ir išvesties formatą kaip „Roland MDX-20 mill“(rml). Po to spustelėkite mygtuką Make_png_rml.

2 veiksmas: įkelkite PCB dizaino vaizdą

Naujo lango viršuje pasirinkite bitą, kurį ketinate naudoti. tada įkelkite-p.webp

3 žingsnis: nustatykite X, Y ir Z ašis

Mes dar nebaigėme. Dabar paspauskite „View“mygtuką „Modela MDX20“valdymo skydelyje. įsitikinkite, kad antgalis yra gerai prigludęs. dar kartą paspauskite peržiūros mygtuką, kad grįžtumėte į numatytąją padėtį. Dabar nustatykite X, Y pozicijas įvesdami matavimus (priklauso nuo jūsų lentos padėties) norimuose teksto laukuose. Rekomenduoju kur nors užsirašyti X ir Y pozicijas. Jei kažkas nepavyko ir jums reikia pradėti nuo pradžių, jums reikės tikslių X&Y pozicijų, kad galėtumėte tęsti frezavimo procesą, kitaip tai sugadins.

Nuleiskite įrankio galvutę, paspausdami mygtuką žemyn. Sustokite, kai įrankio galvutė pasiekia varį. Tada pameskite įrankio galvutės varžtą ir šiek tiek nuleiskite antgalį žemyn, kol jis palies vario sluoksnį. Tada vėl priveržkite varžtą ir grąžinkite įrankio galvutę į pradinę padėtį, paspausdami View mygtuką. Dabar mes visi pasiruošę. Uždarykite „Modela“apsauginį dangtį ir spustelėkite mygtuką „Siųsti“. „Modela“pradės malimo procesą.

Pėdsakų ir trinkelių malimas užtrunka mažiausiai 10–13 minučių. Baigęs frezavimą gavau gerą rezultatą.

4 žingsnis: iškirpkite kontūro išdėstymą

Baigę „Trace“frezavimą, iškirpkite PCB kontūro išdėstymą (tiesiog PCB formą). Procesas yra beveik tas pats. Norėdami iškirpti išdėstymą, įrankio galvutėje pakeiskite 1/64 bitą į 1/32 bitą. Tada į „Fab“modulius įkelkite pjovimo išdėstymo-p.webp

9 žingsnis: Baigta PCB

Čia yra PCB po frezavimo proceso!

10 veiksmas: komponentų litavimas ant PCB

Dabar turiu baigtą PCB. viskas, ką man reikia padaryti, tai lituoti PCB komponentus. Man tai smagi ir lengva užduotis.

Kalbant apie litavimą, skylės komponentus taip lengva lituoti, lyginant su SMD komponentais. SMD komponentai yra nedideli. pradedantiesiems šiek tiek sunku lituoti. Yra daug šansų padaryti klaidų, pvz., Šalto litavimo litavimo dalys ir dažniausiai pasitaikantis dalykas, arba padaryti tiltus tarp pėdsakų ir trinkelių. Bet kiekvienas turi savo litavimo patarimų ir gudrybių, kurių jie išmoko iš savo patirties. tai padarys šią užduotį linksmą ir lengvą. Taigi neskubėkite lituoti komponentų!

Štai kaip man sekasi lituoti

Paprastai pirmiausia lituoju mikrovaldiklius ir kitus IC. Tada aš lituoju mažus komponentus, tokius kaip rezistoriai ir kondensatoriai ir tt …

Pagaliau komponentai, laidai ir antgaliai. Norėdami lituoti USBTinyISP, aš atlieku tuos pačius veiksmus. Norėdami lengvai lituoti SMD, pirmiausia įkaitinu lituoklį iki 350 ° C. Tada ant trinkelių pridėkite šiek tiek litavimo srauto. Tada pašildykite pagalvėlę, kuriai noriu lituoti komponentus, tada į vieną sudedamosios dalies kilimėlį įberiu šiek tiek litavimo. Pincetu nuplėškite komponentą ir padėkite ant trinkelės ir įkaitinkite pagalvėlę 2-4 sekundes. Po to lituokite likusias trinkeles. Jei kuriate tiltus tarp kaiščių ir pėdsakų arba komponentui suteikiama daug litavimo, nepageidaujamam lydmetaliui pašalinti naudokite litavimo dagčio juostą. Tęsiu tuos pačius veiksmus, kol PCB visiškai sulituos be jokių problemų. Jei kažkas negerai, pirmiausia atidžiai patikrinkite visus pėdsakus ir komponentus, kuriuose yra lūžių ar tiltų, naudodami padidinamąjį stiklą ir multimetrą. Jei radau, tai pataisau!

11 veiksmas: sukurkite IPT kabelį

Norėdami prijungti mikrovaldiklį ar kitą IPT programuotoją, kad būtų atnaujinta programinė įranga. mums reikia šešių linijų juostelės su dviem 2x3 moteriškosios vielos jungtimis. Aš naudoju 4/3 pėdų 6 kanalų juostos laidą ir atsargiai sujungiau moterišką antraštę iš abiejų pusių. Norėdami tai padaryti gražiai, naudoju G spaustuką. pamatyti paveikslėlį.

12 veiksmas: mirksi programinė įranga

Dabar galime atnaujinti programinę -aparatinę įrangą savo IPT. Tam mums reikia kito IPT programuotojo. Aš naudoju kitą USBTinyISP, tačiau šiai užduočiai atlikti galite naudoti „Arduino“kaip interneto paslaugų teikėją. Prijunkite abu IPT naudodami anksčiau sukurtą ISP jungtį. Tada prijunkite USBinyISP (tą, kurį naudojame programavimui) prie kompiuterio. Įsitikinkite, kad jūsų sistemoje aptiktas IPT, įvesdami žemiau esančią komandą „Linux“terminale.

lsusb

1 žingsnis: įdiekite AVR GCC įrankių grandinę

Visų pirma, mes turime įdiegti įrankių grandinę. Norėdami tai padaryti, atidarykite „Linux“terminalą ir įveskite.

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

2 veiksmas: atsisiųskite ir išpakuokite programinę -aparatinę įrangą

Dabar atsisiųskite ir išpakuokite programinės įrangos failus. Galite atsisiųsti iš čia. Atsisiuntę ZIP failą, ištraukite jį į gerą vietą, kurią galite lengvai rasti (kad išvengtumėte nereikalingų painiavų).

3 veiksmas: sukurkite failą

Prieš įrašydami programinę -aparatinę įrangą. turime užtikrinti, kad makefile būtų sukonfigūruotas „Attiny“mikrovaldikliams. Norėdami tai padaryti, atidarykite „Makefile“bet kuriame teksto redaktoriuje. tada patvirtinkite MCU = Attiny45. Žiūrėkite paveikslėlį žemiau.

4 veiksmas: paleiskite programinę -aparatinę įrangą

Dabar galime atnaujinti programinę -aparatinę įrangą savo IPT. Norėdami tai padaryti, mums reikia kito IPT programuotojo, kaip minėjau anksčiau. Aš naudojau anksčiau pagamintą „FabTinyISP“. Bet jūs galite naudoti bet kurį IPT arba naudoti „Arduino“kaip ISP programuotoją. Prijunkite abu IPT naudodami anksčiau sukurtą IPT jungtį. Tada prijunkite „FabTinyISP“(tą, kurį naudoju savo IPT programavimui) prie kompiuterio. Įsitikinkite, kad jūsų sistemoje aptiktas ISP, įvesdami žemiau esančią komandą „Linux“terminale.

lsusb

Dabar mes pasiruošę mirksėti. Atidarykite terminalą programinės įrangos aplanko kelyje ir įveskite „make“, kad sukurtumėte.hex failą. Tai sukurs a. šešioliktainis failas, kurį turime įrašyti į „Attiny 45“.

Įveskite žemiau esančią komandą „Linux“terminale, kad perkeltumėte programinę -aparatinę įrangą į mikrovaldiklį.

padaryti blykstę

5 veiksmas: „Fusebit“įgalinimas

Štai ir baigėme programinės įrangos mirksėjimą. Bet mes turime įjungti saugiklį. Tiesiog įveskite

padaryti saugiklį

terminalą, kad įjungtų vidinį saugiklį.

Dabar turime pašalinti trumpiklį arba išjungti atstatymo kaištį. Jungiklio jungties pašalinimas nėra privalomas, mes galime išjungti atstatymo kaištį. Priklauso nuo tavęs. Aš pasirenku išjungti atstatymo kaištį.

Atkreipkite dėmesį:- Jei išjungsite atstatymo kaištį, atstatymo kaištis bus atjungtas viduje. Reiškia, kad nebegalėsite jo užprogramuoti išjungę atstatymo kaištį.

Jei norite išjungti atstatymo kaištį, įveskite žemiau pateiktą komandą terminale.

rstdisbl

Gausite pranešimą apie sėkmę. Sėkmingai įkėlus programinę -aparatinę įrangą, turiu patikrinti, ar USBTinyISP veikia tinkamai, tam reikia įvesti komandą terminale

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

Įvedę komandą, terminalo lange gausite grįžtamąjį ryšį.

13 žingsnis: mes baigėme

Dabar galite pašalinti abu įrenginius iš kompiuterio ir naudoti dabar sukurtą „USBtiny“, kad nuo šiol programuotumėte mikrovaldiklius. Aš naudoju šį IPT norėdamas parodyti savo „Arduino“eskizus.