Uzziniet, kā izveidot pielāgotas formas PCB, izmantojot tiešsaistes rīkus EasyEDA: 12 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Es vienmēr esmu vēlējies izveidot pielāgotu PCB, un, izmantojot tiešsaistes rīkus un lētu PCB prototipu, tas nekad nav bijis vieglāk nekā tagad! Ir pat iespējams lēti un viegli samontēt virsmas stiprinājuma detaļas nelielā apjomā, lai ietaupītu sarežģīto lodēšanas uzdevumu! Esmu pasūtījis 10x PCB ar montāžu par mazāk nekā 50 ASV dolāriem. Lai gan PCB ir svarīga funkcija, sastāvdaļu izkārtojums ir svarīga tā izskata sastāvdaļa. Esmu pagriezis tāfeles komponentus, lai tie atbilstu zvaigznes punktiem.

Šī pamācība jums iemācīs:

• Kā uzzīmēt pielāgotu PCB formu programmā InkScape (bezmaksas atvērtā koda grafikas rīks)
• Kā izmantot EasyEDA shēmas un PCB dizaina rīkus (bezmaksas un tiešsaistē, nav nepieciešama instalēšana!)
• Kā importēt SVG EasyEDA, lai pielāgotu PCB formu un zīda ekrānu
• Kā izveidot vienkāršu “Arduino” programmējamu MCU dizainu
• Kā izmantot JLCPCB virsmas montāžas komplektu, lai izgatavotu un samontētu dēļus

Filmas "Zvaigzne" iezīmes

• Pielāgota 5 punktu zvaigznes formas PCB
• Animēts apgaismojums - 10x LED katrā pusē, abpusēji
• arduino programmējams ATMEGA328P mikrokontrolleris
• 2x pogas interaktivitātei - jūs varētu izveidot vienkāršu spēli
• darbināms ar mikro USB (opcija)
• Tīkla vairākas zvaigznes lielākām animācijām (opcija) ar sērijas sakariem

ATJAUNINĀTS 02APR2020 pēc dēļu saņemšanas.

Piegādes

Skatiet BOM (Bill of Materials) failu un shematisku PDF failu.

Skatiet pievienoto pilnu shēmu.

Šeit ir saite uz EasyEDA projektu no vēlāka soļa -

1. darbība: izveidojiet noformējumu programmā InkScape

Vispirms noformēsim PCB formu un jebkuru sietspiedes mākslu, kas tiks izmantota PCB.

1. Lejupielādējiet un instalējiet inkScape
2. Izveidojiet jaunu dokumentu
3. Izmantojiet taisnstūra rīku, lai izveidotu 100x100 mm taisnstūri. JLCPCB piedāvā lētākus PCB zem šī izmēra.
4. Izmantojiet daudzstūra rīku, lai izveidotu zvaigznes formu, kas iekļaujas taisnstūrī

5. Pievienojiet citu informāciju, piem. neliela zvaigžņu grafika kontūrā, kur es ievietošu gaismas diodes

   1. Sāciet, pievienojot figūras vienam zvaigznes punktam, piem. augšpusē
   2. Pievienojiet noapaļotu stūri (drošībai!), Izmantojot bezier līkni
   3. Šajā vietā atlasiet visas formas un grupējiet tās kopā

   4. Pēc tam mēs varam kopēt un pagriezt šo grupu uz citiem zvaigznes punktiem

      "Rediģēt -> Klonēt -> Izveidot flīžu klonus"

6. Ja jūs noapaļojāt stūrus, tad mums ir jānoņem punkti, kas vairs nav nepieciešami

   1. Lai to izdarītu, es manuāli uzzīmēju taisnas līnijas, kas savieno līknes
   2. Pēc tam noņemiet sākotnējo zvaigzni

Saglabājiet 2 šī attēla versijas

• A: sietspiede - pilnīgs attēls ar visu informāciju, kas tiks izmantota sietspiedei
• B: dēļa kontūra - kā iepriekš, bet noņemiet visas detaļas centrā, atstājot tikai kontūru. Tas noteiks PCB formu.

Saglabājiet abu failu. DXF versijas

• fails -> Saglabāt kā ->.dxf
• Izmantojiet detaļas

Pievienoti inkcape.svg un.dxf failu piemēri.

2. darbība. Importējiet.dxf EasyEDA, lai izveidotu pielāgotu formu

Šis solis izveidos jaunu projektu EasyEDA tiešsaistes rīkā un importēs.dxf, lai iestatītu PCB un zīda ekrāna formu. EasyEDA ir bezmaksas tiešsaistes shematisks un PCB redaktors. Es to izvēlējos, jo tas bija vieglāk nekā lejupielādēt un instalēt vienu no daudzajiem pieejamajiem rīkiem. Šķiet, ka tas ir lieliski piemērots manām vajadzībām un labi integrējas ar JLCPCB PCB prototipiem un LCSC detaļām.

Izveidojiet projektu un PCB

1. Apmeklējiet vietni https://easyeda.com/ un izveidojiet bezmaksas kontu.

2. Izveidojiet jaunu projektu savā darbvietā

   Failu saglabājiet shematiski

3. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz projekta nosaukuma un "Jauna PCB"

   1. OK noklusējuma vērtības (100x100mm)
   2. Piezīme - mēs varam atgriezties un rediģēt shēmu vēlāk un pievienot komponentus

4. Importējiet tāfeles kontūru

   1. Fails -> importēt DXF
   2. Inkscape atlasiet.dxf plates kontūras failu
   3. Pārbaudiet, vai slānis ir iestatīts uz “BoardOutLine”
   4. Noklikšķiniet uz Importēt
   5. Novietojiet to esošajā 100x100 taisnstūrī
   6. Izdzēsiet taisnstūri, jaunā zvaigznes forma ir BoardOutLine
   7. Pārbaudiet, vai tas atrodas uz rozā BoardOutLine slāņa, ja nē, atlasiet to un mainiet slāni paneļa augšējā labajā stūrī

5. Importējiet sietspiedes attēlu

   1. Fails -> importēt DXF
   2. Inkscape atlasiet.dxf sietspiedes failu
   3. Pārbaudiet, vai slānis ir iestatīts uz “TopSilkLayer”
   4. Noklikšķiniet uz Importēt
   5. Novietojiet to uz tāfeles kontūras (tuviniet ar peles riteni, lai iegūtu precizitāti)

6. Pārbaudiet rezultātus, priekšskatot 3D priekšskatījumu

   Noklikšķiniet uz ikonas “kamera” un uz “3D skats”

Nākamais solis - pievienojiet komponentus:)

3. darbība. Plānojiet izmantotos komponentus, ieskaitot SMD montāžu

Tagad, kad mums ir pielāgota forma, mēs varam sākt pievienot komponentus.

Jūs varat vienkārši ievietot komponentus tieši PCB redaktorā, taču labāk tos pievienot shematiskajā skatā, pēc tam noklikšķiniet uz "Atjaunināt PCB", lai tos pievienotu PCB.

Piezīme - lai izmantotu PCB montāžas pakalpojumus, ko piedāvā JLCPCB (https://jlcpcb.com/smt-assemble), ir svarīgi izmantot komponentus no konkrēta to saraksta.

• Lejupielādējiet XLS detaļu sarakstu

  • Pašlaik -
  • Kas ir saistīts no:

Daļu izvēle:

• bāze

  Lētākais variants ir izmantot detaļas no to “bāzes” saraksta, jo tās jau ir ielādētas savākšanas un novietošanas iekārtās

• pagarināt

  Ir papildu “pagarinātas” daļas, taču katrai no tām ir papildu izmaksas. piem. gan projektā izmantotās gaismas diodes, gan ATMEG328P ir paplašinātas, tomēr visi diskrētie rezistori, kondensatori un keramikas rezonators ir standarta detaļas

• cits - vēlāk manuāli pievienots tāfelei

  Es izvēlējos manuāli pievienot USB savienotāju, spiedpogas un programmēšanas galveni

Pievienotais attēls ir ekrānuzņēmums no projektā izmantoto daļu apakškopas. Es pievienoju sleju "MyProject", lai palīdzētu filtrēt līdz man rūpīgajiem komponentiem. Lai atvieglotu lodēšanu, es izvēlējos galvenokārt 0805 pēdas. Kristāla/keramikas rezonatoru var būt grūti lodēt ar rokām.

LCSC daļas numurs, piem. C14877, var izmantot tieši shematiskajā (un PCB) redaktorā.

BOM kopsavilkums

• C84258. - vēsi balts LED, ļoti spilgts (pat ar 2x gaismas diodēm, kurām ir kopīgs 150R rezistors uz 5 V) un jauks difuzors
• C7171 - 10uF atvienošanas vāciņš x2
• C17444 - 12K rezistors RESET tapas pievilkšanai x1
• C17471 - 150R rezistors sērijveidā ar gaismas diodēm x10
• C21120 - 220nF atvienošanas vāciņš x2
• C13738 - 16MHz keramikas rezonators ar integrētiem vāciņiem
• C14877 - ATMEGA328P MCU

4. solis: izveidojiet shēmu, padariet to programmējamu Arduino

Šī dizaina pamatā ir ATMEGA328P, ko izmanto daudzos Arduinos, tostarp Uno, Nano un Pro Mini. Tas nozīmē, ka ir iespējams izmantot Arduino IDE koda rakstīšanai un tāfeles programmēšanai.

Esmu izveidojis šo dēli, lai izmantotu minimālu komponentu skaitu, lai samazinātu izmaksas un padarītu to vienkāršu, bet tomēr ļautu to ieprogrammēt, izmantojot ISP galveni “Sistēmas programmēšanā” tā, it kā tā būtu Arduino Nano.

Saprast pinout

Skatiet pinout diagrammu, kas pievienota vietnē https://github.com/MCUdude/MiniCore, lai redzētu, kā MCU fiziskās tapas tiek kartētas līdz arduino tapu nosaukumiem. piem. fiziskā MCU tapa 1 (augšējā kreisajā pusē) ir arī arduino tapa 3 (ar nano apzīmēta kā D3), ko MCU kontrolē ar PD3. No arduino IDE viedokļa jums jāzina tikai arduino pin '3'.

Minimālie komponenti, kas atdarina nano:

• ATMEGA328P
• Atvienojiet kondensatorus, lai izlīdzinātu strāvas padevi
• ISP “Sistēmas programmēšanā” galvene, nevis USB programmēšana
  • 6 kontaktu galvene, kuru var ieprogrammēt no cita arduino ar ISP programmētāja attēlu
  • Piezīme - USB/sērijas programmēšana nav iespējama bez USB sērijas pārveidotāja
• Skatīt

• 16MHz keramikas rezonators

  • Tas ir nepieciešams, ja imitējat Nano, jo tie vienmēr ir 5V un 16MHz ārējie rezonatori
  • Ņemiet vērā, ka lielākajai daļai 3 vai 4 kontaktu rezonatoru nav nepieciešami atsevišķi kristāli

Alternatīvs, vēl minimālāks komponentu komplekts ar MiniCore

Ja nevēlaties vai jums nav kristāla vai rezonatora, varat izmantot ATMEGA328P iekšējo 8MHz oscilatoru. Lai to iespējotu, jāielādē cits sāknēšanas ielādētājs, piem. sāknēšanas ielādētāju MiniCore, lai iegūtu plašāku informāciju, skatiet GitHub.

https://github.com/MCUdude/MiniCore

Tagad sāciet pievienot komponentus:

• Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz "novietot komponentu"
• Meklēšanas lodziņā ievadiet daļas numuru no izklājlapas / LCSC, piem. C14877 ATMEGA328P-AU
• Novietojiet to uz shēmas

• Atkārtojiet pārējiem komponentiem - vāciņiem, rezistoriem, gaismas diodēm

  sākotnēji vienu no katras sastāvdaļas, pēc tam nokopējiet un ielīmējiet tos ap dizainu pēc nepieciešamības

5. darbība: pievienojiet šos komponentus PCB, izmantojot “Update PCB”

Viena vienkārša EasyEDA tiešsaistes redaktora iezīme ir iespēja veikt shematiskās izmaiņas un pēc tam atjaunināt PCB.

• Shematiskajā redaktorā nospiediet failu saglabāt

• Pēc tam rīkjoslā noklikšķiniet uz pogas "Atjaunināt PCB"

  • Tiek parādīts logs, kas norāda, kas ir mainījies
  • “Lietot izmaiņas”
• Jaunās sastāvdaļas tagad atrodas labajā apakšējā stūrī

• Pārvietojiet tos tur, kur vēlaties

  • nospiediet atstarpi, lai pagrieztu par 90 grādiem
  • izmantojiet peles riteni, lai tuvinātu

• Ievērojiet “žurku līnijas”, kas parāda, kur ir jāpievieno komponenti

  izmantojiet komponentu rotāciju, lai atvieglotu elektroinstalāciju

• Lai novietotu komponentus apakšpusē, noklikšķiniet uz komponenta un augšējā labajā stūrī mainiet augšējo slāni uz apakšējo slāni

6. darbība: novietojiet komponentus uz PCB

Tagad savienojiet komponentus, kā norādīts sliedēs

• Rīkjoslā izmantojiet pogu “izsekot”
• Noklikšķiniet uz viena komponenta, pēc tam uz nākamā
• Izmantojiet vias, lai izveidotu savienojumu starp slāņiem

• Pievienojiet iezemēto plakni visam augšējam slānim, lai automātiski savienotu visas iezemētās tapas

  • Izmantojiet pogu “vara laukums”, lai uzzīmētu taisnstūri, kas aptver visu tāfelīti. Rīks automātiski aizpildīs pareizo apgabalu un pēc noklusējuma izveidos savienojumu ar GND tīklu
  • VCC apakšējā slānī pievienojiet vēl vienu plakni
• Atveriet 3D skatu, lai pārbaudītu progresu

Es izvēlējos saglabāt maršrutu ļoti tiešu un kārtīgu. Es paskatījos uz PCB izkārtojumu, lai izvēlētos, kuru MCU tapu savienot ar katru LED, lai vienkāršotu maršrutēšanu un padarītu to par daļu no projektēšanas procesa.

Ir viegli pārslēgties atpakaļ uz shematisko skatītāju un piespraudei pievienot tīkla nosaukumu, piem. U1 tapa 23 savienojas ar tīkla LED4. Uzlieciet to pašu tīkla etiķeti uz gaismas diodes, atjauniniet PCB un izveidojiet maršrutu.

** Šeit ir saite uz projektu EasyEDA vietnē:

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

7. solis: pievienojiet vairāk komponentu, līdz dizains ir pabeigts, pagrieziet pēc nepieciešamības

Turpiniet pievienot gaismas diodes, pogas utt.

Jūs varat pielāgot katra komponenta pagriešanu, piem. 5 punktu zvaigznei katrs punkts ir 72 grādu attālumā viens no otra. Lai rotācijas lodziņā ievadītu pareizos leņķus gaismas diodēm un citām sastāvdaļām, ierakstiet 72. Dažreiz jums ir nepieciešami citi leņķi, kas saistīti ar 72, piem. 90 - 72 = 18. Vai 2x 18 = 36. Ar 18/36/72 un 90 grādu pagriezieniem jūs varat izlīdzināties ar visām galvenajām zvaigznes asīm.

Skatiet pievienoto PDF shēmu [ņemiet vērā, ka tas ir nedaudz atšķirīgs dizains no iepriekšējiem ekrānuzņēmumiem, bet tie paši principi]

8. darbība: pasūtiet PCB un pēc izvēles pievienojiet SMD būvējumu

Kad esat pabeidzis dizainu, pārskatījis to un pārbaudījis, vai nav kļūdu, dodieties uz priekšu un ģenerējiet Gerber failus. Tas liks jums veikt dizaina noteikumu pārbaudes (DRC). Pārbaudiet, vai nav kļūdu, un saglabājiet Gerber failus ražošanai vai atveriet JLCPCB tieši no redaktora.

Ja vēlaties izmantot SMD ražošanas pakalpojumus, tad arī saglabājiet BOM (materiālu sarakstu) un izvēlieties un ievietojiet failu (tas norāda mašīnām, kur izvietot komponentus)

Iet cauri pasūtīšanas procesam un vēlreiz pārbaudiet visu polarizēto komponentu orientāciju, piemēram, gaismas diodes, kondensatorus, rezonatorus un pašu MCU!

Par 10 samontētiem dēļiem (bez USB un programmēšanas galvenes) man bija jāmaksā aptuveni 35 GBP (aptuveni USD 45 atkarībā no valūtas kursa).

Skatieties atjauninājumu e -pastu un izsekojiet savu dēli un veidojiet, izmantojot JLCPCB vietni.

9. darbība. Programmatūras prototips (pievienots.ino fails)

Gaidot dēļu ierašanos, ir pienācis laiks sākt rakstīt programmatūru:)

Esmu novietojis Arduino Nano uz maizes dēļa un pievienojis gaismas diodes tajā pašā vietā un tos pašus savienojumus, lai atdarinātu PCB. Pēc tam vajadzētu būt iespējai ielādēt šo pašu programmatūru tieši PCB, lai gan ar ISP programmētāju Arduino.

Kods izmanto masīvus, lai vienkāršotu programmēšanu. Esmu importējis arī bibliotēku "FastLED.h", jo tajā ir dažas noderīgas palīga funkcijas, piemēram, sin8 ()

Šeit ir daži svarīgākie notikumi:

Šis masīvs kartē Arduino tapas līdz LED1 līdz 10. LED1 ir savienots ar ekvivalentu Arduino A2, un LED10 ir savienots ar D4

• // izveidot fizisko tapu nosaukumu masīvu, kas savienots ar LED1, LED2 utt. ar LED10
• const byte ledpins = {A2, A3, A1, A0, 9, 10, 6, 5, 3, 4};

Galvenā cilpa ir vienkārša programmatūras PWM rutīna, kas pārbauda “pwm_now” pret pašreizējo “led_brightness” vērtību.

Šis pašlaik ir testa kods, lai eksperimentētu ar dažiem apgaismojuma modeļiem.

10. solis: noņemiet kastes un apbrīnojiet jaunās PCB! Pēc izvēles - lodēšanas papildu detaļas

Izbaudiet boksu un apbrīnojiet savu pielāgoto PCB:)

Ar SMD montāžu man bija visas svarīgās sastāvdaļas pielodētas vienā pusē, lai man būtu darba ierīce.

Pēc izvēles - lodēt papildu sastāvdaļas:

• Mikro-USB savienotājs barošanai (nav programmēšana)
• Spiedpogas - lai padarītu to interaktīvu
• Gaismas diodes otrā pusē - padariet to divpusēju!

11. solis: ieprogrammējiet valdi ar ArduinoISP programmētāju

Tas ir jautrs. Ielādē Arduino sāknēšanas ielādētāju un kodu PCB!

Pāris dienas pēc šīs pamācības pirmās rakstīšanas tāfeles ieradās! 10x dēļi, visi fantastiski labi izgatavoti, un sastāvdaļas ir kārtīgi pielodētas, un visas darbojas nevainojami.

Pieslēdziet rezerves Arduino kā ArduinoISP programmētāju

Es izmantoju Arduino Nano uz nelielas maizes dēļa, kas savienots kā ArduioISP programmētājs. Tas nozīmē, ka tas savienojas no IDE, izmantojot USB, līdz nano, kas pēc tam savienojas ar mērķa ierīci, izmantojot 6 kontaktu programmēšanas savienotāju.

Pinout ir tāds pats kā nano IP savienotājs, būtībā tikai MISO/MOSI/RST/SCK/5V/GND

Lai iegūtu sīkāku informāciju, skatiet šo saiti:

1 - MISO

2 - +5V

3 - SCK

4 - MOSI

5 - RST => vadīts no Arduino nano 10. tapas

6 - GND

Ielādējiet programmētājā ArduinoISP skici

• Piemēri -> 11. ArduinoISP -> ArduinoISP
• Piezīme - augšupielādējot šo attēlu programmētājā, ir jānoņem kondensators starp tapām RST un GND. Ievietojiet to atpakaļ pirms programmētāja lietošanas.

Augšupielādējiet ielādēto un kodu mērķa dēļā

• Pievienojiet programmētāju mērķim, izmantojot 6 kontaktu savienotāju

  Jūs varat vienkārši turēt 6x tapas galveni pie PCB bez lodēšanas, turot to leņķī, lai tas labi saskartos

• Ja uz tāfeles ir 16MHz keramikas rezonators un jūs labprāt atzīmējat pinout, lai tas atbilstu arduino nano, tad vienkārši ieprogrammējiet tāfeli kā Arduino nano, bet ar šādiem iestatījumiem:

  • Padome: "Arduino Nano"
  • Procesors: "ATmega328P"
  • Programmētājs: "Arduino kā ISP"

• Augšupielādējiet sāknēšanas ielādētāju

  Tas nosaka MCU drošinātājus, lai iespējotu 16 MHz ārējo kristālu vai rezonatoru. Ja jums tas nav, izmantojiet alternatīvu sāknēšanas ielādētāju, piem. minicore

• Augšupielādējiet savu kodu

  Svarīgi - jo mēs lejupielādējam kodu kopā ar programmētāju, jums jānospiež SHIFT, nospiežot pogu UPLOAD (=>). Tas maina programmēšanu no parastās “augšupielādes”, izmantojot seriālo portu, tā vietā, lai ISP tapās izmantotu “augšupielādēt ar programmētāju”

Ja iepriekš minētais bija veiksmīgs, tagad jums vajadzētu būt daudz mirgojošu gaismas diožu!:

12. solis: izbaudiet savu projektu

Es ceru, ka esat atradis šo pamācību noderīgu. Esmu pavadījis daudzas stundas, eksperimentējot ar šiem rīkiem, lai izveidotu interesantus PCB, un esmu atklājis, ka tiešsaistes rīki ir ļoti ērti.

Šis konkrētais dizains ir salīdzinoši vienkāršs ķēdes ziņā, bet interesants fiziskā izkārtojuma ziņā. Tas arī būtu labs rotājums svētku laikam!

Otrā balva PCB dizaina izaicinājumā