Tiny ISP programmētājs: izmantojot CNC PCB frēzmašīnu: 13 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Vai jūs domājāt, kā izveidot savu elektronisko projektu no nulles?

Elektronikas projektu īstenošana mums, veidotājiem, ir tik aizraujoša un jautra. Bet lielākā daļa veidotāju un aparatūras entuziastu, kuri tikai soļo uz priekšu veidotāju kultūrā, savus projektus veidoja, izmantojot izstrādes dēļus, maizes dēlus un moduļus. Tādā veidā mēs varam izveidot sava projekta ātro prototipa versiju. Bet tam jābūt lielākam un sajauktam ar rīvdēļa vadiem. Līdzīgs gadījums, izmantojot vispārējo PCB plati, tas arī izskatās netīrs un neprofesionāls!

Tātad, kā mēs varam veidot savus projektus ērtākā veidā?

Labākais veids, kā mūsu projektam izmantot atsevišķas PCB!

PCB projektēšana un izgatavošana mūsu projektam ir labāks un ērtāks veids, kā izteikt savu profesionalitāti un ekspertīzi !. Mēs varam samazināt mūsu projekta izmēru līdz saderīgam izmēram un pielāgotām formām, PCB izskatās glīti, un dažas priekšrocības ir izturīgi savienojumi.

Tātad, ir svarīgi, kā mēs veidojam PCB rentablu un laika ziņā efektīvu?

Mēs varam nosūtīt savu dizainu PCB ražotājam, lai tas ražotu mūsu PCB dizainu, taču tam vajadzētu aizņemt laiku un uzspridzināt jūsu kabatu. Vēl viena metode ir izmantot tonera pārsūtīšanas metodi, izmantojot lāzera printeri un fotopapīru. Bet ir arī vajadzīgs laiks un jāpārbauda jūsu pacientu līmenis, un jums ir nepieciešams arī pastāvīgs marķieris, lai ielīmētu negravētās daļas. Es šo metodi izmantoju daudz laika, un es to ienīstu.

Tātad, kāds ir labākais veids?

Manā gadījumā labākais veids, kā izmantot CNC frēzmašīnas, lai izveidotu PCB. PCB frēzmašīnas sniedz jums labas kvalitātes PCB, un tas prasa mazāk laika, mazāk resursu un lētākais veids, kā izgatavot PCB prototipus!

Tātad, izveidosim USBtiny ISP programmētāju, izmantojot CNC frēzmašīnu!

Bez turpmākas darbības sāksim darbu!

1. solis: jūs nevēlaties būt bagāts

Tiešām! jūs nevēlaties iegādāties PCB frēzmašīnu. Lielākajai daļai no mums nav budžeta, lai iegādātos šādu dārgu mašīnu. Man pat tādas nav.

Tātad, kā es varu piekļūt mašīnai? Vienkārši es dodos uz fablab, makerspace vai hackerspace manā apvidū! Manā gadījumā es vienkārši dodos uz fablab un izmantoju mašīnu par lētu cenu. Tātad, atrodiet tādu vietu kā fablab vai makerspace savā apkaimē. Man PCB frēzmašīnas izmantošanas cena ir 48 ¢/stundā. Cena jūsu vietā var atšķirties. Tātad, kā jau teicu, jūs nevēlaties būt bagāts!

2. solis: materiālu saraksts

Sastāvdaļu saraksts

• 1 x Attiny 45/85 mikrokontrolleris (SOIC pakete)
• 2 x 499 omi
• 2 x 49 omi
• 2 x 1K
• 2 x 3.3 Zener diode
• 1 x 0,1 mf kondensators
• 1 x zils LED
• 1 x zaļa gaismas diode
• 1 x 2x3 tērauda galvenes tapas (smd)
• 1 x 20 cm 6 vadu lentes kabelis
• 2 x 2x3 sieviešu galvenes IDC lentes kabeļa pārejas savienotājs
• 1x 4 cm x 8 cm FR4 vara pārklāts

Lūdzu, ņemiet vērā: (šajā projektā tiek izmantoti rezistori, kondensatori, diodes un gaismas diodes) ir 1206 pakete)

Instrumentu prasības

• Lodēšanas stacija vai lodāmurs (mikro uzgalis)
• Lodēšanas svina stieple
• Pincete (mikrotips)
• Atkausēšanas dakts
• Trešās puses instruments
• Multimetrs
• Stiepļu noņēmējs
• Dūmu nosūcējs (pēc izvēles)

Mašīnu prasības

Modela MDX20 (jebkura PCB frēzmašīna veic darbu, bet darba kontroles programmatūra mainīsies)

Lejupielādējiet resursus šim projektam!

3. darbība: kas ir PCB frēzmašīna?

PCB frēzmašīna ir CNC (Computer Numerical Control) mašīna, ko izmantoja PCB prototipu izgatavošanai. PCB frēzmašīnas tiek frēzētas no vara pārklātām vara daļām, lai iegūtu PCB pēdas un spilventiņus. PCB frēzmašīnai ir trīs asu mehāniskā kustība (X, Y, Z). Katru asi kontrolē pakāpju motors precīzām kustībām. Šīs asu kustības kontrolē datorprogramma, dodot G koda komandas. Gcode plaši izmanto ciparu vadības programmēšanas valodas, lielākā daļa mašīnu izmanto g-kodu, lai kontrolētu mašīnu asi. Šīm asīm ir pievienota instrumenta galva (parasti frēzēšanas uzgalis), kas izsmalcinās PCB.

:- Iekārta, kuru izmantoju, ir MODELA MDX20 CNC frēzmašīna.

Modela MDX 20 PCB frēzmašīna

Modela MDX20 ir PCB frēzmašīna. Modela MDX20 parasti tiek izmantots PCB izgatavošanai, bet mēs varam izgatavot arī līstes, ofortus utt. Modela var frēzēt dažādus materiālus, piemēram, saplāksni, vasku, akrilu, atšķirīgus PCB materiālus, piemēram, Fr1 Fr4 utt.. Mēs to varam ievietot pat nelielā darbvirsmā. Gulta (frēzēšanas virsma) ir piestiprināta pie Y ass, un instrumenta galva ir piestiprināta pie X un Z. Tas nozīmē, ka gultnes kustību kontrolē Y ass un instrumenta galvas kustību kontrolē X ass un instrumenta galva kontrolē ar Z asi. Modelai ir sava datorprogramma. Bet es izmantoju Linux programmu ar nosaukumu FABModules. FAB moduļi sazinās ar Modela, lai kontrolētu griešanas un frēzēšanas procesu. Fab moduļi nekad automātiski neiestata X, Y, Z asi, mums tie jāiestata manuāli.

4. darbība: sāciet darbu ar Modela MDX20

Ja es vēlos frēzēt savu PCB, šajā gadījumā - FabISP programmētāju. Vispirms man ir nepieciešams PCB dizaina izkārtojums un PCB kontūras izkārtojums. PCB frēzēšana ir divpakāpju process. Pirmajā posmā man ir jānoslīpē PCB pēdas un spilventiņi, bet otrajā - jāizgriež PCB kontūra. Izmantojot fab moduļus, mēs varam konvertēt-p.webp

Vispārējā specifikācija

• Darba vieta: 203,2 x 152,4 mm
• Z-ass gājiens: 60,5 mm
• Vārpstas ātrums: 6500 apgr./min

Frēzēšanas biti

• Frēzēšanas uzgalis: 1/64 collas (0,4 mm) uzgalis
• Griešanas uzgalis: 1/32 collu (0,8 mm) uzgalis

5. solis: Kas ir ISP (IN - System - Programmer)?

Sistēmas programmētājā (ISP), kas pazīstams arī kā ķēdes sērijveida programmētājs (ICSP), ir mikrokontrolleru programmētājs. ISP nolasīs instrukcijas un komandas no datora USB un nosūtīs uz mikrokontrolleri, izmantojot seriālo perifērijas saskarni (SPI). Vienkārši ISP ierīces ļauj mums sazināties ar mikrokontrolleri, izmantojot SPI līnijas. SPI ir saziņas veids mikrokontrollerī. Katra pievienotā perifērija un saskarne ar SPI sazinās ar mikrokontrolleriem. Kā elektronikas entuziastam pirmā lieta, kas man ienāk prātā, sakot par ISP, ir MISO, MOSI SCK. Šīs trīs tapas ir svarīgākās tapas.

Vienkārši, ISP tiek izmantots programmu ierakstīšanai mikrokontrollerī, kā arī saziņai ar jūsu mikrokontrolleri!

6. darbība: USB mazais interneta pakalpojumu sniedzējs: shēmas un PCB izkārtojums

USBTiny ISP

USBTiny ISP ir vienkāršs atvērtā pirmkoda USB AVR programmētājs un SPI saskarne. Tas ir lēts, viegli izgatavojams, lieliski darbojas ar avrdude, ir saderīgs ar AVRStudio un ir pārbaudīts operētājsistēmās Windows, Linux un MacOS X. Lieliski piemērots studentiem un iesācējiem vai kā rezerves programmētājs.

Visi komponenti tiek izmantoti šajos projektos SMD Components. USBTinyISP smadzenes ir Attiny45 mikrokontrolleris.

ATtiny 45 mikrokontrolleris

Mikrokontrolleris, ko izmanto USBTinyISP, ir Attiny 45. Attiny45 ir augstas veiktspējas un mazjaudas 8 bitu AVR mikrokontrolleris, kas darbojas ar RISC Architecture by Atmel (nesen mikroshēmu iegādājās Atmel). Attiny 45 ir 8 kontaktu iepakojumā. Attiny 45 ir 6 I/O tapas, trīs no tām ir ADC tapas (10 bitu ADC), bet pārējās divas ir digitālās tapas, kas atbalsta PWM. Tam ir 4KM zibatmiņa, 256 programmējams EEPROM sistēmā un 256B SRAM. Darba spriegums ap 1,8 V līdz 5,5 V 300 mA. Attiny 45 atbalsta universālo seriālo interfeisu. Tirgū ir pieejamas gan SMD, gan THT versijas. Attiny 85 ir augstāka Attiny 45 versija, tie ir gandrīz vienādi. Vienīgā atšķirība ir zibatmiņā, Attiny 45 ir 4KB zibspuldze un Attiny 85 ir 8 KB zibspuldze. Mēs varam izvēlēties vai nu Attiny 45, vai Attiny 85, nav liels darījums, bet ar Attiny 45 pietiek, lai izveidotu FabTinyISP. Skatiet oficiālo dokumentāciju šeit.

7. darbība: iestatiet iekārtu

Tagad izveidosim PCB, izmantojot PCB frēzmašīnu. Zip failā es iekļāvu Trace izkārtojumu un Cut izkārtojumu, jūs varat lejupielādēt zip failu no apakšas.

Iepriekšējs pieprasījums: lūdzu, lejupielādējiet un instalējiet Fabmodules no šīs saites

Fabmodules tiek atbalstītas tikai Linux mašīnās, es izmantoju Ubuntu!

1. solis: upurēšanas slānis

Pirmkārt, PCB frēzmašīnas (AKA frēzēšanas gulta) darba plāksne ir metāla plāksne. Tas ir izturīgs un labi uzbūvēts. Bet dažos gadījumos tas var sabojāt, kļūdaini iegriežot dziļumā. Tātad, es novietoju upurēšanas slāni virs frēzēšanas gultas (ar vara pārklājumu, kas novietots virs frēzēšanas gultas, lai nepieskartos metāla plāksnes gabaliem).

2. solis: piestipriniet 1/62 frēzēšanas uzgali instrumenta galvā

Pēc upurēšanas slāņa ievietošanas man instrumenta galvā ir jānostiprina frēzēšanas uzgalis (parasti tiek izmantots 1/62 frēzēšanas uzgalis). Es jau paskaidroju PCB frēzēšanas divpakāpju procesu. Lai frēzētu PCB pēdas un spilventiņus, izmantojiet 1/64 frēzi un novietojiet to uz instrumenta galvas, izmantojot sešstūra atslēgu. Mainot uzgaļus, vienmēr rūpējieties par bitiem. Uzgaļa gals ir tik plāns, tam ir vairāk iespēju salauzt uzgali, kamēr tas izslīd no mūsu rokām, pat ja tas ir neliels kritiens. lai pārvarētu šo situāciju, es ievietoju nelielu putu gabalu zem instrumenta galvas, lai pasargātu no nejaušiem kritieniem.

3. solis: notīriet vara pārklājumu

Šim projektam es izmantoju FR1 vara pārklājumu. FR-1 ir karstumizturīgi un izturīgāki. Bet vara apvalki ātri oksidēsies. Vara ir pirkstu nospiedumu magnēts. Tātad, pirms lietojat vara pārklājumu, pat ja tas ir jauns, es iesaku pirms un pēc PCB frēzēšanas notīrīt PCB ar PCB tīrītāju vai acetonu. PCB tīrīšanai es izmantoju PCB tīrītāju.

4. solis: piestipriniet vara pārklājumu uz frēzēšanas paliktņa

Pēc vara apšuvuma tīrīšanas novietojiet vara pārklājumu uz frēzēšanas gultas augšdaļas. Ar divpusējas līmlentes palīdzību es uz frēzēšanas spilventiņa uzliku varu. Divpusējās līmlentes ir tik viegli noņemt, un tās ir pieejamas par lētu cenu. Es pielīmēju abpusējo līmlenti upura slāņa augšpusē. Pēc tam uzlīmēja vara pārklājumu uz līmlentes augšdaļas.

8. solis: iestatiet Fab moduļus un frēzēšanas procesu

1. darbība: ieslēdziet iekārtu un ielādējiet FabModules

ieslēdziet iekārtu un pēc tam atveriet Fab moduļa programmatūru Linux sistēmā (es izmantoju Ubuntu), ierakstot zemāk esošo komandu Linux terminālī.

f ab

Pēc tam parādīsies jauns logs. Izvēlieties attēlu (.png) kā ievades faila formātu un izvades formātu kā Roland MDX-20 mill (rml). Pēc tam noklikšķiniet uz pogas Make_png_rml.

2. darbība: ielādējiet PCB dizaina attēlu

Jaunā loga augšdaļā izvēlieties bitu, kuru izmantosit. pēc tam ielādējiet savu-p.webp

3. darbība: iestatiet X, Y un Z asis

Mēs vēl neesam pabeiguši. Tagad nospiediet skata pogu Modela MDX20 vadības panelī. pārliecinieties, ka uzgalis ir labi saspringts. vēlreiz nospiediet skata pogu, lai atgrieztos noklusējuma pozīcijā. Tagad iestatiet X, Y pozīcijas, ievadot mērījumus (atkarīgs no tāfeles pozīcijas) vēlamajos tekstlodziņos. Es iesaku jums kaut kur pierakstīt X & Y pozīcijas. Ja kaut kas noiet greizi un jums jāsāk no pirmā, jums ir vajadzīgas precīzas X&Y pozīcijas, lai turpinātu frēzēšanas procesu, pretējā gadījumā tas sabojāsies.

Nolaidiet instrumenta galviņu, nospiežot pogu uz leju. Apstājieties, kad instrumenta galva sasniedz vara pārklājumu. Pēc tam pazaudējiet instrumenta galvas skrūvi un nedaudz nolaidiet uzgali, līdz tā pieskaras vara pārklātā vara slānim. Pēc tam atkal pievelciet skrūvi atpakaļ un, nospiežot pogu Skatīt, atgrieziet instrumenta galvu sākuma stāvoklī. Tagad mēs visi esam gatavi. Aizveriet Modela drošības vāku un noklikšķiniet uz pogas Sūtīt. Modela sāks frēzēšanas procesu.

Pēdu un spilventiņu frēzēšana ilgst vismaz 10 līdz 13 minūtes. Pēc frēzēšanas es saņēmu labu rezultātu.

4. solis: kontūras izkārtojuma sagriešana

Pēc Trace frēzēšanas pabeigšanas izgrieziet PCB kontūras izkārtojumu (vienkārši PCB forma). Process ir gandrīz tāds pats. Lai izgrieztu izkārtojumu, mainiet 1/64 bitu uz 1/32 bitu instrumenta galvā. Pēc tam ielādējiet griešanas izkārtojuma-p.webp

9. solis: pabeigta PCB

Šeit ir PCB pēc frēzēšanas procesa!

10. solis: komponentu lodēšana uz PCB

Tagad man ir gatavs PCB. viss, kas man jādara, ir lodēt komponentus uz PCB. Man tas ir jautrs un viegls uzdevums.

Runājot par lodēšanu, caurumus caurumiem ir tik viegli pielodēt, salīdzinot ar SMD komponentiem. SMD komponenti ir nelieli. iesācējiem ir nedaudz grūti pielodēt. Pastāv daudz iespēju kļūdīties, piemēram, aukstā lodmetāla nepareiza sastāvdaļu un visbiežāk sastopamā lieta vai izvietot tiltus starp pēdām un spilventiņiem. Bet katram ir savi lodēšanas padomi un triki, kas tika iemācīti no savas pieredzes. tas padarīs šo uzdevumu jautru un vieglu. Tāpēc veltiet laiku sastāvdaļu lodēšanai!

Lūk, kā man veic lodēšanu

Parasti vispirms lodēju mikrokontrollerus un citus IC. Tad es lodēju mazus komponentus, piemēram, rezistorus un kondensatorus utt.

Beidzot caur caurumiem esošās sastāvdaļas, vadi un galvenes tapas. Lai lodētu savu USBTinyISP, es veicu tās pašas darbības. Lai viegli lodēt SMD, vispirms es uzkarsēju lodāmuru līdz 350 ° C. Pēc tam uz spilventiņiem pievienojiet nedaudz lodēšanas plūsmas. Pēc tam uzsildiet spilventiņu, kuram vēlos pielodēt komponentus, un pēc tam pievienoju nelielu daudzumu lodēšanas vienam komponenta paliktņa spilventiņam. Izmantojot pinceti, noņemiet detaļu un novietojiet uz spilventiņa un uzkarsējiet spilventiņu 2-4 sekundes. Pēc tam lodējiet atlikušos spilventiņus. Ja veidojat tiltus starp tapām un pēdām vai sastāvdaļai piešķir daudz lodēšanas, nevēlamā lodēšanas noņemšanai izmantojiet lodēšanas dakts lenti. Es turpinu tās pašas darbības, līdz PCB ir pilnībā pielodēts bez problēmām. Ja kaut kas noiet greizi, vispirms, izmantojot lupu un multimetru, rūpīgi pārbaudu visas pēdas un komponentus, kuriem ir pārrāvumi vai tilti. Ja atradu, tad izlaboju!

11. solis: ISP kabeļa izgatavošana

Lai pievienotu mikrokontrolleru vai citu ISP programmētāju, lai mirdzētu programmaparatūra. mums ir nepieciešams sešu līniju lentes stiepļu vads ar diviem 2x3 sieviešu stieples savienotājiem. Es izmantoju 4/3 pēdu 6 kanālu lentes vadu un uzmanīgi savienoju sieviešu galviņu abās pusēs. Lai to izdarītu labi, es izmantoju G skavu. skatiet attēlu.

12. darbība: programmaparatūras mirgošana

Tagad mēs varam atjaunināt programmaparatūru mūsu ISP. Lai to izdarītu, mums ir nepieciešams cits ISP programmētājs. Es izmantoju citu USBTinyISP, bet šī uzdevuma veikšanai varat izmantot Arduino kā ISP. Savienojiet abus ISP, izmantojot iepriekš izveidoto ISP savienotāju. Pēc tam pievienojiet datoram USBinyISP (to, ko izmantojam programmēšanai). Pārliecinieties, vai jūsu sistēmā ir atklāts ISP, Linux terminālī ierakstot zemāk esošo komandu.

lsusb

1. darbība: instalējiet AVR GCC instrumentu ķēdi

Pirmkārt, mums ir jāinstalē instrumentu ķēde. Lai to izdarītu, atveriet Linux termināli un ierakstiet.

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

2. darbība: lejupielādējiet un izpakojiet programmaparatūru

Tagad lejupielādējiet un izpakojiet programmaparatūras failus. Jūs to varat lejupielādēt no šejienes. Pēc zip faila lejupielādes izvelciet to labā vietā, kuru varat viegli atrast (lai izvairītos no nevajadzīgām neskaidrībām).

3. darbība: izveidojiet failu

Pirms programmaparatūras ierakstīšanas. mums ir jāpārliecinās, ka makefile ir konfigurēta Attiny mikrokontrolleriem. Lai to izdarītu, atveriet Makefile jebkurā teksta redaktorā. tad apstipriniet MCU = Attiny45. Skatiet attēlu zemāk.

4. solis: zibspuldzējiet programmaparatūru

Tagad mēs varam atjaunināt programmaparatūru mūsu ISP. Lai to izdarītu, mums ir nepieciešams cits ISP programmētājs, kā es teicu iepriekš. Es izmantoju iepriekš izveidotu FabTinyISP. Bet jūs varat izmantot jebkuru ISP vai izmantot Arduino kā ISP programmētāju. Savienojiet abus ISP, izmantojot iepriekš izveidoto ISP savienotāju. Pēc tam pievienojiet datoram FabTinyISP (to, ko izmantoju, lai programmētu savu ISP). Pārliecinieties, vai ISP ir konstatēts jūsu sistēmā, Linux terminālī ierakstot zemāk esošo komandu.

lsusb

Tagad mēs esam gatavi mirgot. Atveriet termināli esošās programmaparatūras mapes ceļā un ierakstiet "make", lai izveidotu.hex failu. Tas radīs a. hex fails, kas mums jāiededzina Attiny 45.

Ievadiet zemāk esošo komandu Linux terminālī, lai programmaparatūra tiktu pārraidīta uz mikrokontrolleru.

uzplaiksnīt

5. darbība: Fusebit iespējošana

Tas ir viss, mēs esam pabeiguši programmaparatūras mirgošanu. Bet mums ir jāaktivizē drošinātājs. Vienkārši ierakstiet

uztaisīt drošinātāju

termināli, lai aktivizētu iekšējo drošinātāju.

Tagad mums ir jānoņem džemperis vai jāatspējo atiestatīšanas tapa. Džempera savienojuma noņemšana nav obligāta, mēs varam atspējot atiestatīšanas tapu. Tas ir tavā ziņā. Es izvēlos atspējot atiestatīšanas tapu.

Lūdzu, ņemiet vērā:- ja atspējojat atiestatīšanas tapu, tad atiestatīšanas tapa iekšēji tiks atvienota. Tas nozīmē, ka pēc atiestatīšanas tapas atspējošanas to vairs nevar programmēt.

Ja vēlaties atspējot atiestatīšanas tapu, terminālī ierakstiet komandu zemāk.

rstdisbl

Jūs saņemsit ziņojumu par panākumiem. Pēc programmaparatūras veiksmīgas augšupielādes man jāpārbauda, vai USBTinyISP darbojas pareizi, lai to izdarītu, terminālī jāievada komanda

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

Pēc komandas ievadīšanas termināļa logā tiks saņemta atgriezeniskā saite.

13. darbība. Mēs esam paveikuši

Tagad jūs varat noņemt abas ierīces no datora un izmantot USB sīkrīku, kas izveidots tieši tagad, lai turpmāk ieprogrammētu jums mikrokontrollerus. Es izmantoju šo interneta pakalpojumu sniedzēju, lai mirdzētu savas Arduino skices.