PCB istifadə edərək daha yaxşı layihələr: 6 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Elektronika layihələri ilə işləmək üçün vaxt sərf etmisinizsə, bunun nə qədər əyləncəli və həyəcanlı olacağını bilirsiniz. Dövrünüzün gözlərinizin önündə canlandığını görməkdən daha həyəcanlı heç nə yoxdur. Layihəniz, evinizin və ya ofisinizin ətrafında qalıcı bir qurğu düzəltmək istədiyiniz faydalı bir gadgeta çevrildikdə daha da həyəcanlı olur. Amma bunu həyata keçirməyin ən yaxşı yolu nədir? Çörək taxtası, əlbəttə ki, cavab deyil və proto lövhədə mürəkkəb bir sxem qurmaq olduqca yorucu ola bilər. Bu vasitələrin hər ikisinin öz yeri var, lakin real istehsal üçün ideal deyillər.

Həll? Bir PCB (Çaplı devre kartı) istifadə edərək layihənizi hazırlayın. Gündən -günə artan istehsalçıların və həvəskarların sayının artması ilə istehsalçılar hər kəs üçün peşəkar səviyyədə xidmətlər təqdim edirlər. Bir vaxtlar PCB -lərin dizaynı və istehsalı inanılmaz dərəcədə bahalı idi. Yüksək keyfiyyətli CAD proqramı ilə bəzi hallarda pulsuz olaraq əldə edilə bilər və kiçik prototip lövhələri istehsal edən fabriklər 5 dollara qədər göndərmə ilə. Bu xidmətlərdən istifadə etməmək üçün çox az səbəb var.

Məqsədim sizi bu layihəni yüksək səviyyədə keçməkdir. Hər CAD proqramı bir az fərqli olduğundan, bunun baş verməsi üçün digər mənbələrdən bəzi məlumatlar toplamalı olacaqsınız. Faydalı hesab etdiyim bir neçə mənbəyə bağlantılar göndərəcəyəm. Bu bacarıqları öyrənmək üçün lazım olan vaxtdan narahat olmadan əvvəl, tamamilə sıfır bilik və təcrübə ilə başladığımı və 8 saatdan az müddətdə onlayn mənbələrdən öyrənərək uğurlu dizaynlar etdiyimi söyləyim.

Bu CAD proqram paketlərinin hər üçünü şəxsən istifadə etmişəm, amma hər birinin necə qurulduğu haqqında fikir əldə etmək üçün bu təqdimat videolarına baxmanızı məsləhət görürəm.

• KICAD -a giriş
• Eagle CAD webinarına giriş
• Altiuma giriş

Doktor Peter Dalmarisin tamamladığım KICAD əsasında mükəmməl bir kursu var və seçdiyiniz proqramdırsa bunu çox tövsiyə edirəm. Bütün xüsusiyyətlərin necə işlədiyinə dair izahatlarını izləmək asan və çox tamdır. Budur Tech Explorationsdakı sinifinə bir keçid.

Düşünmək üçün başqa bir seçim (baxmayaraq ki, bu özüm istifadə etdiyim deyil) EasyEDA -dır. Digər istehsalçıların çox möhkəm dizaynlar hazırlamaq üçün bu onlayn proqramdan istifadə etdiklərini gördüm.

Gəlin dizayn edək!

Təchizat

• CAD proqramı olan kompüter
• Lehimleme dəmir
• Flux
• 1 ESP-32 modulu (WROOM-32D)
• 2 MCP 23017 (SOIC paketi)
• 5 volt tənzimləyici (L7805)
• 3.3 volt tənzimləyici (AP2114H)
• 2.1 mm fiş üçün ümumi DC barel jakı
• Kişi və ya qadın pin başlıqları (isteğe bağlı)
• Tost sobası və lehim pastası (isteğe bağlı)
• Matkap (İsteğe bağlı)

Addım 1: Planlaşdırma və Dizayn

Hər hansı bir layihənin möhkəm təməlinin olması çox vacibdir. Planlaşdırmağa sərf olunan bir az vaxt, yolda xəyal qırıqlığından xilas ola bilər.

Başlamaq üçün yaxşı bir yer, dizaynınızın olmasını istədiyiniz funksiyaların və xüsusiyyətlərin siyahısını yaratmaqdır. Bu nümunə layihəni yaratarkən istifadə etdiyim siyahı budur.

• Mövcud ESP-32 dizaynları ilə uyğun bir ESP-32 əsaslı lövhə
• Standart ESP-32 Dev dəstindən daha çox rəqəmsal pin
• PCB -yə qoşulmuş aksesuarları gücləndirmək üçün 5v və 3v3 mövcuddur
• Gələcəkdə vahidi yeniləyə biləcəyim bir proqramlaşdırma portu
• 6-12 voltluq girişdə işləmə qabiliyyəti

İkincisi, istifadə etmək istədiyiniz hissələrin siyahısını toplamaq və hazır mənbəni tapmaqdır. Etmək istədiyiniz son şey, hissələri satın ala bilməyəcəyiniz bir PCB etməkdir. İstifadə etməyi planlaşdırdığınız hər bir hissə üçün istehsalçıların məlumat vərəqələrini toplamalısınız (inanın ki, bu çox vacibdir və bunun səbəbini daha sonra izah edəcəyəm).

Nəhayət, bu dizayn üçün artıq yaratmış ola biləcəyiniz bütün qeydləri və rəsmləri toplayın. Bura sahib ola biləcəyiniz fiziki məhdudiyyətlər daxildir. Lövhənizin bir Arduino qalxanı ilə uyğun olmasını və ya müəyyən bir korpusun içərisinə uyğun olmasını istərdiniz. Bütün bu məlumatlar prosesin müxtəlif mərhələlərində lazım olacaq.

Addım 2: CAD istifadə edərək PCB Şematik

Şematik qurmağa başlayaq!

Ümumiyyətlə, bütün hissələrimi sxematik şəkildə əlavə etməyi və məntiqli bir şəkildə yerləşdirməyi sevirəm. Onları yerləşdirdiyiniz yerin PCB -də fiziki yerə heç bir təsiri yoxdur, buna görə də bu rahatlığı öz xeyrinizə istifadə edə bilərsiniz. Bütün komponentləriniz üçün ayaq izləriniz yoxdursa, SnapEDA və Ultralibrarianı çox tövsiyə edirəm. Bu qaynaqlar, istifadə edə biləcəyiniz hər CAD proqramı üçün inanılmaz dərəcədə mövcud olan hissələrə malikdir. Yalnız komponentin parça nömrəsini axtarın və uyğun faylları yükləyin. Bunu necə edəcəyinizi bilmirsinizsə, bu sənədləri necə idxal edəcəyinizi öyrədən dərslər var.

Parçalarınızı birləşdirmədən əvvəl, hər bir komponentin pinlərini dəqiqliyi üçün yoxlamaq daha yaxşıdır. Parça məlumat vərəqələrinin olması vacibdir, bu mərhələni atladığım üçün bütün PCB partiyalarını məhv etdim (o xəyal qırıqlığını xatırlayırsınız?). Əgər hissəni özünüz etməmisinizsə (və bəzən də belə etsəniz belə) HƏR ZAMAN iki dəfə yoxlayın.

Şematikinizi bağlamağa getdiyiniz zaman əlaqələri qurmaq üçün şəbəkə etiketlərindən istifadə etməyi faydalı hesab etdim. Əgər hər tərəfdə çoxlu sayda teliniz varsa, onu izləmək çətinləşir və eyni zamanda başqa bir yerdə əlaqə qurma şansınızı artırır (daha çox xəyal qırıqlığı). Tellər və şəbəkə etiketlərinin tarazlığı ümumiyyətlə ən yaxşısıdır, yalnız dizayna baxan hər kəs üçün mənalı olan şəbəkə etiketlərinin siyahısından istifadə etməyinizə əmin olun. Gələcəkdə dəyişiklik etmək və ya orijinal dizayn problemlərini həll etmək istəyərkən bu dizaynla yenidən tanış olsanız, bu, həyatı asanlaşdıracaq.

Şematik, dövrənin müxtəlif hissələrinin necə işləməli olduğuna dair qeydlər buraxmaq üçün də yaxşı bir yerdir. İşin lazım olduğu kimi işləməsi üçün lazım olan bütün detalları izləmək üçün yaxşı bir yoldur. Bu layihəyə bir nümunə, ESP modulunun aktivləşdirmə pimi ilə proqramlaşdırma üçün 3.3v təchizatı arasında bir tullanan tələb edilməsidir. Bu cür məlumatları sənədləşdirməyiniz lazım olan yeganə yer olmasa da, hər şeyi yazmaq vərdişinə sahib olmaq mütləq yaxşıdır.

Növbəti mərhələyə keçməzdən əvvəl sxeminizi yaxşı bir şəkildə yoxlayın. PCB düzəltmə prosesinin düzgün getməsi üçün bunun doğru olması lazımdır. Yavaş və metodik bir yanaşma həmişə ən yaxşı son nəticəni verəcəkdir. Sahib ola biləcəyiniz bütün qeydləri nəzərdən keçirin və hər birini sxematik olaraq yoxlayın.

Addım 3: PCB Layout

Komponentlərimizi düzəltməyə başlamazdan əvvəl ayaq izlərinə baxmaq və istifadə etmək istədiyiniz hissələrə uyğun olduğundan əmin olmaq yaxşıdır. Məsələn, bəzi hissələrdə çuxur və SMD variantları olsa da, yalnız quraşdıra biləcəyiniz hissələrdən istifadə etdiyinizə əmin olun. EPS-32 modulunun altında xüsusi bir işləmə tələb edəcək bir yastıq var (bu barədə daha sonra) Sadəcə bu hallar üçün bir planınız olduğundan əmin olun. Komponentlərimiz üçün uyğun paketləri seçdikdən sonra hər bir hissənin məlumatlarını məlumat vərəqi ilə yenidən yoxlamalısınız (burada bir tendensiya hiss etdinizmi?) Bunların səhv ola biləcəyini və uzun bir gün davam edəcəyini söylədikdə inanın. bu problemləri sonradan izləmək lazımdırsa

Komponentlərinizi düzəldərkən əvvəllər qeyd etdiyim fiziki məhdudiyyətlərdən hər hansı birini hesabladığınızdan əmin olun. Bəzi hallarda yerləri kritik olduğu üçün ətrafdakı hər şeyə uyğun olaraq əvvəlcə müəyyən hissələri yerləşdirməyiniz lazım ola bilər. Bir -birinə yaxın olan hissələri yerləşdirməyi unutmayın, eyni zamanda montaj zamanı işləmək üçün kifayət qədər yer ayırın. İstifadə etməyi planlaşdırdığınız xüsusi bir korpusunuz varsa, əvvəlcə lövhə profilini və hər hansı bir qazma çuxurunu yaratmağın mənası ola bilər.

Bütün komponentləriniz istədiyiniz yerdə yerləşdikdən sonra izlərinizi yönləndirməyə başlamağın vaxtı gəldi. Bunu edərkən yadda saxlamaq lazım olan bir neçə əsas məqam var.

• Mümkün olan ən qısa iz ümumiyyətlə ən yaxşısıdır
• Daha böyük olması daha yaxşıdır (xüsusən elektrik təchizatı xətləri üçün)
• Verilmiş bir trekin nə qədər cərəyanla işləməli olduğunu bilməlisiniz və seçdiyiniz ölçünün bu məbləği etibarlı şəkildə idarə edə biləcəyinə əmin olmalısınız (Bu çox vacib bir təhlükəsizlik problemidir, həddindən artıq cərəyan istiləşməyə səbəb ola bilər və yanğın təhlükəsi yarada bilər)
• İstehsalçınızın bu qaydalara riayət edə biləcəyi tolerantlıqları bilin. Bir istehsalçı üçün qabiliyyət səhifəsinə bir keçiddir (CAD proqramınızda, fabrikin izləyə biləcəyi standartlara cavab verməyən yerləri xəbərdar edəcək bir dizayn qaydaları yoxlayıcısı ola bilər)

Parçaların marşrutlaşdırılması əyləncəli bir tapmaca olsa da, bəzən dizaynlarımız çətinləşə bilər ki, bu da həddindən artıq çətinlik yaradır. Belə hallarda avtomatik marşrutlaşdırma proqramından istifadə etməklə xeyli vaxtınıza qənaət edə bilərsiniz. Bir neçə layihədə istifadə etdiyim avtomatik yönləndiriciyə bir keçid. Avtomatik yönləndirici, layihənizi idxal edir və bütün şəbəkələriniz üçün uyğun izlər yaratmaq üçün dizayn qaydalarınızdan istifadə edir. Tipik olaraq, avtomatik yönləndiricinin öz işini görməsinə icazə verəcəyəm, sonra fərqli olmaq istəyə biləcəyim bir neçə şeyi əl ilə dəyişdirəcəyəm. İstədiyiniz izləri müəyyən yerlərdə də yönləndirə bilərsiniz və avtomatik marşrutlaşdırıcı, qalan şəbəkələrdə işləyərkən mövcud yolların ətrafında işləyəcək.

Addım 4: Son Toxunuşlar və İstehsalata Hazırlıq

Parçalar yerləşdirildikdə və izlər işlədildikdə, PCB artıq hazırdır. İndi bütün planı bir dəfə daha yaxşı etmək üçün yaxşı bir vaxtdır. Şematikdən bələdçi olaraq istifadə edərək izləri izləyin və lazım olan bütün əlaqələrin qurulduğundan əmin olun.

İpək ekran qatında lövhənizə qrafika əlavə etməyi də düşünməlisiniz. Adınız və ya digər istehsalçıların işarəsi başqalarına işinizdən qürur duyduğunuzu bildirmək üçün yaxşı bir yoldur. Əlaqə nöqtələrimin hamısını olmasa da ən çoxunu nəyə uyğun olduqları ilə işarələməyə inanıram. Bu, montajdan sonra əşyanı bağlamağa getdiyiniz zaman kömək edir və başqalarının bu əlaqə nöqtələrinin funksiyalarını başa düşməsini asanlaşdırır.

Diqqət etməli olduğunuz başqa bir şey, xüsusən də bir dəfədən çox etmək istədiyiniz bir lövhədirsə, yenidən işləmə identifikatorunu qeyd etməkdir. Bu yolla gələcəkdə dövrəyə dəyişikliklər edə bilərsiniz və lövhənin hansı versiyası ilə işlədiyinizi bir anda söyləyə bilərsiniz.

Bütün bunları etdikdən sonra dizaynınızı tərtib etmək/ixrac etmək və istehsalçıya göndərmək vaxtı gəldi. Ümumiyyətlə bunlar Gerber faylları olacaq və ümumiyyətlə hamısı tək bir.zip qovluğunda saxlanılmalıdır. PCB sifariş verərkən yüklədiyiniz budur.

GitHub üzərindəki nümunə layihəm üçün Gerber fayllarına bir keçid

Addım 5: PCB -lərinizi sifariş edin

Bunun üçün keçmişə nisbətən daha çox seçim var. Hər kəsin dizaynını böyük fabriklərdə və inanılmaz dərəcədə münasib qiymətə peşəkar şəkildə hazırlaya bilməsi o qədər asanlaşdı.

35+ PCB dizayn etdim və hamısı JLCpcb tərəfindən istehsal edilmişdir (https://jlcpcb.com)

Heç bir keyfiyyət problemim olmadığı çox yaxşı bir şirkətdir. Budur, müəssisələrinə bir tur verən və PCB istehsal prosesini ətraflı izah edən bir videoya bir link. Fabrika Turu

Veb saytlarına gedin və bir təklifə başlayın. Sonra Gerber fayllarınızın.zipini yükləyin. Yükləmə tamamlandıqdan sonra dizaynınızın görüntüsünü görməlisiniz. Miqdarı, rəngi və hazırda müəyyən etmək istədiyiniz digər meyarları seçin. Sonra ödəməyə davam etmək sadə bir məsələdir. Öz Gerber sənədlərinizi asanlıqla pulsuz bir onlayn Gerber görüntüləyicisinə yükləyə və bu sənədlərin işləndikdə necə göründüyünü görə bilərsiniz.

Tipik olaraq, bir anda bir neçə dizayn göndərməyə çalışıram. Normalda bunları sifariş verildikdən 1-2 həftə sonra alacağımı gözləyirdim. Əlbəttə ki, bu, müxtəlif amillərdən asılı olaraq dəyişə bilər, ancaq sifarişinizin gedişatını veb saytları vasitəsilə və sifariş gəmilərinizdən sonra bir izləmə nömrəsi ilə sizə xəbər verəcəklər.

Addım 6: Gəlin Quraq

Birləşmə vaxtıdır!

Daha əvvəl qeyd etdiyim kimi, ESP-32 modulunu lehimləmək üçün bir hiylə var? PCB üzərindəki ayaq izinə baxsanız, komponentin altında böyük bir yastıq görəcəksiniz. Bəli, bu bir az çətin ola bilər, amma işi başa çatdırmağın yollarını tapmalıyam.

Seçim 1: Lehim pastası və kiçik bir tost sobası istifadə edin.

Bu həqiqətən çox irəlidir və ümumiyyətlə sizə ən yaxşı nəticələr verəcəkdir. Bu video prosesi izah edir. İstifadə etdiyiniz lehim pastasının temperatur tələblərini anladığınızdan əmin olun və çox səy göstərmədən olduqca inanılmaz nəticələr əldə edəcəksiniz. SMD komponentlərinin hamısı olmasa da, əksəriyyəti lehimləmə ilə məşğul olacaq. Tost sobanız zibil yığınından gəlirsə və istifadə etməzdən əvvəl təmirə ehtiyacı olarsa bonus xal.

Seçim 2: Matkapdan çıxın!

Bu seçim mütləq işləyəcək, amma ən ideal deyil. Bu yastığın ortasındakı PCB -dən diqqətlə kiçik bir çuxur qazmaq, onu lövhənin arxa tərəfindən bir deşik komponenti kimi lehimləməyə imkan verəcəkdir. Bu yanaşma ilə işlər çox asanlıqla yanlış gedə bilər, buna görə vaxtınızı ayırın və yüksək keyfiyyətli bir matkap ucu istifadə edin. Yenidən doldurma sobası istifadə etmək niyyətində deyilsinizsə, bu yastığın ortasına bir deşik əlavə edərək dizaynınızdakı kimi problemləri həll edə bilərsiniz. Bu, lövhənizə zərər vermədən bir dəmir ilə lehimləməyinizə imkan verəcəkdir.

Çuxur hissələrindən qalanları lehimləyin (və yenidən axıtma metodundan istifadə etməmisinizsə SMD). Pin başlıqları üçün, düz olduğundan əmin olmaq üçün lövhəni çevirərkən, yerində saxlamaq üçün tək bir pin bağlayacağam. Bir növ böyüdücü istifadə edərək bütün SMD hissələrində lehimləmə işini çox diqqətlə yoxlamaq da yaxşıdır. Toxunulmalı bir şey taparsanız, bir az axını istifadə edin (inanın ki, bu böyük fərq yaradır) və lehim birləşməsini yenidən qızdırın. Nümunə dizaynımda ESP-32 modulunun yenidən işlənməsi lazım olan bir neçə yerə sahib olduğunu gördüm. Həm də unutmayın ki, qəsdən bu lövhəyə heç bir pin başlığı əlavə etməmişəm, çünki ətraf cihazlarımdan telləri birbaşa lehimləmək niyyətindəyəm. Bu həmişə ən yaxşı yanaşma deyil, amma tətbiqim üçün problem deyil.

Bu belədir! başdan sona bir dövrə anlayışı götürdük və bu layihə üçün öz xüsusi PCB hazırladıq. Əldə etdikdən sonra imkanlar demək olar ki, sonsuzdur. Ümid edirəm ki, bu Təlimat sizə yaxşı fikirlər verdi və PCB səyahətinizdə sizə kömək edəcək faydalı mənbələrə işarə etdi. Oxuduğunuz üçün təşəkkürlər!

Xoşbəxt olun və tüstünü buraxmayın! (Ciddi şəkildə sehrli tüstüyə ehtiyacı var)