Alamin Kung Paano Magdisenyo ng Pasadyang Hugis na PCB Sa EasyEDA Online na Mga Kasangkapan: 12 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Palagi kong nais na magdisenyo ng isang pasadyang PCB, at sa mga online na tool at murang prototyping ng PCB hindi na ganoong kadali kaysa ngayon! Posible rin upang makuha ang pang-ibabaw na mga bahagi ng bundok na naka-assemble nang murang at madali sa maliit na dami upang mai-save ang mahirap na gawain sa paghihinang! Nag-order ako ng 10x PCBs na may pagpupulong nang mas mababa sa US $ 50. Habang ang mga PCB ay nagsisilbing isang mahalagang pag-andar, ang layout ng mga sangkap ay isang mahalagang bahagi ng hitsura nito. Paikutin ko ang mga bahagi sa pisara upang makahanay sa mga puntos ng bituin.

Ituturo sa iyo ang itinuturo na ito:

• Paano iguhit ang pasadyang hugis ng PCB sa InkScape (libre, bukas na mapagkukunan ng graphic tool)
• Paano gamitin ang mga tool sa disenyo ng EasyEDA circuit & PCB (libre at online, hindi kinakailangan ng pag-install!)
• Paano i-import ang SVG sa EasyEDA para sa pasadyang hugis ng PCB at sutla na screen
• Paano mag-disenyo ng isang simpleng 'Arduino' programmable na disenyo ng MCU
• Paano gamitin ang JLCPCB ibabaw na mount ng pagpupulong upang makuha ang mga board na ginawa at binuo

Mga tampok ng "The Star"

• Pasadyang 5-point na hugis ng bituin na PCB
• Animated na ilaw - 10x LEDs bawat panig, dobleng panig
• maaring maiprograma na arduino na ATMEGA328P microctroller
• 2x mga pindutan para sa pagkakakonekta - maaari kang gumawa ng isang simpleng laro
• pinapatakbo ng micro USB (pagpipilian)
• Nag-network ng maraming mga bituin para sa mas malaking mga animasyon (pagpipilian) na may mga serial na komunikasyon

Nai-update na 02APR2020 matapos matanggap ang mga board.

Mga gamit

Tingnan ang BOM (Bill of Materials) file at nakalakip na eskematiko na PDF.

Tingnan ang buong iskema na nakakabit.

Narito ang isang link sa proyekto ng EasyEDA mula sa isang susunod na hakbang -

Hakbang 1: Lumikha ng Disenyo sa InkScape

Una ay idisenyo natin ang hugis ng PCB at anumang art na pang-sutla upang mapunta sa PCB.

1. Mag-download at mag-install ng inkscape
2. Lumikha ng isang bagong dokumento
3. Gamitin ang tool na rektanggulo upang lumikha ng isang 100x100mm rektanggulo. Nag-aalok ang JLCPCB ng mas murang mga PCB sa ilalim ng ganitong sukat.
4. Gamitin ang tool na polygon upang lumikha ng isang hugis ng bituin na umaangkop sa loob ng rektanggulo

5. Magdagdag ng iba pang mga detalye, hal. maliit na graphics ng bituin sa loob ng balangkas na kung saan ko ilalagay ang mga LED

   1. Magsimula sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga hugis para sa isang punto ng bituin, hal. sa itaas
   2. Magdagdag ng isang bilugan na sulok (para sa kaligtasan!) Gamit ang isang bezier curve
   3. Piliin ang lahat ng mga hugis sa puntong ito at pagsamahin ang mga ito

   4. Maaari naming kopyahin at paikutin ang pangkat na ito sa iba pang mga punto ng bituin

      "I-edit -> I-clone -> Lumikha ng mga naka-tile na clone"

6. Kung nag-ikot ka sa mga sulok, kailangan naming alisin ang mga puntos na hindi na kinakailangan

   1. Upang magawa ito, manu-mano akong gumuhit ng mga tuwid na linya na kumokonekta sa mga curve
   2. Pagkatapos, alisin ang orihinal na bituin

I-save ang 2 mga bersyon ng imaheng ito

• A: silkscreen - Kumpletuhin ang larawan kasama ang lahat ng mga detalye na gagamitin para sa screen ng seda
• B: balangkas ng board - tulad ng nasa itaas, ngunit alisin ang lahat ng mga detalye sa gitna na iniiwan lamang ang balangkas. Tutukuyin nito ang hugis ng PCB.

I-save ang mga bersyon ng. DXF ng parehong mga file

• file -> I-save-as ->.dxf
• Gamitin ang mga detault

Halimbawang inkscape.svg at.dxf file na nakakabit.

Hakbang 2: I-import ang.dxf Sa EasyEDA upang Lumikha ng Pasadyang Hugis

Ang hakbang na ito ay lilikha ng isang bagong proyekto sa EasyEDA online tool at i-import ang.dxf upang maitakda ang hugis ng PCB at sutla na screen. Ang EasyEDA ay isang libreng online na eskematiko at editor ng PCB. Pinili ko ito dahil mas madali ito kaysa sa pag-download at pag-install ng isa sa maraming magagamit na mga tool. Tila ito ay mahusay para sa aking mga pangangailangan, at nagsasama nang maayos sa JLCPCB para sa mga prototype ng PCB at mga bahagi ng LCSC.

Lumikha ng proyekto at PCB

1. Bisitahin ang https://easyeda.com/ at lumikha ng isang libreng account.

2. Lumikha ng isang bagong proyekto sa iyong workspace

   I-save ang file sa eskematiko

3. Mag-right click sa pangalan ng proyekto, at "Bagong PCB"

   1. OK ang mga default (100x100mm)
   2. Tandaan - maaari kaming bumalik at i-edit ang eskematiko sa paglaon at magdagdag ng mga bahagi

4. I-import ang balangkas ng board

   1. File -> i-import ang DXF
   2. Piliin ang.dxf board outline file mula sa inkscape
   3. Suriin na ang Layer ay nakatakda sa 'BoardOutLine'
   4. I-click ang 'I-import'
   5. Ilagay ito sa loob ng mayroon nang 100x100 na rektanggulo
   6. Tanggalin ang rektanggulo, ang bagong hugis ng bituin ay ang BoardOutLine
   7. Suriin na nasa kulay rosas na layer ng BoardOutLine, kung hindi, piliin ito at baguhin ang layer sa panel sa kanang tuktok

5. I-import ang imahe ng sutla na screen

   1. File -> i-import ang DXF
   2. Piliin ang.dxf silkscreen file mula sa inkscape
   3. Suriin na ang Layer ay nakatakda sa 'TopSilkLayer'
   4. I-click ang 'I-import'
   5. Ilagay ito sa tuktok ng balangkas ng board (mag-zoom in gamit ang wheel ng mouse para sa kawastuhan)

6. Suriin ang mga resulta sa pamamagitan ng pag-preview ng 3D preview

   I-click ang icon na 'camera' at '3d view'

Susunod na hakbang - magdagdag ng mga sangkap:)

Hakbang 3: Planuhin ang Mga Sangkap na Magagamit Mo, Kasama ang SMD Assembly

Ngayon na mayroon kaming isang pasadyang hugis, maaari kaming magsimulang magdagdag ng mga bahagi.

Maaari mo lamang ilagay ang mga bahagi na direkta sa editor ng PCB, ngunit mas mahusay na idagdag ang mga ito sa view ng eskematiko pagkatapos ay pindutin ang 'Update PCB' upang idagdag ang mga ito sa PCB.

Tandaan - upang samantalahin ang mga serbisyo ng pagpupulong ng PCB na inaalok ng JLCPCB (https://jlcpcb.com/smt-ass Assembly), mahalagang gamitin ang mga sangkap mula sa isang tukoy na listahan na mayroon sila.

• I-download ang listahan ng mga bahagi ng XLS

  • Sa kasalukuyan -
  • Alin ang na-link mula sa:

Pagpili ng mga bahagi:

• base

  Ang pinakamurang pagpipilian ay ang paggamit ng mga bahagi mula sa kanilang listahan ng 'base' dahil ang mga ito ay na-load na sa kanilang mga pick at place machine

• magpahaba

  Mayroong mga karagdagang 'pinalawig' na bahagi ngunit mayroong isang karagdagang gastos para sa bawat isa. hal. ang LEDs at ATMEG328P na ginagamit ko sa proyektong ito ay parehong pinalawig, subalit ang lahat ng mga discrete resistor, capacitor at ceramic resonator ay karaniwang mga bahagi

• iba pa - manu-manong idinagdag sa pisara sa paglaon

  Pinili kong idagdag ang konektor ng USB, manu-manong itulak ang mga pindutan at header ng programa

Ang naka-attach na imahe ay isang screenshot ng subset ng mga bahagi na ginamit ko sa proyekto. Nagdagdag ako ng isang haligi na "MyProject" upang matulungan akong mai-filter pababa sa mga sangkap na pinapahalagahan ko. Pinili ko halos 0805 ang mga bakas ng paa upang mas madali ang paghihinang. Ang kristal / ceramic resonator ay maaaring mahirap maghinang sa pamamagitan ng kamay.

Ang numero ng bahagi ng LCSC, hal. Ang C14877, maaaring magamit nang direkta sa editor ng eskematiko (at PCB).

Buod ng BOM

• C84258. - cool na puting LED, napaka-maliwanag (kahit na may 2x LEDs na nagbabahagi ng isang 150R risistor sa 5v) at maganda ang diffuser na itinayo nito
• C7171 - 10uF decoupling cap x2
• C17444 - 12K risistor para sa RESET pin na pull-up x1
• C17471 - 150R risistor sa serye na may LEDs x10
• C21120 - 220nF decoupling cap x2
• C13738 - 16MHz ceramic resonator na may mga integrated cap
• C14877 - ATMEGA328P MCU

Hakbang 4: Buuin ang Skema, Gawin itong Arduino Programmable

Sa gitna ng disenyo na ito ay isang ATMEGA328P na ginagamit sa maraming mga Arduino kabilang ang Uno, Nano at Pro Mini. Nangangahulugan ito na posible na gamitin ang Arduino IDE para sa pagsulat ng code at pagprograma sa board.

Dinisenyo ko ang board na ito upang magamit ang isang maliit na bilang ng sangkap upang mabawasan ang gastos at panatilihing simple ang board ngunit payagan pa rin itong mai-program sa pamamagitan ng header ng ISP 'In System Programming' na parang isang Arduino Nano.

Maunawaan ang pinout

Tingnan ang diagram ng pinout na nakakabit mula sa https://github.com/MCUdude/MiniCore upang makita kung paano ang mga pisikal na pin ng MCU map sa mga arduino pin na pangalan. hal. ang pisikal na MCU pin 1, (itaas na kaliwa) ay din ang arduino pin 3 (may label na D3 sa isang nano), na kinokontrol ng PD3 sa loob ng MCU. Mula sa isang pananaw ng arduino IDE kailangan mo lamang malaman ang arduino pin na '3'.

Minimum na mga bahagi upang gayahin ang isang nano:

• Ang ATMEGA328P
• Pag-decoupling ng mga capacitor upang makinis ang supply ng kuryente

• ISP 'Sa System Programming' header sa halip na USB program

  • 6-pin header na maaaring mai-program mula sa isa pang arduino na may imahe ng ISP programmer
  • Tandaan - Ang USB / serial programming ay hindi posible nang walang USB sa serial converter
• Tingnan ang

• 16MHz ceramic resonator

  • Kinakailangan ito kung gumagaya ka ng isang Nano dahil palagi itong 5V at 16MHz panlabas na resonator
  • Tandaan ang karamihan sa 3 o 4 na pin resonator ay hindi kailangan ng magkakahiwalay na mga capacitor na kinakailangan ng isang kristal

Kahalili, kahit na higit na kaunting sangkap na itinakda sa MiniCore

Kung hindi mo nais, o walang kristal o resonator pagkatapos ay maaari mong gamitin ang panloob na 8MHz osciallator sa loob ng ATMEGA328P. Kailangan mong mag-load ng ibang bootloader upang paganahin ito, hal. ang MiniCore bootloader, tingnan ang GitHub para sa karagdagang impormasyon.

https://github.com/MCUdude/MiniCore

Simulang idagdag ang mga bahagi:

• I-right click ang "bahagi ng lugar"
• Sa box para sa paghahanap ipasok ang bahagi ng numero mula sa spreadsheet / LCSC hal. C14877 para sa ATMEGA328P-AU
• Ilagay ito sa eskematiko

• Ulitin para sa iba pang mga bahagi - takip, resistors, LEDs

  isa sa bawat bahagi nang una, pagkatapos ay kopyahin at i-paste ang mga ito sa paligid ng disenyo ayon sa kinakailangan

Hakbang 5: Idagdag ang Mga Sangkap na Ito sa PCB Gamit ang "Update PCB"

Ang isang maayos na tampok ng EasyEDA online editor ay ang kakayahang gumawa ng mga pagbabago sa eskematiko pagkatapos ay i-update ang PCB.

• Sa editor ng eskematiko, pindutin ang i-save ang file

• Pagkatapos, ang pindutang "I-update ang PCB" sa tool bar

  • Ang isang window ay pop up upang sabihin sa iyo kung ano ang nagbago
  • 'Mag-apply ng mga pagbabago'
• Ang mga bagong sangkap ay inilalagay na sa kanang sulok sa ibaba

• Ilipat ang mga ito sa kung saan mo nais ang mga ito

  • pindutin ang puwang upang paikutin ang 90 degree
  • gumamit ng mouse wheel upang mag-zoom

• Pansinin ang mga 'linya ng daga' na nagpapakita kung saan kailangang kumonekta ang mga sangkap

  gumamit ng pag-ikot ng sangkap upang gawing madali ang mga kable

• Upang ilagay ang mga bahagi sa ilalim, mag-click sa isang bahagi at sa kanang sulok sa itaas palitan ang TopLayer sa Ibabang Layer

Hakbang 6: Rutain ang Mga Bahagi sa PCB

Ngayon i-wire ang mga sangkap tulad ng ipinahiwatig ng mga ratline

• Gamitin ang pindutang 'track' sa tool bar
• Mag-click sa isang bahagi, pagkatapos ay sa susunod
• Gumamit ng vias upang kumonekta sa pagitan ng mga layer

• Magdagdag ng isang ground plane sa buong tuktok na layer upang awtomatikong ikonekta ang lahat ng mga ground pin

  • Gamitin ang pindutang 'area ng tanso' upang gumuhit ng isang rektanggulo na sumasakop sa buong board. Awtomatikong pupunan ng tool ang tamang lugar at kumokonekta sa net ng GND bilang default
  • Magdagdag ng isa pang eroplano sa ilalim na layer para sa VCC
• Buksan ang 3D view upang suriin ang iyong pag-usad

Pinili kong panatilihing direkta at maayos ang pagruruta. Tiningnan ko ang layout ng PCB upang piliin kung aling pin ng MCU ang makakonekta sa bawat LED upang gawing simple ang pagruruta at gawin itong bahagi ng proseso ng disenyo.

Madaling bumalik sa skemikong manonood at magdagdag ng isang net na pangalan sa pin, hal. Ang U1 pin 23 ay kumokonekta sa net LED4. Ilagay ang parehong net label sa LED, i-update ang PCB at i-ruta ang track.

** Narito ang isang link sa proyekto sa website ng EasyEDA:

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

Hakbang 7: Magdagdag ng Maraming Mga Bahagi Hanggang Kumpleto ang Disenyo, Paikutin Bilang Kailangan

Patuloy na magdagdag ng mga LED, pindutan, atbp.

Maaari mong pasadyang paikutin ang bawat bahagi, hal. para sa isang 5 point na bituin, ang bawat point ay 72 degree ang pagitan. Upang makuha ang tamang mga anggulo para sa mga LED at iba pang mga bahagi i-type ang 72 sa rotation box, at pindutin ang puwang upang paikutin ang 90 degree sa isang oras hanggang sa makuha mo ang resulta na iyong hinahanap. Minsan kailangan mo ng iba pang mga anggulo na nauugnay sa 72, hal. 90 - 72 = 18. O 2x 18 = 36. Sa 18/36/72 at ang 90 degree rotations maaari kang makahanay sa lahat ng mga pangunahing axes ng bituin.

Tingnan ang nakalakip na PDF ng buong eskematiko [tandaan na ito ay isang bahagyang naiibang disenyo sa mga naunang pag-shot ng screen ngunit parehong mga prinsipyo]

Hakbang 8: Mag-order ng PCB at Opsyonal na Magdagdag ng SMD Build

Kapag nakumpleto mo na ang disenyo, suriin ito at suriin walang mga pagkakamali, magpatuloy at bumuo ng mga Gerber file. Hihikayat ka nito na magsagawa ng Mga Suriin sa Rule ng Disenyo (DRCs). Suriin na walang mga error at i-save ang mga Gerber file para sa paggawa, o buksan ang JLCPCB nang direkta mula sa editor.

Kung nais mong gamitin ang mga serbisyo sa paggawa ng SMD pagkatapos ay i-save din ang BOM (bill ng mga materyales) at pumili at maglagay ng file (sasabihin nito sa mga machine kung saan ilalagay ang iyong mga bahagi)

Dumaan sa proseso ng pagkakasunud-sunod at i-double check ang oryentasyon ng anumang naka-polarize na mga sangkap tulad ng mga LED, capacitor, resonator at mismong MCU!

Para sa 10 board na binuo (nang walang USB at programa header) Mayroon akong gastos na halos GBP £ 35 na naipadala, (humigit-kumulang na USD $ 45 depende sa exchange rate).

Manood para sa pag-update ng email at subaybayan ang iyong board at bumuo sa pamamagitan ng website ng JLCPCB.

Hakbang 9: Prototype ang Software (Nakalakip ang.ino File)

Habang hinihintay ang pagdating ng mga board, oras na upang simulang isulat ang software:)

Naglagay ako ng isang Arduino Nano sa isang breadboard at na-wire ang mga LED sa parehong lugar, at parehong mga koneksyon upang gayahin ang PCB. Pagkatapos ay posible na mai-load ang parehong software na direkta sa PCB, kahit na may isang programmer ng ISP na Arduino.

Gumagamit ang code ng mga array upang gawing mas simple ang programa. Nag-import din ako ng "FastLED.h" library dahil mayroon itong ilang mga kapaki-pakinabang na function ng helper tulad ng sin8 ()

Narito ang ilang mga highlight:

Inilalagay ng array na ito ang mga pin ng Arduino sa LED1 hanggang sa 10. Ang LED1 ay konektado sa katumbas ng Arduino A2, at ang LED10 ay konektado sa D4

• // lumikha ng isang hanay ng mga pisikal na pangalan ng pin na konektado sa LED1, LED2 atbp sa LED10
• const byte ledpins = {A2, A3, A1, A0, 9, 10, 6, 5, 3, 4};

Ang pangunahing loop ay isang simpleng software PWM na gawain na sumusuri sa 'pwm_now' laban sa kasalukuyang halaga na 'led_brightness'.

Kasalukuyan itong test code upang mag-eksperimento sa ilang mga pattern ng pag-iilaw.

Hakbang 10: Un-box at Humanga sa Iyong Mga Bagong PCB! Opsyonal - Mga Karagdagang Bahagi ng Solder

Masiyahan sa un-boxing at humanga sa iyong sariling pasadyang PCB:)

Sa pagpupulong ng SMD nagkaroon ako ng lahat ng mahahalagang sangkap na solder sa isang panig upang bigyan ako ng isang gumaganang aparato.

Opsyonal - karagdagang mga sangkap ng panghinang:

• Konektor ng Micro-USB para sa lakas (hindi programa)
• Mga pindutan ng push - upang gawing interactive ito
• Mga LED sa reverse side - gawin itong dobleng panig!

Hakbang 11: I-program ang Lupon Sa Isang ArduinoISP Programmer

Ito ang kasiya-siyang bit. Nilo-load ang Arduino bootloader at ang code papunta sa PCB!

Ang isang pares ng mga araw pagkatapos ng unang pagsusulat na ito itinuturo ang mga board dumating! 10x board, lahat ng hindi kapani-paniwala na mahusay na ginawa, at ang mga bahagi ay nahinang nang maayos, at lahat ay ganap na gumagana.

Wire up ng isang ekstrang Arduino bilang isang ArduinoISP programmer

Gumagamit ako ng isang Arduino Nano sa isang maliit na breadboard na naka-wire bilang isang ArduioISP programmer. Nangangahulugan ito na kumokonekta ito mula sa IDE sa USB, sa nano, na pagkatapos ay kumokonekta sa target na aparato sa pamamagitan ng 6-pin na konektor ng programa.

Ang pinout ay kapareho ng isang nano IP konektor, karaniwang MISO / MOSI / RST / SCK / 5V / GND

Tingnan ang link na ito para sa karagdagang detalye:

1 - MISO

2 - + 5V

3 - SCK

4 - MOSI

5 - RST => hinihimok mula sa Pin 10 ng Arduino nano

6 - GND

I-load ang ArduinoISP sketch sa programmer

• Mga halimbawa -> 11. ArduinoISP -> ArduinoISP
• Tandaan - kapag ina-upload ang imaheng ito sa programmer, kailangang alisin ang capacitor sa pagitan ng mga pin na RST at GND. Ibalik ito bago mo gamitin ang programmer.

I-upload ang bootloaded at code sa target board

• Ikonekta ang programmer sa target gamit ang 6-pin na konektor

  Maaari mo lang hawakan ang isang 6x pin header sa PCB nang hindi nag-solder sa pamamagitan ng pagpindot sa isang anggulo upang makagawa ng mahusay na pakikipag-ugnay

• Kung mayroon kang 16MHz ceramic resonator sa pisara, at masaya kang mapa ang pinout upang tumugma sa arduino nano, pagkatapos ay i-program ang board tulad ng isang Arduino nano ngunit may mga sumusunod na setting:

  • Lupon: "Arduino Nano"
  • Proseso: "ATmega328P"
  • Programmer: "Arduino bilang ISP"

• I-upload ang bootloader

  Itinatakda nito ang mga piyus sa MCU upang paganahin ang panlabas na kristal na 16MHz o resonator. Kung wala ka nito pagkatapos ay gumamit ng isang kahaliling bootloader, hal. minicore

• I-upload ang iyong code

  Mahalaga - dahil nagda-download kami ng code kasama ang programmer na kailangan mo upang ma-hit ang SHIFT kapag pinindot mo ang pindutang UPLOAD (=>). Binabago nito ang programa mula sa normal na 'upload' sa serial port, sa halip ay gamitin ang 'upload with programmer' sa mga ISP pin

Kung sa itaas ay matagumpay pagkatapos ay dapat na mayroon ka ng maraming mga flashing LEDs!:

Hakbang 12: Masiyahan sa Iyong Proyekto

Inaasahan kong napulot mong kapaki-pakinabang ang itinuturo na ito. Gumugol ako ng maraming oras sa pag-eksperimento sa mga tool na ito upang makagawa ng mga kagiliw-giliw na PCB at natagpuan ko ang mga on-line tool na mas maginhawa.

Ang partikular na disenyo na ito ay medyo simple sa mga tuntunin ng circuit, ngunit kawili-wili sa mga tuntunin ng pisikal na layout. Gumagawa din ito ng isang magandang dekorasyon para sa kapaskuhan!

Pangalawang Gantimpala sa PCB Design Challenge