Aflați cum să proiectați un PCB în formă personalizată cu instrumentele online EasyEDA: 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Întotdeauna mi-am dorit să proiectez un PCB personalizat, iar cu instrumente online și prototipuri ieftine de PCB nu a fost niciodată mai ușor decât acum! Este chiar posibil ca ansamblurile de montare pe suprafață să fie asamblate ieftin și ușor în volum mic pentru a salva sarcina dificilă de lipire! Am comandat 10x PCB-uri cu asamblare pentru mai puțin de 50 USD. În timp ce PCB-urile îndeplinesc o funcție importantă, aspectul componentelor este o parte importantă a aspectului. Am rotit componentele de pe tablă pentru a mă alinia cu punctele stelei.

Acest instructabil vă va învăța:

• Cum să desenați forma PCB personalizată în InkScape (instrument grafic gratuit, open source)
• Cum se utilizează instrumentele de proiectare a circuitelor și PCB-urilor EasyEDA (gratuit și online, nu este necesară instalarea!)
• Cum să importați SVG în EasyEDA pentru formă personalizată de PCB și ecran de mătase
• Cum se proiectează un design simplu MCU programabil „Arduino”
• Cum se utilizează ansamblul de montare pe suprafață JLCPCB pentru a obține și asambla plăcile

Caracteristici ale „The Star”

• PCB personalizat în formă de stea în 5 puncte
• Iluminare animată - 10x LED-uri pe fiecare parte, cu două fețe
• microcontroler ATMEGA328P programabil arduino
• 2 butoane pentru interactivitate - ai putea crea un joc simplu
• alimentat cu micro USB (opțional)
• Rețea mai multe stele pentru animații mai mari (opțional) cu comunicații seriale

ACTUALIZAT 02APR2020 după primirea plăcilor.

Provizii

A se vedea fișierul BOM (Lista materialelor) și PDF-ul schematic atașat.

A se vedea schema completă atașată.

Iată un link către proiectul EasyEDA dintr-un pas ulterior -

Pasul 1: Creați designul în InkScape

Mai întâi să proiectăm forma PCB-ului și orice artă de serigrafie pentru a intra pe PCB.

1. Descărcați și instalați inkscape
2. Creați un document nou
3. Utilizați instrumentul dreptunghi pentru a crea un dreptunghi 100x100mm. JLCPCB oferă PCB-uri mai ieftine sub această dimensiune.
4. Utilizați instrumentul poligon pentru a crea o formă de stea care se potrivește în dreptunghi

5. Adăugați alte detalii, de ex. mici stele grafice în contur, care este locul în care voi plasa LED-urile

   1. Începeți prin adăugarea formelor pentru un punct al stelei, de ex. topul
   2. Adăugați un colț rotunjit (pentru siguranță!) Folosind o curbă bezier
   3. Selectați toate formele de pe acest punct și grupați-le împreună

   4. Putem apoi copia și roti acest grup către celelalte puncte ale stelei

      „Editați -> Clonați -> Creați clone cu gresie”

6. Dacă ați rotunjit colțurile, atunci trebuie să eliminăm punctele care nu mai sunt necesare

   1. Pentru a face acest lucru, am desenat manual liniile drepte care leagă curbele
   2. Apoi, scoateți steaua originală

Salvați 2 versiuni ale acestei imagini

• A: serigrafie - Imagine completă cu toate detaliile care vor fi utilizate pentru ecranul de mătase
• B: conturul planului - ca mai sus, dar eliminați toate detaliile din centru, lăsând doar conturul. Aceasta va defini forma PCB-ului.

Salvați versiunile. DXF ale ambelor fișiere

• fișier -> Salvare ca ->.dxf
• Folosiți detaliile

Exemplu de fișiere inkscape.svg și.dxf atașate.

Pasul 2: Importați.dxf în EasyEDA pentru a crea forma personalizată

Acest pas va crea un nou proiect pe instrumentul online EasyEDA și va importa.dxf pentru a seta forma PCB-ului și a ecranului de mătase. EasyEDA este un editor de schemă online și PCB gratuit. Am ales acest lucru, deoarece a fost mai ușor decât descărcarea și instalarea unuia dintre multele instrumente disponibile. Se pare că este grozav pentru nevoile mele și se integrează bine cu JLCPCB pentru prototipuri PCB și piese LCSC.

Creați proiect și PCB

1. Accesați https://easyeda.com/ și creați un cont gratuit.

2. Creați un proiect nou în spațiul dvs. de lucru

   Fișier salvați schema

3. Faceți clic dreapta pe numele proiectului și pe „PCB nou”

   1. OK valorile implicite (100x100mm)
   2. Notă - putem reveni și edita mai târziu schema și adăuga componente

4. Importați schița plăcii

   1. Fișier -> import DXF
   2. Selectați fișierul contur al plăcii.dxf din inkscape
   3. Verificați dacă Stratul este setat la „BoardOutLine”
   4. Faceți clic pe „Import”
   5. Plasați-l în dreptunghiul existent de 100x100
   6. Ștergeți dreptunghiul, noua formă de stea este BoardOutLine
   7. Verificați dacă este pe stratul roz BoardOutLine, dacă nu, selectați-l și schimbați stratul din panoul din dreapta sus

5. Importați imaginea de mătase

   1. Fișier -> import DXF
   2. Selectați fișierul.dxf serigrafie din inkscape
   3. Verificați dacă Layer este setat la „TopSilkLayer”
   4. Faceți clic pe „Import”
   5. Așezați-l deasupra conturului plăcii (măriți cu roata mouse-ului pentru precizie)

6. Verificați rezultatele previzualizând previzualizarea 3D

   Faceți clic pe pictograma „cameră” și „vizualizare 3D”

Pasul următor - adăugați componente:)

Pasul 3: Planificați componentele pe care le veți utiliza, inclusiv ansamblul SMD

Acum că avem o formă personalizată, putem începe să adăugăm componente.

Puteți pur și simplu să plasați componente direct în editorul PCB, dar este mai bine să le adăugați în vizualizarea schematică, apoi apăsați „Actualizare PCB” pentru a le adăuga la PCB.

Notă - pentru a profita de serviciile de asamblare PCB oferite de JLCPCB (https://jlcpcb.com/smt-assembly), este important să utilizați componente dintr-o listă specifică pe care o au.

• Descărcați lista de piese XLS

  • În prezent -
  • Care este legat de la:

Alegerea pieselor:

• baza

  Cea mai ieftină opțiune este să folosiți piese din lista lor „de bază”, deoarece acestea sunt deja încărcate pe mașinile lor de preluare și plasare

• extinde

  Există părți suplimentare „extinse”, dar există un cost incremental pentru fiecare. de exemplu. LED-urile și ATMEG328P pe care le folosesc în acest proiect sunt ambele extinse, totuși toate rezistențele discrete, condensatoarele și rezonatorul ceramic sunt părți standard

• altele - adăugat manual pe tablă mai târziu

  Am ales să adaug manual conectorul USB, butoanele și antetul de programare

Imaginea atașată este o captură de ecran a subsetului de piese pe care le-am folosit în proiect. Am adăugat o coloană „MyProject” pentru a mă ajuta să filtrez la componentele care îmi pasă. Am ales mai ales 0805 amprente pentru a ușura lipirea. Rezonatorul de cristal / ceramică poate fi dificil de lipit manual.

Numărul piesei LCSC, de ex. C14877, poate fi utilizat direct în editorul schematic (și PCB).

Rezumatul BOM

• C84258. - LED alb rece, foarte luminos (chiar și cu 2 LED-uri care partajează un rezistor 150R pe 5v) și difuzor frumos
• C7171 - Capac de decuplare 10uF x2
• C17444 - Rezistență de 12K pentru tragerea pinului RESET x1
• C17471 - Rezistor 150R în serie cu LED-uri x10
• C21120 - Capac de decuplare 220nF x2
• C13738 - Rezonator ceramic de 16 MHz cu capace integrate
• C14877 - ATMEGA328P MCU

Pasul 4: Construiți schema, faceți-l programabil Arduino

În centrul acestui design se află un ATMEGA328P care este utilizat în multe Arduino, inclusiv Uno, Nano și Pro Mini. Acest lucru înseamnă că este posibil să utilizați Arduino IDE pentru scrierea codului și programarea plăcii.

Am proiectat această placă pentru a utiliza un număr minim de componente pentru a reduce costurile și pentru a menține placa simplă, dar permite totuși să fie programată prin antetul ISP „In System Programming” ca și cum ar fi un Arduino Nano.

Înțelegeți identificarea

Vedeți diagrama de afișare atașată de la https://github.com/MCUdude/MiniCore pentru a vedea cum se leagă pinii fizici ai MCU de numele pinilor arduino. de exemplu. pinul MCU fizic 1, (stânga sus) este și pinul arduino 3 (etichetat D3 pe un nano), controlat de PD3 în interiorul MCU. Din punct de vedere arduino IDE, trebuie doar să cunoașteți pinul arduino '3'.

Componente minime pentru a imita un nano:

• ATMEGA328P
• Decuplarea condensatoarelor pentru netezirea sursei de alimentare

• Antetul ISP „In System Programming” în locul programării USB

  • Antet cu 6 pini care poate fi programat de la un alt arduino cu imagine programator ISP
  • Notă - Programarea USB / serial nu este posibilă fără un convertor USB în serie
• A se vedea

• Rezonator ceramic de 16 MHz

  • Acest lucru este necesar dacă imitați un Nano deoarece acestea sunt întotdeauna rezonatoare externe de 5V și 16MHz
  • Rețineți că majoritatea rezonatoarelor cu 3 sau 4 pini nu au nevoie de condensatoare separate pe care le necesită un cristal

Set alternativ, și mai minimal, cu MiniCore

Dacă nu doriți sau nu aveți cristalul sau rezonatorul, puteți utiliza osiallatorul intern de 8 MHz în ATMEGA328P. Trebuie să încărcați un alt bootloader pentru a activa acest lucru, de ex. MiniCore bootloader, consultați GitHub pentru mai multe informații.

https://github.com/MCUdude/MiniCore

Acum începeți să adăugați componentele:

• Faceți clic dreapta pe „plasați componenta”
• În caseta de căutare introduceți numărul piesei din foaia de calcul / LCSC de ex. C14877 pentru ATMEGA328P-AU
• Plasați-l pe schemă

• Repetați pentru celelalte componente - capace, rezistențe, LED-uri

  una din fiecare componentă inițial, apoi copiați-le și lipiți-le în jurul designului, după cum este necesar

Pasul 5: Adăugați aceste componente la PCB cu „Actualizați PCB”

O caracteristică îngrijită a editorului online EasyEDA este capacitatea de a aduce modificări schemei și apoi de a actualiza PCB-ul.

• În editorul schematic, apăsați salvare fișier

• Apoi, butonul „Actualizare PCB” din bara de instrumente

  • O fereastră apare pentru a vă spune ce s-a schimbat
  • 'Aplica schimbarile'
• Noile componente sunt acum plasate în colțul din dreapta jos

• Mutați-le acolo unde doriți

  • loviți spațiul pentru a roti 90 de grade
  • folosiți roata mouse-ului pentru a mări

• Observați „liniile de șobolan” care arată unde trebuie să se conecteze componentele

  utilizați rotația componentelor pentru a facilita cablarea

• Pentru a plasa componente pe partea inferioară, faceți clic pe o componentă și în colțul din dreapta sus schimbați TopLayer la Bottom Layer

Pasul 6: Direcționați componentele pe PCB

Acum conectați componentele așa cum este indicat de ratlines

• Utilizați butonul „urmăriți” din bara de instrumente
• Faceți clic pe o componentă, apoi pe următoarea
• Utilizați via-uri pentru a vă conecta între straturi

• Adăugați un plan de masă pe întregul strat superior pentru a conecta automat toți pinii de masă

  • Utilizați butonul „zona de cupru” pentru a desena un dreptunghi care acoperă întreaga placă. Instrumentul va umple automat zona corectă și se va conecta la rețeaua GND în mod implicit
  • Adăugați un alt plan pe stratul inferior pentru VCC
• Deschideți vizualizarea 3D pentru a vă verifica progresul

Am ales să păstrez rutarea foarte directă și îngrijită. M-am uitat la aspectul PCB-ului pentru a alege ce pin al MCU-ului să se conecteze la fiecare LED pentru a simplifica rutare și a face parte din procesul de proiectare.

Este ușor să reveniți la vizualizatorul schematic și să adăugați un nume net la pin, de ex. Pinul U1 23 se conectează la LED4 net. Puneți aceeași etichetă netă pe LED, actualizați PCB-ul și direcționați pista.

** Iată un link către proiect pe site-ul EasyEDA:

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

Pasul 7: Adăugați mai multe componente până când designul este complet, rotiți după cum este necesar

Continuați să adăugați LED-uri, butoane etc.

Puteți roti fiecare componentă personalizat, de ex. pentru o stea cu 5 puncte, fiecare punct este la distanță de 72 de grade. Pentru a obține unghiurile corecte pentru LED-uri și alte componente, introduceți 72 în caseta de rotație și atingeți spațiul pentru a roti 90 de grade la un moment dat până când obțineți rezultatul pe care îl căutați. Uneori ai nevoie de alte unghiuri legate de 72, de ex. 90 - 72 = 18. Sau 2x 18 = 36. Cu 18/36/72 și rotațiile de 90 de grade vă puteți alinia la toate axele majore ale stelei.

Vedeți PDF-ul atașat al schemei complete [rețineți că acesta este un design ușor diferit de capturile de ecran anterioare, dar aceleași principii]

Pasul 8: Comandați PCB și adăugați opțional SMD Build

După ce ați finalizat proiectul, l-ați revizuit și ați verificat că nu există greșeli, continuați și generați fișierele Gerber. Vă va solicita să efectuați verificări ale regulilor de proiectare (DRC). Verificați dacă nu există erori și salvați fișierele Gerber pentru fabricare sau deschideți JLCPCB direct din editor.

Dacă doriți să utilizați serviciile de fabricare SMD, salvați, de asemenea, BOM (lista de materiale) și alegeți și plasați fișierul (aceasta spune mașinilor unde să vă plaseze componentele)

Parcurgeți procesul de comandă și verificați de două ori orientarea componentelor polarizate, cum ar fi LED-urile, condensatoarele, rezonatoarele și MCU-ul în sine!

Pentru 10 plăci asamblate (fără USB și antet de programare) am avut un cost de aproximativ 35 GBP GBP, (aproximativ 45 USD USD în funcție de cursul de schimb).

Urmăriți actualizarea e-mailului și urmăriți-vă tabloul și creați prin intermediul site-ului web JLCPCB.

Pasul 9: Prototiparea software-ului (fișier.ino atașat)

În așteptarea sosirii plăcilor, este timpul să începeți să scrieți software-ul:)

Am plasat un Arduino Nano pe o placă de calcul și am conectat LED-urile în același loc și aceleași conexiuni pentru a imita PCB-ul. Ar trebui să fie posibil să încărcați același software direct pe PCB, deși cu un programator ISP Arduino.

Codul folosește tablouri pentru a simplifica programarea. De asemenea, am importat biblioteca „FastLED.h”, deoarece are câteva funcții de ajutor utile, cum ar fi sin8 ()

Iată câteva aspecte importante:

Această matrice mapează pinii Arduino la LED1 până la 10. LED1 este conectat la echivalentul Arduino A2 și LED10 conectat la D4

• // creați o matrice de nume de pin fizice conectate la LED1, LED2 etc. la LED10
• led octet const = {A2, A3, A1, A0, 9, 10, 6, 5, 3, 4};

Bucla principală este o rutină software PWM simplă care verifică „pwm_now” în raport cu valoarea curentă „led_brightness”.

Acesta este în prezent cod de testare pentru a experimenta câteva modele de iluminare.

Pasul 10: Desfaceți cutia și admirați-vă noile PCB-uri! Opțional - Piese suplimentare de lipit

Bucurați-vă de un-box și admirați-vă propriul PCB personalizat:)

Cu ansamblul SMD am avut toate componentele importante lipite pe o parte pentru a-mi oferi un dispozitiv de lucru.

Opțional - lipire componente suplimentare:

• Conector micro-USB pentru alimentare (nu programare)
• Apăsați butoanele - pentru ao face interactiv
• LED-uri pe partea din spate - faceți-o pe două fețe!

Pasul 11: Programați placa cu un programator ArduinoISP

Acesta este bitul distractiv. Încărcarea încărcătorului de încărcare Arduino și a codului pe PCB!

Câteva zile după prima scriere a acestui tablou instructiv au sosit! Plăci de 10x, toate realizate fantastic, și componentele lipite cu grijă și toate funcționează perfect.

Conectați un Arduino de rezervă ca programator ArduinoISP

Folosesc un Arduino Nano pe o placă mică, conectată ca programator ArduioISP. Aceasta înseamnă că se conectează de la IDE prin USB, la nano, care apoi se conectează la dispozitivul țintă prin conectorul de programare cu 6 pini.

Pinout-ul este același cu un conector nano IP, practic doar MISO / MOSI / RST / SCK / 5V / GND

Consultați acest link pentru mai multe detalii:

1 - MISO

2 - + 5V

3 - SCK

4 - MOSI

5 - RST => condus de la pinul 10 al nano Arduino

6 - GND

Încărcați schița ArduinoISP pe programator

• Exemple -> 11. ArduinoISP -> ArduinoISP
• Notă - la încărcarea acestei imagini în programator, condensatorul dintre pinii RST și GND trebuie eliminat. Puneți acest lucru înapoi înainte de a utiliza programatorul.

Încărcați bootloaded-ul și codul pe placa țintă

• Conectați programatorul la țintă cu conectorul cu 6 pini

  Puteți pur și simplu să țineți un antet de 6 pini pe PCB fără lipire, ținându-l într-un unghi, astfel încât să facă un contact bun

• Dacă aveți rezonatorul ceramic de 16 MHz pe placă și sunteți fericit să mapați pinout-ul pentru a se potrivi cu arduino nano, atunci pur și simplu programați placa ca un Arduino nano, dar cu următoarele setări:

  • Placă: „Arduino Nano”
  • Procesor: "ATmega328P"
  • Programator: „Arduino ca ISP”

• Încărcați bootloader-ul

  Aceasta setează siguranțele din MCU pentru a activa cristalul extern sau rezonatorul de 16 MHz. Dacă nu aveți acest lucru, utilizați un bootloader alternativ, de ex. minicore

• Încărcați codul

  Important - deoarece descărcăm codul cu programatorul, trebuie să apăsați SHIFT când apăsați butonul UPLOAD (=>). Acest lucru schimbă programarea de la „încărcare” normală prin portul serial, pentru a utiliza în schimb „încărcare cu programator” în pinii ISP

Dacă cele de mai sus au avut succes, atunci ar trebui să aveți o mulțime de LED-uri intermitente!:

Pasul 12: Bucurați-vă de proiectul dvs

Sper că ți s-a părut util acest lucru instructabil. Am petrecut multe ore experimentând aceste instrumente pentru a face PCB-uri interesante și am găsit instrumentele online foarte convenabile.

Acest design particular este relativ simplu în ceea ce privește circuitul, dar interesant în ceea ce privește aspectul fizic. Ar face, de asemenea, un decor bun pentru sezonul de sărbători!

Premiul II la PCB Design Challenge