Panouri Satshakit: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-31 10:24

Hei, producătorii și producătorii de acolo!

Ai visat vreodată să-ți faci propria placă de microcontroler avansat acasă și să folosești componente smd?

Acesta este instrumentul potrivit pentru tine și pentru creierul următorului tău proiect:)

Și când vreau să spun acasă, vreau să spun că ai putea achiziționa toate echipamentele pentru a face toate aceste PCB-uri pentru câteva sute de dolari (vezi pașii următori) și să le pui într-un singur spațiu de birou!

Totul a început de la călătoria mea Fab Academy pe care am făcut-o în 2015. Cu obiectivul de a face o dronă fabricată, am decis să lansez prototipul controlerului de zbor, ca prima placă de satshakit. Chiar după o săptămână, consiliul a fost reprodus de Jason Wang de la Fab Lab Taipei. Acest lucru mi-a dat o senzație incredibilă de a vedea pe cineva replicând și folosind cu succes proiectul meu, pe care nu l-am oprit niciodată de atunci să fac alte produse electronice open source.

Plăcile au fost apoi reproduse și modificate de câteva sute de ori de la comunitatea Fab Lab din întreaga lume, ca o experiență de învățare despre cum să faci PCB-uri și să dai viață multor proiecte Fab Lab. În prezent, mai multe alte plăci satshakits au fost lansate pe github:

• https://github.com/satshakit
• https://github.com/satstep/satstep6600
• https://github.com/satsha-utilities/satsha-ttl

Dacă vă întrebați ce este Fab Academy, gândiți-vă doar la o experiență de învățare despre „cum să faceți (aproape) orice” care vă va schimba viața, așa cum a făcut pentru mine:)!

Mai multe informații aici:

Multe mulțumiri uimitorilor Fab Labs care m-au susținut în crearea plăcilor satshakit: Fab Lab Kamp-Lintfort

Hochschule Rhein-Waal Friedrich-Heinrich-Allee 25, 47475 Kamp-Lintfort, Germania

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milano, Italia +39.02.36519890

Pasul 1: decideți ce Satshakit face sau modifica

Înainte de a crea una dintre plăcile satshakit, ar trebui să vă gândiți la ce ați dori să o faceți cu ea.

Puteți spune pentru distracție și pentru a învăța: D!

Și este corect, precum și utilizarea lor specifică.

În imagini câteva proiecte care au folosit plăcile satshakit.

Dacă faceți clic pe numele plăcii din lista de mai jos, veți ajunge la depozitele github cu toate informațiile de care aveți nevoie pentru a le produce și / sau a le modifica:

• Scheme și plăci Eagle pentru realizarea cu CNC / Laser
• Opțional, fișierele Eagle pentru a le produce în China, folosesc PcbWay
• Lista materialelor (BOM)
• Imagini-p.webp" />
• Imagini și videoclipuri ale tabloului de lucru

Fișierele plăcii sunt, de asemenea, comprimate ca atașament în acest pas.

Iată o prezentare generală a funcționalităților și caracteristicilor fiecărei plăci:

• satshakit

  • placa de uz general bazată pe atmega328p
  • total ca un Arduino UNO gol fără USB și regulatorul de tensiune
  • programabil folosind un convertor USB-Serial
  • exemple de proiecte care îl utilizează: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit micro

  • mini-bord de uz general bazat pe atmega328p
  • făcut pentru a fi utilizat în aplicații cu spațiu limitat
  • exemple de proiecte care îl folosesc: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit multicore

  • placa de uz general bazată pe atmega328p
  • versiune cu strat dublu a satshakit-ului, cu 2 x atmega328p una pentru fiecare parte
  • design multi-board stivuibil, cu 328p conectat prin I2C
  • util pentru sistemele multi-mcu (de exemplu, fiecare placă gestionează un set diferit de senzori)
  • programabil folosind un convertor USB-Serial
  • exemple de proiecte care îl folosesc: trilaterare Bluetooth, sistem IoT satshakit

• satshakit 128

  • placa de uz general bazată pe atmega1284p
  • două seriale hardware, 16K RAM, 128K bliț, mai multe I / O decât atmega328p
  • placă compactă cu mai multe resurse hardware decât satshakit
  • programabil folosind un convertor USB-Serial
  • exemple de proiecte care îl folosesc: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• controler de zbor satshakit

  • placa bazată pe atmega328p
  • controler de zbor pentru drone DIY compatibile cu Multiwii
  • acceptă până la 8 motoare, receptoare cu 6 canale și IMU de sine stătătoare
  • placă integrată opțională de distribuție a energiei
  • exemple de proiecte care îl folosesc: satshacopter-250X

• mini controler de zbor satshakit

  • versiune mai mică a controlerului de zbor satshakit, de asemenea bazat pe atmega328p
  • potrivit pentru mini drone DIY (cum ar fi cele de 150 mm), compatibil cu Multiwii
  • suportă până la 4 motoare și receptor de 4 canale
  • placa integrata de distributie a energiei electrice
  • exemple de proiecte care îl folosesc: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • placa cu controler de zbor cu microcontroler dual, folosind atmega328p și atmega1284p
  • potrivit pentru aplicații avansate de drone
  • atmega1284p poate injecta comenzi de zbor folosind Multiwii Serial Protocol, pentru zbor automat
  • exemplu de proiect care îl folosește: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • placa bazată pe atmega328p, personalizată pentru a funcționa ca controler de mașină cu GRBL
  • convertor opțional USB-la-serie la bord și conector USB
  • opriri de capăt filtrate de zgomot
  • GRBL aranjat pinout
  • exemple de proiecte care îl utilizează: LaserDuo, Bellissimo Drawing Machine
• satshakit-mega
  • placă bazată pe atmega2560p, de uz general, oarecum ca un Arduino Mega fabricat
  • convertor USB-la-serie la bord și conector USB
  • 8K RAM, 256K flash, 4 seriale hardware
  • exemple de proiecte care îl folosesc: LaserDuo

• satshakit-m7

  • STM32F765 placă de uz general bazată pe
  • controler USB integrat pe cip, conector USB
  • 216Mhz, 512K RAM, 2MB bliț
  • o mulțime de funcții, poate rula și FREE-RTOS
  • proiect folosindu-l: următoarea mea platformă de drone și robotică (nepublicată încă)

• satstep6600

  • driver pas cu pas potrivit pentru motoarele Nema23 / Nema24
  • Curent de vârf 4,5A, tensiune de intrare 8-40V
  • protecție de blocare termică integrată, supracurent și sub tensiune
  • intrări optoizolate
  • proiecte care îl folosesc: LaserDuo, reciclator cu filamente Rex

• satsha-ttl

  • Convertor USB-Serial bazat pe cipul CH340
  • regulator de tensiune integrat
  • jumper tensiune selectabilă de 3,3V și 5V
  • proiecte care îl folosesc: satshakit-grbl, robot de urmărire FollowMe

Toate plăcile sunt eliberate sub CC BY-NC-SA 4.0.

Sunteți binevenit să modificați desenele originale pentru a le face potrivite proiectelor dvs.;)!

Pasul 2: Echipamente și pregătiri

În primul rând să vorbim despre procesele utilizate pentru a produce aceste PCB-uri:

1. Frezare CNC
2. Gravură laser cu fibră / Yag (practic cele cu 1064nm)

După cum puteți observa, nu există gravuri între acestea. Și motivul este că mie (și, de asemenea, comunității Fab Lab), nu-mi place mult să folosim acizi atât din motive de poluare, cât și din motive periculoase.

De asemenea, toate plăcile pot fi realizate doar folosind o mașină cnc desktop / mică și / sau gravare laser fără limitări specifice cu una sau alta tehnică.

Apropo, o mașină laser cu fibră / Yag poate costa cu ușurință câteva mii de dolari, așa că cred că pentru mulți dintre voi o mașină mică CNC ar fi mai bună!

Dacă cineva este curios cu privire la procesul de gravare cu laser, vă recomand să consultați următorul tutorial:

fabacademy.org/archives/2015/doc/fiber-lase…

Iată o listă de mașini cnc recomandate de format mic pe care le-ați putea folosi:

• FabPCBMaker, open source fabricat cnc de la unul dintre studenții mei Ahmed Abdellatif, mai puțin de 100 $ are nevoie de câteva îmbunătățiri minore, va fi actualizat în curând
• 3810, cnc minimalist, nu a încercat niciodată, dar se pare că ar putea face asta
• Eleks Mill, mini-cnc super-ieftin, personalizat pachete de pas de 0,5 mm (LQFP100) cu o anumită reglare fină
• Roland MDX-20, soluție mică, dar foarte fiabilă de la Roland
• Roland SRM-20, versiunea substitutivă mai nouă a MDX-20
• Othermill, acum BantamTools, CNC de mic format, fiabil și precis
• Roland MDX-40, cnc desktop mai mare, poate fi folosit și pentru lucruri mai mari

Vă recomand să utilizați următoarele mori de capăt pentru gravarea urmelor:

• 0,4 mm 1/64 pentru majoritatea plăcilor, de exemplu
• 0,2 mm teșit pentru lucrări cu dificultăți medii, exemplu (asigurați-vă că patul este plat!)
• 0,1 mm teșit pentru lucrări foarte precise, exemplu 1, exemplu 2 (asigurați-vă că patul este plat!)

Și următorii biți pentru tăierea plăcii:

Instrument de contur de 1 mm, exemplu1, exemplu2

Feriți-vă de cele chinezești, vor dura foarte puține tăieturi!

Foaia de cupru recomandată care trebuie utilizată este fie FR1, fie FR2 (35µm).

Fibra de sticlă din FR4 ar uza cu ușurință morile de capăt și, de asemenea, praful său poate fi destul de periculos pentru sănătatea dumneavoastră.

Următoarele sunt instrumentele pe care ar trebui să le aveți în banca de lipit:

• stație de lipit, (câteva recomandări: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• împletitură dezoldantă
• câteva pensete de precizie
• mâini ajutătoare
• lampă de masă cu lupă
• aplicație lupă
• sârmă de lipit, 0,5 mm ar fi bine
• componente electronice, (Digi-Key, Aliexpress și așa mai departe …)
• un extractor de fum de lipit
• un multimetru

Pasul 3: Pregătiți-vă fișierele pentru frezare

Pentru a genera GCode sau pentru a avea codul mașinii în formatul specific de care aveți nevoie, trebuie să utilizați un software de asistență computerizată (CAM).

Simțiți-vă liber să utilizați orice CAM care vă place, mai ales dacă aceasta vine cu aparatul dvs. și vă simțiți confortabil cu acesta.

În acest tutorial, vă voi arăta cum să utilizați modulele Fab, o CAM open source bazată pe web de la prof. Neil Gershenfeld și colaboratorii săi.

Modulele Fab sunt disponibile ca instalare independentă pe computerul dvs. sau online:

• Depozitul Fab Modules și instrucțiunile de instalare:
• Versiunea online a modulelor Fab:

Pentru simplitate, vă voi arăta cum să utilizați versiunea online.

În primul rând, modulele Fab iau ca intrare o imagine-p.webp

Dacă doriți să creați o placă de satshakit existentă fără modificări, tot ce trebuie să faceți este să descărcați PNG-urile (uneori SVG-uri) pe care le-am pregătit pentru frezare. De obicei, realizăm găurile manual (cu un burghiu mic proxxon), dar voi arăta cum să creați un-p.webp

Puteți găsi PNG-urile de mai jos sau în depozite:

• satshakit

  • urme
  • elimina

• satshakit micro

  • urme
  • elimina

• satshakit multicore

  svg

• satshakit 128

  • urme
  • elimina

• controler de zbor satshakit

  • urme
  • elimina

• mini controler de zbor satshakit

  • urme
  • elimina

• satshakit nero

  • urme
  • elimina

• satshakit GRBL

  • urme
  • elimina
• satshakit mega
  • urme
  • elimina

• satshakit M7

  • urme
  • elimina

• satstep6600

  • urme de top
  • decupaj de sus
  • urme de fund
  • decupaj inferior

• satsha ttl

  • urme
  • elimina

În cazul în care doriți să modificați un design satshakit existent, trebuie să faceți alți doi pași:

1. folosiți Autodesk Eagle pentru a modifica placa în funcție de nevoile dvs.
2. folosiți un editor de imagini raster pentru a pregăti imaginile PNG, în acest caz îl voi arăta folosind Gimp

După ce ați făcut modificările de care aveți nevoie, urmați pașii următori pentru a exporta o imagine-p.webp

1. Deschideți aspectul plăcii
2. Apăsați butonul strat
3. Selectați doar partea superioară și plăcuțele (de asemenea, VIA-uri în cazul în care PCB-ul este strat dublu ca satstep6600)

4. Asigurați-vă că numele semnalelor nu vor fi afișate în imagine, accesând Set-> Misc și debifați

   1. numele semnalelor de pe pad
   2. semnalizează numele pe urme
   3. afișează numele pad-urilor
5. Măriți designul plăcii pentru a se potrivi cu ecranul vizibil
6. Selectați Fișier-> Export-> Imagine

7. Setați următoarele în fereastra pop-up Export Image:

   1. verifica monocrom
   2. selectați Zona-> fereastră
   3. introduceți o rezoluție de cel puțin 1500 DPI
   4. Selectați locația de salvare a fișierului (Răsfoiți)
8. apăsați butonul OK

După aceasta, ar trebui să aveți un-p.webp

Acum este timpul să deschideți imaginea cu Gimp și să executați pașii următori (a se vedea imaginile atașate):

1. în cazul în care imaginea are margini negre mari, decupați-o folosind instrumentul Instrumente-> Instrumente de selecție-> selectați dreptunghi, apoi selectați Imagine-> decupați la selecție (păstrați încă o margine neagră în jur, cum ar fi 3-4mm)
2. exportați imaginea curentă ca traces.png
3. folosiți din nou instrumentul-> Instrumente de selecție-> selectare dreptunghi și selectați toate urmele (lăsați încă o margine neagră în jurul său, cum ar fi 1 mm)
4. creați opțional o filetă în selecția dreptunghiului făcând clic pe Selectare> Dreptunghi rotunjit-> și puneți o valoare de 15
5. acum faceți clic dreapta în interiorul zonei selectate și Editați-> Completați cu BG Color (asigurați-vă că este alb, de obicei implicit)
6. exportă această imagine ca cutout.png
7. acum deschideți fișierul traces-p.webp" />
8. utilizând Instrumente-> unelte de vopsit-> umplere cupă, umpleți toate zonele negre care nu sunt găuri cu alb
9. exportă această imagine sub formă de holes.png

După ce aveți fișierele PNG, sunteți gata să generați GCode pentru frezare.

Trebuie să generați GCode pentru fiecare-p.webp

Pentru fișierul traces-p.webp

1. accesați
2. deschideți fișierul traces.png

3. selectați mașina:

   1. gcodes va funcționa pentru mașinile bazate pe GRBL (de obicei, de asemenea, micul cnc chinezesc se bazează pe acesta)
   2. Roland RML pentru Roland
4. selectați procesul 1/64
5. În cazul în care ați selectat Roland RML, selectați aparatul (SRM-20 sau altul etc.)

6. editați următoarele setări:

   1. viteză, recomand 3mm / s cu uneltele de 0,4 mm și 0,2 mm teșite, 2 mm / s pentru 0,1 mm
   2. X0, Y0 și Z0, puneți-le pe toate la 0
   3. adâncimea de tăiere poate fi de 0,1 mm cu uneltele cilindrice de 0,4 mm, 0 mm cu cele șanfrenate
   4. diametrul sculelor trebuie să fie cel pe care îl aveți (dacă unele urme sunt imposibil de realizat, înșelați-l punând un diametru puțin mai mic decât cel pe care îl aveți, până când urmele vor fi afișate după apăsarea calculării)
7. apăsați butonul de calculare
8. așteptați generarea căii
9. apăsați butonul de salvare pentru a salva codul G

Pentru trous-p.webp

1. încărcați găurile-p.webp" />
2. selectați procesul 1/32

3. editați următoarele setări:

   1. reduce viteza, recomand 1-2mm / s
   2. verificați și introduceți (puțin mai mult de) grosimea foii de cupru PCB
   3. verificați și introduceți diametrul sculei pentru decupaj (de obicei 0,8 sau 1 mm)

Păstrați fișierele pe care le-ați salvat cu dvs., deoarece vom avea nevoie de ele pentru a realiza PCB-ul cu mașina de frezat CNC.

Pasul 4: Frezare PCB

O regulă simplă pentru a măcina cu succes PCB-urile dvs. este să pregătiți bine patul mașinii cu foaia de cupru.

În această sarcină ar trebui să încerci să fii foarte calm și cât mai precis posibil. Cu cât investiți mai mult în aceste două lucruri, cu atât veți obține rezultate mai bune.

Obiectivul este de a face suprafața de cupru cât mai paralelă (plană) cu patul mașinii.

Planul foii de cupru va fi deosebit de important dacă veți mori PCB-uri de înaltă precizie, necesitând unelte teșite, cum ar fi cele cu capăt de 0,2 mm sau 0,1 mm.

Luați în considerare faptul că după gravarea urmelor PCB, trebuie totuși să tăiați PCB-ul și pentru aceasta este necesar să aveți ceea ce numim strat sacrificial.

Stratul de sacrificiu va fi ușor pătruns de moara de capăt, pentru a vă asigura că tăietura se deplasează complet prin foaia de cupru.

Se recomandă utilizarea unei benzi duble laterale subțiri pentru a lipi foaia de cupru de stratul de sacrificiu și pentru a evita orice pliuri pe care le-ar putea avea banda.

Iată câțiva pași de bază pentru a face un pat destul de plat (vezi imaginile atașate):

1. găsiți o bucată de material plat pentru stratul de sacrificiu, care este deja produs destul de plat (de exemplu, o bucată de MDF sau acril extrudat); asigurați-vă că instrumentul de decupare poate pătrunde în el și nu se va rupe deoarece este prea dur
2. tăiați stratul de sacrificiu după dimensiunea patului cnc-ului dvs.
3. atașați benzi de bandă laterală dublă pe stratul de sacrificiu, asigurați-vă că o tensionați chiar înainte de a o atașa, pentru a vă asigura că nu vor apărea falduri sau bule de aer; banda dublă laterală ar trebui să acopere cea mai mare parte a suprafeței în mod egal distribuit
4. atașați foaia de cupru pe banda dublă laterală; încearcă să împingi în mod egal toată suprafața sa
5. atașați stratul de sacrificiu pe patul mașinii dvs. CNC, de preferință cu ceva ușor de îndepărtat după aceea, dar solid, cum ar fi cleme, șuruburi

După instalarea patului, este timpul să pregătiți mașina CNC pentru frezare. De asemenea, această operație necesită atenție și precizie. În funcție de tipul de CNC pe care îl aveți, acești pași pot fi ușor diferiți, dar nu prea mulți.

Pentru a pregăti mașina cnc pentru frezare, urmați pașii de mai jos:

1. instalați unealta adecvată în pință (sau suportul pentru scule)
2. asigurați-vă că mișcați puțin axa Z de pe pat înainte de a muta axele X și Y, pentru a evita prăbușirea morii de capăt
3. mutați axele X și Y la punctul de origine relativ, în cazul în care ați folosit modulele Fab, acesta este partea din stânga jos a PNG
4. înainte de a pune la zero zero X și Y în software-ul de control al mașinii, verificați dacă există suficient spațiu pentru a freza placa
5. setați ca punct zero X și Y poziția curentă a mașinii
6. coborâți încet cu axa Z, așezând morile de capăt închid suprafața de cupru

7. există diferite tehnici pe care le-ați putea folosi pentru a lua punctul zero al axei Z, obiectivul acestui pas este să vă asigurați că instrumentele ating ușor suprafața de cupru:

   1. o tehnică funcționează pornind axul și coborând folosind dimensiunea minimă a treptelor mașinii; când auziți un sunet diferit cauzat de moara de capăt care pătrunde ușor în suprafață, acesta este punctul dvs. Z zero
   2. puteți încerca să verificați conectivitatea electrică de la instrument la suprafața de cupru cu un multimetru; atașați sondele multimetrului la moara de capăt și la foaia de cupru, apoi încercați să coborâți cu axa Z la pasul minim; când multimetrul emite un sunet care este punctul tău zero Z
   3. apropiați-vă cu instrumentul de suprafață lăsând câțiva mm între ele (cum ar fi 2-3 mm), apoi deschideți colierul și lăsați moara de capăt să coboare pentru a atinge suprafața de cupru; apoi închideți mori de capăt în colier și setați acest punct ca punctul zero Z
   4. utilizați un senzor furnizat de mașină, în acest caz când moara finală va atinge senzorul, mașina va lua automat punctul de origine Z

Și, în sfârșit, acum sunteți gata să vă lansați sarcina de gravat PCB:)

Este recomandat să rămâneți aproape de mașină pentru a observa cu atenție dacă ați făcut vreo greșeală la pașii de mai sus și poate opriți și relansați lucrarea cu soluțiile și / și ajustările necesare.

Câteva indicii rapide cu privire la probleme:

• dacă PCB-ul dvs. a fost gravat în unele zone și nu în altele, atunci foaia de cupru nu este plată

  dacă uneltele dvs. au un capăt cilindric, puteți pur și simplu să luați o axă Z ceva mai adâncă și să relansați lucrarea în aceeași poziție; același lucru se aplică cu uneltele teșite și dacă diferența de adâncime a gravurii nu este prea mare

• dacă urmele dvs. au margini ascuțite ar putea fi mai bine să reduceți viteza de avans de tăiere
• dacă ați rupt o moară (destul de nouă), reduceți viteza cu o cantitate constantă
• dacă urmele tale sunt distruse sau prea subțiri, ești poate prea adânc, verifică și grosimea urmelor în Eagle sau verifică setările CAM, mai ales dacă diametrul morilor de capăt este corect

Când este timpul să faceți decupajul, nu uitați să schimbați instrumentul de măcinat și să deschideți decupajul sau fișierul de găuri. După ce ați făcut acest lucru, nu uitați să luați din nou DOAR punctul zero al axei Z, de data aceasta nu trebuie să fiți atât de precis în atingerea suprafeței foii de cupru.

Când este timpul să scoateți PCB-ul din stratul de sacrificiu, încercați să-l scoateți încet cu o șurubelniță subțire. Faceți acest lucru din nou foarte atent pentru a evita crăparea plăcii.

La sfârșitul acestui pas, ar trebui să aveți un PCB uimitor gravat în mâini:)!