Cum să construiți un programator USBTiny ISP: prin utilizarea mașinii de frezat CNC PCB: 13 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

V-ați gândit cum să vă construiți propriul proiect electronic de la zero?

Realizarea de proiecte electronice este atât de interesantă și distractivă pentru noi, producătorii. Dar majoritatea producătorilor și pasionaților de hardware care fac un pas înainte către cultura producătorilor și-au construit proiectele cu plăci de dezvoltare, plăci de calcul și module. În acest fel, putem construi versiunea rapidă de prototip a proiectului nostru. Dar va avea dimensiuni voluminoase și va fi încurcată cu cabluri de panouri. Caz similar în timp ce utilizați o placă PCB generică, pare și dezordonat și neprofesionist!

Deci, cum ne putem construi proiectele într-un mod mai convenabil?

Cel mai bun mod de a folosi PCB-uri independente pentru proiectul nostru!

Proiectarea și producerea unui PCB pentru proiectul nostru este o modalitate mai bună și mai convenabilă de a vă exprima profesionalismul și de a vă expertiza !. Putem minimaliza dimensiunea proiectului nostru într-o dimensiune compatibilă și forme personalizate, PCB-urile sunt aspectul îngrijit și conexiunile solide sunt unele dintre avantaje.

Deci, ceea ce contează este, cum construim un PCB eficient din punct de vedere al costurilor și eficient din punct de vedere al timpului?

Putem trimite designul nostru către un producător de PCB pentru a fabrica designul nostru de PCB, dar ar trebui să fie timpul să vă aruncăm buzunarul. O altă metodă este de a efectua metoda de transfer a tonerului utilizând o imprimantă laser și hârtie foto. Dar este, de asemenea, necesar pentru a vă testa și testa nivelul de pacienți și aveți nevoie, de asemenea, de un marker permanent pentru a corela părțile care nu sunt gravate. Am folosit această metodă mult timp și o urăsc.

Deci, care este cel mai bun mod?

În cazul meu, cel mai bun mod de a folosi mașinile de frezat CNC pentru a vă construi PCB-ul. Mașinile de frezat PCB vă oferă PCB de bună calitate și necesită mai puțin timp, mai puține resurse și cel mai ieftin mod de a produce prototipuri PCB!

Deci, să construim un programator ISP USBtiny utilizând o mașină de frezat CNC!

Fără alte lucruri, să începem!

Pasul 1: Nu vrei să fii bogat

Într-adevăr! nu doriți să cumpărați o mașină de frezat PCB. Majoritatea dintre noi nu avem bugetul pentru a cumpăra o mașină scumpă ca aceasta. Nici măcar nu am.

Deci, cum obțin acces la o mașină? Pur și simplu, merg doar la un fablab, un makerspace sau un hackerspace din localitatea mea! În cazul meu, merg doar la un fablab și folosesc mașina la un preț ieftin. Deci, găsiți un loc precum fablab sau un makerspace în localitatea dvs. Pentru mine, prețul este de 48 ¢ / oră pentru utilizarea mașinii de frezat PCB. Prețul poate varia în localitatea dvs. Deci, așa cum am spus, nu doriți să fiți bogați!

Pasul 2: Lista materialelor

Lista componentelor

• 1 x microcontroler Attiny 45/85 (pachet SOIC)
• 2 x 499 ohmi
• 2 x 49 ohmi
• 2 x 1K
• 2 x 3,3 diode Zener
• 1 x condensator 0.1mf
• 1 x led albastru
• 1 x led verde
• 1 x 2x3 pini antet masculin (smd)
• 1 x 20cm cablu cu panglică cu 6 fire
• 2 x 2x3 Conector de tranziție pentru cablu panglică IDC feminin
• 1x 4cm x 8cm FR4 îmbrăcat în cupru

Vă rugăm să rețineți: (Rezistoarele, condensatoarele, diodele și ledurile sunt utilizate în acest proiect este pachetul 1206)

Cerințe privind instrumentele

• Stație de lipit sau fier de lipit (vârf micro)
• Sârmă de plumb de lipit
• Penseta (microtip)
• Fitil dezvăluit
• Instrument de mâna a treia
• Multimetru
• Stripper de sârmă
• Extractor de fum (opțional)

Cerința mașinilor

Modela MDX20 (orice mașină de frezat PCB face treaba, dar software-ul de control al sarcinii se va schimba)

Descărcați resursele pentru acest proiect!

Pasul 3: Ce este o mașină de frezat PCB?

Mașina de frezat PCB este o mașină CNC (Computer Numerical Control) care fabrica prototipuri PCB. Mașinile de frezat PCB sunt măcinate părțile de cupru ale plăcii de cupru pentru a distinge urmele și tampoanele PCB. Mașina de frezat PCB vine cu o mișcare mecanică pe trei axe (X, Y, Z). Fiecare axă este controlată de un motor pas cu pas pentru mișcări precise. Aceste mișcări ale axelor sunt controlate de un program de computer, oferind comenzi cu codul G. Gcode folosește pe scară largă limbaje de programare cu control numeric, majoritatea mașinilor folosind codul g pentru a controla axa mașinilor. Un cap de sculă (de obicei un bit de frezare) este conectat la aceste axe și va măcina PCB-urile.

: - Mașina pe care o folosesc este o freză CNC MODELA MDX20.

Mașină de frezat PCB Modela MDX 20

Modela MDX20 este o mașină de frezat PCB. Modela MDX20 este de obicei folosit pentru fabricarea PCB-urilor, dar putem realiza, de asemenea, muluri, gravuri etc. Îl putem așeza chiar și pe un desktop mic. Patul (suprafața de frezare) este atașat la axa Y, iar capul sculei este atașat la X și Z. Aceasta înseamnă că mișcarea patului este controlată de axa Y, iar mișcarea capului sculei este controlată de axa X și capul sculei este controlat de axa Z. Modela are propriul program de calculator. Dar folosesc un program Linux numit FABModules. Modulele FAB comunică cu Modela pentru a controla procesul de tăiere și frezare. Modulele Fab nu stabilesc niciodată axele X, Y, Z automat, trebuie să le setăm manual.

Pasul 4: Începeți cu Modela MDX20

Dacă vreau să-mi măcinez PCB-ul, în acest caz, un programator FabISP. Mai întâi am nevoie de un aspect de proiectare PCB și un aspect de contur PCB. Frezarea PCB este un proces în două etape. În prima etapă, trebuie să frezez urmele și tampoanele PCB-ului, iar în a doua etapă, trebuie să decupez conturul PCB-ului. Folosind module fab, putem converti aspectul de proiectare-p.webp

Specificații generale

• Spațiu de lucru: 203,2 x 152,4 mm
• Cursa axei Z: 60,5 mm
• Viteza axului: 6500 rpm

Biți de frezat de utilizat

• Bit de frezare: bit de 0,6 mm (1/64 inch)
• Bit de tăiere: bit de 1/32 inch (0,8 mm)

Pasul 5: Ce este ISP (IN - Sistem - Programator)?

In System Programmer (ISP) cunoscut și sub numele de In-Circuit Serial Programmer (ICSP) este un programator de microcontroler. ISP va citi instrucțiunile și comenzile de pe computerul USB și le va trimite microcontrolerului prin interfața serială periferică (SPI). Dispozitivele ISP ne permit să comunicăm cu microcontrolerul folosind linii SPI. SPI este modul de comunicare în microcontroler. Fiecare periferic conectat și interfață comunică cu microcontrolere prin SPI. Ca un entuziast electronic, primul lucru îmi vine în minte când spun despre ISP este MISO, MOSI SCK. Acești trei pini sunt pini importanți.

Pur și simplu, ISP este utilizat pentru a arde programe pe microcontroler și, de asemenea, este folosit pentru a comunica cu microcontrolerul dvs.!

Pasul 6: USB Tiny ISP: Scheme și aspect PCB

USBTiny ISP

USBTiny ISP este un programator simplu AVR cu sursă deschisă și o interfață SPI. Este ieftin, ușor de realizat, funcționează excelent cu avrdude, este compatibil AVRStudio și testat în Windows, Linux și MacOS X. Perfect pentru studenți și începători sau ca programator de rezervă.

Toate componentele sunt utilizate în acest proiect Componente SMD. Creierul USBTinyISP este un microcontroler Attiny45.

Microcontroler ATtiny 45

Microcontrolerul care folosește în USBTinyISP este Attiny 45. Attiny45 este un microcontroler AVR de 8 biți de înaltă performanță și putere redusă care rulează pe Arhitectura RISC de către Atmel (microcipul a fost achiziționat recent de Atmel). Attiny 45 vine într-un pachet cu 8 pini. Attiny 45 are 6 pini I / O, trei dintre aceștia sunt pini ADC (10 biți ADC), iar alți doi sunt pini digitali care acceptă PWM. Vine cu o memorie flash 4KM, 256 EEPROM programabile în sistem și 256B SRAM. Tensiune de funcționare în jur de 1,8V până la 5,5v 300mA. Attiny 45 acceptă interfața serială universală. Atât versiunile SMD, cât și versiunile THT sunt disponibile pe piață. Attiny 85 este o versiune superioară a lui Attiny 45, sunt aproape la fel. Singura diferență este în memoria Flash, Attiny 45 are bliț 4KB și Attiny 85 are bliț 8KB. Putem alege fie Attiny 45, fie Attiny 85, nu este mare lucru, dar Attiny 45 este mai suficient pentru a face FabTinyISP. Consultați documentația oficială de aici.

Pasul 7: configurați mașina

Acum permiteți-ne să construim PCB folosind mașina de frezat PCB. Am inclus aspectul Trace și Layout Cut în fișierul zip, puteți descărca fișierul zip de mai jos.

Cerere prealabilă: Vă rugăm să descărcați și să instalați Fabmodules de pe acest link

Fabmodules acceptat numai pe mașinile Linux, folosesc Ubuntu!

Pasul 1: Stratul de sacrificiu

În primul rând, placa de lucru a mașinii de frezat PCB (pat de frezat AKA) este o placă metalică. Este robust și bine construit. Dar, în unele cazuri, se poate deteriora în timp ce tăiați în profunzime din greșeală. Așadar, așez un strat de sacrificiu deasupra patului de măcinat (un strat de cupru așezat deasupra patului de măcinat pentru a evita atingerea bucăților din placa metalică).

Pasul 2: Fixați burghiul de frezare 1/62 în capul sculei

După plasarea stratului de sacrificiu, acum trebuie să fixez bitul de frezat (de obicei folosit un bit de frezat 1/62) în capul sculei. Am explicat deja procesul în două etape de frezare a PCB-urilor. Pentru frezarea urmelor și tampoanelor PCB, utilizați un burghiu de frezat 1/64 și așezați-l pe capul sculei folosind cheia Allen. În timp ce schimbați biții, acordați întotdeauna o grijă suplimentară pentru biți. Sfatul bitului este atât de subțire, încât are mai multe șanse să rupă bitul în timp ce ne alunecăm din mâini, chiar dacă este o mică cădere. pentru a depăși această situație, am așezat o mică bucată de spumă sub capul sculei pentru a mă proteja de căderile accidentale.

Pasul 3: Curățați plăcile de cupru

Folosesc un FR1 îmbrăcat în cupru pentru acest proiect. FR-1 sunt rezistente la căldură și mai durabile. Dar plăcile de cupru se vor oxida rapid. Cuprii sunt magneți de amprentă. Așadar, înainte de a folosi un placat cu cupru, chiar acesta este unul nou, vă recomand să curățați PCB-ul cu un curățator de PCB sau acetonă înainte și după frezare a PCB-ului. Am folosit un curățator de PCB pentru a curăța PCB-ul.

Pasul 4: Fixați cuprul îmbrăcat pe tamponul de frezare

După curățarea plăcii de cupru, așezați plăcile de cupru pe partea superioară a patului de măcinat. Am așezat plăcile de aramă pe suportul de frezat cu ajutorul unei benzi adezive duble. Benzile lipicioase pe două fețe sunt atât de ușor de îndepărtat și sunt disponibile la un preț ieftin. Lipesc banda dublă pe partea superioară a stratului de sacrificiu. Apoi așezați plăcile de cupru pe partea superioară a benzii lipicioase.

Pasul 8: Configurați modulele Fab și procesul de frezare

Pasul 1: Porniți mașina și încărcați FabModules

alimentat pe aparat și apoi deschideți software-ul modulului Fab într-un sistem Linux (folosesc Ubuntu) tastând comanda de mai jos în terminalul Linux.

f ab

Apoi va apărea o fereastră nouă. Selectați imaginea (.png) ca format de fișier de intrare și formatul de ieșire ca Roland MDX-20 mill (rml). După aceea, faceți clic pe butonul Make_png_rml.

Pasul 2: Încărcați imaginea de proiectare PCB

În partea de sus a ferestrei noi selectați bitul pe care urmează să îl utilizați. apoi încărcați formatul-p.webp

Pasul 3: Setați axele X, Y și Z

Nu am terminat încă. Acum apăsați butonul Vizualizare de pe panoul de control Modela MDX20. asigurați-vă că bitul este bine strâns. apăsați încă o dată butonul de vizualizare pentru a reveni la poziția implicită. Acum setați pozițiile X, Y introducând măsurătorile (depinde de poziția plăcii dvs.) în casetele de text dorite. Vă recomand să notați pozițiile X & Y undeva. Dacă ceva nu a funcționat bine și trebuie să începeți de la primul, ar trebui să aveți nevoie de pozițiile X&Y exacte pentru a continua procesul de frezare, altfel se va strica.

Coborâți capul sculei apăsând butonul Jos. Opriți-vă când capul sculei ajunge aproape de îmbrăcat în cupru. Apoi pierdeți șurubul capului sculei și dați picătura puțin în jos până când atinge stratul de cupru al plăcii de cupru. Apoi strângeți șurubul din nou și readuceți capul sculei în poziția inițială apăsând butonul Vizualizare. Acum ne-am pregătit cu toții. Închideți capacul de siguranță al modelului și faceți clic pe butonul Trimiteți-l. Modela va începe procesul de frezare.

Pentru a mori urmele și tampoanele trebuie să treacă minimum 10-13 minute. După terminarea frezării am obținut un rezultat bun.

Pasul 4: tăierea aspectului conturului

După terminarea frezării Trace, decupați aspectul conturului PCB (pur și simplu forma PCB). Procesul este aproape același. Pentru tăierea aspectului, schimbați 1/64 bit la 1/32 bit în capul sculei. Apoi încărcați fișierul-p.webp

Pasul 9: PCB terminat

Iată PCB-ul după procesul de frezare!

Pasul 10: lipirea componentelor de pe PCB

Acum am un PCB terminat. tot ce trebuie să fac este să lipiți componentele de pe PCB. Pentru mine este o sarcină ușoară și distractivă.

Când vine vorba de lipire, componentele prin găuri sunt atât de ușor de lipit atunci când se compară cu componentele SMD. Componentele SMD au urme mici. este puțin dificil să lipiți pentru începători. Există multe șanse de a face greșeli, cum ar fi lipirea la rece a componentelor și cel mai obișnuit lucru sau de a face poduri între urme și tampoane. Dar fiecare are propriile sfaturi și trucuri de lipit, care au fost învățate din propriile experiențe. acest lucru va face această sarcină distractivă și ușoară. Deci, luați-vă timp pentru a lipi componentele!

Iată cum fac lipirea

De obicei, mai întâi lipesc microcontrolerele și alte circuite integrate. Apoi am lipit componente mici precum rezistențe și condensatoare etc.

În cele din urmă componentele orificiului traversant, firele și știfturile antetului. Pentru a lipi USBTinyISP, urmez aceiași pași. Pentru a lipi cu ușurință SMD-urile, mai întâi, încălzesc fierul de lipit la 350 ° C. Apoi adăugați un flux de lipit pe tampoane. Apoi încălziți tamponul pe care vreau să lipesc componentele, apoi adaug o cantitate mică de lipit pe un singur tampon al tamponului pentru componente. Folosind o pensetă, smulgeți componenta și puneți-o pe tampon și încălziți tamponul timp de 2-4 secunde. După aceea, lipiți tampoanele rămase. Dacă faceți punți între știfturi și urme sau dați o mulțime de lipire unei componente, utilizați panglica de fitil de lipit pentru a elimina lipirea nedorită. Continuăm aceiași pași până când PCB-ul s-a lipit complet fără nicio problemă. Dacă ceva nu a mers bine, mai întâi verific cu atenție toate urmele și componentele care au rupturi sau punți folosind o lupă și un multimetru. Dacă am găsit, atunci îl rectific!

Pasul 11: Realizarea cablului ISP

Pentru a conecta microcontrolerul sau alt programator ISP pentru a bloca firmware-ul. avem nevoie de o sârmă ribon cu șase linii cu două conector de sârmă femelă de 2x3. Am folosit o sârmă panglică de 4/3 picioare și am conectat cu grijă antetul feminin de ambele părți. Pentru a face frumos am folosit o clemă G. vezi poza.

Pasul 12: Firmware intermitent

Acum putem bloca firmware-ul pe ISP-ul nostru. Pentru a face acest lucru, avem nevoie de un alt programator ISP. Am folosit un alt USBTinyISP, dar puteți utiliza un Arduino ca ISP pentru a face această sarcină. Conectați ambii ISP utilizând conectorul ISP pe care l-am realizat anterior. Apoi conectați USBinyISP (cel pe care îl folosim pentru programare) la computer. Asigurați-vă că ISP-ul este detectat în sistemul dvs. tastând comanda de mai jos în terminalul Linux.

lsusb

Pasul 1: Instalați lanțul de instrumente AVR GCC

În primul rând, trebuie să instalăm lanțul de scule. Pentru aceasta, deschideți un terminal Linux și tastați.

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

Pasul 2: Descărcați și dezarhivați firmware-ul

Acum descărcați și dezarhivați fișierele firmware. O puteți descărca de aici. După descărcarea fișierului zip, extrageți într-o locație bună pe care o puteți găsi cu ușurință (pentru a evita confuzii inutile).

Pasul 3: Creați fișier

Înainte de a arde firmware-ul. trebuie să ne asigurăm că makefile-ul este configurat pentru microcontrolerele Attiny. Pentru aceasta, deschideți Makefile în orice editor de text. apoi confirmați MCU = Attiny45. Vezi imaginea de mai jos.

Pasul 4: Flash firmware-ul

Acum putem bloca firmware-ul pe ISP-ul nostru. Pentru a face acest lucru, avem nevoie de un alt programator ISP, așa cum am spus mai devreme. Am folosit un FabTinyISP, pe care l-am făcut mai devreme. Dar puteți utiliza orice ISP sau puteți utiliza un Arduino ca programator ISP. Conectați ambii ISP utilizând conectorul ISP pe care l-am făcut anterior. Apoi conectați FabTinyISP (cel pe care îl folosesc pentru a-mi programa ISP-ul) la computer. Asigurați-vă că Isp este detectat în sistemul dvs. tastând comanda de mai jos în terminalul Linux.

lsusb

Acum suntem gata să clipim. Deschideți terminalul în calea folderului firmware-ului localizat și tastați „face” pentru a crea fișierul.hex. Acest lucru va genera un. fișier hexagonal pe care trebuie să îl inscripționăm în Attiny 45.

Tastați comanda de mai jos în terminalul Linux pentru a bloca firmware-ul pe microcontroler.

face flash

Pasul 5: Activarea Fusebit

Asta e, am terminat de intermitent firmware-ul. Dar trebuie să activăm siguranța. Doar introduceți

face siguranță

terminalul pentru a activa siguranța internă.

Acum trebuie fie să scoatem jumperul, fie să dezactivăm pinul de resetare. Eliminarea conexiunii jumper nu este obligatorie, putem dezactiva pinul de resetare. Depinde de tine. Aleg să dezactivez pinul de resetare.

Vă rugăm să rețineți: - Dacă dezactivați pinul de resetare, pinul de resetare va fi deconectat intern. Înseamnă că nu mai puteți programa după dezactivarea pinului de resetare.

Dacă doriți să dezactivați pinul de resetare, atunci tastați make comanda de mai jos în terminal.

rstdisbl

Veți primi un mesaj de succes. După ce am încărcat cu succes firmware-ul, trebuie să verific dacă USBTinyISP funcționează corect, pentru a face acest lucru, trebuie să introduceți o comandă în terminal

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

După introducerea comenzii, veți primi feedback-ul de returnare în fereastra terminalului.

Pasul 13: Am terminat

Acum puteți elimina ambele dispozitive de pe computer și puteți utiliza USBtiny care a fost construit chiar acum pentru a vă programa microcontrolerele de acum înainte. Folosesc acest ISP pentru a-mi clipi schițele Arduino.