Proiectarea și izolarea PCB-urilor folosind numai software-ul gratuit: 19 pași (cu imagini)

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

În acest Instructable vă voi arăta cum să proiectați și să fabricați propriile PCB-uri, folosind exclusiv software gratuit care rulează pe Windows, precum și pe un Mac.

Lucruri de care ai nevoie:

• computer cu conexiune la internet
• fabrică / ruter cnc, cu cât este mai precisă cu atât mai bine
• 45 ° / 20 ° V-Bit
• Burghie de 0,8 mm
• Moara de capăt de 3 mm
• tablă îmbrăcată în cupru
• bandă adezivă față-verso

Pasul 1: obțineți software-ul

Aveți nevoie de următorul software:

• Fritzing
• Inkscape
• Makercam

Faceți clic pe linkuri, descărcați și instalați software-ul pe computer. Makercam nu trebuie să fie descărcat / instalat, deoarece rulează direct în browserul dvs.

Pasul 2: Proiectarea în Fritzing

Porniți Fritzing și începeți o nouă schiță.

Accesați vizualizarea panoului de pană făcând clic pe fila panoul de panouri din partea de sus a ferestrei.

În partea dreaptă este biblioteca dvs. de piese, selectați componentele pe care le doriți în circuitul dvs. și glisați-le și fixați-le în fereastra panoului. Asigurați-vă că piesele au specificațiile dorite, cum ar fi pinout, valoare și dimensiune. Puteți modifica aceste variabile ale componentei selectate în Inspector în partea dreaptă jos a ecranului.

În acest exemplu, fac un circuit care utilizează un Arduino Nano pentru comutarea unui releu de 12V. Pentru aceasta am nevoie de un tranzistor cu un rezistor la bază, precum și o diodă de prindere în paralel cu bobina releului și două terminale cu șurub.

Conexiunile / firele dintre componente se fac făcând clic și glisând pe un picior / pin al componentei. Punctele de îndoire în fire pot fi făcute făcând clic și trăgând în interiorul unui fir.

Faceți toate conexiunile de care aveți nevoie și pe care le-ați face pe o placă reală pentru ca circuitul să funcționeze.

Pasul 3: Vizualizare schematică

Navigați acum la Vizualizarea schematică.

Veți vedea o schemă de cablare cu toate componentele și conexiunile acestora. Aranjați lucrurile trăgând componentele într-o ordine rezonabilă și făcând clic și glisând liniile de conexiune întrerupte, astfel încât să nu se intersecteze.

Pasul 4: Vizualizare PCB

Accesați PCB View.

Trageți componentele într-o ordine rezonabilă. O regulă bună este de a plasa componentele cu cele mai multe știfturi spre centru și celelalte componente din jur. Încercați să obțineți o distribuție compactă.

Piesele se blochează automat la grila pe care o vedeți în fundal. Pentru modificarea dimensiunii grilei, accesați Vizualizare -> Setați dimensiunea grilei.

Pasul 5: Autoroute

Faceți clic pe Rutare -> Setări Autorouter / DRC și selectați tipul de producție personalizat. Acum puteți seta lățimea urmelor la grosimea dorită în funcție de mașină / moară / circuit. Am folosit 48mil. Faceți clic pe „OK”.

Selectați dreptunghiul gri (placa PCB) și în Inspector schimbați stratul drop-down la „un singur strat (cu o singură față)”.

Acum apăsați butonul Autoroute din partea de jos a ferestrei și lăsați computerul să facă treaba de rutare!

Pasul 6: Mai multe rute

Când Autoutout-ul este complet, ordonați urmele făcând clic și trăgând punctele de îndoire. Faceți clic dreapta pe punctul de îndoire și selectați eliminați punctul de îndoire pentru a-l elimina.

Uneori există conexiuni pe care Autorouter nu le poate direcționa. Trebuie să le direcționați manual făcând clic și glisând liniile de conexiune întrerupte. Utilizați Jumpers din biblioteca de piese pentru a sări peste urmele pe care altfel le-ați intersecta.

De asemenea, puteți adăuga text / logo-uri care vor apărea în masca de cupru trăgând „Imagine Silkscreen” sau „Text Silkscreen” din bibliotecă pe tablă. Selectați logo-ul dvs. și în Inspector sub meniul drop-down Plasare - strat PCB selectați „fundul de cupru”. puteți încărca și propriile fișiere.svg făcând clic pe „încărcați fișierul imagine” din inspector.

Pasul 7: Verificați circuitul

Dacă credeți că sunteți gata cu rutare, faceți clic pe Rutare -> Reguli de proiectare Verificați dacă verificați automat creația pentru conexiuni pierdute / suprapuneri sau urme intersectate.

Încercați să eliminați toate erorile și repetați DRC până când nu mai există probleme. Proiectarea este terminată!

Exportați PCB-ul dvs. ca fișiere.svg făcând clic pe „Export pentru PCB” din partea de jos. Faceți clic pe săgeata mică de pe butonul Export și selectați „Etchable (SVG)”.

Veți primi o grămadă de svg-uri exportate în directorul selectat, dar vom folosi doar două dintre ele:

• * numele dvs. de fișier * _etch_copper_bottom_mirror.svg
• * numele dvs. de fișier * _etch_mask_bottom_mirror.svg

Toate celelalte fișiere pot fi șterse.

Pasul 8: Inkscape

Deschideți * yourfilename * _etch_copper_bottom_mirror.svg în Inkscape, selectați totul și apăsați în mod repetat ctrl + shift + g până când totul nu este grupat.

Selectați vizualizare -> modul de afișare -> contur. Acum veți vedea numai vectorii fără umplere sau linie.

Selectați toate urmele și accesați Cale -> Stroke to Path.

Selectați toate urmele și accesați Calea -> Unire.

Salvați.

Fișierul este acum gata pentru CAM!

Celălalt.svg pe care l-am exportat din fritzing nu trebuie procesat în Inkscape.

Pasul 9: Makercam

Deschideți browserul și accesați makercam.com.

Accesați Editare -> Editați preferințele și modificați rezoluția implicită de import SVG la 90 ppi.

Mergeți la Fișier -> Deschideți fișierul SVG, navigați la directorul dvs. și selectați fișierul „* yourfilename * _etch_copper_bottom_mirror.svg”.

Pasul 10: Frezare de izolare

Selectați toate urmele (dar nu cercurile interioare ale pinilor) și accesați CAM -> operațiunea de profil.

Dacă CNC-ul dvs. este bazat pe GRBL, poate doriți să faceți toate CAM în makercam în unități imperiale (consultați aici pentru referințe suplimentare). Deci, trebuie să vă convertiți toți milimetrii în inci înainte de a le introduce.

Dacă utilizați un V-Bit de 45 ° cu vârf de 0,2 mm pentru procesul de frezare de izolare și scufundați 0,25 mm în material, diametrul efectiv al sculei la suprafața plăcii placate cu cupru este de 0,39 mm. Acest lucru se transformă la 0, 015354331 inci, Yayy!

După cum am spus, vrem să adâncim 0,25 mm în tablă, așa că tastăm -0,0098425197 țoli ca adâncime țintă. Valoarea treptată ar trebui să fie mai mare decât aceea, astfel încât dispozitivul de tăiere trece printr-o singură trecere.

Am găsit o viteză de alimentare de 150 mm / min și o viteză de scurgere de 50 mm / min pentru a funcționa bine pe mașina mea.

Faceți clic pe OK.

Pasul 11: sigla

Selectați sigla / textul și mergeți la CAM -> urmați operația de cale.

Pentru mai multe detalii în siglă, am folosit un V-Bit de 20 ° 0,2 mm. Deoarece cu această operație centrul tăietorului dvs. urmează traseele (spre deosebire de operația de profil în care „muchia” tăietorului urmează traseul), nu este critic ce introduceți în ceea ce privește diametrul sculei.

Adâncimea țintă este de această dată -0,2 mm (pentru mai multe detalii).

Toate celelalte valori sunt aceleași ca și pentru frezarea de izolare.

Faceți clic pe OK.

Pasul 12: Contour Pass

Acum vrem să ne tăiem PCB-ul din tablă îmbrăcată în cupru.

Selectați conturul exterior și introduceți valorile necesare.

Am folosit un bit cu 4 flauturi de 3 mm cu o alimentare de aproximativ 400 mm / min și o scufundare de 50 mm / min. Pasul în jos a fost de 0,4 mm.

Faceți clic pe OK.

Accesați CAM -> calculați toate.

Accesați CAM -> exportați gcode.

Exportați fiecare operație într-un singur fișier. Deoarece fiecare operație are nevoie de un alt instrument, cel mai bine este să denumiți fișierele după instrument.

Pasul 13: Foraj

Reîncărcați pagina pentru a începe un „proiect nou”.

Deschideți fișierul „* yourfilename * _etch_mask_bottom_mirror.svg”. Nu uitați să schimbați scalarea SVG la 90ppi înainte de a face acest lucru!

Selectați toate găurile.

Mergeți la CAM -> operație de foraj.

Am folosit un burghiu de 0,8 mm. Placa mea avea 1,5 mm grosime, așa că pentru o gaură curată am folosit -2 mm pentru adâncimea țintă. Distanța Peck trebuie să fie mai mare decât această valoare pentru ca drillul să treacă într-o singură trecere. Am folosit o rată de scurgere de aproximativ 50mm / min.

Faceți clic pe OK și toate găurile sunt detectate automat.

Accesați CAM -> calculați toate.

Exportați codul dvs. gcode.

Pasul 14: Pregătirea aparatului

Utilizați câteva benzi de bandă față-verso pentru a lipi placa de acoperire din cupru pe spoilboard-ul mașinii dvs.

Asigurați-vă că această parte a spoilboardului este complet nivelată, de exemplu, puteți să o nivelați cu frezarea unui buzunar (trebuie doar să aibă o adâncime de 0,5 mm).

Sau utilizați un autoleveller. Pentru utilizatorii GRBL, acest lucru se poate face folosind chilipeppr.

Pasul 15: Începeți frezarea …

Încărcați bitul V de 45 °

Locația zero a fișierelor gcode se află în colțul din stânga jos și deasupra suprafeței stocului.

Deci, navigați în mașină aproape de colțul din stânga jos al stocului și coborâți axul, astfel încât vârful bitului să atingă abia suprafața. Setați această locație ca zero și începeți frezarea de izolare.

Pasul 16: … foraj …

Schimbați instrumentul pe un burghiu de 0,8 mm și setați noul Z zero atunci când vârful atinge suprafața. Începeți să găuriți găurile.

Pasul 17: … gravură

Schimbați instrumentul pe 20-V-Bit și începeți operația de urmărire a traseului pentru gravarea logo-ului / textului.

Pasul 18: Decupați

Ultimul pas este tăierea PCB-ului din materialul stoc.

Utilizați moara de capăt de 3 mm și a doua operație de profil pentru a face acest lucru.

Pasul 19: Succes

Acolo te duci cu noul tău PCB de casă!

Dacă ești rapid (iar designul tău nu este prea complex) poți să-l faci de la idee la produs în mai puțin de 1 oră.

Sper că acest tutorial vă va ajuta în proiectele dvs. și, dacă doriți, puteți să mă votați în partea de sus a acestei pagini sau aici. Mulțumesc!

Premiul II în minte pentru design