Navrhovanie a izolácia PCB pomocou iba bezplatného softvéru: 19 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

V tomto návode vám ukážem, ako navrhnúť a vyrobiť vlastné dosky plošných spojov, výlučne pomocou bezplatného softvéru, ktorý beží na systéme Windows aj na počítači Mac.

Veci, ktoré potrebujete:

• počítač s pripojením na internet
• cnc fréza/router, čím presnejšie, tým lepšie
• 45 °/20 ° V-bit
• Vrták 0,8 mm
• 3 mm stopková fréza
• medená doska
• obojstranná lepiaca páska

Krok 1: Získajte softvér

Potrebujete nasledujúci softvér:

• Fritzovanie
• Inkscape
• Makercam

Kliknite na odkazy, stiahnite si a nainštalujte softvér do počítača. Makercam nie je potrebné sťahovať/inštalovať, pretože beží priamo vo vašom prehliadači.

Krok 2: Navrhovanie vo Fritzingu

Začnite Fritzing a začnite nový náčrt.

Prejdite na zobrazenie na lište kliknutím na záložku na lište v hornej časti okna.

Na pravej strane je vaša knižnica súčiastok, vyberte požadované komponenty vo svojom obvode a presuňte ich myšou do okna breadboard. Uistite sa, že diely majú požadované špecifikácie, ako sú vývod, hodnota a veľkosť. Tieto premenné vybraného komponentu môžete zmeniť v inšpektorovi v pravom dolnom rohu obrazovky.

V tomto prípade robím obvod, ktorý používa Arduino Nano na spínanie relé 12V. Na to potrebujem tranzistor s odporom k základni, ako aj záchytnú diódu paralelne s cievkou relé a dve skrutkové svorky.

Spojenia/vodiče medzi komponentmi sa vykonávajú kliknutím a potiahnutím za nohu/kolík komponentu. Ohybové body na drôtoch je možné vytvoriť kliknutím a ťahaním dovnútra drôtu.

Vykonajte všetky potrebné prepojenia a zapojenia na skutočnom obvode, aby obvod fungoval.

Krok 3: Schematické zobrazenie

Teraz prejdite na schematické zobrazenie.

Uvidíte schému zapojenia so všetkými vašimi komponentmi a ich pripojeniami. Urobte si poriadok, potiahnite súčiastky v rozumnom poradí a kliknite a ťahajte prerušované spojovacie čiary, aby sa samy nepretínali.

Krok 4: Zobrazenie DPS

Prejdite na položku PCB View.

Pretiahnite svoje súčiastky v rozumnom poradí. Dobrou zásadou je umiestniť komponenty s najväčším počtom kolíkov do stredu a ostatné komponenty okolo. Skúste získať kompaktnú distribúciu.

Časti sa automaticky uzamknú do mriežky, ktorú vidíte na pozadí. Ak chcete zmeniť veľkosť mriežky, kliknite na Zobraziť -> Nastaviť veľkosť mriežky.

Krok 5: Autoroute

Kliknite na položku Smerovanie -> Nastavenia autoroutera/DRC a vyberte typ vlastnej výroby. Teraz môžete nastaviť šírku stopy na požadovanú hrúbku v závislosti od vášho stroja/koncového mlyna/okruhu. Použil som 48 mil. Kliknite na „OK“.

Vyberte sivý obdĺžnik (doska plošných spojov) a v inšpektorovi zmeňte rozbaľovací zoznam vrstiev na „jedna vrstva (jednostranná)“.

Teraz kliknite na tlačidlo Autoroute v spodnej časti okna a nechajte smerovanie vykonať počítač!

Krok 6: Niektoré ďalšie smerovanie

Keď je automatické vypínanie dokončené, urobte poriadok v trasách kliknutím a ťahaním ich bodov ohybu. Kliknite pravým tlačidlom myši na bod ohybu a vyberte príkaz odstrániť bod ohybu, čím ho odstránite.

Niekedy existujú spojenia, ktoré Autorouter nemôže smerovať. Musíte ich nasmerovať ručne kliknutím a ťahaním prerušovaných spojovacích čiar. Na preskakovanie stôp, ktoré by ste inak preťali, použite prepojky z knižnice dielov.

Môžete tiež pridať text/logá, ktoré sa zobrazia v medenej maske, presunutím položky „Silkscreen Image“alebo „Silkscreen Text“z knižnice na tabuľu. Vyberte svoje logo a v rozbaľovacej ponuke Inšpektor v časti Umiestnenie - vrstva plošného spoja vyberte „medené dno“. môžete načítať aj svoje vlastné súbory.svg kliknutím na „načítať súbor s obrázkom“v inšpektorovi.

Krok 7: Skontrolujte svoj obvod

Ak si myslíte, že ste so smerovaním pripravení, kliknite na položku Smerovanie -> Pravidlá návrhu Zaškrtnite, či sa vo vašom vytvorení automaticky skontroluje zmeškané spojenie / prekrývajúce sa alebo pretínajúce sa stopy.

Pokúste sa odstrániť všetky chyby a opakujte postup DRC, kým už nebudú žiadne problémy. Dizajn je hotový!

Exportujte svoju DPS ako súbory.svg kliknutím na „Exportovať do DPS“v spodnej časti. Kliknite na malú šípku na tlačidle Exportovať a zvoľte „Lepiteľné (SVG)“.

Dostanete veľa svg exportovaných do vybratého adresára, ale použijeme iba dva z nich:

• *vaše meno súboru*_etch_copper_bottom_mirror.svg
• *vaše meno súboru*_etch_mask_bottom_mirror.svg

Všetky ostatné súbory je možné odstrániť.

Krok 8: Inkscape

Otvorte *názov svojho súboru *_etch_copper_bottom_mirror.svg v Inkscape, vyberte všetko a opakovane stláčajte ctrl+shift+g, kým nie je všetko zoskupené.

Vyberte zobrazenie -> režim zobrazenia -> obrys. Teraz uvidíte iba vektory bez výplne alebo ťahu.

Vyberte všetky stopy a prejdite na položku Cesta -> Ťah na cestu.

Vyberte všetky stopy a prejdite na položku Cesta -> Únia.

Uložiť.

Súbor je teraz pripravený na CAM!

Ostatné.svg, ktoré sme exportovali z fritzovania, nie je potrebné spracovať v Inkscape.

Krok 9: Makercam

Otvorte prehliadač a prejdite na stránku makercam.com.

Prejdite na položku Upraviť -> Upraviť predvoľby a zmeňte predvolené rozlíšenie importu SVG na 90 ppi.

Prejdite na položku Súbor -> Otvorte súbor SVG, prejdite do svojho adresára a vyberte súbor „*váš názov súboru*_etch_copper_bottom_mirror.svg“.

Krok 10: Izolačné frézovanie

Vyberte všetky svoje stopy (nie však vnútorné kruhy kolíkov) a prejdite na operáciu CAM -> profil.

Ak je váš CNC založený na GRBL, možno budete chcieť urobiť všetku CAM v makere kamier v imperiálnych jednotkách (ďalšie informácie nájdete tu). Pred zadaním teda musíte previesť všetky svoje milimetre na palce.

Ak používate 45 ° V-bit s hrotom 0,2 mm na izolačné frézovanie a ponoríte 0,25 mm do materiálu, efektívny priemer nástroja na povrchu vašej dosky potiahnutej meďou je 0,39 mm. To sa zmení na 0, 015354331 palcov, Yayy!

Ako bolo povedané, v doske chceme ísť do hĺbky 0,25 mm, takže ako cieľovú hĺbku zadávame -0,0098425197 palcov. Hodnota zníženia by mala byť väčšia ako hodnota, aby rezačka prešla jediným prechodom.

Zistil som, že na mojom stroji dobre funguje posuv 150 mm/min a ponor 50 mm/min.

Kliknite na tlačidlo OK.

Krok 11: Logo

Vyberte logo/text a choďte na CAM -> sledovať cestu.

Na podrobnejšie zobrazenie loga som použil V-bit 20 ° 0,2 mm. Pretože pri tejto operácii stred vašej frézy sleduje dráhy (na rozdiel od profilovej operácie, kde „hrana“frézy sleduje dráhu), nie je rozhodujúce, čo zadávate, pokiaľ ide o priemer nástroja.

Cieľová hĺbka je tentokrát -0,2 mm (pre podrobnejšie informácie).

Všetky ostatné hodnoty sú rovnaké ako pre izolačné frézovanie.

Kliknite na tlačidlo OK.

Krok 12: Obrysový pas

Teraz chceme vyrezať našu DPS zo základnej medenej plátovanej dosky.

Vyberte vonkajší obrys a zadajte požadované hodnoty.

Použil som 3 mm 4-drážkový bit s posuvom okolo 400 mm/min a ponorom 50 mm/min. Krok dole bol 0,4 mm.

Kliknite na tlačidlo OK.

Prejdite na CAM -> vypočítať všetko.

Prejdite na CAM -> exportovať gcode.

Exportujte každú operáciu do jedného súboru. Pretože každá operácia vyžaduje iný nástroj, je najlepšie pomenovať súbory podľa tohto nástroja.

Krok 13: Vŕtanie

Znovu načítajte stránku, aby ste začali „nový projekt“.

Otvorte súbor „*yourfilename*_etch_mask_bottom_mirror.svg“. Predtým nezabudnite zmeniť mierku SVG na 90 ppi!

Vyberte všetky otvory.

Prejdite na CAM -> operácia vŕtania.

Použil som vrták 0,8 mm. Moja doska mala hrúbku 1,5 mm, takže pre čistý otvor som ako cieľovú hĺbku použil -2 mm. Vzdialenosť kontroly by mala byť väčšia ako táto hodnota, aby vrták prešiel jediným prechodom. Použil som ponornú rýchlosť asi 50 mm/min.

Kliknite na OK a všetky otvory sa automaticky zistia.

Prejdite na CAM -> vypočítať všetko.

Exportujte svoj gcode.

Krok 14: Príprava zariadenia

Pomocou niekoľkých pásov obojstrannej pásky prilepte medenú dosku k spojovacej doske vášho zariadenia.

Zaistite, aby bola táto časť spoilboardu úplne vyrovnaná, napríklad ho môžete vyrovnať vyfrézovaním vrecka (musí byť iba 0,5 mm hlbokého).

Alebo použite automatickú vyrovnávačku. Pre používateľov GRBL to možno vykonať pomocou chilipeppr.

Krok 15: Začnite frézovať…

Vložte 45 ° V-bit

Nulové umiestnenie súborov gcode je v ľavom dolnom rohu a v hornej časti skladového povrchu.

Navigujte svoj stroj blízko ľavého dolného rohu pažby a sklopte vreteno tak, aby sa hrot vrtáka sotva dotýkal povrchu. Nastavte to ako nulové miesto a spustite izolačné frézovanie.

Krok 16:… vŕtanie…

Zmeňte nástroj na vrták 0,8 mm a nastavte novú nulu Z, keď sa hrot dotýka povrchu. Začnite vŕtať otvory.

Krok 17: … gravírovanie

Zmeňte nástroj na 20 ° V-bit a spustite operáciu nasledovania cesty pre gravírovanie loga/textu.

Krok 18: Vystrihnite

Posledným krokom je vyrezanie DPS zo základného materiálu.

Na to použite 3 mm stopkovú frézu a druhú operáciu profilu.

Krok 19: Úspech

S novým domácim plošným spojom to máte!

Ak ste rýchly (a váš návrh nie je príliš zložitý), môžete ho od nápadu k produktu zvládnuť za menej ako 1 hodinu.

Dúfam, že vám tento návod pomôže vo vašich projektoch a ak chcete, môžete za mňa hlasovať v hornej časti tejto stránky alebo tu. Ďakujem!

Druhá cena v mysli za dizajn