Tim's PCB (Plotted Circuit Board): 54 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Toto je proces, který používám k vytvoření vlastní desky plošných spojů pro své projekty.

Chcete -li provést výše uvedené:

Používám svůj plotter XY se Scribe k odstranění leptací fólie, aby se měď vystavila leptadlu.

Pomocí svého plotru XY s laserem vypaluji inkoust na horní povrch.

K vrtání otvorů používám svůj plotr XY s ručním vrtákem. (0,8 mm)

Krok 1: Je to proces

Já to dělám takto: Nebudu se rozepisovat o tom, jak používat programy, které používám, návod, jak tyto programy používat, najdete na příslušných stránkách. Co budu dělat, je vysvětlení postupu a případné tipy na pomoc v programech. Na první pohled to může vypadat trochu protisměrně, ale jakmile se to udělá několikrát, stačí kliknout, kliknout, kliknout…

Krok 2: Vytvořte desku s plošnými spoji pomocí předem vybraného editoru

Nejprve vytvořím obvod ve Fritzingu. Fritzing je dobrý program, pokud chcete prototypovat pomocí Breadboardu nebo Perfboardu.

Aktualizace: Nyní jsem začal používat KiCad, toto je sada aplikací typu Open Source. Desky KiCad lze importovat do FreeCADu.

Toto je malá ukázková deska, kterou jsem vytvořil, abych ukázal tento proces. Je to deska, kterou používám k připojení svého zařízení Bluetooth k mému Arduinu. Posouvá data 3,3 V na 5 V a 5 V až 3,3 V.

Krok 3: Export relevantních souborů

Poté exportuji desku plošných spojů ve složkách „Extended Gerber (RS-274X)“a „Etchable (SVG)“do složky mých projektů.

Nyní mám soubory, které mohu převést na něco, co může můj plotter použít.

Krok 4: Soubor pro Scribe

První soubor, který potřebuji, je ten, který zapíše měděné stopy na měděné straně desky. (Odkryjte leptatelné oblasti)

K tomu používám FlatCAM.

Krok 5: FlatCAM Krok 1

Z nabídky Soubor přejděte do složky projektu:

Otevřete soubory Gerber: ??? _ contour.gm1 a ??? _ copperBottom.gbl

Otevřete soubor Excellon: ??? _ drill.txt

Krok 6: FlatCAM Krok 2

Na ty se dívá seshora, takže je třeba je překlopit. (Upřednostňuji je převrátit vodorovně) V horním menu vyberte Nástroj, zvolte Oboustranný nástroj pro plošné spoje.

Krok 7: FlatCAM Krok 3

V okně Nástroje nastavte: Zrcadlit osu na "Y", Umístění osy na "Box" Pint/Box na ??? _ contour.gm1 (to je velikost desky, takže nastavila oblast tak, aby převracela věci)

Spodní vrstva je soubor, který se má převrátit.

Vyberte: ??? _ CopperBottom.gbl a poté klikněte na Zrcadlit objekt.

Vyberte: ??? _ drill.txt a poté klikněte na Zrcadlit objekt.

Krok 8: FlatCAM Krok 4

Dále je třeba vytvořit geometrii pro dráhu, kterou se písař ujme.

Dělám jak měděné stopy, tak otvory. (Důvodem pro provádění děr je, že když jsou vyleptány, působí jako vrtací značky pro vrták)

Krok 9: FlatCAM Krok 5

Na kartě „Projekt“tedy vyberte: ??? _ soubor CopperBottom.gbl, poté vyberte kartu „Vybrané“. Nastavte nastavení zobrazené červeným okrajem a klikněte na „Generovat geometrii“pro směrování izolace.

Všimněte si, že Combine Passes není zatrženo. (Věci budu kombinovat později)

Krok 10: FlatCAM Krok 6

Důvodem, proč jsem nekombinoval přihrávky, je ten, že chci odstranit první průchod. (důvod je trochu dlouhý, takže v tuto chvíli nebudu vysvětlovat.)

Vraťte se na kartu „Projekty“a odstraňte první průchod.

Krok 11: FlatCAM Krok 7

Vyberte zbývající cesty a v hlavní nabídce vyberte „Upravit“a zvolte „Připojit ke geometrii“

Tím se vytvoří nový soubor: „Combo“.

Krok 12: FlatCAM Krok 8

Původní cesty lze tedy odstranit.

Krok 13: FlatCAM Krok 9

Rád leptám otvory, abych pomohl procesu vrtání, takže pro otvory jsou potřeba cesty.

Chcete -li to provést, vyberte na kartě „Projekty“soubor ??? _ drill.txt a poté vyberte kartu „Vybrané“.

S nastavením zobrazeným v červeném okraji klikněte na „Generovat geometrii“u frézovacích děr.

Krok 14: FlatCAM Krok 10

Před dalším krokem lze oba soubory cesty spojit.

Na kartě „Projekty“vyberte 2 soubory cesty a v hlavní nabídce vyberte „Upravit“a zvolte „Připojit ke geometrii“

Krok 15: FlatCAM Krok 11

Tím se vytvoří nový soubor: „Combo_1“.

Původní cesty tedy lze smazat.

Krok 16: FlatCAM Krok 12

Dále vyberte nový soubor kombinované cesty (Combo_1) a vyberte kartu „Vybráno“.

Nastavte „Dia nástroj“podle červeného hraničníku. (Toto je nakresleno modře, když je stisknuto „Generovat“)

Ostatní nastavení závisí na plotru (stroji).

Nezáleží mi na tom, protože se chystám upravit konečný G-kód vyrobený později.

Klikněte na tlačítko „Generovat“.

Tím se vytvoří nový CNC soubor.

Krok 17: FlatCAM Krok 13

Přejděte na kartu „Projekty“a vyberte ji.

Krok 18: FlatCAM Krok 14

Přejděte na kartu „Vybrané“.

Zde je soubor exportován do G-Code.

V tomto okamžiku lze k vytvořenému kódu předřadit nebo připojit příkazy.

Přidám M18 k vypnutí motorů po dokončení.

Klikněte na „Exportovat G-kód“

Název souboru dávám stejný jako názvy vytvořené ve Fritzing s mým vlastním typem souboru.

např. ??? _ CopperBottom (s otvory).tgc

Pokud se bude používat se strojem, na kterém běží CNC G-Code, použijte typ souboru.gcode

Tento soubor slouží k ovládání písaře.

Používám plotter XY, který jsem sám navrhl a postavil, takže jsem napsal firmware a použitý software.

Tento soubor tedy upravím, aby mu můj firmware rozuměl. (stále je to založeno na G-Code)

Krok 19: Soubor pro vrtačku

Dále potřebuji soubor pro cvičení.

K tomu znovu používám ??? _ drill.txt.

Všechno ostatní smažu z karty „Projekt“. (pamatujte, že tento je převrácený, takže pokud jej smažete a znovu načtete, musíte ho otočit znovu)

Vyberte soubor ??? _ drill.txt a vyberte kartu "Vybráno".

Tentokrát vytvářím CNC soubor.

Klikněte na tlačítko „Generovat“.

Nastavení zde v červeném strávníku závisí na plotru (stroji).

Nezáleží mi na tom, protože se chystám upravit konečný G-kód vyrobený později.

Krok 20: FlatCAM Krok 15

Dále vyberte kartu „Projekt“a vyberte nový soubor ??? _ cnc

Krok 21: FlatCAM Krok 16

Poté vyberte kartu „Vybrané“a exportujte do souboru G-kódu jako dříve.

Tento soubor bude mít název ??? _ drill.tgc (typ souboru závisí na použitém počítači)

Tento soubor slouží k ovládání vrtačky. Tento soubor upravím tak, aby mu můj firmware rozuměl.

Také potřebuji soubor pro zarovnání plotru, když otočím desku plošných spojů, abych nakreslil umístění komponent na horní straně.

Udělal jsem další soubor pro vrtání, jak jsem právě udělal, ale s opětovným načtením a nepřevrátím ho.

Pojmenuji to ??? _ drill (nahoře).tgc (vysvětlím později).

Nyní jsem skončil s FlatCam.

V současné době jsem vytvořil 3 soubory:

??? _ CopperBottom (s otvory).tgc

??? _ drill.tgc

??? _ vrták (nahoře).tgc

Krok 22: Umístění komponent pro kreslení souboru

Další je vytvoření souboru pro začátek. (Nakreslení umístění součásti)

K tomu používám soubor ??? _ etch_silk_top.svg ve složce projektu vytvořené Fritzingem.

Toto je soubor SVG (Scale Vector Graphics), takže jej lze upravovat pomocí libovolného programu, který zvládne tento typ souboru.

např. Inkscape, ještě jsem se dostal k vrstvám inkoustu, takže používám Corel Draw a exportuji ho.

Tento soubor obsahuje několik vrstev, nechci je použít všechny, takže upravuji tak, že obsahuje pouze to, co chci, a uložím jej jako nový soubor. (např. ??? _ etch_silk_top (upraveno).svg)

Krok 23: Úprava SVG Krok 1

Takto soubor vypadá:

Ve svém softwaru jsem napsal podprogram pro převod SVG na G-Code (tgc), ale existují doplňky pro Inkscape, které to také dělají. (Jak jsem zmínil, jen ukazuji svůj postup)

Krok 24: Úprava SVG Krok 2

Můj software nezvládá více podskupin, takže musím soubor zjednodušit.

Nejprve rozdělím všechny věci.

Krok 25: Úprava SVG Krok 3

Poté udělám všechny objekty „Hairline“a „No Fill“.

Vytvořte plátno stejné velikosti jako deska. Ujistěte se, že je deska zarovnána s plátnem.

Krok 26: Úprava SVG Krok 4

Potom odstraňte vše, co nechci.

Krok 27: Úprava SVG Krok 5

Protože používám Corel Draw, exportuji jej jako SVG.

Můj program SVG na G-Code používá písma True Type (TTF), takže podle toho nastavím nastavení.

Krok 28: Převod na G-kód Krok 1

Nyní, když mám potřebný soubor SVG, mohu jej pomocí softwaru převést na G-Code (tgc). (Timův ovladač XY)

Tento soubor lze odeslat do mého plotru tak, jak je.

Krok 29: Převod na G-Code Krok 2

Ti, kteří znají soubory G-Code, budou vědět, že můžete získat variace na originál. Uvedu příklad:

CNC G-kód. Podívejte se sem: Porozumění běžnému stylu Fanuc

3D tiskárna G-Code. Podívejte se sem: 3D tiskárna

grbl G-Code. Podívejte se sem: grbl

Pokud vás zajímá, proč dávám své soubory, typ souboru.tgc? Je to „Timův G kód“. Moje úprava G-kódu.

Předpokládám, že jakýkoli plotter použijete, přečetli jste si manuál.

Potřebuji upravit další 3 soubory, aby jim můj plotter rozuměl.

Jsou to malé úpravy, většinou gramatické. K úpravám mám jeden plot a dva soubory vrtáků.

K úpravám souborů používám pouze Poznámkový blok. Používám nástroj Upravit => Nahradit (nahradit vše).

Krok 30: Úpravy souborů Krok 1

První soubor: ??? _ CopperBottom (s otvory).tgc

1. Toto je příkaz rychlosti posuvu. Potřebuji G00 vpředu a nastavit rychlost, kterou chci. (jenom jednou)

2. Toto je příkaz pro přesun, přesuňte Z do polohy nad nulou. Protože nemám pohyb Z jako takový, mám servo nebo laser, potřebuji jej změnit na příkaz vypnuto/nahoru, použil jsem k tomu kód M05, takže všechny tyto příkazy je třeba vyměnit. (klikněte na Nahradit vše)

3. V tuto chvíli je musím odstranit. (jenom jednou)

4. Můj firmware potřebuje mezeru před písmenem „Y“. (klikněte na Nahradit vše)

5. Toto je příkaz pro přesun, přesuňte Z do polohy pod nulou. Protože nemám pohyb Z jako takový, mám servo nebo laser, potřebuji jej změnit na příkaz zapnutí/vypnutí, použil jsem k tomu kód M03, takže všechny tyto příkazy je třeba vyměnit. (klikněte na Nahradit vše)

Krok 31: Úpravy souborů Krok 2

Po úpravách.

L700 v příkazu „M03 L700 (Pen Down)“je hodnota úrovně, která se používá k nastavení serva do polohy nebo nastavení výkonu laseru.

Text v závorkách jsou komentáře a firmware je ignoruje.

Krok 32: Úpravy souborů Krok 3

Soubory vrtáků: ??? _ drill.tgc a ??? _ drill (nahoře).tgc se trochu liší, při vrtání otvoru existuje příkaz k pozastavení.

1. Toto je příkaz rychlosti posuvu. Potřebuji G00 vpředu a nastavit rychlost, kterou chci. (jenom jednou)

2. Toto je příkaz pro přesun, přesuňte Z do polohy nad nulou. Protože nemám pohyb Z jako takový, mám servo nebo laser, potřebuji jej změnit na příkaz vypnuto/nahoru, použil jsem k tomu kód M05, takže všechny tyto příkazy je třeba vyměnit. (klikněte na Nahradit vše)

3. V tuto chvíli je musím odstranit. (jenom jednou)

4. Můj firmware potřebuje mezeru před písmenem „Y“. (klikněte na Nahradit vše)

5. Toto je příkaz pro přesun, přesuňte Z do polohy pod nulou. Protože nemám pohyb Z jako takový, mám servo nebo laser, potřebuji jej změnit na příkaz zapnuto/dolů, použil jsem k tomu kód M03, takže všechny tyto příkazy je třeba vyměnit. (klikněte na Nahradit vše)

6. Toto je přesunutí Z na nulu. Nechci to, chci, aby to počkalo, než se vyvrtá díra. Zde jej nahradím příkazem setrvání „G04 P5000 (počkejte 5 sekund)“. (klikněte na Nahradit vše)

Krok 33: Úpravy souborů Krok 4

Po úpravách

Nyní mám 4 soubory, které mohu použít s mým plotrem XY.

Krok 34: Držák DPS

Při rýsování a vrtání desky plošných spojů potřebuji něco, co by ji udrželo na svém místě.

Zjistil jsem, že je dobré, když mohu vyjmout desku plošných spojů z držáku a vrátit ji zpět do stejné polohy, ze které byla odstraněna.

Musí to také držet nad postelí, aby při vrtání vrták na ničem fauloval.

Přišel jsem s tímto designem zobrazeným na fotografiích, tiskl jsem na své 3D tiskárně.

Mám 2 dorazy a podpěru, které jsou pevné, 1 zarážku s podpěrou a svorkou, která je nastavena podél vodítka, aby věci zůstaly rovnoběžné, 2 svorky s podporou, kterou lze přesunout do mnoha poloh. Matice jsou čtvercové matice M3, šrouby jsou M3x25 mm šestihranná hlava s úchyty upevněnými 2 kusy lepidla. Bude to vyžadovat maximální velikost desky: 105 mm x 75 mm.

Zde jsou mouchy STL, pokud si je přejete vyrobit:

Base.stl

Podpora přední svorky.stl

Přední šroubová zarážka.stl

Knob.stl

Boční zadní doraz.stl

Boční šroub Stop.stl

Krok 35: Velikost desky

Další Odřízněte měděnou desku na míru.

Chcete -li to provést, jednoduše naboduji obě strany řemeslným nožem a dva ho zacvakám. (Někdy je nejlepší ho přetáhnout přes rovnou hranu)

Ke skórování používám zadní stranu čepele, zdá se mi, že skóruje lépe a tolik se nezatoulá.

Mám také přilepené pěnové podložky na spodní stranu svého pravidla, které brání jeho sklouznutí.

Krok 36: Připravte desku

Jak jsem uvedl, použiji Scribe k odstranění leptací fólie, aby se měď vystavila leptadlu.

Odolnost proti leptání je jen inkoust z pera se sekáčkem se špičatým hrotem. (Permanentní značka je odolná proti vodě, je tedy také odolná vůči chloridu železitému)

Na měděnou stranu desky naneste inkoust pomocí pera s fixním hrotem se sekáčkem. (Používám dláto s hrotem se sekáčem, protože to snáze natírá)

Krok 37: Vytvoření Scribe Krok 1

Na trhu nejsou žádní zákoníci, o kterých bych věděl, že by dělali to, co chci, takže jsem si to musel udělat.

Na trhu je však nůž na řezání vinylu.

Krok 38: Vytvoření Scribe Krok 2

K tomu jsem vytvořil přílohu, která se hodí na můj plotter XY.

Nemohu to použít tak, jak to je. Pokud bych měl použít čepel nože, zarývalo by to do mědi a možná by se zaseklo. Tohle nechci Nechci poškodit měď.

Jedna věc, která je na tomto procesu dobrá, je:

Pokud si uvědomím, že jsem udělal chybu v obvodu před leptáním, nezbývá než desku znovu potáhnout inkoustem a znovu použít desku.

Vzal jsem tedy starý nůž a přetvořil ho na písaře, má plochý konec, takže sedí jen na mědi, ale na jeho náběžné hraně má hranatý ostrý obličej, aby seškrábal inkoust.

Krok 39: Vytvoření Scribe Krok 3

Přeformátování jedné z těchto čepelí není snadné ručně, ale je to možné, udělal jsem to.

K tomu budete potřebovat rotační nástroj s diamantovým vrtákem, čepele nožů jsou vyrobeny z velmi tvrdých věcí.

Krok 40: Vytvoření Scribe Krok 4

První obrázek je původní tvar, ostatní jsou různé pohledy na tvar, který jsem vytvořil Scribe.

Krok 41: Scribe the Board Krok 1

Jakmile jsem vytvořil Scribe, postavil jsem svůj XY plotter.

Krok 42: Scribe the Board Krok 2

Držák nástroje musí být pružinový. (použití pevné osy Z bude obtížné upravit, protože odstraňujeme tloušťku inkoustu)

Krok 43: Scribe the Board Krok 3

Umístěte desku na místo a nastavte popisování plotru.

(omlouvám se za podání ruky a soustředím se na video, k nahrávání videa používám svůj starý telefon)

Krok 44: Leptejte desku

Poté jej na chvíli ponořte do chloridu železitého.

Prostě to přilepím na plastovou tyčku a jako lžíci čas od času zamíchám chlorid železnatý, cítím, jak míchání pomáhá leptání.

Krok 45: Vyčistěte desku

Poté opláchněte chlorid železitý a odstraňte inkoust.

Mám malý mosazný drátěný kartáč, který zahájí odstraňování a skončí s typickou myčkou nádobí.

Krok 46: Vrtání desky Krok 1

Další je vyvrtat desku.

Vrtám desku z měděné strany, protože mám na vrtačce trochu kolísání, a protože leptám otvory, kde je díra vyleptaná, působí jako vyhledávač vrtáku.

Také vyleptané otvory pomáhají při kontrole zarovnání pozemku.

Nastavte tedy můj XY plotter pomocí vrtacího nástroje a namontujte desku.

Krok 47: Vrtání desky Krok 2

Nejprve provedu suchý běh pozemku a provedu požadovaná nastavení polohy.

(během běhu nasucho otočím vrták, protože drážkování někdy dává špatný vzhled)

Krok 48: Vrtání desky Krok 3

Když jsem spokojený s úpravami, vyvrtám desku.

2 otvory pro šroubové upevnění desky zvětším ruku pomocí otvorů vyvrtaných plotrem jako pilot.

Krok 49: Nakreslete umístění komponent

Posledním krokem je nakreslit umístění komponent na horní stranu desky.

To lze provést ručně nebo pomocí plotru s trvalou značkou, ale nenašel jsem dostatečně jemné pero, abych to udělal.

Používám tedy laser, ne drahý. Jeden jsem posílil na 15 W a drzý 5 voltů 1 Watt.

Ačkoli jsem to mohl udělat rychleji s 15W, vypálí tlustou čáru, 1W je ten, který používám.

Hledání na eBay: 1W laser Poskytuje jemnou linku (ne tak rychle, ale lépe vypadá)

Nepotahuji horní část desky inkoustem pomocí značky Whiteboard Marker, přesto musím zkontrolovat zarovnání desky.

Krok 50: Laser Krok 1

Protože jsem teď otočil vrchní desku lícem nahoru.

Zde používám soubor ??? _ drill (top).tgc. zarovnat můj plotr XY s deskou.

Nastavil jsem tedy svůj plotter pomocí laseru a umístil desku do přípravku.

Spuštěním souboru ??? _ drill (nahoře).tgc zkontrolujte zarovnání, podle potřeby upravte.

Jen kontroluji pár děr, protože deska je neprůhledná (poloprůhledná) laser s deskou nic nedělá.

Ohniskový bod laseru se na videu neukázal, zkoušel jsem nasadit ochranné brýle před kameru, ale nepomohlo to.

Doufám, že chápete, co jsem se snažil ukázat.

Krok 51: Laser Krok 2

Jakmile jsem rád, že je vše správně zarovnáno, je čas potřít horní část desky inkoustem pomocí značky Whiteboard Marker. (nejlepší sekáč)

(nezaměňujte si pera)

Krok 52: Laser Krok 3

Umístěte desku do přípravku a pomocí laseru vyleptejte umístění součástek. (Omlouvám se, že tato videa dělám se svým starým telefonem a někdy se zaostří dobře zblízka)

Krok 53: Hotová deska

Hotová deska:

Doufám, že najdete něco v metodách, které používám pomoc. Plotter, který používám, jsem navrhl a postavil sám a napsal také firmware a software.

V současné době píšu blog o tom, jak jsem zde vytvořil plotter: Timův XY plotter. Mohu jej převést na instruktážní program, až se dostanu k dokončení blogu.

Krok 54: Některé další desky

Zde je několik dalších desek, které jsem vytvořil pomocí tohoto procesu.