Jak maximálně využít objednávku PCB (a opravit chyby): 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Při objednávání desek plošných spojů online často získáte 5 nebo více stejných desek plošných spojů a ne vždy je budete potřebovat. Nízké náklady na pořízení těchto desek plošných spojů na zakázku jsou velmi lákavé a často si neděláme starosti s tím, co dělat s těmi extra. V minulém projektu jsem se je pokusil znovu použít co nejlépe a tentokrát jsem se rozhodl plánovat dopředu. V dalším Instructable jsem potřeboval desku plošných spojů, do které by se vešlo několik vývojových desek mikrokontrolérů založených na technologii Espressif, a myslel jsem si, že to bude ideální případ pro opakovaně použitelné desky plošných spojů. Ne všechno však jde podle plánu.

Krok 1: Design

Tento projekt potřeboval PCB pro umístění vývojové desky ESP32 a vývojové desky ESP8266 typu Lolin. Tyto dvě desky mají několik užitečných IO pinů, které v tomto projektu vůbec nebudou použity. Extra desky by mohly být později docela užitečné, kdyby bylo přístupných více těch nepoužitých pinů. Také jsem chtěl vyhovět dvěma variantám desek ESP32 dev. Měl jsem 38kolíkovou a 30pólovou verzi. Při srovnání vývodů těchto dvou je vidět, že pokud je kolík „1“30pinové varianty zapojen do polohy kolíku 2 u 38pinové verze, pak by se většina vývodů na levé straně shodovala. Rozhodl jsem se, že to mohu opravit pečlivým použitím některých propojek.

Na pravé straně tabule se příliš netrefili. Piny I2C (IO22 a IO21) byly v pořádku, stejně jako UART0 (TX0 a RX0), nicméně piny SPI a UART2 byly posunuty. Říkal jsem si, že bych to mohl opravit i propojkami. Takže tím plánem bylo umět používat oba typy desek ESP32 a také zaplnit desku plošných spojů tolika hlavičkami IO pinů, kolik jsem si myslel, že bych mohl jednoho dne použít. Také jsem chtěl možnost použít dvě desky (ESP32 a ESP8266) samostatně, takže rozvržení by muselo umožnit řezání desky plošných spojů.

Krok 2: Rozložení DPS

Začal jsem s původním (základním) návrhem, který jsem pro tento projekt potřeboval, a poté jsem se rozhodl jej upgradovat tak, aby pojal tolik použití, kolik jsem se na desku rozumně vešel. Na druhém schématu můžete vidět, že je to trochu více přeplněné.

Deska plošných spojů nemůže být větší než 100 mm x 100 mm (menší by byla lepší), takže to trochu omezilo prostor. Počáteční rozvržení jsem měl ve Fritzingu a rozhodl jsem se v něm pokračovat, ale s pohledem na prkénko jsem si moc hlavu nelámal, jak vidíte, je téměř nesrozumitelné.

Nastavil jsem více konektorů I2C portů pro desky ESP32 i ESP8266, každý jsem nastavil tak, aby měl vlastní napájecí konektor, a pro oba jsem vyvedl některé digitální IO piny. Umístil jsem další montážní otvory, aby je bylo možné řezat a montovat samostatně. Rozhodl jsem se, že se nebudu vůbec obtěžovat s IO00, IO02 nebo IO15 a skončil jsem s vyobrazením.

Pro použití s 38pólovou deskou ESP32 bylo nutné zkratovat následující propojky: JG1, JG2 a JG4

Pro použití s 30pólovými deskami ESP32 tyto propojky vyžadovaly zkrat: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT a JPR.

Krok 3: PCB

Objednal jsem PCB z PCBWay, ale existují i jiní výrobci, kteří mají podobné ekonomické a rychlé služby. Vypadali skvěle … dokud jsem se nepodíval pozorněji. Šířka stopy desky ESP32 a ESP8266 nebyla správná. Šířka stopy (mezi kolíky) byla 22,9 mm místo 25,4 mm u desky ESP32 a 27,9 mm u desky ESP8266. Rozložení otvorů pro DC napájecí konektor také neodpovídalo mým napájecím konektorům (a otvory byly příliš malé). To nebyla chyba výrobce DPS, to vše byla moje. Měl jsem to všechno samozřejmě dvakrát zkontrolovat a teď jsem musel najít práci. Také jsem provedl test, abych zjistil, jaké další problémy se objeví, a samozřejmě to zničilo konfiguraci propojky SPI (která mimochodem nefungovala podle plánu).

Zjistil jsem, že kdybych ohnul kolíky samičích hlaviček o 90 stupňů, mohl bych je pájet na povrch desky plošných spojů, což by umožnilo určité nastavení šířky. Po pečlivém pájení na rohové čepy a kontrole šířky jsem je všechny pájel na místo a vyzkoušel, zda sedí. Fungovalo to!

Napájecí konektor vyžadoval podobné řešení, ale všechny záhlaví byly v pořádku. Vyplnil jsem jednu nesestříhanou desku plošných spojů a otestoval ji pomocí nastavení webového serveru a běželo to dobře. Poté jsem přešel na řezané PCB. Deska Lolin ESP8266 fungovala dobře, ale rozteč k montážním otvorům byla trochu blízko.

30pinová deska ESP32 také fungovala dobře, ale port SPI nefungoval a jedinou opravou byly propojovací vodiče na spodní straně desky.

Krok 4: Závěrečné poznámky

Celkově si myslím, že to stálo za to, aby byly desky znovu použitelné. a již jsem začal používat jednu z nařezaných desek plošných spojů pro testování budoucího projektu. Mám to mnohem raději než používání prkének. Pravděpodobně již nebudu používat Fritzing, protože není uživatelsky přívětivý pro vytváření stop/symbolů ve srovnání s jinými balíčky (např. KiCad). Díky tomu jsou velmi snadno čitelné pohledy na prkénko, pokud nejsou příliš složité.

Získané ponaučení jsou:

1. Vždy ověřte stopy z jiných zdrojů, abyste se ujistili, že odpovídají části, kterou držíte v rukou.
2. Použijte software EDA, který umožňuje (rozumně) snadnou úpravu symbolů a stop.
3. Očekávejte neočekávané a využijte toho!

Další poznámkou je vždy zajistit, aby pin-outy byly stejné i při načítání symbolů třetích stran pro vaše schéma. Neměl jsem s tím žádné problémy, ale v minulosti jsem měl problém, kdy společný regulátor napětí měl mezi výrobci různé vývody.