بیاموزید که چگونه با استفاده از ابزارهای آنلاین EasyEDA یک PCB شکل سفارشی طراحی کنید: 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

من همیشه می خواستم یک PCB سفارشی طراحی کنم ، و با ابزارهای آنلاین و نمونه سازی ارزان PCB هرگز آسان تر از الان نبوده است! حتی ممکن است اجزای رویه را به صورت ارزان و آسان در حجم کم مونتاژ کنید تا در کار سخت لحیم کاری صرفه جویی شود! من 10 برابر PCB با مونتاژ با قیمت کمتر از 50 دلار آمریکا سفارش داده ام. در حالی که PCB ها عملکرد مهمی را انجام می دهند ، طرح اجزاء بخش مهمی از ظاهر آن است. من اجزای روی تخته را چرخانده ام تا با نقاط ستاره هماهنگ شوند.

این دستورالعمل به شما می آموزد:

• نحوه رسم شکل PCB سفارشی در InkScape (ابزار گرافیکی رایگان و منبع باز)
• نحوه استفاده از ابزار EasyEDA برای طراحی مدار و PCB (رایگان و آنلاین ، بدون نیاز به نصب!)
• نحوه وارد کردن SVG به EasyEDA برای شکل PCB سفارشی و صفحه ابریشمی
• نحوه طراحی یک طراحی MCU ساده با برنامه ریزی Arduino
• نحوه استفاده از مجموعه JLCPCB برای نصب تخته و مونتاژ

ویژگی های "ستاره"

• PCB سفارشی 5 نقطه ای به شکل ستاره
• روشنایی متحرک - 10 برابر LED در هر طرف ، دو طرفه
• میکروکترولر ATMEGA328P قابل برنامه ریزی arduino
• دکمه های 2 برابر برای تعامل - می توانید یک بازی ساده بسازید
• تغذیه میکرو USB (اختیاری)
• ستارگان متعدد را برای انیمیشن های بزرگتر (اختیاری) با ارتباطات سریالی شبکه کنید

02APR2020 را پس از دریافت تخته ها به روز کرد.

تدارکات

به فایل BOM (بیل مواد) و PDF شماتیک پیوست مراجعه کنید.

طرح کلی را در پیوست مشاهده کنید.

در اینجا پیوندی به پروژه EasyEDA از مرحله بعد وجود دارد -

مرحله 1: طراحی را در InkScape ایجاد کنید

ابتدا بیایید شکل PCB و هر نوع صفحه نمایش ابریشمی را که روی PCB کار می کند طراحی کنیم.

1. inkscape را بارگیری و نصب کنید
2. یک سند جدید ایجاد کنید
3. از ابزار مستطیل برای ایجاد یک مستطیل 100x100mm استفاده کنید. JLCPCB با این اندازه PCB های ارزان تری ارائه می دهد.
4. از ابزار چند ضلعی برای ایجاد شکل ستاره متناسب با مستطیل استفاده کنید

5. جزئیات دیگر را اضافه کنید ، به عنوان مثال گرافیک ستاره کوچک در طرح کلی جایی که من LED ها را در آن قرار می دهم

   1. با افزودن اشکال برای یک نقطه از ستاره شروع کنید ، به عنوان مثال. بالاترین
   2. یک گوشه گرد (برای ایمنی!) با استفاده از منحنی بزرگتر اضافه کنید
   3. تمام اشکال موجود در این نقطه را انتخاب کرده و آنها را با هم گروه بندی کنید

   4. سپس می توانیم این گروه را کپی کرده و به نقاط دیگر ستاره بچرخانیم

      "ویرایش -> کلون -> ایجاد کلون های کاشی کاری شده"

6. اگر گوشه ها را دور زده اید ، باید نقاطی را که دیگر لازم نیست حذف کنیم

   1. برای انجام این کار ، من خطوط مستقیم منحنی ها را به صورت دستی ترسیم کردم
   2. سپس ، ستاره اصلی را بردارید

2 نسخه از این تصویر را ذخیره کنید

• A: silkscreen - تصویر کامل با تمام جزئیاتی که برای صفحه ابریشم استفاده می شود
• B: طرح کلی تخته - مانند بالا ، اما تمام جزئیات را در مرکز حذف کنید و فقط طرح کلی را باقی بگذارید. با این کار شکل PCB مشخص می شود.

نسخه های. DXF هر دو فایل را ذخیره کنید

• file -> Save -as ->.dxf
• از بازداشتی ها استفاده کنید

مثال فایلهای inkscape.svg و.dxf پیوست شده است.

مرحله 2:.dxf را برای ایجاد شکل دلخواه به EasyEDA وارد کنید

این مرحله یک پروژه جدید در ابزار آنلاین EasyEDA ایجاد می کند و.dxf را برای تنظیم شکل PCB و صفحه ابریشم وارد می کند. EasyEDA یک ویرایشگر شماتیک و چاپگر آنلاین رایگان است. من این را انتخاب کردم زیرا راحت تر از بارگیری و نصب یکی از بسیاری از ابزارهای موجود بود. به نظر می رسد برای نیازهای من عالی است و به خوبی با JLCPCB برای نمونه های اولیه PCB و قطعات LCSC ادغام می شود.

ایجاد پروژه و PCB

1. از https://easyeda.com/ دیدن کنید و یک حساب کاربری رایگان ایجاد کنید.

2. یک پروژه جدید در محیط کار خود ایجاد کنید

   فایل شماتیک را ذخیره کنید

3. روی نام پروژه و "PCB جدید" راست کلیک کنید

   1. پیش فرض ها را تأیید کنید (100x100 میلی متر)
   2. توجه - ما می توانیم برگردیم و شماتیک را بعداً ویرایش کنیم و اجزاء را اضافه کنیم

4. طرح کلی تخته را وارد کنید

   1. فایل -> وارد کردن DXF
   2. فایل نمای اصلی.dxf را از inkscape انتخاب کنید
   3. بررسی کنید که لایه روی "BoardOutLine" تنظیم شده باشد
   4. روی "وارد کردن" کلیک کنید
   5. آن را در مستطیل 100x100 موجود قرار دهید
   6. مستطیل را حذف کنید ، شکل جدید BoardOutLine است
   7. بررسی کنید که روی لایه صورتی BoardOutLine باشد ، در غیر این صورت ، آن را انتخاب کرده و لایه را در پنل سمت راست بالا تغییر دهید.

5. وارد کردن تصویر صفحه ابریشم

   1. فایل -> وارد کردن DXF
   2. فایل ابریشم.dxf را از inkscape انتخاب کنید
   3. بررسی کنید که لایه روی "TopSilkLayer" تنظیم شده باشد
   4. روی "وارد کردن" کلیک کنید
   5. آن را در بالای طرح بورد قرار دهید (برای دقت با چرخ ماوس بزرگنمایی کنید)

6. با پیش نمایش 3D پیش نمایش نتایج را بررسی کنید

   روی نماد "دوربین" و "نمای سه بعدی" کلیک کنید

مرحله بعدی - افزودن اجزا:)

مرحله 3: اجزای مورد استفاده خود را برنامه ریزی کنید ، از جمله SMD اسمبلی

اکنون که یک شکل سفارشی داریم ، می توانیم افزودن اجزا را شروع کنیم.

شما به سادگی می توانید قطعات را مستقیماً در ویرایشگر PCB قرار دهید ، اما بهتر است آنها را به نمای شماتیک اضافه کنید و سپس روی "Update PCB" ضربه بزنید تا به PCB اضافه شود.

توجه - برای استفاده از خدمات مونتاژ PCB ارائه شده توسط JLCPCB (https://jlcpcb.com/smt-assembly) ، مهم است که از اجزای لیست خاصی استفاده کنید.

• لیست قطعات XLS را بارگیری کنید

  • در حال حاضر -
  • که از: https://jlcpcb.com/smt-assembly پیوند خورده است

انتخاب قطعات:

• پایه

  ارزان ترین گزینه استفاده از قطعات از لیست "اصلی" آنها است زیرا این قطعات قبلاً در دستگاههای انتخاب و مکان بارگذاری شده اند

• توسعه دادن، گسترش

  قطعات اضافی اضافی وجود دارد ، اما برای هر کدام هزینه اضافی وجود دارد. به عنوان مثال، چراغ های LED و ATMEG328P که من در این پروژه استفاده می کنم هر دو گسترش یافته اند ، با این حال همه مقاومت ها ، خازن ها و رزوناتور سرامیکی قطعات استاندارد هستند

• دیگر - بعداً به صورت دستی به هیئت مدیره اضافه شد

  من انتخاب کردم که اتصال USB ، دکمه ها و سربرگ برنامه نویسی را به صورت دستی اضافه کنم

تصویر پیوست یک تصویر از زیرمجموعه قسمتهایی است که در پروژه استفاده کرده ام. من یک ستون "MyProject" اضافه کردم تا به من در فیلتر کردن اجزای موردنظر کمک کند. من عمدتا 0805 رد پا را برای سهولت لحیم کاری انتخاب کردم. لحیم کاری کریستال/سرامیک با دست دشوار است.

شماره قسمت LCSC ، به عنوان مثال C14877 ، می تواند مستقیماً در ویرایشگر شماتیک (و PCB) استفاده شود.

خلاصه BOM

• C84258. - LED سفید سرد ، بسیار روشن (حتی با LED های 2 برابر که مقاومت 150R را در 5 ولت به اشتراک می گذارند) و پخش کننده خوب آن را ساخته است
• C7171 - کلاهک جدا شدن 10uF x2
• C17444 - مقاومت 12K برای RESET pin pull -up x1
• سری C17471 - مقاومت 150R با LED های x10
• C21120 - 220nF جدا کردن کلاه x2
• C13738 - رزوناتور سرامیکی 16 مگاهرتز با کلاهک های یکپارچه
• C14877 - ATMEGA328P MCU

مرحله 4: شماتیک را بسازید ، آن را با آردوینو قابل برنامه ریزی کنید

در قلب این طراحی یک ATMEGA328P قرار دارد که در بسیاری از آردوینوها از جمله Uno ، Nano و Pro Mini استفاده می شود. این بدان معناست که می توانید از Arduino IDE برای نوشتن کد و برنامه نویسی برد استفاده کنید.

من این برد را طوری طراحی کرده ام که از حداقل تعداد قطعات برای کاهش هزینه و ساده نگه داشتن برد استفاده می کند اما همچنان می توان آن را از طریق سربرگ ISP "In System Programming" طوری برنامه ریزی کرد که گویی Arduino Nano است.

پیکان را درک کنید

به نمودار pinout پیوست شده از https://github.com/MCUdude/MiniCore مراجعه کنید تا ببینید چگونه پین های فیزیکی MCU به نام پین arduino نقشه می دهند. به عنوان مثال، پین MCU فیزیکی 1 ، (در بالا سمت چپ) نیز پین 3 آردوینو است (برچسب D3 در نانو) ، توسط PD3 در داخل MCU کنترل می شود. از نظر IDE آردوینو فقط باید پین آردوینو '3' را بشناسید.

حداقل اجزا برای تقلید از نانو:

• ATMEGA328P
• جدا کردن خازن ها برای صاف کردن منبع تغذیه

• سربرگ ISP "In System Programming" به جای برنامه نویسی USB

  • هدر 6 پین که می تواند از یک آردوینو دیگر با تصویر برنامه نویس ISP برنامه ریزی شود
  • توجه - برنامه نویسی USB/سریال بدون مبدل USB به سریال امکان پذیر نیست
• به https://www.arduino.cc/fa/tutorial/arduinoISPOpti… مراجعه کنید

• رزوناتور سرامیکی 16 مگاهرتز

  • اگر شما از یک نانو تقلید می کنید این مورد ضروری است زیرا آنها همیشه رزوناتور خارجی 5 ولت و 16 مگاهرتز هستند
  • توجه داشته باشید که اکثر رزوناتورهای 3 یا 4 پین نیازی به خازن های جداگانه ای ندارند که کریستال به آن احتیاج دارد

با MiniCore مجموعه کامپوننت های جایگزین ، حتی بیشترین مجموعه

اگر نمی خواهید یا بلور یا رزوناتور ندارید ، می توانید از نوسان ساز داخلی 8 مگاهرتز داخل ATMEGA328P استفاده کنید. برای فعال کردن این مورد ، باید یک بوت لودر متفاوت بارگذاری کنید ، به عنوان مثال. بوت لودر MiniCore ، برای اطلاعات بیشتر به GitHub مراجعه کنید.

https://github.com/MCUdude/MiniCore

حالا شروع به افزودن اجزا کنید:

• روی "محل جزء" راست کلیک کنید
• در کادر جستجو شماره قسمت از صفحه گسترده / LCSC را وارد کنید. C14877 برای ATMEGA328P-AU
• آن را روی شماتیک قرار دهید

• برای اجزای دیگر - سرپوش ، مقاومت ، LED ها این کار را تکرار کنید

  در ابتدا یکی از هر جزء ، سپس در صورت نیاز آنها را در اطراف طرح کپی و جایگذاری کنید

مرحله 5: این قطعات را با "Update PCB" به PCB اضافه کنید

یکی از ویژگی های شفاف ویرایشگر آنلاین EasyEDA توانایی ایجاد تغییرات در شماتیک و به روز رسانی PCB است.

• در ویرایشگر شماتیک ، ذخیره فایل را فشار دهید

• سپس ، دکمه "Update PCB" در نوار ابزار

  • یک پنجره باز می شود تا به شما بگوید چه چیزی تغییر کرده است
  • 'تغغیرات را اعمال کن'
• اجزای جدید اکنون در گوشه پایین سمت راست قرار داده شده اند

• آنها را به جایی که می خواهید منتقل کنید

  • به فضا ضربه بزنید تا 90 درجه بچرخد
  • برای بزرگنمایی از چرخ ماوس استفاده کنید

• به "خطوط موش" توجه کنید که محل اتصال قطعات را نشان می دهد

  از چرخش قطعات برای سهولت سیم کشی استفاده کنید

• برای قرار دادن اجزا در قسمت زیر ، روی یک جزء کلیک کنید و در گوشه سمت راست بالا ، TopLayer را به لایه پایین تغییر دهید.

مرحله 6: قطعات را روی PCB مسیریابی کنید

حالا قطعات را همانطور که در خطوط نشان داده شده است سیم کشی کنید

• از دکمه "track" در نوار ابزار استفاده کنید
• روی یک جزء ، سپس روی بعدی کلیک کنید
• برای اتصال بین لایه ها از vias استفاده کنید

• یک سطح زمین را در تمام لایه بالا اضافه کنید تا به طور خودکار همه پایه های زمین را به هم متصل کنید

  • از دکمه "مس مساحت" برای رسم مستطیلی که تمام تخته را می پوشاند استفاده کنید. این ابزار به طور خودکار منطقه صحیح را پر کرده و به طور پیش فرض به شبکه GND متصل می شود
  • یک صفحه دیگر برای لایه زیرین VCC اضافه کنید
• نمای سه بعدی را باز کنید تا پیشرفت خود را بررسی کنید

من تصمیم گرفتم مسیریابی را بسیار مستقیم و مرتب نگه دارم. من به طرح PCB نگاه کردم تا انتخاب کنم کدام پین MCU به هر LED متصل شود تا مسیریابی ساده شده و بخشی از فرآیند طراحی شود.

به راحتی می توانید به نماینده شماتیک برگردید و یک نام خالص به پین اضافه کنید ، به عنوان مثال. پین U1 23 به LED4 خالص متصل می شود. برچسب خالص مشابه را روی LED قرار دهید ، PCB را به روز کنید و مسیر را مسیریابی کنید.

** در اینجا پیوندی به پروژه در وب سایت EasyEDA وجود دارد:

easyeda.com/neil.parris/thestar-instructab…

مرحله 7: اجزای بیشتری را اضافه کنید تا طراحی کامل شود ، در صورت لزوم بچرخانید

به افزودن LED ها ، دکمه ها و غیره ادامه دهید.

می توانید به صورت سفارشی هر جزء را بچرخانید ، به عنوان مثال برای یک ستاره 5 نقطه ای ، هر نقطه 72 درجه از هم فاصله دارد. برای وارد کردن زاویه های مناسب برای LED ها و سایر اجزای نوع 72 در جعبه چرخش ، و فضا را فشار دهید تا 90 درجه بچرخد تا زمانی که به نتیجه مورد نظر خود برسید. گاهی اوقات به زوایای دیگر مربوط به 72 نیاز دارید ، به عنوان مثال. 90 - 72 = 18. یا 2x 18 = 36. با 18/36/72 و چرخش 90 درجه می توانید با تمام محورهای اصلی ستاره همسو شوید.

PDF پیوست شده طرح کلی را مشاهده کنید [توجه داشته باشید که این طرح کمی متفاوت از عکس های قبلی است ، اما اصول یکسانی دارد]

مرحله 8: PCB را سفارش دهید و اختیاری SMD Build را اضافه کنید

پس از اتمام طراحی ، بررسی آن و بررسی اینکه هیچ اشتباهی وجود ندارد ، پیش بروید و فایل های Gerber را ایجاد کنید. از شما می خواهد که کنترل قوانین طراحی (DRC) را انجام دهید. بررسی کنید که خطایی وجود ندارد و فایل های Gerber را برای تولید ذخیره کنید یا JLCPCB را مستقیماً از ویرایشگر باز کنید.

اگر می خواهید از خدمات تولید SMD استفاده کنید ، BOM (صورتحساب مواد) را نیز ذخیره کرده و فایل را انتخاب کرده و قرار دهید (این به ماشین آلات می گوید اجزای خود را در کجا قرار دهید)

مراحل سفارش را طی کنید و جهت قطعات قطبی مانند LED ها ، خازن ها ، رزوناتورها و خود MCU را دوباره بررسی کنید!

برای 10 تخته مونتاژ (بدون سرصفحه USB و برنامه نویسی) هزینه ای در حدود 35 پوند پوند (حدود 45 دلار آمریکا بسته به نرخ ارز) ارسال شده است.

به دنبال ایمیل به روز شده باشید و هیئت مدیره خود را پیگیری کرده و از طریق وب سایت JLCPCB بسازید.

مرحله 9: نمونه اولیه نرم افزار (فایل.ino پیوست شده است)

در حالی که منتظر رسیدن تابلوها هستید ، زمان شروع نوشتن نرم افزار فرا رسیده است:)

من یک آردوینو نانو را روی یک تخته نان قرار داده ام و LED ها را در همان مکان وصل کرده ام و اتصالات مشابهی را برای تقلید از PCB نصب کرده ام. سپس می توان این نرم افزار را مستقیماً بر روی PCB بارگذاری کرد ، هر چند با یک برنامه نویس ISP Arduino.

این کد از آرایه ها برای ساده تر کردن برنامه نویسی استفاده می کند. من کتابخانه "FastLED.h" را نیز وارد کرده ام زیرا دارای توابع کمکی مفیدی مانند sin8 () است

در اینجا برخی از نکات برجسته وجود دارد:

این آرایه پین های آردوینو را تا LED1 تا 10 نشان می دهد. LED1 به معادل Arduino A2 و LED10 به D4 متصل است.

• // مجموعه ای از نامهای فیزیکی پین متصل به LED1 ، LED2 و غیره به LED10 ایجاد کنید
• const byte ledpins = {A2، A3، A1، A0، 9، 10، 6، 5، 3، 4}؛

حلقه اصلی یک نرم افزار ساده PWM است که "pwm_now" را در برابر مقدار "led_brightness" فعلی بررسی می کند.

این در حال حاضر کد آزمایشی برای آزمایش چند الگوی روشنایی است.

مرحله 10: PCB های جدید خود را باز کنید و تحسین کنید! اختیاری - قطعات اضافی را لحیم کنید

از بوکس لذت ببرید و PCB سفارشی خود را تحسین کنید:)

با مونتاژ SMD ، همه اجزای مهم را یک طرفه لحیم کرده بودم تا یک دستگاه کار به من بدهند.

اختیاری - اجزای اضافی را لحیم کنید:

• اتصال میکرو USB برای برق (برنامه نویسی)
• دکمه های فشاری - برای تعاملی کردن آن
• LED ها در طرف معکوس - آن را دو طرفه کنید!

مرحله 11: هیئت مدیره را با یک برنامه نویس ArduinoISP برنامه ریزی کنید

این کمی سرگرم کننده است. بارگیری Arduino و کد را روی PCB بارگذاری کنید!

چند روز پس از اولین نوشتن این دستورالعمل ، تخته ها رسیدند! تخته های 10 برابر ، همه به طرز خارق العاده ای ساخته شده اند ، و اجزای آن به صورت لحیم کاری شده ، و همه کار می کنند.

Arduino اضافی را به عنوان برنامه نویس ArduinoISP سیم کشی کنید

من از Arduino Nano روی یک تخته نان کوچک استفاده می کنم که به عنوان برنامه نویس ArduioISP سیم کشی شده است. این بدان معناست که از IDE از طریق USB به نانو متصل می شود ، سپس از طریق اتصال برنامه نویسی 6 پین به دستگاه مورد نظر متصل می شود.

pinout همان اتصال نانو IP است ، اساساً فقط MISO/MOSI/RST/SCK/5V/GND

برای اطلاعات بیشتر به این پیوند مراجعه کنید:

1 - MISO

2 - +5V

3 - SCK

4 - MOSI

5 - RST => رانده شده از پین 10 آردوینو نانو

6 - GND

طرح ArduinoISP را روی برنامه نویس بارگذاری کنید

• مثالها -> 11. ArduinoISP -> ArduinoISP
• توجه - هنگام بارگذاری این تصویر بر روی برنامه نویس ، خازن بین پایه های RST و GND باید برداشته شود. قبل از استفاده از برنامه نویس ، این مورد را برگردانید.

کد بوت شده و کد را به برد مورد نظر ارسال کنید

• برنامه نویس را با اتصال 6 پین به هدف وصل کنید

  فقط می توانید یک سربرگ 6 برابر پین را بدون لحیم کاری با نگه داشتن آن در زاویه نگه دارید تا تماس خوبی برقرار شود

• اگر رزوناتور سرامیکی 16 مگاهرتز روی برد دارید و خوشحال می شوید که pinout را با arduino nano مطابقت دهید ، به سادگی برد را مانند Arduino nano برنامه ریزی کنید اما با تنظیمات زیر:

  • تابلو: "آردوینو نانو"
  • پردازنده: "ATmega328P"
  • برنامه نویس: "آردوینو به عنوان ISP"

• بوت لودر را بارگذاری کنید

  این فیوزها را در MCU تنظیم می کند تا کریستال یا رزوناتور خارجی 16 مگاهرتز را فعال کند. اگر این را ندارید ، از یک بوت لودر جایگزین استفاده کنید ، به عنوان مثال. minicore

• کد خود را بارگذاری کنید

  مهم - چون ما در حال بارگیری کد با برنامه نویس هستیم ، وقتی دکمه UPLOAD (=>) را فشار می دهید ، باید SHIFT را فشار دهید. این برنامه را از حالت "بارگذاری" معمولی روی پورت سریال تغییر می دهد و در عوض از "بارگذاری با برنامه نویس" در پین های ISP استفاده می کند

اگر موارد فوق موفقیت آمیز بود ، اکنون باید LED های چشمک زن زیادی داشته باشید!:

مرحله 12: از پروژه خود لذت ببرید

امیدوارم این آموزش مفید واقع شده باشد. من ساعت های زیادی را صرف آزمایش این ابزارها برای ساخت PCB های جالب کرده ام و ابزارهای آنلاین را بسیار راحت یافته ام.

این طرح خاص از نظر مدار نسبتاً ساده است ، اما از نظر چیدمان فیزیکی جالب است. همچنین می تواند دکوراسیونی مناسب برای تعطیلات باشد!

جایزه دوم در چالش طراحی PCB