Ismerje meg, hogyan tervezzen egyedi alakú NYÁK -t az EasyEDA Online Eszközökkel: 12 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Mindig is szerettem volna egyedi PCB -t tervezni, és online eszközökkel és olcsó PCB prototípusokkal soha nem volt ilyen egyszerű, mint most! Még az is lehetséges, hogy a felületre szerelt alkatrészeket olcsón és egyszerűen összeszereljük kis mennyiségben, hogy megmentsük a nehéz forrasztási feladatot! 10x PCB -t rendeltem összeszereléssel 50 USD alatti áron. Míg a PCB -k fontos funkciót töltenek be, az alkatrészek elrendezése fontos része annak megjelenésének. Forgattam a táblán lévő alkatrészeket, hogy igazodjanak a csillag pontjaihoz.

Ez az utasítás megtanítja:

• Az egyéni PCB -alakzat rajzolása az InkScape -ben (ingyenes, nyílt forráskódú grafikus eszköz)
• Az EasyEDA áramkör- és NYÁK -tervező eszközök használata (ingyenes és online, telepítés nem szükséges!)
• Hogyan importálhatja az SVG -t az EasyEDA -ba az egyéni NYÁK -formához és selyemképernyőhöz
• Hogyan tervezzünk egy egyszerű „Arduino” programozható MCU -t
• A JLCPCB felületre szerelhető szerelvény használata a táblák elkészítéséhez és összeszereléséhez

A "Csillag" jellemzői

• Egyedi 5 pontos csillag alakú NYÁK
• Animált világítás - oldalanként 10x LED, kétoldalas
• arduino programozható ATMEGA328P mikrovezérlő
• 2x gomb az interaktivitáshoz - egyszerű játékot készíthet
• mikro USB tápellátás (opció)
• Hálózzon több csillagot nagyobb animációkhoz (opció) soros kommunikációval

Frissítve 02APR2020 a táblák beérkezése után.

Kellékek

Lásd a BOM (Bill of Materials) fájlt és a sematikus PDF fájlt.

Lásd a mellékelt teljes vázlatot.

Itt egy link az EasyEDA projekthez egy későbbi lépésből -

1. lépés: Hozza létre a tervezést az InkScape -ben

Először tervezzük meg a NYÁK alakját és bármilyen selyemképernyős rajzot a NYÁK-on.

1. Töltse le és telepítse az inkScape -t
2. Hozzon létre egy új dokumentumot
3. A téglalap eszközzel 100x100 mm -es téglalapot hozhat létre. A JLCPCB olcsóbb PCB -ket kínál ebben a méretben.
4. A sokszög eszközzel hozzon létre egy téglalapba illeszkedő csillagformát

5. Adjon hozzá további részleteket, pl. kis csillaggrafika a körvonalon belül, ahová a LED -eket helyezem el

   1. Kezdje azzal, hogy hozzáadja az alakzatokat a csillag egyik pontjához, pl. A csúcs
   2. Adjon hozzá egy lekerekített sarkot (a biztonság kedvéért!) Bezier görbe segítségével
   3. Válassza ki az összes alakzatot ezen a ponton, és csoportosítsa őket
   4. Ezt a csoportot másolhatjuk és forgathatjuk a csillag többi pontjára

      "Szerkesztés -> Klónozás -> Csempézett klónok létrehozása"

6. Ha megkerülte a sarkokat, akkor el kell távolítanunk azokat a pontokat, amelyekre már nincs szükség

   1. Ehhez manuálisan rajzoltam meg a görbéket összekötő egyeneseket
   2. Ezután távolítsa el az eredeti csillagot

Mentse el a kép 2 verzióját

• V: szitanyomás - Teljes kép a selyemszitához használt összes részlettel
• B: tábla körvonalai - a fentiek szerint, de távolítson el minden részletet a központból, csak a körvonalat hagyva. Ez határozza meg a NYÁK alakját.

Mentse el mindkét fájl. DXF verzióit

• fájl -> Mentés másként ->.dxf
• Használja a részleteket

Példa inkcape.svg és.dxf fájlok csatolva.

2. lépés: Importálja a.dxf fájlt az EasyEDA -ba az egyéni alakzat létrehozásához

Ez a lépés új projektet hoz létre az EasyEDA online eszközön, és importálja a.dxf fájlt a NYÁK és a selyemképernyő alakjának beállításához. Az EasyEDA egy ingyenes online sematikus és PCB szerkesztő. Ezt azért választottam, mert könnyebb volt, mint letölteni és telepíteni a sok rendelkezésre álló eszköz közül egyet. Úgy tűnik, hogy nagyszerű az én igényeimhez, és jól integrálható a JLCPCB PCB prototípusokhoz és LCSC alkatrészekhez.

Hozzon létre projektet és NYÁK -t

1. Látogasson el a https://easyeda.com/ oldalra, és hozzon létre egy ingyenes fiókot.

2. Hozzon létre egy új projektet a munkaterületén

   Fájl mentse el a vázlatot

3. Kattintson a jobb gombbal a projekt nevére, és válassza az "Új NYÁK" lehetőséget

   1. OK az alapértelmezett értékek (100x100mm)
   2. Megjegyzés - később visszatérhetünk, és szerkeszthetjük a vázlatot, és hozzáadhatunk összetevőket

4. Importálja a tábla vázlatát

   1. Fájl -> DXF importálása
   2. Válassza ki a.dxf board vázlatfájlt az inkScape -ből
   3. Ellenőrizze, hogy a réteg beállítása "BoardOutLine"
   4. Kattintson az „Import” gombra
   5. Helyezze a meglévő 100x100 téglalapba
   6. Törölje a téglalapot, az új csillagforma a BoardOutLine
   7. Ellenőrizze, hogy a rózsaszín BoardOutLine rétegen van -e, ha nem, jelölje ki, és módosítsa a réteget a jobb felső panelen

5. Importálja a selyemképernyős képet

   1. Fájl -> DXF importálása
   2. Válassza ki a.dxf selyemképernyős fájlt az inkScape -ből
   3. Ellenőrizze, hogy a Réteg beállítása "TopSilkLayer"
   4. Kattintson az „Import” gombra
   5. Helyezze a tábla körvonalára (nagyításhoz egérgörgővel a pontosság érdekében)

6. Ellenőrizze az eredményeket a 3D előnézet megtekintésével

   Kattintson a "kamera" ikonra és a "3D nézet" gombra

Következő lépés - összetevők hozzáadása:)

3. lépés: Tervezze meg a használni kívánt összetevőket, beleértve az SMD összeszerelést

Most, hogy egyedi alakzatunk van, elkezdhetjük az összetevők hozzáadását.

Egyszerűen elhelyezheti az alkatrészeket közvetlenül a NYÁK -szerkesztőben, de jobb, ha hozzáadja őket a sematikus nézethez, majd nyomja meg a „NYÁK frissítése” gombot, hogy hozzáadja őket a NYÁK -hoz.

Megjegyzés - a JLCPCB (https://jlcpcb.com/smt-assemble) által kínált NYÁK -összeszerelési szolgáltatások igénybevételéhez fontos, hogy egy adott listából származó összetevőket használjon.

• Töltse le az XLS alkatrészlistát

  • Jelenleg -
  • Amely linkelt:

Alkatrészválasztás:

• bázis

  A legolcsóbb megoldás az, ha a „bázis” listájukból származó alkatrészeket használ, mivel ezek már fel vannak töltve a kiválasztó és elhelyező gépekre

• kiterjeszt

  Vannak további „kiterjesztett” részek, de mindegyiknek van egy további költsége. például. az ebben a projektben használt LED -ek és ATMEG328P egyaránt kiterjesztettek, azonban minden diszkrét ellenállás, kondenzátor és kerámia rezonátor szabványos alkatrész

• egyéb - később manuálisan hozzáadva a táblához

  Úgy döntöttem, hogy manuálisan hozzáadom az USB -csatlakozót, a nyomógombokat és a programozási fejlécet

A mellékelt kép egy képernyőkép a projektben használt alkatrészek részhalmazáról. Hozzáadtam a "MyProject" oszlopot, hogy segítsen leszűrni a számomra fontos összetevőket. A forrasztás megkönnyítése érdekében többnyire 0805 lábnyomot választottam. A kristály/kerámia rezonátor nehezen forrasztható kézzel.

Az LCSC cikkszám, pl. C14877, közvetlenül használható a sematikus (és PCB) szerkesztőben.

BOM összefoglalása

• C84258. - hűvös fehér LED, nagyon világos (még akkor is, ha 2x LED -ek osztják a 150R ellenállást 5 V -on) és szép diffúzor
• C7171 - 10uF leválasztó kupak x2
• C17444 - 12K ellenállás RESET csap felhúzáshoz x1
• C17471 - 150R ellenállás sorban, LED -ekkel x10
• C21120 - 220nF leválasztó kupak x2
• C13738 - 16MHz kerámia rezonátor beépített kupakkal
• C14877 - ATMEGA328P MCU

4. lépés: Készítse el a vázlatot, tegye programozhatóvá az Arduino -t

Ennek a kialakításnak a középpontjában az ATMEGA328P található, amelyet számos Arduino -ban használnak, köztük az Uno, a Nano és a Pro Mini. Ez azt jelenti, hogy lehetséges az Arduino IDE használata a kód írásához és a tábla programozásához.

Ezt a táblát úgy terveztem, hogy minimális komponensszámot használjon a költségek csökkentése és a tábla egyszerűsége érdekében, de továbbra is lehetővé teszi, hogy az ISP „In System Programming” fejlécén keresztül programozzák, mintha Arduino Nano lenne.

Értsd meg a pinoutot

Tekintse meg a https://github.com/MCUdude/MiniCore webhelyről mellékelt pinout diagramot, hogy megtudja, hogyan térképezi le az MCU fizikai csapjait az arduino tűnevekhez. például. A fizikai MCU 1. tű, (bal felső sarok) szintén arduino 3 -as érintkező (D3 feliratú nano -n), amelyet az MCU -n belüli PD3 vezérel. Az arduino IDE szempontjából csak a „3” arduino tűt kell ismernie.

A nano utánzásának minimális összetevői:

• Az ATMEGA328P
• A kondenzátorok leválasztása az áramellátás simításához

• ISP „In System Programming” fejléc USB programozás helyett

  • 6 tűs fejléc, amely egy másik arduino programozható, ISP programozó képével
  • Megjegyzés - Az USB/soros programozás nem lehetséges USB -soros átalakító nélkül
• Lásd:

• 16MHz kerámia rezonátor

  • Erre akkor van szükség, ha egy nanót utánoz, mivel ezek mindig 5V és 16MHz külső rezonátorok
  • Megjegyezzük, hogy a legtöbb 3 vagy 4 tűs rezonátornak nincs szüksége külön kristályokra, amelyekre egy kristálynak szüksége van

Alternatív, még minimálisabb alkatrészkészlet a MiniCore segítségével

Ha nem szeretné, vagy nincs kristálya vagy rezonátora, akkor használhatja az ATMEGA328P belső 8 MHz -es oszcillátorát. Ennek engedélyezéséhez be kell töltenie egy másik rendszerbetöltőt, pl. a MiniCore rendszerbetöltőt, további információkért tekintse meg a GitHub oldalt.

https://github.com/MCUdude/MiniCore

Most kezdje el hozzáadni az összetevőket:

• Kattintson a jobb gombbal a "komponens elhelyezése" elemre
• A keresőmezőbe írja be a táblázatból származó cikkszámot / LCSC pl. C14877 az ATMEGA328P-AU számára
• Helyezze a vázlatra

• Ismételje meg a többi komponensnél is - sapkák, ellenállások, LED -ek

  kezdetben mindegyik összetevőből egyet, majd szükség szerint másolja és illessze be őket a terv köré

5. lépés: Adja hozzá ezeket az összetevőket a NYÁK -hoz az "Update PCB" segítségével

Az EasyEDA online szerkesztő egyik ügyes tulajdonsága, hogy képes változtatni a sematikus ábrán, majd frissíteni a NYÁK -t.

• A sematikus szerkesztőben kattintson a fájl mentése gombra

• Ezután kattintson a "PCB frissítése" gombra az eszköztáron

  • Egy ablak jelenik meg, amely tájékoztatja a változásokról
  • 'Módosítások elfogadása'
• Az új alkatrészek most a jobb alsó sarokban vannak elhelyezve

• Vigye őket oda, ahová szeretné

  • nyomja meg a teret, hogy elforgassa 90 fokkal
  • használja az egér görgőjét a nagyításhoz

• Vegye figyelembe a „patkányvonalakat”, amelyek azt mutatják, hogy az alkatrészeket hol kell csatlakoztatni

  használja az alkatrészek elforgatását a kábelezés megkönnyítésére

• Ha az alkatrészeket az alsó oldalra szeretné helyezni, kattintson az összetevőre, és a jobb felső sarokban módosítsa a TopLayer elemet az alsó rétegre

6. lépés: Irányítsa az alkatrészeket a NYÁK -ra

Most kösse be az alkatrészeket a patkányvonalak szerint

• Használja a "track" gombot az eszköztáron
• Kattintson az egyik összetevőre, majd a következőre
• A rétegek közötti kapcsolódáshoz használjon vias -t

• Adjon hozzá egy földelési síkot az egész felső réteghez, hogy automatikusan összekapcsolja az összes földelőcsapot

  • A „rézterület” gombbal rajzoljon egy téglalapot, amely lefedi az egész táblát. Az eszköz automatikusan kitölti a megfelelő területet, és alapértelmezés szerint csatlakozik a GND hálózathoz
  • Adjon hozzá egy másik síkot a VCC alsó rétegéhez
• Nyissa meg a 3D nézetet az előrehaladás ellenőrzéséhez

Úgy döntöttem, hogy az irányítást nagyon közvetlennek és tisztának tartom. Megnéztem a NYÁK elrendezését, hogy kiválasszam, hogy az MCU melyik csapját csatlakoztassam az egyes LED -ekhez, hogy egyszerűsítsem az útválasztást, és a tervezési folyamat részévé tegyem.

Könnyű visszakapcsolni a sematikus megjelenítőre, és hozzáadni egy net nevet a tűhöz, pl. Az U1 23 -as érintkező csatlakozik a hálózati LED4 -hez. Helyezze ugyanazt a hálócímkét a LED -re, frissítse a NYÁK -t és irányítsa a nyomvonalat.

** Itt egy link a projekthez az EasyEDA webhelyen:

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

7. lépés: További összetevők hozzáadása a tervezés befejezéséig, szükség szerint forgassa el

Folyamatosan adjon hozzá LED -eket, gombokat stb.

Egyénileg forgathatja az egyes összetevőket, pl. egy 5 pontos csillag esetében minden pont 72 fokos távolságra van egymástól. Ahhoz, hogy a LED -ek és más alkatrészek megfelelő szögeit beírja a 72 -es típusba a forgó dobozba, és nyomja meg a szóközt, hogy egyszerre 90 fokkal elforgassa, amíg meg nem kapja a keresett eredményt. Néha más, 72 -hez kapcsolódó szögekre is szüksége van, pl. 90 - 72 = 18. Vagy 2x 18 = 36. A 18/36/72 és a 90 fokos forgatások segítségével igazodhat a csillag összes fő tengelyéhez.

Lásd a csatolt PDF -t a teljes vázlatról [vegye figyelembe, hogy ez kissé eltér a korábbi képernyőfelvételektől, de ugyanazok az elvek]

8. lépés: Rendelje meg a NYÁK -t és opcionálisan adjon hozzá SMD -összeállítást

Miután befejezte a tervezést, áttekintette és ellenőrizte, hogy nincs -e hiba, menjen tovább, és hozza létre a Gerber -fájlokat. Felkérést kap a tervezési szabályok ellenőrzésére (DRC). Ellenőrizze, hogy nincs -e hiba, és mentse a Gerber -fájlokat a gyártáshoz, vagy nyissa meg a JLCPCB -t közvetlenül a szerkesztőből.

Ha használni szeretné az SMD gyártási szolgáltatásokat, akkor mentse el a BOM -ot (anyagjegyzék) és a pick and place fájlt (ez mondja meg a gépeknek, hogy hol kell elhelyezni az alkatrészeket)

Végezze el a rendelési folyamatot, és ellenőrizze újra a polarizált alkatrészek, például LED -ek, kondenzátorok, rezonátorok és maga az MCU tájolását!

10 összeszerelt tábla (USB és programozási fejléc nélkül) ára körülbelül 35 GBP volt (kb. 45 USD az árfolyamtól függően).

Figyelje a frissítő e -maileket, és kövesse a tábláját, és építsen a JLCPCB webhelyén.

9. lépés: A szoftver prototípusa (.ino fájl csatolva)

Amíg a táblák megérkezésére várunk, ideje elkezdeni a szoftver írását:)

Egy Arduino Nano -t helyeztem egy kenyérsütő táblára, és a LED -eket ugyanarra a helyre kötöttem, és ugyanazokkal a csatlakozásokkal, amelyek utánozzák a NYÁK -t. Lehetővé kell tenni, hogy ugyanezt a szoftvert közvetlenül a NYÁK -ra töltse, bár Arduino internetszolgáltatóval.

A kód tömböket használ a programozás egyszerűsítésére. A "FastLED.h" könyvtárat is importáltam, mivel tartalmaz néhány hasznos segítő funkciót, például a sin8 ()

Íme néhány kiemelés:

Ez a tömb leképezi az Arduino csapokat a LED1 -ig 10 -ig. A LED1 az Arduino A2 megfelelőjéhez van csatlakoztatva, a LED10 pedig a D4 -hez

• // hozzon létre egy tömböt a LED1, LED2 stb. és a LED10 csatlakozó fizikai tűnevekből
• const byte ledpins = {A2, A3, A1, A0, 9, 10, 6, 5, 3, 4};

A fő hurok egy egyszerű szoftveres PWM rutin, amely ellenőrzi a „pwm_now” értéket az aktuális „led_brightness” értékkel szemben.

Ez jelenleg tesztkód néhány világítási mintával való kísérletezéshez.

10. lépés: Csomagolja ki a dobozt és csodálja meg az új PCB-ket! Opcionális - Forrasztó kiegészítő alkatrészek

Élvezze a dobozmentesítést és csodálja meg saját egyedi PCB-jét:)

Az SMD szerelvénynél az összes fontos alkatrészt az egyik oldalra forrasztottam, hogy működő eszközt kapjak.

Opcionális - további alkatrészek forrasztása:

• Micro-USB csatlakozó a tápellátáshoz (nem programozás)
• Nyomógombok - interaktívvá tételéhez
• LED -ek a hátoldalon - legyen kétoldalas!

11. lépés: Programozza be a táblát ArduinoISP programozóval

Ez a mulatságos rész. Az Arduino rendszerbetöltő és a kód betöltése a NYÁK -ra!

Néhány nappal az első leírás után megérkeztek a táblák! 10x tábla, fantasztikusan jól elkészítve, és az alkatrészek szépen forrasztva, és minden tökéletesen működik.

Csatlakoztasson egy tartalék Arduino -t ArduinoISP programozóként

Arduino Nano -t használok egy kis kenyérsütőn, amely ArduioISP programozóként van bekötve. Ez azt jelenti, hogy az IDE-ről USB-n keresztül csatlakozik a nano-hoz, amely a 6-tűs programozási csatlakozón keresztül csatlakozik a céleszközhöz.

A pinout ugyanaz, mint a nano IP csatlakozó, alapvetően csak MISO/MOSI/RST/SCK/5V/GND

További részletekért lásd ezt a linket:

1 - MISO

2 - +5V

3 - SCK

4 - MOSI

5 - RST => az Arduino nano 10. csapjából hajtva

6 - GND

Töltse be az ArduinoISP vázlatot a programozóra

• Példák -> 11. ArduinoISP -> ArduinoISP
• Megjegyzés - amikor ezt a képet feltölti a programozóhoz, el kell távolítani az RST és GND csapok közötti kondenzátort. Tegye vissza ezt a programozó használata előtt.

Töltse fel a rendszerbetöltött kódot a céllapra

• Csatlakoztassa a programozót a célhoz a 6 tűs csatlakozóval

  A 6x -os tűs fejlécet forrasztás nélkül tarthatja a NYÁK -hoz, ha ferdén tartja, így jó érintkezést biztosít

• Ha a táblán van a 16 MHz -es kerámia rezonátor, és szívesen feltérképezi a pinoutot az arduino nano -hoz, akkor egyszerűen programozza a táblát, mint egy Arduino nano -t, de a következő beállításokkal:

  • Tábla: "Arduino Nano"
  • Processzor: "ATmega328P"
  • Programozó: "Arduino mint internetszolgáltató"

• Töltse fel a rendszerbetöltőt

  Ezzel beállítja az MCU biztosítékait, hogy engedélyezze a 16 MHz -es külső kristályt vagy rezonátort. Ha nincs ilyen, akkor használjon alternatív rendszerbetöltőt, pl. minicore

• Töltse fel a kódot

  Fontos - mivel a programozóval töltjük le a kódot, a FELTÖLTÉS (=>) gomb megnyomásakor a SHIFT billentyűt kell megnyomnia. Ez megváltoztatja a programozást a normál „feltöltésről” soros porton keresztül, és ehelyett a „feltöltés programozóval” funkciót használja az internetszolgáltató csapjaiba

Ha a fentiek sikeresek voltak, akkor most sok villogó LED -rel kell rendelkeznie!:

12. lépés: Élvezze a projektet

Remélem, hasznosnak találta ezt az oktathatót. Sok órát töltöttem ezekkel az eszközökkel kísérletezve, hogy érdekes PCB-ket készítsek, és nagyon kényelmesnek találtam az online eszközöket.

Ez a kialakítás viszonylag egyszerű az áramkör szempontjából, de érdekes a fizikai elrendezés szempontjából. Az ünnepi időszakra is remek dekoráció lehet!

Második díj a PCB Design Challenge versenyen