Maksymalne wykorzystanie zamówienia PCB (i naprawa błędów): 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Zamawiając PCB przez Internet, często otrzymujesz 5 lub więcej identycznych PCB i nie zawsze potrzebujesz ich wszystkich. Niski koszt posiadania tych niestandardowych płytek drukowanych na zamówienie jest bardzo kuszący i często nie martwimy się, co zrobić z dodatkowymi. W poprzednim projekcie starałem się wykorzystać je najlepiej jak potrafiłem i tym razem zdecydowałem się planować z wyprzedzeniem. W innym Instructable potrzebowałem płytki drukowanej do przechowywania kilku płytek rozwojowych mikrokontrolerów opartych na Espressif i pomyślałem, że będzie to idealny przypadek dla płytek wielokrotnego użytku. Jednak nie wszystko idzie zgodnie z planem.

Krok 1: Projekt

Ten projekt wymagał płytki PCB do umieszczenia płytki rozwojowej ESP32 i płytki deweloperskiej typu Lolin ESP8266. Te dwie płyty mają sporo użytecznych pinów IO, które w ogóle nie miały być użyte w tym projekcie. Dodatkowe deski mogą być później bardzo przydatne, jeśli dostępnych będzie więcej nieużywanych szpilek. Chciałem również pomieścić dwa warianty płyt deweloperskich ESP32. Miałem wersję 38-pinową i 30-pinową. Porównując pinouty tych dwóch, można zauważyć, że jeśli pin „1” wersji 30-pinowej jest podłączony do pozycji pinu 2 wersji 38-pinowej, to większość pinów po lewej stronie będzie pasować. Zdecydowałem, że uda mi się to naprawić przez ostrożne użycie niektórych zworek.

Po prawej stronie planszy nie pasowali zbyt dobrze. Piny I2C (IO22 i IO21) były w porządku, podobnie jak UART0 (TX0 i RX0), jednak wszystkie piny SPI i UART2 zostały przesunięte. Pomyślałem, że mogę to naprawić również zworkami. Tak więc plan polegał na tym, aby móc używać obu typów płytek ESP32, a także wypełnić płytkę PCB tyloma pinami IO, ile myślałem, że pewnego dnia będę mógł użyć. Zależało mi też na tym, żeby mieć możliwość użycia dwóch płytek (ESP32 i ESP8266) osobno, żeby układ musiał umożliwiać cięcie PCB.

Krok 2: Układ PCB

Zacząłem od początkowego (podstawowego) projektu, którego potrzebowałem do tego projektu, a następnie postanowiłem go ulepszyć, aby pomieścić tyle zastosowań, ile mogłem rozsądnie zmieścić na płycie. Na drugim schemacie widać, że jest trochę bardziej zatłoczony.

Płytka drukowana nie może być większa niż 100 mm x 100 mm (mniejsza byłaby lepsza), więc dodało to trochę ograniczenia przestrzeni. Miałem początkowy układ we Fritzing i postanowiłem go kontynuować, ale nie zawracałem sobie głowy widokiem płytki prototypowej, ponieważ widać, że jest prawie niezrozumiały.

Ustawiłem wiele złączy portów I2C dla obu płyt ESP32 i ESP8266, ustawiłem każdy z nich tak, aby miał własne złącze zasilania i wyciągnąłem niektóre cyfrowe piny IO dla obu. Umieściłem dodatkowe otwory montażowe, aby można je było wyciąć i zamontować osobno. Postanowiłem, że w ogóle nie będę zawracał sobie głowy IO00, IO02 lub IO15 i skończyłem z przedstawionym układem.

Do użytku z 38-pinową płytą ESP32 należy zewrzeć następujące zworki: JG1, JG2 i JG4

Do użytku z 30-pinowymi płytami ESP32 zworki te wymagały zwarcia: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT i JPR.

Krok 3: PCB

Zamówiłem płytki PCB w PCBWay, ale są inni producenci, którzy mają podobne ekonomiczne i szybkie usługi. Wyglądały świetnie… dopóki nie przyjrzałam się dokładniej. Szerokość śladów płyt ESP32 i ESP8266 nie była odpowiednia. Szerokość śladu (między pinami) wynosiła 22,9 mm zamiast 25,4 mm dla płyty ESP32 i 27,9 mm dla płyty ESP8266. Układ otworów na gniazdo zasilania DC również nie pasował do moich gniazd zasilania (a otwory były za małe). To nie była wina producenta PCB, to była moja wina. Oczywiście powinienem wszystko sprawdzić dwukrotnie, a teraz musiałem znaleźć rozwiązanie. Zrobiłem też cięcie testowe, aby zobaczyć, jakie problemy się pojawią i oczywiście zrujnowało to konfigurację skoczków SPI (która, nawiasem mówiąc, nie działała zgodnie z planem).

Odkryłem, że gdybym wygiął żeńskie piny listwy pod kątem 90 stopni, mógłbym je przylutować do powierzchni płytki PCB, pozwalając na pewną regulację szerokości. Po dokładnym przylutowaniu narożnych pinów i sprawdzeniu szerokości, przylutowałem je wszystkie na miejscu i przetestowałem dopasowanie. Zadziałało!

Gniazdo zasilania wymagało podobnego obejścia, ale wszystkie pozostałe nagłówki pasują dobrze. Zapełniłem jedną nieobciętą płytkę drukowaną i przetestowałem ją z konfiguracją serwera WWW i działała dobrze. Następnie przeszedłem do ciętych płytek PCB. Płytka Lolin ESP8266 działała dobrze, ale rozstaw otworów montażowych był trochę ciasny.

30-pinowa płyta ESP32 również działała dobrze, jednak port SPI nie działał, a jedynym rozwiązaniem tego problemu były przewody połączeniowe na spodzie płyty.

Krok 4: Uwagi końcowe

Ogólnie uważam, że warto było postarać się, aby deski były bardziej przydatne do ponownego użytku. i już zacząłem używać jednej z ciętych płytek PCB do testowania przyszłego projektu. Zdecydowanie wolę to od używania płytek chlebowych. Prawdopodobnie nie będę już używał Fritzing, ponieważ nie jest przyjazny dla użytkownika do tworzenia śladów/symboli w porównaniu z innymi pakietami (np. KiCad). Bardzo ułatwia odczytywanie widoków tablicy prototypowej, o ile nie są one zbyt złożone.

Wyciągnięte wnioski to:

1. Zawsze sprawdzaj ślady z innych źródeł, aby upewnić się, że pasują do części, którą trzymasz w rękach.
2. Korzystaj z oprogramowania EDA, które umożliwia (rozsądnie) łatwą modyfikację symboli i śladów.
3. Oczekuj nieoczekiwanego i wykorzystaj to jak najlepiej!

Dodatkową uwagą jest upewnienie się, że przy pobieraniu symboli stron trzecich do schematu zawsze należy się upewnić, że pinezki są takie same. Nie miałem z tym żadnych problemów, ale w przeszłości miałem problem, w którym wspólny regulator napięcia miał różne piny między producentami.