Twórz płytki PCB dla hobbystów za pomocą profesjonalnych narzędzi CAD, modyfikując „zasady projektowania”: 15 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Fajnie, że dla hobbystów dostępne są profesjonalne narzędzia do płytek drukowanych. Oto kilka wskazówek, jak używać ich do projektowania płyt, które nie potrzebują profesjonalnego producenta, aby je WYKONAĆ…

Krok 1: Wprowadzenie, część 1 – Mój Gripe

Istnieje wiele samouczków w sieci na temat tworzenia własnych płytek z obwodami drukowanymi (PCB). Transfer tonera, fotosensybilne płytki PCB, ostre krawędzie; wszelkiego rodzaju informacje…

Podobnie istnieje wiele pakietów do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) zaprojektowanych w celu pomocy w tworzeniu projektów PCB, prawdopodobnie z towarzyszącymi schematami. Niektóre z nich mają niedrogie wersje skierowane do studentów i hobbystów. Widzę jednak na różnych stronach internetowych PCB tworzone za pomocą tych pakietów CAD przez hobbystów, które nie są "przyjazne" do faktycznego wytwarzania przez hobbystów przy użyciu metod opisanych na stronach PCB. Urocza opublikowana płytka drukowana nie jest aż tak przydatna, jeśli wymaga typowej minimalnej ceny 50 USD od profesjonalnego producenta płytek. Nie mam wątpliwości, że przy odpowiednim sprzęcie i materiałach eksploatacyjnych oraz odrobinie praktyki można uzyskać w domu wystarczająco dobre techniki wytwarzania PCB (wybierz) do produkcji wysokiej jakości płytki o znacznej złożoności, z drobnymi śladami, małymi otworami, i tak dalej. Ale wiele płytek PCB tak naprawdę nie wymaga takiej złożoności i byłoby miło, gdyby zostały ZAPROJEKTOWANE w taki sposób, że nie potrzeba dużego doświadczenia w tworzeniu płytek PCB, aby uzyskać działającą płytkę drukowaną. Ten dokument zawiera wskazówki dotyczące konfigurowania pakietu CAD w celu tworzenia płytek, które są łatwiejsze do wyprodukowania w środowisku hobbystycznym. Opiera się na pakiecie Eagle CAD firmy Cadsoft, ale zasady są stosunkowo ogólne i powinny mieć zastosowanie również do innych pakietów CAD.

Krok 2: Wprowadzenie, część 2 – Cadsoft ORZEŁ

Cadsoft EAGLE: https://www.cadsoftusa.com/Cadsoft to niemiecka firma, która jest prawdziwą mekką oświecenia w dystrybucji oprogramowania. Oprócz niedrogich profesjonalnych pakietów do projektowania PCB (1200 USD), mają licencje freeware, lite, non-profit i inne licencje pośrednie. Ich oprogramowanie działa pod systemami Windows, Linux i MacOSX. Jest nieco dziwaczny, ze stromą (ale niezbyt wysoką) krzywą uczenia się na froncie, ale z większości raportów nie jest tak samo jak w przypadku innych profesjonalnych pakietów CAD. Mają fora wsparcia online, które są aktywne zarówno ze strony firmy, jak i innych użytkowników, pakiet jest w trakcie rozwoju i staje się coraz lepszy z każdym wydaniem. Wielu producentów PCB bezpośrednio zaakceptuje swoje pliki CAD. To dobry materiał. Użyj go. Propaguj to. Kup go, gdy „przejdziesz na zawodowstwo”. Ten dokument nie jest samouczkiem na temat korzystania z EAGLE, chociaż prawdopodobnie przyda się w tej roli. Chodzi bardziej o to, jak skonfigurować i dostosować instalację Eagle, aby lepiej pasowała do hobbystów.---Zobacz także:Schemat Wprowadzanie Twórz PCB na podstawie schematuTworzenie części bibliotecznych Modyfikacja reguł projektowaniaWysyłaj pliki CAD do producentów

Krok 3: Nasz przykładowy obwód: mrugnij niektórymi diodami LED

Jako przykład użyję prostego i raczej standardowego dwutranzystorowego, dwudiodowego „mrugającego” układu. To wygląda tak.

(Jeśli zdecydujesz się to zbudować, tranzystory mogą być dowolnymi krzemowymi typami NPN, takimi jak 2n4401, 2n2222, 2n3904.) Czas włączenia każdej diody LED wynosi około R*C (jedna sekunda dla wartości tutaj). być 3 V do… cokolwiek, chociaż może być konieczne dostosowanie rezystorów ograniczających prąd do wyższych napięć.) Nasadki powinny mieć napięcie nieco wyższe niż źródło zasilania, którego zamierzasz użyć. Do baterii 9V użyłem nasadek 16V. Rezystory mają 1/4 wata.)

Krok 4: Umieszczanie części

Wygląda to dość prosto, więc wrzucimy komponenty na tablicę tak, jak wyglądają na schemacie:

Krok 5: Autorouted przy użyciu ustawień domyślnych i co jest z tym nie tak…

Potem trochę bawimy się z autorouterem, uważając, aby ustawić górny późniejszy kierunek na „N. A.” aby uzyskać płytkę jednostronną (ale przy użyciu wszystkich innych ustawień domyślnych). Otrzymujemy coś, co wygląda tak.

To właściwie wygląda całkiem nieźle. Więc w czym problem? Problem polega na tym, że jeśli spróbujesz zrobić tę deskę w swojej kuchni, prawdopodobnie będziesz się sfrustrowany. Istnieją dwa główne problemy: 1) Szerokość śladu. Domyślna szerokość śladu to 10 mil (mil to 1/1000 cala) lub około 0,2 mm To jest w porządku dla większości profesjonalnych producentów PCB; większość może rutynowo i niezawodnie sprowadzać tablice do 6 mil. Ale BARDZO dobrze jest użyć czegoś takiego jak transfer tonera (przypomnij sobie, że ołówek z cienkim ołówkiem ma 0,5 mm - prawie 3 razy większy!) Jest podobny problem z ilością podkładki pozostawionej wokół otworów; chociaż jest to w porządku dla wymyślnej wiertarki CNC, jeśli spróbujesz wywiercić otwory typowym sprzętem domowym, prawdopodobnie skończysz z usunięciem całej podkładki. 2) Odprawa. Jest to przestrzeń pozostawiona między ścieżkami (lub między ścieżkami i padami). Podobnie jak szerokość ścieżki, domyślnie jest to mała liczba: 8 milsów. to po prostu nie jest realistyczna wartość dla hobbysty…

Krok 6: Naprawmy ZASADY PROJEKTOWE

Łącznie te parametry (i wiele innych) nazywane są „zasadami projektowania” dla płyty. Na szczęście są one zaprojektowane tak, aby można je było zmieniać w celu spełnienia wymagań różnych producentów PCB, a także można je zmieniać, aby lepiej odpowiadały potrzebom hobbystów. Możesz przejść do sprawdzenia reguł projektowych i opcji za pomocą polecenia lub przycisku DRC. To wygląda tak.

Panel DRC jest zwykle używany do wykonania zasady projektowania CHECK. Po ułożeniu planszy (zwykle ze znacznym ułożeniem ręki) klikasz przycisk „SPRAWDŹ”, a Eagle idzie i upewnia się, że to, co zrobiłeś, jest zgodne z określonymi zasadami projektowania. Jednak autorouter zwraca również uwagę na ustawione przez Ciebie zasady projektowania; nie byłaby to zbyt użyteczna funkcja, gdyby autorouter tworzył płytki, które byłyby „nielegalne”. Jak widzisz, istnieje WIELE parametrów, które możesz zmienić. Interesują nas tylko niektóre z nich. (poszczególne parametry są zwykle ilustrowane ładnym obrazkiem przedstawiającym obiekt, który faktycznie zmieniasz. Fajna funkcja pomocy…)

Krok 7: Modyfikacja zasad ROZLICZANIA

W panelu CLEARANCE możemy kontrolować żądany odstęp między kilkoma różnymi rodzajami obiektów. Domyślny prześwit to 8 mil na wszystko…

W pewnym momencie musisz zdecydować, jakie chcesz wartości. To tylko przykład, więc mogę wybrać. Lubię 0,8 mm, czyli bardzo blisko 1/32 cala. Możemy więc ustawić kilka wartości prześwitu na 0,8 mm: Prześwity „tego samego sygnału” mogą pozostać na małych wartościach; nie obchodzi nas to zbytnio. Odległość od PAD do PAD musi być znacznie mniejsza o 0,5 mm; więcej o tym później…

Krok 8: Modyfikacja reguł ROZMIARÓW

Panel ROZMIARY ma następny zestaw parametrów do zmiany.

Nie musimy się martwić o mikro lub ślepe przelotki, ponieważ po pierwsze nie są one odpowiednie dla hobbystów, a po drugie nie są wspierane przez freeware'owy Eagle. Możemy ustawić minimalną szerokość i minimalne wiertło na (ponownie) 0,8 mm (nawiasem mówiąc, 0,8 mm to około wiertła numer 68.)

Krok 9: Zmiana rozmiaru podkładek za pomocą zasad RESTRING

Panel RESTRING kontroluje rozmiar padów. Byłoby fajnie, gdybyśmy mogli zrobić pierścień również o grubości 0,8 mm, ale do czasu, gdy masz otwór 0,8 mm i pierścień 0,8 mm z każdej strony, masz podkładki o średnicy 2,4 mm. Ponieważ wiele części ma podkładki w środkach 0,1 cala (2,54 mm), nie pozostawia to wystarczająco dużo miejsca POMIĘDZY

naramienniki. Więc użyję tutaj 0,6 mm i nadal będę musiał używać mniejszych wartości prześwitu między klockami, o których wspomniałem powyżej. Nadal będę miał problemy z padami, które są znacznie większe niż 0,8 mm (do utrzymania słupka kwadratowego o średnicy 0,025 cala potrzeba około 1 mm otworu, jak to można znaleźć w wielu złączach). ustawienia odpoczynku, w zależności od tego, gdzie masz więcej problemów z jakąkolwiek techniką PCB, której używasz. Jedną z zalet dużej podkładki jest to, że jesteś mniej wrażliwy na wiertło, którego faktycznie używasz; nawet jeśli biblioteka jest ustawiona na wiertło 0,6 mm i używasz wiertła 0,8 mm, powinieneś mieć wystarczająco dużo miedzi, aby nie mieć dużego problemu. Nie musisz ustawiać wartości warstwy wewnętrznej ani mikroprzelotek:

Krok 10: Opcjonalnie: Dostosuj kształty podkładek

W panelu KSZTAŁTY lubię wymusić kształt padu na OKRĄGŁY, ponieważ w panelu RESTRING zrobiłem już bardzo duże klocki. Owalne podkładki stają się BARDZO duże, gdy używasz dużych wartości spoczynkowych… Jest to jednak opcjonalne:

Krok 11: Zapisz wybrane reguły i ponownie wykonaj trasę

Po zmianie wszystkich tych parametrów należy je ZASTOSOWAĆ, a następnie wrócić do panelu PLIK i zapisać je w odpowiednim miejscu:

Tworząc przyszłe tablice, możesz użyć panelu PLIK w oknie DRC, aby wczytać przyjazne dla hobbystów parametry, zamiast wpisywać je wszystkie. (Lub po prostu pobierz plik honny.dru z górnej strony.) Możesz nawet wciągnąć je do swojego pliku init. Wracając do obwodu, jeśli uruchomię autorouter TERAZ, uzyskam znacznie bardziej rozsądny wynik…

Krok 12: Ale dlaczego na tym poprzestać?

Moglibyśmy się tam zatrzymać, ale nie musimy. Autorouter działa na siatce (domyślnie 50 mil), więc to, co robi, to umieszczanie ścieżek wzdłuż siatki w miejscach, które nie naruszają zasad projektowania. To prawdopodobnie oznacza, że jest znacznie WIĘCEJ miejsca na jeszcze szersze ścieżki lub prześwity. Jeśli zgrupujemy całą planszę, możemy „zmienić szerokość 1.0mm” lub ekwiwalent i użyć opcji DRC „sprawdź”, aby sprawdzić, czy NADAL spełniamy nasze specyfikacje. Albo moglibyśmy mieć

inny plik DRC z innymi parametrami. W rzeczywistości szerokość śladu tej deski może zostać zwiększona do 1,4 mm bez naruszania naszych zasad dotyczących prześwitu:

Krok 13: Finalizacja projektu PCB

W tym momencie istnieją pewne ślady, które są dość blisko siebie i może być sensowne ręczne odsunięcie ich nieco bardziej i posprzątanie niektórych dziwniejszych rzeczy, które zrobił autorouter. I mogę zdecydować, że chcę, aby była to jedna z tych lampek ostrzegawczych krawędzi sceny, które działają samoczynnie dzięki baterii 9 V, co oznacza, że powinienem nieco zmienić położenie niektórych komponentów. Mogę poruszać się po sitodruku, dzięki czemu mogę również do tego użyć transferu tonera. Skończę z tym:

Krok 14: Ale czy to zadziałało?

Zobaczmy. Mogę tu być celowo niechlujny, żeby lepiej naśladować kogoś bez dużego doświadczenia, prawda? (Oczywiście. To dobra wymówka. Zwykle korzystam z moich płyt na „ploterze” PCB LPKF, więc naprawdę jestem do niczego, robiąc to w trudny sposób.)

Złom tektury, papier do czasopism/przeniesienie tonera; w tym momencie nie wygląda tak cudownie. Poprawić ostrym narzędziem.. wytrawij, wywierć, wyczyść… Więcej transferu tonera do „sitodruku”, dodaj komponenty i włącz…

Krok 15: Podsumowanie

To tylko przykład oparty na osobistych opiniach. Kluczową myślą jest

że im szersze są twoje ślady i im więcej miejsca między nimi, tym łatwiejsza będzie twoja deska do sfabrykowania przez hobbystów. Większość pakietów PCB ma ustawienia, które można modyfikować, aby wykonały większość pracy za Ciebie…