Väikese Interneti -teenuse pakkuja programmeerimine: kasutades CNC PCB freesimismasinat: 13 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Kas olete mõelnud, kuidas oma elektroonilist projekti nullist üles ehitada?

Elektroonikaprojektide tegemine on meile, tegijatele, nii põnev ja lõbus. Kuid enamik tegijaid ja riistvarahuvilisi, kes alles astuvad tegijakultuuri poole, ehitasid oma projektid välja arendusplaatide, leivalaudade ja moodulitega. Nii saame luua oma projekti kiire prototüübi versiooni. Kuid see peab olema suuremahuline ja segamini leivaplaadi juhtmetega. Sarnane juhtum üldise trükkplaadi kasutamisel tundub ka räpane ja ebaprofessionaalne!

Niisiis, kuidas saaksime oma projekte mugavamalt üles ehitada?

Parim viis eraldiseisvate trükkplaatide kasutamiseks meie projekti jaoks!

Meie projekti jaoks trükkplaadi projekteerimine ja tootmine on parem ja mugavam viis oma professionaalsuse väljendamiseks ja asjatundlikkuseks !. Saame oma projekti suuruse minimeerida ühilduva suuruse ja kohandatud kujuga, trükkplaadid näevad välja kenad ja tugevad ühendused on mõned eelised.

Niisiis, oluline on see, kuidas me PCB -d ehitame kulutõhusalt ja ajaliselt?

Me võime saata oma disaini trükkplaatide tootjale meie PCB disaini valmistamiseks, kuid see peaks aega võtma ja tasku lööma. Teine meetod on tooneri ülekandmine laserprinteri ja fotopaberi abil. Kuid see võtab ka aega ja katsetab teie patsientide taset ning teil on vaja ka püsivat markerit söövitamata osade lappimiseks. Ma kasutasin seda meetodit palju aega ja ma vihkan seda.

Niisiis, milline on parim viis?

Minu puhul on parim viis CNC freespinkide kasutamiseks oma PCB ehitamiseks. PCB freespingid pakuvad teile kvaliteetset trükkplaati ning PCB prototüüpide tootmiseks kulub vähem aega, vähem ressursse ja odavaim viis!

Niisiis, ehitame USB -väikese ISP -programmeerija, kasutades CNC -freesi!

Ilma pikema tegemiseta alustame!

Samm: te ei taha rikkaks saada

Tõesti! te ei soovi osta trükkplaadi freesi. Enamikul meist pole eelarvet sellise kalli masina ostmiseks. Mul pole isegi ühtegi.

Niisiis, kuidas ma saan masinale juurde pääseda? Lihtsalt lähen lihtsalt oma piirkonna fablabi, tegijate ruumi või häkkeriruumi! Minu puhul lähen lihtsalt fablabi ja kasutan masinat odava hinna eest. Niisiis, leidke oma kohas selline koht nagu fablab või tegijaruum. Minu jaoks on PCB freespinki kasutamise hind 48 ¢/tund. Hind võib teie piirkonnas erineda. Niisiis, nagu ma ütlesin, et te ei taha olla rikas!

2. samm: materjalide arve

Komponentide loend

• 1 x Attiny 45/85 mikrokontroller (SOIC pakett)
• 2 x 499 oomi
• 2 x 49 oomi
• 2 x 1K
• 2 x 3,3 Zeneri dioodi
• 1 x 0,1 mf kondensaator
• 1 x sinine LED
• 1 x roheline LED
• 1 x 2x3 isase päise tihvti (smd)
• 1 x 20 cm 6 juhtmega lintkaabel
• 2 x 2x3 naissoost päise IDC lindi kaabli ülemineku pistikut
• 1x 4cm x 8cm FR4 vaskkattega

Pange tähele: (selles projektis kasutatakse takistid, kondensaatorid, dioodid ja ledid on 1206 pakett)

Tööriistade nõuded

• Jootmisjaam või jootekolb (mikrootsik)
• Jootetraat
• Pintsetid (mikrotipp)
• Laadimisjook
• Kolmanda käe tööriist
• Multimeeter
• Traadi eemaldaja
• Suitsueemaldaja (valikuline)

Masinate nõue

Modela MDX20 (iga PCB freespink teeb selle töö ära, kuid töö juhtimistarkvara muutub)

Laadige alla selle projekti ressursid!

Samm: mis on trükkplaatide freespink?

PCB freespink on CNC (Computer Numerical Control) masin, mida kasutati PCB prototüüpide valmistamiseks. PCB freespingid freesivad vasega plakeeritud vasest osad, et teha kindlaks PCB jäljed ja padjad. PCB freespink on varustatud kolmeteljelise mehaanilise liigutusega (X, Y, Z). Iga telge kontrollib täpsete liikumiste jaoks samm -mootor. Neid telje liikumisi kontrollib arvutiprogramm, andes G-koodi käske. Gcode kasutab laialdaselt arvjuhtimise programmeerimiskeeli, enamik masinaid kasutab masinate telje juhtimiseks g-koodi. Nende telgedega on ühendatud tööriistapea (tavaliselt freespea), mis freesib trükkplaadid välja.

:- Kasutatav masin on MODELA MDX20 CNC freespink.

Modela MDX 20 PCB freespink

Modela MDX20 on trükkplaatide freespink. Modela MDX20 kasutatakse tavaliselt trükkplaatide valmistamiseks, kuid me saame valmistada ka liistuid, söövitamisi jne … Modela saab freesida erinevaid materjale nagu vineer, vaha, akrüül, erinevused PCB materjalid nagu Fr1 Fr4 jne … Modela on kerge ja väikese suurusega. Saame selle paigutada isegi väikesele töölauale. Alus (freespind) on kinnitatud Y-telje külge ja tööriistapea on kinnitatud X ja Z külge. See tähendab, et voodi liikumist kontrollib Y-telg ja tööriistapea liikumist X-telg ja tööriistapea juhib Z-telg. Modelal on oma arvutiprogramm. Kuid ma kasutan Linuxi programmi nimega FABModules. FAB -moodulid suhtlevad Modelaga, et juhtida lõikamis- ja freesimisprotsessi. Fab moodulid ei määra kunagi X, Y, Z telge automaatselt, peame need käsitsi seadistama.

Samm: alustage Modela MDX20 -ga

Kui ma tahan oma trükkplaati freesida, siis antud juhul FabISP programmeerijat. Esiteks vajan PCB disainilahendust ja PCB kontuuri paigutust. PCB freesimine on kaheastmeline protsess. Esimeses etapis pean välja trükkima PCB jäljed ja padjad ning teises etapis PCB kontuuri. Fab mooduleid kasutades saame teisendada-p.webp

Üldine spetsifikatsioon

• Tööruum: 203,2 x 152,4 mm
• Z-telje käik: 60,5 mm
• Spindli kiirus: 6500 p / min

Kasutusfreesid

• Frees: 0,64 mm (1/64 tolli)
• Lõikeotsak: 1/8 tolli (0,8 mm) otsik

Samm 5: Mis on ISP (IN - süsteem - programmeerija)?

Süsteemiprogrammeerija (ISP), tuntud ka kui vooluahela seeriaprogrammeerija (ICSP), on mikrokontrolleri programmeerija. Interneti -teenuse pakkuja loeb juhiseid ja käske arvuti USB -lt ning saadab mikrokontrollerile jada -perifeerse liidese (SPI) kaudu. Lihtsalt ISP -seadmed võimaldavad meil suhelda mikrokontrolleriga, kasutades SPI -liine. SPI on mikrokontrolleri suhtlusviis. Kõik ühendatud välisseadmed ja liides suhtlevad mikrokontrolleritega SPI kaudu. Elektroonikahuvilisena tuleb mul esimese asjana pähe ISP kohta öelda MISO, MOSI SCK. Need kolm tihvti on olulised tihvtid.

Lihtsalt, Interneti -teenuse pakkujat kasutatakse programmide kirjutamiseks mikrokontrollerile ja ka teie mikrokontrolleriga suhtlemiseks!

6. samm: USB -väike Interneti -teenuse pakkuja: skeemid ja trükkplaatide paigutus

USB Väike Interneti -teenuse pakkuja

USBTiny ISP on lihtne avatud lähtekoodiga USB AVR programmeerija ja SPI liides. See on odav, lihtne valmistada, töötab suurepäraselt koos avrdude'iga, on AVRStudio-ühilduv ja testitud Windowsi, Linuxi ja MacOS X-i all. Ideaalne õpilastele ja algajatele või varuprogrammeerijaks.

Selles projektis kasutatakse kõiki komponente SMD komponendid. USBTinyISP aju on Attiny45 mikrokontroller.

ATtiny 45 mikrokontroller

USBTinyISP-s kasutatav mikrokontroller on Attiny 45. Attiny45 on suure jõudlusega ja väikese võimsusega 8-bitine AVR-i mikrokontroller, mis töötab Atmel'i RISC Architecture abil (mikrokiip omandas hiljuti Atmeli). Attiny 45 on saadaval 8 kontaktiga pakendis. Attiny 45 -l on kuus I/O kontakti, neist kolm on ADC -tihvtid (10 -bitine ADC) ja teised kaks on digitaalsed tihvtid, mis toetavad PWM -i. Kaasas 4KM välkmälu, 256 süsteemis programmeeritav EEPROM ja 256B SRAM. Tööpinge umbes 1,8 V kuni 5,5 V 300 mA. Attiny 45 toetab universaalset jadaliidest. Turul on saadaval nii SMD kui ka THT versioonid. Attiny 85 on Attiny 45 kõrgem versioon, need on peaaegu samad. Ainus erinevus on välkmälus, Attiny 45 -l on 4KB ja Attiny 85 -l 8KB välk. Saame valida kas Attiny 45 või Attiny 85, mitte suur asi, kuid Attiny 45 -st piisab rohkem FabTinyISP valmistamiseks. Vaadake ametlikku dokumentatsiooni siit.

Samm: seadistage masin

Nüüd ehitame trükkplaadi, kasutades PCB freespinki. Lisasin zip -faili Trace layout ja Cut layout, saate alla laadida zip -faili.

Eeltingimused: laadige alla ja installige Fabmodules sellelt lingilt

Fabmodules toetatakse ainult Linuxi masinates, ma kasutan Ubuntut!

1. samm: ohvrikiht

Esiteks on PCB freespingi (AKA freesvoodi) tööplaat metallplaat. See on vastupidav ja hästi ehitatud. Kuid mõnel juhul võib see kogemata sügavale lõikamisel kahjustada. Niisiis, ma asetan ohvrikihi freesvoodi peale (vaskplaat asetatakse freesvoodi peale, et vältida metallplaadi juppide puudutamist).

Samm: kinnitage 1/62 frees tööriistapea sisse

Pärast ohvrikihi asetamist pean nüüd fikseerima freesiotsiku (tavaliselt kasutatakse 1/62 freesi) tööriista peas. Ma juba selgitasin PCB-de jahvatamise kaheetapilist protsessi. PCB jälgede ja plaatide freesimiseks kasutage 1/64 freesi ja asetage see kuuskantvõtme abil tööriistapea peale. Bittide vahetamise ajal hoolitsege bittide eest alati täiendavalt. Otsaku ots on nii õhuke, et sellel on rohkem võimalusi käe alt libisemiseks, isegi kui see on väike kukkumine. Selle olukorra ületamiseks asetasin tööriistapea alla väikese vahutüki, et kaitsta seda juhuslike kukkumiste eest.

3. samm: puhastage vaskplaat

Selle projekti jaoks kasutan FR1 vasest plakeeritud. FR-1 on kuumuskindel ja vastupidavam. Kuid vaskkatted oksüdeeruvad kiiresti. Vask on sõrmejälgede magnet. Seega, enne kui kasutate vaskplaatimist, isegi kui see on uus, soovitan teil PCB puhastada enne ja pärast PCB freesimist PCB puhastusvahendiga või atsetooniga. PCB puhastamiseks kasutasin PCB puhastusvahendit.

4. samm: kinnitage vask plakeeritud freesipadjale

Pärast vaskkattega puhastamist asetage vaskplaat freesvoodi ülaosale. Asetasin vasest plakeeritud kahepoolse kleeplindi abil freesipadjale. Kahepoolsed kleeplindid on nii kergesti eemaldatavad ja need on saadaval odava hinnaga. Kleepin kahepoolse teibi ohvrikihi peale. Seejärel asetage kleeplindi ülaosale plakeeritud vask.

8. samm: seadistage Fab -moodulid ja freesimisprotsess

Samm: lülitage masin sisse ja laadige FabModules

lülitage masin sisse ja seejärel avage Linuxi süsteemis Fab mooduli tarkvara (ma kasutan Ubuntut), tippides Linuxi terminali alltoodud käsu.

f ab

Siis avaneb uus aken. Valige sisendfailivorminguks pilt (.png) ja väljundvorminguks Roland MDX-20 mill (rml). Pärast seda klõpsake nuppu Make_png_rml.

Samm: laadige PCB disainipilt

Valige uue akna ülaosas bit, mida kavatsete kasutada. seejärel laadige oma-p.webp

Samm: määrake teljed X, Y ja Z

Me pole veel valmis. Nüüd vajutage Modela MDX20 juhtpaneeli nuppu Vaade. veenduge, et otsik oleks hästi pingul. vaikeasendisse naasmiseks vajutage veel kord vaatamisnuppu. Nüüd määrake X, Y positsioonid, sisestades mõõtmised (sõltub teie plaadi asukohast) soovitud tekstiväljadele. Soovitan X & Y positsioonid kuhugi üles märkida. Kui midagi läks valesti ja peate alustama algusest, peaksite freesimisprotsessi jätkamiseks vajama täpseid X&Y positsioone, muidu läheb see sassi.

Langetage tööriistapea alla, vajutades alla nuppu. Peatage, kui tööriistapea jõuab vaskkattega lähedale. Seejärel kaotage tööriistapea kruvi ja laske otsikut veidi allapoole, kuni see puudutab vaskkattega vaskkihti. Seejärel keerake kruvi uuesti kinni ja viige tööriistapea tagasi algasendisse, vajutades nuppu Vaade. Nüüd oleme kõik valmis. Sulgege Modela turvakaas ja klõpsake nuppu Saada. Modela alustab freesimisprotsessi.

Jälgede ja padjandite jahvatamiseks kulub vähemalt 10–13 minutit. Pärast freesimise lõpetamist sain hea tulemuse.

4. samm: kontuuri paigutuse lõikamine

Pärast Trace'i freesimise lõpetamist lõigake välja PCB kontuuride paigutus (lihtsalt PCB kuju). Protsess on peaaegu sama. Paigutuse lõikamiseks muutke tööriistapea 1/64 bitti 1/32 bitiks. Seejärel laadige lõikamispaigutuse-p.webp

9. samm: valmis PCB

Siin on trükkplaat pärast jahvatusprotsessi!

Samm: komponentide jootmine PCB -le

Nüüd on mul valmis trükkplaat. kõik, mida ma pean tegema, on PCB komponentide jootmine. Minu jaoks on see lõbus ja lihtne ülesanne.

Kui rääkida jootmisest, siis läbi aukude komponente on SMD komponentidega võrreldes nii lihtne jootma hakata. SMD komponendid on nende jälgedes väikesed. algajatele on seda natuke raske joota. On palju võimalusi teha vigu, näiteks külmjoodiste osade ja kõige tavalisema asja vale paigutus või teha sildu jälgede ja padjade vahele. Kuid igaühel on oma jootmisnõuanded ja nipid, mida nad õppisid oma kogemustest. see teeb selle ülesande lõbusaks ja lihtsaks. Nii et võtke aega komponentide jootmiseks!

Siin on, kuidas ma jootmist teen

Tavaliselt joodan kõigepealt mikrokontrollereid ja muid IC -sid. Siis jootan väikesed komponendid nagu takistid ja kondensaatorid jne …

Lõpuks läbi aukude komponendid, juhtmed ja päise tihvtid. USBTinyISP jootmiseks järgin samu samme. SMD -de lihtsaks jootmiseks soojendan esmalt jootekolvi 350 ° C -ni. Seejärel lisage padjadele veidi jootmisvoogu. Seejärel soojendage padi, mille komponente tahan joota, seejärel lisan komponendipadja ühele padjale väikese koguse jootet. Pintsettide abil kitke komponent ja asetage see padjale ning kuumutage seda 2-4 sekundiks. Pärast seda jootke ülejäänud padjad. Kui teete tihvtide ja jälgede vahele sildu või annate komponendile palju jootet, siis kasutage soovimatu jootet eemaldamiseks jootetakist linti. Jätkan samu samme, kuni trükkplaat on ilma probleemideta täielikult joodetud. Kui midagi läks valesti, kontrollin kõigepealt luubi ja multimeetri abil hoolikalt kõiki jälgi ja komponente, millel on purunemisi või sildu. Kui leidsin, siis parandan!

Samm: ISP -kaabli valmistamine

Mikrokontrolleri või mõne muu Interneti -teenuse pakkuja ühendamiseks püsivara välkimiseks. vajame kuuerealist paelast traati, millel on kaks 2x3 emast traatkonnektorit. Kasutasin 4/3 jalga 6 kanaliga linttraati ja ühendasin ettevaatlikult emase päise mõlemalt poolt. Ilusaks tegemiseks kasutasin G -klambrit. vaata pilti.

12. samm: püsivara vilkumine

Nüüd saame püsivara oma Interneti -teenuse pakkujale välgutada. Selleks vajame teist ISP programmeerijat. Ma kasutasin teist USBTinyISP -d, kuid selle ülesande täitmiseks saate Interneti -teenuse pakkujana kasutada Arduinot. Ühendage mõlemad Interneti -teenuse pakkujad varem loodud ISP -pistiku abil. Seejärel ühendage arvutiga USBinyISP (see, mida me programmeerimiseks kasutame). Veenduge, et teie süsteem tuvastaks Interneti -teenuse pakkuja, tippides Linuxi terminali alloleva käsu.

lsusb

Samm: paigaldage AVR GCC tööriistakett

Kõigepealt peame paigaldama tööriistaketi. Selleks avage Linuxi terminal ja tippige.

sudo apt-get install avrdude gcc-avr avr-libc make

Samm: laadige püsivara alla ja pakkige see lahti

Nüüd laadige alla ja pakkige püsivara failid lahti. Selle saate alla laadida siit. Pärast zip -faili allalaadimist eraldage see hõlpsasti leitavasse kohta (et vältida tarbetuid segadusi).

Samm: looge fail

Enne püsivara põletamist. peame tagama, et makefile on konfigureeritud Attiny mikrokontrolleritele. Selleks avage Makefile mis tahes tekstiredaktoris. seejärel kinnitage MCU = Attiny45. Vaadake allolevat pilti.

Samm 4: Flash püsivara

Nüüd saame püsivara oma Interneti -teenuse pakkujale välgutada. Selleks vajame teist Interneti -teenuse pakkuja programmeerijat, nagu ma varem ütlesin. Kasutasin FabTinyISP -d, mille tegin varem. Kuid võite kasutada mis tahes Interneti -teenuse pakkujat või kasutada Arduino ISP programmeerijana. Ühendage mõlemad Interneti -teenuse pakkujad varem tehtud ISP -pistiku abil. Seejärel ühendage FabTinyISP (see, mida ma ISP programmeerimiseks kasutan) arvutiga. Veenduge, et Isp on teie süsteemis tuvastatud, tippides Linuxi terminali alloleva käsu.

lsusb

Nüüd oleme valmis vilkuma. Avage terminal püsivara kaustateel ja tippige "make".hex -faili tegemiseks. See loob a. hex -fail, mille peame Attiny 45 -sse põletama.

Püsivara mikrokontrollerile välkimiseks tippige Linuxi terminali allolev käsk.

sähvatama

Samm: Fusebit'i lubamine

Nii olemegi püsivara vilkumisega lõpetanud. Kuid me peame kaitsme aktiveerima. Lihtsalt sisestage

teha kaitsmeid

terminal, et aktiveerida sisemine kaitse.

Nüüd peame kas hüppaja eemaldama või lähtestusnõela keelama. Jumperühenduse eemaldamine ei ole kohustuslik, saame nullimispoldi keelata. See sõltub sinust. Ma valin lähtestusnõela keelamise.

Pange tähele:- kui keelate lähtestusnõela, eemaldatakse nööpnõel seestpoolt lahti. See tähendab, et pärast lähtestusnõela keelamist ei saa te seda enam programmeerida.

Kui soovite lähtestusnõela keelata, tippige terminalis allolev käsk.

rstdisbl

Saate eduka sõnumi. Pärast püsivara edukat üleslaadimist pean kontrollima, kas USBTinyISP töötab õigesti, selleks peate terminalis käsu sisestama

sudo avrdude -c usbtiny -b9600 -p t45 -v

Pärast käsu sisestamist saab terminaliaknas tagasiside tagasiside.

13. samm: oleme valmis

Nüüd saate mõlemad seadmed arvutist eemaldada ja kasutada nüüd loodud USB -pisikest, et programmeerida teile nüüd mikrokontrollereid. Kasutan seda Interneti -teenuse pakkujat oma Arduino visandite vilkumiseks.