Papan Satshakit: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-31 10:23

Hai pembuat dan fabbers di luar sana!

Pernahkah anda bermimpi membuat papan pengawal mikro maju anda sendiri di rumah dan menggunakan komponen smd?

Itulah arahan yang tepat untuk anda dan otak projek seterusnya:)

Dan ketika saya maksudkan di rumah, saya bermaksud bahawa anda boleh membeli semua peralatan untuk membuat semua PCB ini dengan harga beberapa ratus dolar (lihat langkah seterusnya) dan meletakkannya hanya dalam satu ruang meja!

Semuanya bermula dari perjalanan Fab Academy yang saya lakukan pada tahun 2015. Dengan objektif membuat drone fabbed, saya memutuskan untuk melepaskan prototaip pengawal penerbangan, sebagai papan satshakit pertama. Hanya selepas satu minggu papan direplikasi oleh Jason Wang dari Fab Lab Taipei. Ini memberi saya perasaan luar biasa melihat seseorang meniru dan berjaya menggunakan projek saya, yang sejak itu saya tidak pernah berhenti untuk membuat elektronik fabbed sumber terbuka yang lain.

Papan kemudian direplikasi dan dimodifikasi beberapa ratus kali dari komuniti Fab Lab di seluruh dunia, sebagai pengalaman belajar bagaimana membuat PCB dan memberi kehidupan kepada banyak projek Fab Lab. Pada masa ini beberapa papan satshakits lain telah dikeluarkan di github:

• https://github.com/satshakit
• https://github.com/satstep/satstep6600
• https://github.com/satsha-utilities/satsha-ttl

Sekiranya anda tertanya-tanya apa itu Fab Academy, fikirkanlah pengalaman belajar mengenai "bagaimana membuat (hampir) apa sahaja" yang akan mengubah hidup anda, seperti yang saya lakukan:)!

Maklumat lanjut di sini:

Terima kasih banyak kepada Fab Lab yang luar biasa yang menyokong saya dalam membuat papan satshakit: Fab Lab Kamp-Lintfort

Hochschule Rhein-Waal Friedrich-Heinrich-Allee 25, 47475 Kamp-Lintfort, Jerman

FabD OpenDot

Melalui Tertulliano N70, 20137, Milan, Itali +39.02.36519890

Langkah 1: Tentukan Satshakit Yang Membuat atau Mengubah

Sebelum membuat salah satu papan satshakit, anda harus memikirkan apa yang anda mahu lakukan dengannya.

Anda boleh mengatakan untuk bersenang-senang dan belajar: D!

Dan itu betul, serta penggunaan khusus mereka.

Dalam gambar tersebut terdapat beberapa projek yang menggunakan papan satshakit.

Mengklik pada nama papan pada senarai di bawah, akan membawa anda ke repositori github dengan semua maklumat yang anda perlukan untuk menghasilkan dan / atau mengubahnya:

• Skema dan papan helang untuk membuatnya dengan CNC / Laser
• Sebagai pilihan fail Eagle untuk menghasilkannya di China, saya menggunakan PcbWay
• Bil Bahan (BOM)
• Imej-p.webp" />
• Imej dan video dewan berfungsi

Fail papan juga dilampirkan sebagai lampiran dalam langkah ini.

Berikut adalah gambaran keseluruhan fungsi dan ciri setiap papan:

• satshakit

  • papan tujuan am berasaskan atmega328p
  • sama sekali seperti Arduino UNO tanpa USB dan pengatur voltan
  • boleh diprogramkan menggunakan penukar USB-ke-Serial
  • contoh projek menggunakannya: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• mikro satshakit

  • papan mini tujuan am berasaskan atmega328p
  • dibuat untuk digunakan dalam aplikasi ruang yang terhad
  • contoh projek menggunakannya: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit multicore

  • papan tujuan am berasaskan atmega328p
  • versi dua lapisan satshakit, dengan 2 x atmega328p satu untuk setiap sisi
  • reka bentuk pelbagai papan yang boleh disusun, dengan 328p yang disambungkan melalui I2C
  • berguna untuk sistem multi-mcu (mis. setiap papan menguruskan set sensor yang berbeza)
  • boleh diprogramkan menggunakan penukar USB-ke-Serial
  • contoh projek menggunakannya: Trilaterasi Bluetooth, sistem satshakit IoT

• satshakit 128

  • papan tujuan am berasaskan atmega1284p
  • dua siri perkakasan, ram 16K, denyar 128K, lebih banyak I / O daripada atmega328p
  • papan padat dengan lebih banyak sumber perkakasan daripada satshakit
  • boleh diprogramkan menggunakan penukar USB-ke-Serial
  • contoh projek menggunakannya: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• pengawal penerbangan satshakit

  • papan berasaskan atmega328p
  • pengawal penerbangan untuk drone DIY yang serasi dengan Multiwii
  • menyokong sehingga 8 motor, penerima 6 saluran dan IMU yang berdiri sendiri
  • papan agihan kuasa bersepadu pilihan
  • contoh projek menggunakannya: satshacopter-250X

• pengawal penerbangan mini satshakit

  • versi pengawal penerbangan satshakit yang lebih kecil, juga berdasarkan atmega328p
  • sesuai untuk drone mini DIY (seperti 150mm), serasi dengan Multiwii
  • menyokong sehingga 4 motor dan penerima 4 saluran
  • papan agihan kuasa bersepadu
  • contoh projek menggunakannya: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • papan pengawal penerbangan dual mikrokontroler, menggunakan atmega328p dan atmega1284p
  • sesuai untuk aplikasi drone canggih
  • atmega1284p dapat menyuntik perintah terbang menggunakan Multiwii Serial Protocol, untuk penerbangan automatik
  • contoh projek menggunakannya: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • papan berasaskan atmega328p, disesuaikan untuk berfungsi sebagai pengawal mesin dengan GRBL
  • penukar USB-ke-Serial dan penyambung USB pilihan
  • bunyi bising yang dihentikan
  • GRBL mengatur pinout
  • contoh projek menggunakannya: LaserDuo, Mesin Lukisan Bellissimo
• satshakit-mega
  • Papan tujuan umum berasaskan atmega2560p, agak seperti Arduino Mega
  • penukar USB-ke-Serial dan penyambung USB
  • Ram 8K, denyar 256K, 4 siri perkakasan
  • contoh projek menggunakannya: LaserDuo

• satshakit-m7

  • Papan tujuan am berasaskan STM32F765
  • pengawal USB on-chip bersepadu, penyambung USB
  • 216Mhz, ram 512K, denyar 2MB
  • banyak ciri, juga boleh menjalankan RTOS PERCUMA
  • projek menggunakannya: platform drone dan robotik saya yang seterusnya (belum diterbitkan)

• satstep6600

  • pemacu stepper sesuai untuk motor Nema23 / Nema24
  • Arus puncak 4.5A, voltan masukan 8-40V
  • penutupan haba bersepadu, perlindungan arus keluar dan voltan di bawah
  • input terpencil opto
  • projek menggunakannya: LaserDuo, kitar semula filamen Rex

• satsha-ttl

  • Penukar USB ke Serial berdasarkan cip CH340
  • pengatur voltan bersepadu
  • voltan boleh dipilih jumper 3.3V dan 5V
  • projek menggunakannya: satshakit-grbl, tracker robot FollowMe

Semua papan dilepaskan di bawah CC BY-NC-SA 4.0.

Anda sangat dialu-alukan dalam mengubahsuai reka bentuk asal untuk menjadikannya sesuai dengan projek anda;)!

Langkah 2: Peralatan dan Persediaan

Pertama sekali mari kita bincangkan proses yang digunakan untuk menghasilkan pcb ini:

1. Pengilangan CNC
2. Ukiran Fiber / Yag Laser (pada dasarnya yang berukuran 1064nm)

Seperti yang anda perhatikan tidak ada etsa di antara keduanya. Sebabnya adalah bahawa saya (dan juga komuniti Fab Lab), tidak suka menggunakan asid untuk pencemaran dan juga bahaya.

Juga, semua papan dapat dibuat dengan hanya menggunakan mesin desktop / cnc kecil, dan / atau ukiran laser tanpa batasan khusus dengan satu atau teknik lain.

Omong-omong mesin Fiber / Yag Laser boleh menelan belanja ribuan $ dengan mudah, jadi saya rasa bahawa bagi kebanyakan anda mesin CNC kecil akan lebih baik!

Sekiranya ada yang ingin tahu mengenai proses ukiran laser, saya cadangkan untuk melihat tutorial berikut:

fabacademy.org/archives/2015/doc/fiber-lase…

Berikut adalah senarai mesin cnc format kecil yang disyorkan yang boleh anda gunakan:

• FabPCBMaker, sumber terbuka fabbed cnc dari salah seorang pelajar saya Ahmed Abdellatif, kurang dari 100 $ memerlukan sedikit penambahbaikan, akan dikemas kini tidak lama lagi
• 3810, cnc kecil minimalis, tidak pernah mencuba tetapi nampaknya boleh dilakukan
• Eleks Mill, mini cnc super murah, pakej pitch 0.5mm yang digiling secara peribadi (LQFP100) dengan sedikit penalaan
• Roland MDX-20, penyelesaian kecil tetapi sangat dipercayai dari Roland
• Roland SRM-20, versi pengganti MDX-20 yang lebih baru
• Othermill, sekarang BantamTools, CNC format kecil yang boleh dipercayai dan tepat
• Roland MDX-40, cnc desktop yang lebih besar, juga boleh digunakan untuk perkara yang lebih besar

Saya cadangkan untuk menggunakan kilang akhir berikut untuk mengukir jejak:

• 0.4mm 1/64 untuk sebahagian besar pcbs, contohnya
• 0.2mm chamfered untuk pekerjaan kesukaran menengah, contohnya (pastikan katilnya rata!)
• 0.1mm chamfered untuk pekerjaan yang sangat tepat, contoh1, contoh2 (pastikan tempat tidur rata!)

Dan bit berikut untuk memotong pcb:

Alat kontur 1mm, contoh1, contoh2

Hati-hati dengan orang cina, akan bertahan sedikit!

Kepingan tembaga yang disyorkan untuk digunakan ialah FR1 atau FR2 (35µm).

Gentian kaca di FR4 akan mudah menghancurkan kilang akhir dan juga habuknya boleh membahayakan kesihatan anda.

Berikut adalah alat yang harus anda miliki di bangku pematerian anda:

• stesen solder, (beberapa cadangan: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• tocang pemisah
• beberapa pinset ketepatan
• menolong tangan
• lampu meja dengan pembesar
• aplikasi pembesar
• kawat pematerian, 0.5mm akan baik
• komponen elektronik, (Digi-Key, Aliexpress dan sebagainya …)
• pengekstrak asap pematerian
• sebuah multimeter

Langkah 3: Siapkan Fail Anda untuk Pengilangan

Untuk menghasilkan GCode, atau untuk memiliki kod mesin dengan format tertentu yang anda perlukan, anda harus menggunakan perisian Computer Aided Manufacturing (CAM).

Jangan ragu untuk menggunakan CAM yang anda suka, terutamanya jika ia disertakan dengan mesin anda dan berasa selesa dengannya.

Dalam tutorial ini, saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana menggunakan Fab Modules, CAM berasaskan web sumber terbuka dari prof Neil Gershenfeld dan rakan-rakannya.

Modul Fab boleh didapati sebagai pemasangan mandiri di PC anda, atau dalam talian:

• Arahan repositori dan pemasangan Modul Fab:
• Versi dalam talian Fab Modules:

Untuk kesederhanaan saya akan menunjukkan kepada anda cara menggunakan versi dalam talian.

Pertama sekali, Modul Fab mengambil input gambar-p.webp

Sekiranya anda ingin membuat papan satshakit yang ada tanpa pengubahsuaian, yang perlu anda lakukan ialah memuat turun-p.webp

Anda boleh mendapatkan-p.webp

• satshakit

  • jejak
  • potong

• mikro satshakit

  • jejak
  • potong

• satshakit multicore

  svg

• satshakit 128

  • jejak
  • potong

• pengawal penerbangan satshakit

  • jejak
  • potong

• pengawal penerbangan mini satshakit

  • jejak
  • potong

• satshakit nero

  • jejak
  • potong

• satshakit GRBL

  • jejak
  • potong
• satshakit mega
  • jejak
  • potong

• satshakit M7

  • jejak
  • potong

• satstep6600

  • jejak teratas
  • potongan atas
  • jejak bawah
  • potongan bawah

• satsha ttl

  • jejak
  • potong

Sekiranya anda ingin mengubah reka bentuk satshakit yang ada, anda mesti melakukan dua langkah lain:

1. gunakan Autodesk Eagle untuk mengubahsuai papan mengikut keperluan anda
2. gunakan penyunting gambar raster untuk menyiapkan gambar PNG, dalam hal ini saya akan menunjukkannya menggunakan Gimp

Setelah anda melakukan pengubahsuaian yang anda perlukan, gunakan langkah-langkah berikut untuk mengeksport gambar-p.webp

1. Buka susun atur papan
2. Tekan butang lapisan
3. Pilih hanya bahagian atas dan pad (juga VIA sekiranya PCB berlapis ganda seperti satstep6600)

4. Pastikan bahawa nama isyarat tidak akan ditunjukkan dalam gambar dengan pergi ke Set-> Misc dan hapus centang

   1. nama isyarat pada pad
   2. nama isyarat pada jejak
   3. paparan nama pad
5. Zum reka bentuk papan agar sesuai dengan skrin yang boleh dilihat
6. Pilih Fail-> Eksport-> Imej

7. Tetapkan yang berikut dalam tetingkap timbul Imej eksport:

   1. semak monokrom
   2. pilih tetingkap Kawasan->
   3. taipkan resolusi sekurang-kurangnya 1500 DPI
   4. Pilih lokasi simpanan fail (Semak Imbas)
8. tekan butang ok

Selepas ini, anda harus mempunyai-p.webp

Sekarang adalah masa untuk membuka gambar dengan Gimp dan melakukan langkah-langkah berikut (lihat gambar yang dilampirkan):

1. sekiranya gambar mempunyai margin hitam yang besar, potong dengan menggunakan Alat-> Alat Pemilihan-> alat pilih segi empat tepat kemudian pilih Imej-> pangkas ke pemilihan (masih menyimpan sedikit margin hitam, seperti 3-4mm)
2. eksport gambar semasa sebagai traces.png
3. gunakan lagi Alat-> Alat Pemilihan-> alat pilih segi empat tepat dan pilih semua jejak (tinggalkan margin hitam di sekelilingnya, seperti 1mm)
4. secara pilihan membuat beberapa fillet dalam pemilihan segi empat tepat dengan mengklik Select-> Rounded Rectangle-> dan meletakkan nilai 15
5. sekarang klik kanan di dalam kawasan yang dipilih dan Edit-> Isi dengan Warna BG (pastikan berwarna putih, biasanya lalai)
6. eksport gambar ini sebagai potongan.png
7. sekarang buka fail traces-p.webp" />
8. menggunakan Alat-> alat cat-> baldi, isi semua kawasan hitam yang tidak berlubang dengan warna putih
9. eksport gambar ini sebagai lubang.png

Selepas anda mempunyai fail PNG, anda sudah bersedia untuk menghasilkan GCode untuk penggilingan.

Anda mesti menghasilkan GCode untuk setiap-p.webp

Untuk fail traces-p.webp

1. pergi ke
2. buka fail traces.png

3. pilih mesin anda:

   1. gcodes akan berfungsi untuk mesin berasaskan GRBL (biasanya juga cnc cina kecil berdasarkannya)
   2. Roland RML untuk Roland
4. pilih proses 1/64
5. Sekiranya anda memilih Roland RML, pilih mesin anda (SRM-20 atau lain-lain dll.)

6. edit tetapan berikut:

   1. kepantasan, saya cadangkan 3mm / s dengan alat chamfered 0.4mm dan 0.2mm, 2mm / s untuk 0.1mm
   2. X0, Y0 dan Z0, masukkan semuanya ke 0
   3. kedalaman pemotongan boleh menjadi 0.1mm dengan alat silinder 0.4mm, 0mm dengan alat yang dipotong
   4. diameter alat mestilah yang anda miliki (jika beberapa jejak mustahil dibuat, tipu dengan meletakkan sedikit diameter yang anda miliki, sehingga jejak akan ditunjukkan setelah menekan hitung)
7. tekan butang hitung
8. tunggu jalan dihasilkan
9. tekan butang simpan untuk menyimpan Gcode

Untuk hole-p.webp

1. muat lubang-p.webp" />
2. pilih proses 1/32

3. edit tetapan berikut:

   1. kurangkan kelajuan, saya cadangkan 1-2mm / s
   2. periksa dan masukkan (sedikit lebih daripada) ketebalan kepingan tembaga PCB anda
   3. periksa dan masukkan diameter alat untuk memotong (biasanya 0.8 atau 1mm)

Simpan fail yang anda simpan bersama anda kerana kami akan memerlukannya untuk membuat PCB dengan mesin penggilingan CNC.

Langkah 4: Pengilangan PCB

Satu kaedah mudah untuk berjaya mengemas PCB anda adalah dengan menyediakan mesin dengan lapisan tembaga dengan baik.

Dalam tugas ini, anda harus berusaha menjadi tenang dan setepat mungkin. Semakin banyak anda melabur dalam dua perkara ini, hasil yang lebih baik akan anda perolehi.

Objektifnya adalah untuk membuat permukaan tembaga selari (rata) sebanyak mungkin dengan alas mesin.

Kerataan kepingan tembaga akan menjadi sangat kritikal sekiranya anda menggiling PCB berketepatan tinggi, yang memerlukan alat berpelindung seperti yang mempunyai hujung 0.2mm atau 0.1mm.

Pertimbangkan bahawa setelah mengukir jejak PCB, anda masih perlu memotong PCB, dan untuk ini diperlukan untuk memiliki apa yang kita sebut sebagai lapisan pengorbanan.

Lapisan pengorbanan akan sedikit ditembusi oleh pengilang akhir potongan, untuk memastikan potongannya benar-benar melalui lembaran tembaga.

Dianjurkan untuk menggunakan pita sisi nipis ganda untuk menempelkan kepingan tembaga pada lapisan korban, dan untuk mengelakkan lipatan yang terdapat pada pita tersebut.

Berikut adalah beberapa langkah asas untuk membuat katil yang agak rata (lihat gambar yang dilampirkan):

1. cari sekeping bahan rata untuk lapisan korban, yang sudah dihasilkan cukup rata (contohnya sekeping MDF atau acrylic yang diekstrusi); pastikan alat guntingan dapat menembusnya dan tidak akan pecah kerana terlalu keras
2. potong lapisan korban dengan ukuran katil cnc anda
3. pasangkan jalur pita sisi dua ke lapisan pengorbanan, pastikan untuk menegangkannya sebelum memasangnya, untuk memastikan tidak ada lipatan atau gelembung udara yang akan muncul; pita sisi dua harus menutup sebahagian besar permukaan dengan cara yang sama rata
4. pasangkan kepingan tembaga pada pita sisi berganda; cuba tolak dengan sama rata di seluruh permukaannya
5. pasangkan lapisan pengorbanan ke tempat tidur mesin cnc anda, lebih baik dengan sesuatu yang senang dikeluarkan selepas itu tetapi padat, seperti pengapit, skru

Setelah menyiapkan katil adalah waktunya untuk menyiapkan mesin cnc untuk pengilangan. Operasi ini juga memerlukan perhatian dan ketelitian. Bergantung pada jenis CNC yang anda miliki, langkah-langkah ini sedikit berbeza tetapi tidak banyak.

Untuk menyiapkan mesin cnc untuk penggilingan ikuti langkah-langkah di bawah:

1. pasang alat yang betul di collet (atau pemegang alat)
2. pastikan untuk menggerakkan sedikit paksi Z dari tempat tidur sebelum menggerakkan paksi X dan Y, untuk mengelakkan kerosakan pada kilang akhir
3. gerakkan paksi X dan Y ke titik asal relatif, sekiranya anda menggunakan Modul Fab, ini adalah kiri bawah PNG
4. sebelum memusatkan X dan Y dalam perisian kawalan mesin, periksa sama ada terdapat cukup ruang untuk mengisar papan
5. tetapkan sebagai titik sifar X dan Y pada kedudukan mesin semasa
6. perlahan-lahan turun dengan paksi Z, meletakkan kilang akhir menutup permukaan tembaga

7. ada teknik yang berbeza yang boleh anda gunakan untuk mengambil titik sifar paksi Z, objektif langkah ini adalah untuk memastikan alat-alat tersebut sedikit menyentuh permukaan tembaga:

   1. satu teknik berfungsi dengan memulakan gelendong dan turun dengan menggunakan ukuran minimum mesin; apabila anda mendengar bunyi yang berbeza disebabkan oleh kilang akhir yang sedikit menembusi permukaan, itu adalah titik sifar Z anda
   2. anda boleh mencuba penyambungan elektrik dari alat ke permukaan tembaga dengan multimeter; pasangkan probe multimeter ke kilang akhir dan kepingan tembaga, kemudian cuba turun dengan paksi Z pada langkah minimum; apabila bip multimeter adalah titik sifar Z anda
   3. tutup dengan alat ke permukaan meninggalkan beberapa mm di antara (seperti 2-3mm), kemudian buka collet dan biarkan kilang hujung turun untuk menyentuh permukaan tembaga; kemudian tutup kilang akhir ke collet dan tetapkan ini sebagai titik sifar Z
   4. gunakan sensor yang disediakan oleh mesin, dalam hal ini apabila kilang akhir akan menyentuh sensor, mesin akan secara automatik mengambil titik asal Z

Dan akhirnya sekarang anda sudah bersedia untuk melancarkan pekerjaan ukiran PCB anda:)

Dianjurkan untuk berada dekat dengan mesin untuk memerhatikan dengan teliti jika anda melakukan kesalahan pada langkah-langkah di atas, dan mungkin berhenti dan lancarkan semula pekerjaan dengan perbaikan dan / atau penyesuaian yang diperlukan.

Beberapa petunjuk cepat mengenai masalah:

• jika PCB anda terukir di beberapa kawasan dan bukan di kawasan lain, maka kepingan tembaga anda tidak rata

  jika alat anda mempunyai hujung silinder, anda hanya boleh mengambil paksi Z yang sedikit lebih dalam dan melancarkan semula tugas pada kedudukan yang sama; perkara yang sama berlaku dengan alat chamfered dan jika perbezaan kedalaman ukiran tidak banyak

• jika jejak anda mempunyai tepi tajam boleh menjadi lebih baik untuk mengurangkan kadar pemotongan makanan
• jika anda memecahkan kilang akhir (cukup baru), maka turunkan kelajuan dengan jumlah yang tetap
• jika jejak anda hancur atau terlalu kurus, anda mungkin terlalu dalam, periksa ketebalan jejak di Eagle, atau periksa tetapan CAM anda, terutamanya jika diameter kilang akhir betul

Bilakah masa untuk melakukan guntingan, ingatlah untuk menukar alat kilang akhir dan membuka fail potongan atau lubang. Setelah melakukan ini ingat untuk mengambil sekali lagi HANYA titik sifar Z, kali ini anda tidak perlu begitu tepat menyentuh permukaan kepingan tembaga.

Bilakah masanya untuk mengeluarkan PCB anda dari lapisan korban, cubalah perlahan-lahan mengeluarkannya dengan pemutar skru nipis. Lakukan ini dengan berhati-hati untuk mengelakkan keretakan papan.

Pada akhir langkah ini, anda mesti mempunyai PCB terukir yang menakjubkan di tangan anda:) !!