Disseny de PCB per a robot de seguiment de línia - Arnab Kumar Das: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquest projecte suposa que ja hem fet la selecció de components. Perquè un sistema funcioni correctament, és important entendre el que cada component exigeix en termes de potència, tensió, corrent, espai, refrigeració, etc. També és important entendre les dependències entre cada component. Dependències com el nivell lògic, el soroll de transmissió, la impedància, etc. Llegiu els articles anteriors sobre Requisits del sistema, selecció de components / materials.

Un aspecte de disseny molt important d’aquest projecte és el PCB, ja que el nostre objectiu és reduir al màxim el factor de forma del robot seguidor de línia, que al seu torn redueix el pes. La mida petita i el pes reduït augmenten l’eficiència i també redueixen les pèrdues per fregament aerodinàmic. Si veieu un cotxe de carreres de F1, podeu entendre l’eficàcia que té en aerodinàmica. Per millorar l’eficiència i reduir el pes, hem d’eliminar qualsevol component innecessari i moure el centre de massa el més baix possible. Per fer-ho, vaig pensar a utilitzar el PCB com a xassís. D’aquesta manera es reduirà el pes i es reduirà molt la CM, cosa que al seu torn augmenta l’estabilitat durant els girs. Fer el xassís amb PCB també redueix el temps de muntatge i facilita les coses, ja que només hem de soldar els components al lloc adequat i començar a provar el programari. Com que els PCB seran fabricats per robots i màquines CNC, té un aspecte millor que qualsevol altre xassís.

Pas 1: programari utilitzat

Per a aquest projecte, he utilitzat específicament programes lliures i de codi obert perquè els estudiants i qualsevol altra persona que no tingui accés a programari de pagament també puguin fer el projecte de manera eficient i professional.

He utilitzat KiCad per a Schematics i PCB Design i creieu-me que és un programari increïble. Abans havia utilitzat Eagle CAD i Altium, tot i que KiCad és gratuït, té totes les funcions i eines importants per dissenyar el vostre PCB professionalment i fabricar-lo. Fins i tot té visualització 3D disponible per al vostre PCB.

La suite KiCad té cinc parts principals:

• KiCad: el cap de projecte.
• Eeschema: l'editor de captures esquemàtiques.
• Pcbnew: el programa de disseny de PCB. També té una vista en 3D.
• GerbView: el visor Gerber.
• Bitmap2Component: una eina per convertir imatges a petjades per a il·lustracions de PCB.

No mostraré en detalls com dissenyar un esquema i un disseny de PCB ja que aquest no és l’abast d’aquest post / article. La principal importància d’aquest article és mostrar la producció de KiCad i mostrar com s’ordena i es fabrica. Abans de començar amb el disseny esquemàtic, és recomanable crear una carpeta de projecte i mantenir tots els fitxers dins d’aquesta. A continuació es mostra un exemple.

Pas 2: esquema

Per a l'esquema, hem d'obrir l'eina Edita esquema des de o Eeschema. Un cop obert hauríeu de veure un document buit en una finestra com la següent.

De vegades, hem de crear símbols esquemàtics nous, ja que és possible que la biblioteca per defecte no en tingui. Heu d’estudiar el full de dades d’aquests components i afegir-los a una biblioteca personalitzada com he fet en el meu cas. Vaig crear símbols de biblioteca per al sensor QTR-8RC, pantalla OLED SSD1306, placa de controlador de motor TB6612FNG, motor N20 amb codificadors. Un cop creats els símbols de la biblioteca, els vaig connectar per formar un sistema.

Podeu descarregar l’esquema des de l’enllaç següent. Més endavant, al final del tutorial, afegiré alguns bons tutorials per a KiCad perquè els aprengueu i els feu vosaltres mateixos.

PER DESCARREGAR EL DISSENY VISITA EL MEU LLOC WEB:

Pas 3: Disseny de PCB

Un cop acabat l’esquema, és hora de passar al disseny de la placa PCB. De vegades, també cal crear la petjada d’alguns components si no estan presents a la biblioteca. Per crear petjada, podeu utilitzar l'eina Editor de biblioteca de petjades a KiCad.

He utilitzat el disseny de dues capes aquí perquè fa que sigui molt fàcil de dissenyar quan teniu molts components distribuïts a la placa. Per començar amb el PCB Design hem d’obrir el programa PCB Layout Editor a KiCad. Hauríeu de veure alguna cosa semblant a sota, però amb un document buit.

Utilitzarem NextPCBas el servei de fabricació de PCB, per la qual cosa és important veure quins són els límits tècnics mínims i màxims que tenen per a la seva fabricació. Per comprovar que hem de visitar la seva pàgina de capacitats. Els principals paràmetres que hem de comprovar són:

• Màx. Dimensió 510 * 590 mm
• Mín. Traça 4mil / 0,1mm
• Mín. Traça espaiat 4mil / 0,1 mm
• Mín. mida del forat: 0,3 mm
• Mín. Via diàmetre 0,45 mm
• Intercanvi ≥5mil
• Mida del forat de 0,2-6,3 mm
• Traça a l’esquema ≥ 0,4 mm

Basant-nos en els paràmetres anteriors, hem d’ajustar les nostres regles de disseny a l’editor de disseny de KiCad.

Al final del tutorial, us adjuntaré un bon tutorial sobre el disseny de PCB a KiCad que podeu aprendre. A continuació es mostra el disseny de PCB adjunt que podeu utilitzar com a referència.

PER DESCARREGAR EL DISSENY VISITA EL MEU LLOC WEB:

Pas 4: fabricació de PCB

Abans de fabricar el PCB en una indústria de fabricació de PCB / indústria com NextPCB, hem de convertir el nostre disseny en un format fabricable que puguin llegir les màquines de la indústria.

Els paràmetres anteriors es van utilitzar per a la generació de tots els fitxers Gerber. es recomana que exporteu els fitxers a una carpeta Gerber independent com he fet jo.

La informació sobre els forats del PCB s’emmagatzema en un fitxer de trepant separat i, per generar-ho, he utilitzat la configuració anterior per al NextPCB. És possible que altres fabricants tinguin configuracions diferents. Hi ha moltes raons per seleccionar NextPCBone, la raó és la transparència sobre el seu procés de fabricació. A continuació es mostren algunes fotos de la seva fàbrica.

També accepten diverses opcions de pagament: PayPal, transferència bancària, Western Union, pagament en efectiu a la seu central. Per als mètodes d’enviament, tenen DHL, FedEx, Hongkong Post, que és convenient amb diferents preus i avantatges. Per al procés de comanda, hem de crear un compte al lloc web. Podeu utilitzar l'enllaç de registre i crear un compte nou. després de crear el compte, veureu alguna cosa semblant a continuació.

El següent pas és carregar els fitxers Gerber i fer una comanda amb èxit per començar la fabricació. Un cop generat el Gerber, es recomana comprimir-los en un sol fitxer i penjar-los

Un cop finalitzada la càrrega, podeu veure l'ordre a la pàgina del vostre compte.

La vostra comanda s’analitzarà correctament i, un cop estigui preparada per a la fabricació, demanaran el pagament i, un cop liquidat el pagament, s’iniciarà la fabricació.

Es dediquen molt a analitzar els fitxers Gerber, ja que poden contenir errors i potser no es fabriquen bé si els forats són massa petits o hi ha algun altre error de disseny.

Un cop es verifiqui i es fabriqui el PCB, rebrà el PCB en uns dies i estarà llest per treballar-hi.

PER UN DESCOMPTE ESPECIAL, VISITEU L'ENLLAÇ: NextPCB i podreu obtenir un 10% de descompte per a la comanda de muntatge de PCB i PCB (validació d'activitat: 26 de març de 2020 a 30 d'abril de 2020)

Gràcies per llegir aquest article, espero que us ajudi. No oblideu consultar altres articles d’aquesta sèrie.