Taulers Satshakit: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-31 10:17

Hola, fabricants i fabricants per aquí!

Alguna vegada heu somiat amb fabricar la vostra pròpia placa avançada de microcontroladors a casa i fer servir components smd?

Aquest és el mètode adequat per a tu i per al cervell del teu proper projecte:)

I quan em refereixo a casa, vull dir que podríeu comprar tot l’equip per fabricar tots aquests PCB per uns quants centenars de dòlars (vegeu els passos següents) i posar-los en un sol espai d’escriptori.

Tot va començar a partir del meu viatge de la Fab Academy que vaig fer el 2015. Amb l'objectiu de fabricar un dron fabricat, vaig decidir alliberar el prototip del controlador de vol, com a primer tauler de satshakit. Just després d'una setmana, el consell va ser replicat per Jason Wang del Fab Lab Taipei. Això em va donar una sensació increïble de veure algú replicant i utilitzant amb èxit el meu projecte, que mai no vaig deixar de fabricar electrònica de codi obert.

Les juntes es van replicar i modificar uns quants centenars de vegades de la comunitat mundial de Fab Lab, com a experiència d’aprenentatge sobre com fabricar PCB i donar vida a molts projectes de Fab Lab. Avui en dia s'han publicat altres taulers satshakits a github:

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

Si us pregunteu què és Fab Academy, només cal que penseu en una experiència d’aprenentatge sobre “com fer (gairebé) qualsevol cosa” que us canviarà la vida, igual que per a mi:).

Més informació aquí:

Moltes gràcies als sorprenents Fab Labs que em van ajudar a crear les taules de satshakit: Fab Lab Kamp-Lintfort

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

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milà, Itàlia +39.02.36519890

Pas 1: decidiu quina Satshakit fer o modificar

Abans de crear un dels taulers satshakit, heu de pensar què us agradaria fer-hi.

Es pot dir per diversió i per aprendre: D!

I és cert, així com el seu ús específic.

A les imatges alguns projectes que feien servir els taulers satshakit.

En fer clic al nom del tauler de la llista següent, accedireu als dipòsits de github amb tota la informació que necessiteu per produir i / o modificar-los:

• Esquemes i taules Eagle per fer-lo amb el CNC / Laser
• Opcionalment, els fitxers Eagle per produir-los a la Xina utilitzo PcbWay
• Declaració de materials (BOM)
• Imatges-p.webp" />
• Imatges i vídeos del tauler funcionant

Els fitxers del tauler també es comprimeixen com a fitxer adjunt en aquest pas.

Aquí teniu una visió general de les funcionalitats i característiques de cadascun dels taulers:

• satshakit

  • tauler per a usos generals basat en atmega328p
  • totalment com un Arduino UNO nu sense USB i el regulador de voltatge
  • programable mitjançant un convertidor USB a sèrie
  • exemples de projectes que l'utilitzen: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit micro

  • mini placa de propòsit general basada en atmega328p
  • fet per ser utilitzat en aplicacions restringides d'espai
  • exemples de projectes que l’utilitzen: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit multicore

  • tauler per a usos generals basat en atmega328p
  • versió de doble capa del satshakit, amb 2 x atmega328p una per cada costat
  • disseny de múltiples taules apilables, amb el 328p connectat mitjançant I2C
  • útil per a sistemes multi-mcu (per exemple, cada placa gestiona un conjunt diferent de sensors)
  • programable mitjançant un convertidor USB a sèrie
  • exemples de projectes que l’utilitzen: trilateració Bluetooth, sistema IoT satshakit

• 128

  • tauler per a usos generals basat en atmega1284p
  • dos sèries de maquinari, 16K RAM, 128K flash, més E / S que l'atmega328p
  • placa compacta amb més recursos de maquinari que el satshakit
  • programable mitjançant un convertidor USB a sèrie
  • exemples de projectes que l'utilitzen: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• controlador de vol satshakit

  • tauler basat en atmega328p
  • controlador de vol per a drons de bricolatge compatibles amb Multiwii
  • admet fins a 8 motors, receptors de 6 canals i IMU autònoma
  • tauler de distribució d’energia integrat opcional
  • exemples de projectes que l'utilitzen: satshacopter-250X

• mini controlador de vol satshakit

  • versió més petita del controlador de vol satshakit, també basat en atmega328p
  • adequat per a mini drons de bricolatge (com els de 150 mm), compatibles amb Multiwii
  • admet fins a 4 motors i receptor de 4 canals
  • placa integrada de distribució d'energia
  • exemples de projectes que l'utilitzen: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • placa de controlador de vol de microcontrolador dual, amb atmega328p i atmega1284p
  • adequat per a aplicacions avançades de drons
  • l'atmega1284p pot injectar comandes de vol mitjançant el protocol sèrie Multiwii, per al vol automàtic
  • exemple de projecte: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • placa basada en atmega328p, personalitzada per funcionar com a controlador de màquina amb GRBL
  • convertidor USB a sèrie opcional incorporat i connector USB
  • parades finals filtrades de soroll
  • Pinblet organitzat GRBL
  • exemples de projectes que l’utilitzen: LaserDuo, Bellissimo Drawing Machine
• satshakit-mega
  • tauler per a usos generals basat en atmega2560p, semblant a un Arduino Mega fabricat
  • convertidor USB a sèrie incorporat i connector USB
  • 8K RAM, 256K flash, 4 sèries de maquinari
  • exemples de projectes que l'utilitzen: LaserDuo

• satshakit-m7

  • Tauler per a usos generals basat en STM32F765
  • controlador USB integrat al xip, connector USB
  • 216Mhz, 512K RAM, flash de 2MB
  • un munt de funcions, també pot executar FREE-RTOS
  • projecte que l'utilitza: les meves properes plataformes de drons i robòtica (encara no publicades)

• satstep6600

  • controlador pas a pas adequat per a motors Nema23 / Nema24
  • Corrent de pic de 4,5A, tensió d’entrada de 8-40V
  • proteccions de bloqueig tèrmic integrades, contra sobrecorrent i sota tensió
  • entrades opto-aïllades
  • projectes que l’utilitzen: LaserDuo, reciclador de filaments Rex

• satsha-ttl

  • Convertidor USB a sèrie basat en el xip CH340
  • regulador de voltatge integrat
  • pont de tensió seleccionable de 3,3V i 5V
  • projectes que l’utilitzen: satshakit-grbl, seguidor de robots FollowMe

Totes les juntes es publiquen sota el CC BY-NC-SA 4.0.

Us agradarà molt modificar els dissenys originals perquè s’adaptin als vostres projectes;)!

Pas 2: equipament i preparatius

En primer lloc, parlem dels processos que s’utilitzen per produir aquests ordinadors:

1. Fresat CNC
2. Gravat amb làser de fibra / Yag (bàsicament els de 1064nm)

Com podeu notar, no hi ha cap gravat entre aquests. I la raó és que a mi (i també a la comunitat Fab Lab), no m’agrada molt fer servir àcids tant per motius de contaminació com per perillosos.

A més, totes les taules es poden fabricar només mitjançant una màquina CNC de sobretaula / petita i / o un gravat làser sense limitacions específiques amb una o altra tècnica.

Per cert, una màquina làser de fibra / Yag pot costar diversos milers de dòlars fàcilment, així que suposo que per a molts de vosaltres seria millor una petita màquina CNC.

Si algú té curiositat pel procés de gravat làser, us recomano que consulteu el següent tutorial:

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

Aquí teniu una llista de màquines cnc de format petit recomanades que podeu utilitzar:

• FabPCBMaker, cnc fabricat de codi obert d’un dels meus estudiants Ahmed Abdellatif, menys de 100 $ necessita algunes millores menors, s’actualitzarà aviat
• 3810, cnc petit minimalista, mai provat, però sembla que podria fer-ho
• Eleks Mill, mini cnc super barat, fresat personalment paquets de pas de 0,5 mm (LQFP100) amb una afinació fina
• Roland MDX-20, solució petita però súper fiable de Roland
• Roland SRM-20, la versió substitutòria més nova del MDX-20
• Othermill, ara BantamTools, fiable i precís de petit format CNC
• Roland MDX-40, cnc d'escriptori més gran, també es pot utilitzar per a coses més grans

Recomano utilitzar els següents molins finals per gravar les traces:

• 0,4 mm 1/64 per a la majoria de les plaques, per exemple
• 0,2 mm bisellat per a treballs de dificultat mitjana, per exemple (assegureu-vos que el llit és pla!)
• 0,1 mm bisellat per a treballs molt precisos, exemple 1, exemple 2 (assegureu-vos que el llit és pla!)

I els següents bits per tallar el PCB:

Eina de contorn d'1 mm, exemple1, exemple2

Compte amb els xinesos, duraran molt pocs talls!

La làmina de coure recomanada per utilitzar és FR1 o FR2 (35 µm).

La fibra de vidre del FR4 desgastaria fàcilment els molins finals i, a més, la seva pols pot ser força perillosa per a la vostra salut.

A continuació es mostren les eines que hauríeu de tenir al vostre banc de soldadura:

• estació de soldadura, (algunes recomanacions: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• trena desoldadora
• parell de pinces de precisió
• ajuda de les mans
• llum de taula amb lupa
• aplicació lupa
• filferro de soldar, 0,5 mm seria bo
• components electrònics (Digi-Key, Aliexpress, etc.)
• un extractor de fums de soldadura
• un multímetre

Pas 3: prepareu els fitxers per al fresat

Per generar el GCode o tenir el codi de la màquina del format específic que necessiteu, heu d’utilitzar un programari de fabricació assistida per ordinador (CAM).

No dubteu a utilitzar qualsevol càmera que vulgueu, sobretot si inclou la vostra màquina i us sentiu còmode.

En aquest tutorial, us mostraré com utilitzar els mòduls Fab, una càmera web de codi obert basada en web del professor Neil Gershenfeld i els seus col·laboradors.

Els mòduls Fab estan disponibles com a instal·lació autònoma al vostre PC o en línia:

• Instruccions d'instal·lació i dipòsit de Fab Modules:
• Versió en línia dels mòduls Fab:

Per simplicitat, us mostraré com utilitzar la versió en línia.

En primer lloc, els mòduls Fab prenen com a entrada una imatge-p.webp

Si voleu crear un tauler de satshakit existent sense modificacions, tot el que heu de fer és descarregar els-p.webp

Podeu trobar els-p.webp

• satshakit

  • rastres
  • retall

• satshakit micro

  • rastres
  • retall

• satshakit multicore

  svg

• 128

  • rastres
  • retall

• controlador de vol satshakit

  • rastres
  • retall

• mini controlador de vol satshakit

  • rastres
  • retall

• satshakit nero

  • rastres
  • retall

• satshakit GRBL

  • rastres
  • retall
• satshakit mega
  • rastres
  • retall

• satshakit M7

  • rastres
  • retall

• satstep6600

  • rastres superiors
  • retall superior
  • rastres de fons
  • retall inferior

• satsha ttl

  • rastres
  • retall

En cas que vulgueu modificar un disseny de satshakit existent, heu de fer dos passos més:

1. utilitzeu Autodesk Eagle per modificar el tauler segons les vostres necessitats
2. utilitzeu un editor d'imatges ràster per preparar les imatges PNG, en aquest cas les mostraré amb Gimp

Un cop hàgiu fet les modificacions que necessiteu, seguiu els passos següents per exportar una imatge-p.webp

1. Obriu el disseny del tauler
2. Premeu el botó de capa
3. Seleccioneu només la part superior i els coixinets (també VIAs en cas que el PCB sigui de doble capa com el satstep6600)

4. Assegureu-vos que els noms dels senyals no es mostraran a la imatge anant a Configuració-> Altres i desmarqueu

   1. noms de senyals al teclat
   2. senyal de noms a les traces
   3. noms de pads de visualització
5. Amplieu el disseny del tauler per adaptar-lo a la pantalla visible
6. Seleccioneu Fitxer-> Exporta-> Imatge

7. Establiu el següent a la finestra emergent d'exportació d'imatges:

   1. comprovar monocrom
   2. seleccioneu Àrea-> finestra
   3. escriviu una resolució d'almenys 1500 DPI
   4. Seleccioneu la ubicació per desar el fitxer (Examinar)
8. premeu el botó D'acord

Després d'això, haureu de tenir un-p.webp

Ara és hora d’obrir la imatge amb Gimp i d’executar els passos següents (vegeu les imatges adjuntes):

1. en cas que la imatge tingui marges negres grans, retalleu-la mitjançant l'eina Eines de selecció-> selecció de rectangle i seleccioneu Imatge-> retalla a la selecció (encara manteniu un marge negre al voltant, com ara 3-4 mm)
2. exporteu la imatge actual com a traces.png
3. torneu a utilitzar l'Eina-> Eines de selecció-> selecció de rectangle i seleccioneu totes les traces (deixeu un marge negre al voltant, com ara 1 mm)
4. opcionalment, creeu algun filet a la selecció del rectangle fent clic a Selecciona-> Rectangle arrodonit-> i poseu un valor de 15
5. ara feu clic amb el botó dret dins de l'àrea seleccionada i Edita-> Empleneu amb BG Color (assegureu-vos que sigui blanc, normalment per defecte)
6. exporteu aquesta imatge com a cutout.png
7. ara obriu el fitxer traces-p.webp" />
8. amb Eines-> eines de pintura-> farcit de cubells, empleneu de blanc totes les zones negres que no siguin forats
9. exporteu aquesta imatge com a trous.png

Un cop tingueu els fitxers PNGs, ja podreu generar el GCode per al fresat.

Heu de generar el GCode per a cada-p.webp

Per al fitxer traces.png, aquests són els passos amb els mòduls Fab:

1. vés a
2. obriu el fitxer traces.png

3. seleccioneu la vostra màquina:

   1. gcodes funcionarà per a les màquines basades en GRBL (normalment també es basen els petits cnc xinesos)
   2. Roland RML per a Roland
4. seleccioneu el procés 1/64
5. En cas que hàgiu seleccionat el Roland RML, seleccioneu la vostra màquina (SRM-20 o un altre, etc.)

6. editeu la configuració següent:

   1. velocitat, recomano 3 mm / s amb les eines de 0,4 mm i les de 0,2 mm bisellades, 2 mm / s per a 0,1 mm
   2. X0, Y0 i Z0, poseu-los tots a 0
   3. la profunditat de tall pot ser de 0,1 mm amb les eines cilíndriques de 0,4 mm, de 0 mm amb les bisellades
   4. el diàmetre de les eines ha de ser el que tingueu (si és possible fer algunes traces, enganyeu-lo posant una mica menys de diàmetre del que tingueu, fins que es mostrin les traces després de prémer calcular)
7. premeu el botó de càlcul
8. espereu que es generi el camí
9. premeu el botó Desa per desar el Gcode

Per als trous-p.webp

1. carregueu els trous-p.webp" />
2. seleccioneu el procés 1/32

3. editeu la configuració següent:

   1. reduïu la velocitat, us recomano 1-2mm / s
   2. comproveu i introduïu (una mica més que) el gruix de la vostra làmina de coure de PCB
   3. comproveu i introduïu el diàmetre de l'eina per al tall (normalment 0,8 o 1 mm)

Conserveu els fitxers que heu desat ja que els necessitarem per fabricar el PCB amb la fresadora CNC.

Pas 4: fresat de PCB

Una regla senzilla per fresar CNC amb èxit és preparar bé el llit de la màquina amb la làmina de coure.

En aquesta tasca heu d’intentar ser molt tranquils i el més precisos possible. Com més invertiu en aquestes dues coses, millors resultats obtindreu.

L'objectiu és fer que la superfície de coure sigui el més paral·lela (plana) possible amb el llit de la màquina.

La planicitat de la làmina de coure serà especialment crítica si es molen PCB d'alta precisió, que requereixen eines bisellades com les que tenen un extrem de 0,2 mm o 0,1 mm.

Penseu que després de gravar les traces de PCB, encara heu de tallar el PCB i, per a això, cal tenir el que anomenem capa sacrificial.

La capa de sacrifici serà lleugerament penetrada pel molí d'extrem retallat, per assegurar-se que el tall passa completament a través de la làmina de coure.

Es recomana utilitzar una cinta prima doble i fina per enganxar la làmina de coure a la capa de sacrifici i evitar els plecs que pogués tenir la cinta.

Aquí teniu alguns passos bàsics per fer un llit força pla (vegeu les imatges adjuntes):

1. trobeu un tros de material pla per a la capa de sacrifici, que ja es produeix força pla (per exemple, un tros de MDF o acrílic extruït); assegureu-vos que l'eina de retallada pugui penetrar-hi i no es trenqui perquè és massa dura
2. talla la capa de sacrifici per la mida del llit del teu CNC
3. col·loqueu tires de la cinta lateral doble a la capa sacrificial, assegureu-vos de tensar-la just abans de fixar-la, per assegurar-vos que no apareguin plecs ni bombolles d’aire; la cinta lateral doble ha de cobrir la major part de la superfície de la mateixa manera distribuïda
4. fixeu la làmina de coure a la cinta lateral doble; intenta empènyer de manera igual tota la seva superfície
5. fixeu la capa sacrificial al llit de la vostra màquina CNC, preferiblement amb alguna cosa que sigui fàcil de treure després, però sòlida, com ara pinces, cargols

Després d'instal·lar el llit, és hora de preparar la màquina CNC per fresar. Aquesta operació també requereix atenció i precisió. Segons el tipus de CNC que tingueu, aquests passos poden ser lleugerament diferents, però no gaire.

Per preparar la màquina CNC per al fresat, seguiu els passos següents:

1. instal·leu l'eina adequada a la pinça (o portaeines)
2. assegureu-vos de moure una mica l'eix Z del llit abans de moure l'eix X i Y, per evitar estavellar el molí final
3. moveu els eixos X i Y al punt d'origen relatiu, en cas que hàgiu utilitzat els mòduls Fab, aquest és la part inferior esquerra del PNG
4. abans de posar a zero les X i Y al programari de control de la màquina, comproveu si hi ha prou espai per fresar la placa
5. estableix com a punt zero X i Y la posició actual de la màquina
6. baixeu lentament amb l'eix Z, situant els molins finals a prop de la superfície de coure

7. hi ha diferents tècniques que podeu utilitzar per prendre el punt zero de l'eix Z, l'objectiu d'aquest pas és assegurar-vos que les eines toquin lleugerament la superfície de coure:

   1. una tècnica funciona iniciant el fus i baixant utilitzant la mida mínima del pas de la màquina; quan escolteu un so diferent causat pel molí final que penetra lleugerament a la superfície, aquest és el vostre punt zero Z
   2. podeu provar de comprovar la connectivitat elèctrica de l'eina a la superfície de coure amb un multímetre; col·loqueu les sondes del multímetre al molí final i a la làmina de coure i, a continuació, intenteu baixar amb l'eix Z al pas mínim; quan el multímetre emet un so que és el vostre punt zero Z
   3. acosteu-vos amb l'eina a la superfície deixant uns mm entre ells (com 2-3 mm), obriu la pinça i deixeu que el molí final baixi per tocar la superfície de coure; a continuació, tanqueu els molins finals a la pinça i configureu-lo com a punt zero Z
   4. utilitzeu un sensor proporcionat per la màquina; en aquest cas, quan el molí final tocarà el sensor, la màquina prendrà automàticament el punt d’origen Z

I, finalment, ja esteu a punt per iniciar el vostre treball de gravat de PCB:)

Es recomana mantenir-se a prop de la màquina per observar acuradament si heu comès algun error en els passos anteriors i potser atureu i torneu a iniciar el treball amb les correccions i / o ajustaments necessaris.

Alguns consells ràpids sobre problemes:

• si el vostre PCB s'ha gravat en algunes zones i no en d'altres, la xapa de coure no és plana

  si les vostres eines tenen un extrem cilíndric, podeu agafar un eix Z una mica més profund i rellançar la feina en la mateixa posició; el mateix s'aplica amb les eines bisellades i si la diferència de profunditat de gravat no és gran

• si els vostres rastres tenen vores esmolades, és millor reduir la velocitat d’alimentació de tall
• si heu trencat un molí final (força nou), reduïu la velocitat una quantitat constant
• si les vostres traces són destruïdes o són massa primes, potser sou massa profund, comproveu també el gruix de la traça a Eagle o comproveu la configuració de la CAM, especialment si el diàmetre dels molins finals és correcte

Quan sigui el moment de fer el retall, recordeu-vos de canviar l'eina de fresat final i d'obrir el retall o el fitxer de forats. Després de fer això, recordeu de tornar a agafar NOMÉS el punt zero de l'eix Z, aquesta vegada no cal que sigueu tan precís en tocar la superfície de la làmina de coure.

Quan sigui el moment d’eliminar el PCB de la capa sacrificada, intenteu treure’l lentament amb un tornavís prim. Torneu a fer-ho amb molta cura per evitar que es trenqui el tauler.

Al final d'aquest pas, hauríeu de tenir un PCB gravat a les mans:)