Disseny de PCB i fresat d’aïllaments utilitzant només programari lliure: 19 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

En aquest instructiu us mostraré com dissenyar i fabricar els vostres propis PCB, utilitzant exclusivament programari gratuït que s'executa tant a Windows com a Mac.

Coses que necessiteu:

• ordinador amb connexió a Internet
• molí / enrutador de cnc, com més precís millor
• V-bit de 45 ° / 20 °
• Broca de 0,8 mm
• Molí final de 3 mm
• tauler revestit de coure
• cinta adhesiva de doble cara

Pas 1: Obteniu el programari

Necessiteu el programari següent:

• Fritzing
• Inkscape
• Makercam

Feu clic als enllaços, descarregueu i instal·leu el programari a l'ordinador. No cal descarregar / instal·lar Makercam, ja que s’executa directament al navegador.

Pas 2: Dissenyar a Fritzing

Inicieu Fritzing i inicieu un nou esbós.

Aneu a la visualització de taulers de pa fent clic a la pestanya tauleta de taulells de la part superior de la finestra.

A la part dreta hi ha la biblioteca de peces, seleccioneu els components que vulgueu al vostre circuit i arrossegueu-los i deixeu-los anar a la finestra del tauler de control. Assegureu-vos que les peces tinguin les especificacions desitjades, com ara pinout, valor i mida. Podeu canviar aquestes variables del component seleccionat a l'Inspector, a la part inferior dreta de la pantalla.

En aquest exemple estic creant un circuit que utilitza un Arduino Nano per canviar un relé de 12V. Per a això necessito un transistor amb una resistència a la base, així com un díode de captura en paral·lel a la bobina del relé i dos terminals de cargol.

Les connexions / cables entre els components es fan fent clic i arrossegant sobre una pota / pin del component. Els punts de flexió dels cables es poden fer fent clic i arrossegant-los dins d’un cable.

Feu totes les connexions que necessiteu i que faríeu en una veritable taula de treball perquè el circuit funcioni.

Pas 3: vista esquemàtica

Ara aneu a la vista esquemàtica.

Veureu un esquema de cablejat amb tots els components i les seves connexions. Ordeneu les coses arrossegant els components en un ordre raonable i fent clic i arrossegant les línies de connexió discontínues perquè no es creuin.

Pas 4: Vista PCB

Aneu a PCB View.

Arrossegueu els components en un ordre raonable. Una bona regla general és situar els components amb més pins al centre i la resta de components al voltant. Intenteu obtenir una distribució compacta.

Les peces es bloquegen automàticament a la quadrícula que es veu al fons. Per canviar la mida de la quadrícula, aneu a Visualitza -> Estableix la mida de la quadrícula.

Pas 5: Autoroute

Feu clic a Enrutament -> Configuració de l'autorouter / DRC i seleccioneu el tipus de producció personalitzat. Ara podeu configurar l'amplada del traç al gruix desitjat en funció de la vostra màquina / molí final / circuit. He utilitzat 48 milions. Feu clic a "D'acord".

Seleccioneu el rectangle gris (la placa PCB) i, a l'Inspector, canvieu el menú desplegable de capes a "una capa (d'una sola cara)".

Ara premeu el botó Autoroute a la part inferior de la finestra i deixeu que l’ordinador faci el treball d’encaminament.

Pas 6: Alguns enrutaments més

Quan s'hagi completat l'Autoutout, ordeneu les traces fent clic i arrossegant els seus punts de doblegat. Feu clic amb el botó dret al punt de dobleg i seleccioneu Elimina el punt de dobleg per eliminar-lo.

De vegades hi ha connexions que l'Autorouter no pot encaminar. Els heu d’encaminar a mà fent clic i arrossegant les línies de connexió discontínues. Utilitzeu Jumpers de la biblioteca de parts per saltar sobre les traces que, en cas contrari, creuaríeu.

També podeu afegir text / logotips que apareixeran a la màscara de coure arrossegant "Imatge de serigrafia" o "Text de serigrafia" de la biblioteca al vostre tauler. Seleccioneu el vostre logotip i, a l’Inspector, al menú desplegable Ubicació - capa de PCB, seleccioneu "fons de coure". també podeu carregar els vostres propis fitxers.svg fent clic a "carrega un fitxer d'imatge" a l'inspector.

Pas 7: comproveu el vostre circuit

Si creieu que esteu preparat amb l'encaminament, feu clic a Encaminament -> Regles de disseny Comproveu si comproveu automàticament la vostra creació per si hi ha connexions perdudes / superposicions o traçats.

Intenteu eliminar tots els errors i repetiu el DRC fins que no hi hagi més problemes. El disseny s'ha acabat.

Exporteu el vostre PCB com a fitxers.svg fent clic a "Exporta per PCB" a la part inferior. Feu clic a la petita fletxa del botó Exporta i seleccioneu "Etchable (SVG)".

Rebràs un munt de svg exportats al directori seleccionat, però només en farem servir dos:

• * el vostre nom de fitxer * _etch_copper_bottom_mirror.svg
• * el vostre nom de fitxer * _etch_mask_bottom_mirror.svg

Es poden eliminar tots els altres fitxers.

Pas 8: Inkscape

Obriu el * yourfilename * _etch_copper_bottom_mirror.svg a Inkscape, seleccioneu-ho tot i premeu repetidament ctrl + shift + g fins que tot estigui desagrupat.

Seleccioneu vista -> mode de visualització -> esquema. Ara només veureu els vectors sense farciment ni traç.

Seleccioneu totes les traces i aneu a Camí -> Traç a camí.

Seleccioneu totes les traces i aneu a Camí -> Unió.

Desa.

El fitxer ja està a punt per a CAM.

L’altre fitxer.svg que hem exportat de Fritzing no necessita ser processat a Inkscape.

Pas 9: Makercam

Obriu el navegador i aneu a makercam.com.

Aneu a Edita -> Edita les preferències i canvieu la resolució predeterminada d'importació SVG a 90 ppi.

Aneu a Fitxer -> Obriu el fitxer SVG, aneu al vostre directori i seleccioneu el fitxer "* yourfilename * _etch_copper_bottom_mirror.svg".

Pas 10: fresat d’aïllament

Seleccioneu totes les vostres traces (però no els cercles interiors dels pins) i aneu a l'operació CAM -> perfil.

Si el vostre CNC està basat en GRBL, és possible que vulgueu fer tota la CAM a makercam en unitats imperials (consulteu aquí per obtenir més informació). Per tant, heu de convertir tots els mil·límetres en polzades abans d’escriure-hi.

Si utilitzeu un bit en V de 45 ° amb punta de 0,2 mm per al procés de fresat d’aïllament i busqueu 0,25 mm al material, el diàmetre efectiu de l’eina a la superfície del tauler revestit de coure és de 0,39 mm. Això es converteix en 0, 015354331 polzades, Yayy!

Com hem dit, volem aprofundir a 0,25 mm al tauler, de manera que estem escrivint -0,0098425197 polzades com a profunditat objectiu. El valor reduït hauria de ser més gran que el que faci el tallador en una sola passada.

Vaig trobar una velocitat d’avanç de 150 mm / min i una velocitat d’immersió de 50 mm / min per funcionar bé a la meva màquina.

Feu clic a D'acord.

Pas 11: logotip

Seleccioneu el logotip / text i aneu a CAM -> seguiu l'operació del camí.

Per obtenir més informació al logotip, he utilitzat un V-Bit de 20 ° 0,2 mm. Atès que amb aquesta operació el centre del vostre tallador segueix els camins (a diferència de l'operació de perfil on el "cantell" del tallador segueix el camí), no és fonamental el que escriviu pel que fa al diàmetre de l'eina.

La profunditat objectiu és aquesta vegada -0,2 mm (per obtenir més informació).

La resta de valors són els mateixos que per al fresat d’aïllament.

Feu clic a D'acord.

Pas 12: Pas de contorn

Ara volem tallar el nostre PCB del tauler recobert de coure existent.

Seleccioneu el contorn exterior i escriviu els valors necessaris.

He utilitzat una broca de 4 flautes de 3 mm amb una alimentació d’uns 400 mm / min i una immersió de 50 mm / min. El pas va ser de 0,4 mm.

Feu clic a D'acord.

Aneu a CAM -> calculeu-ho tot.

Aneu a CAM -> exporta gcode.

Exporteu totes les operacions en un sol fitxer. Com que cada operació necessita una altra eina, el millor és anomenar-ne els fitxers.

Pas 13: perforació

Torneu a carregar la pàgina perquè comenceu un "nou projecte".

Obriu el fitxer "* yourfilename * _etch_mask_bottom_mirror.svg". No oblideu canviar l’escala SVG a 90 ppp abans de fer-ho.

Seleccioneu tots els forats.

Aneu a CAM -> operació de perforació.

He utilitzat una broca de 0,8 mm. El meu tauler tenia 1,5 mm de gruix, de manera que per a un forat net he utilitzat -2 mm per a la profunditat objectiu. La distància de picat ha de ser superior a aquest valor perquè el trepant pugui passar en una sola passada. He utilitzat una velocitat d’immersió d’uns 50 mm / min.

Feu clic a D'acord i tots els forats es detectaran automàticament.

Aneu a CAM -> calculeu-ho tot.

Exporteu el vostre gcode.

Pas 14: Preparació de la màquina

Utilitzeu unes tires de cinta de doble cara per enganxar el tauler revestit de coure al tauler de la vostra màquina.

Assegureu-vos que aquesta part del spoilboard estigui completament plana, per exemple, podeu anivellar-la amb un fresat de butxaca (només cal que tinguin una profunditat de 0,5 mm).

O utilitzeu un autolivellador. Per als usuaris de GRBL, això es pot fer mitjançant chilipeppr.

Pas 15: Comenceu a fresar …

Carregueu el V-Bit de 45 °

La ubicació zero dels fitxers gcode es troba a l'extrem inferior esquerre i a la part superior de la superfície de stock.

Per tant, navegueu per la màquina fins a l’angle inferior esquerre del material i baixeu el fus perquè la punta de la punta toqui amb prou feines la superfície. Establiu-lo com a ubicació zero i inicieu el fresat d’aïllament.

Pas 16: … perforació …

Canvieu l'eina per una broca de 0,8 mm i configureu el zero Z nou quan la punta toqui la superfície. Comenceu a foradar els forats.

Pas 17: … gravat

Canvieu l'eina a 20-V-Bit i inicieu l'operació de seguiment del camí per gravar el logotip / text.

Pas 18: Retalla

L’últim pas és tallar el PCB del material existent.

Utilitzeu el molí de 3 mm i la segona operació de perfil per fer-ho.

Pas 19: èxit

Aquí teniu el vostre nou PCB casolà!

Si sou ràpid (i el vostre disseny no és massa complex), podeu fer-ho des de la idea fins al producte en menys d’una hora.

Espero que aquest tutorial us ajudi en els vostres projectes i, si voleu, podeu votar-me a la part superior d’aquesta pàgina o aquí. Gràcies!

Accèssit a la ment pel disseny