Αξιοποίηση της παραγγελίας PCB (και διόρθωση λαθών): 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Όταν παραγγέλνετε ηλεκτρονικά PCB, λαμβάνετε συχνά 5 ή περισσότερα από τα ίδια PCB και δεν τα χρειάζεστε πάντα όλα. Το χαμηλό κόστος χρήσης αυτών των προσαρμοσμένων PCB κατά παραγγελία είναι πολύ δελεαστικό και συχνά δεν ανησυχούμε για το τι θα κάνουμε με τα επιπλέον. Σε ένα προηγούμενο έργο προσπάθησα να τα ξαναχρησιμοποιήσω όσο καλύτερα μπορούσα και αυτή τη φορά, αποφάσισα να προγραμματίσω εκ των προτέρων. Σε ένα άλλο Instructable χρειάστηκα ένα PCB για να κρατήσω μερικές πλακέτες ανάπτυξης μικροελεγκτών με βάση το Espressif και σκέφτηκα ότι αυτό θα ήταν η ιδανική περίπτωση για επαναχρησιμοποιήσιμα PCB. Ωστόσο, δεν πάνε όλα όπως είχε προγραμματιστεί.

Βήμα 1: Σχεδιασμός

Αυτό το έργο χρειαζόταν ένα PCB για να φιλοξενήσει έναν πίνακα ανάπτυξης ESP32 και έναν πίνακα dev ESP8266 τύπου Lolin. Αυτοί οι δύο πίνακες έχουν αρκετές χρήσιμες καρφίτσες IO που δεν πρόκειται να χρησιμοποιηθούν καθόλου σε αυτό το έργο. Οι επιπλέον σανίδες θα μπορούσαν να είναι αρκετά χρήσιμες αργότερα, αν ήταν προσβάσιμες περισσότερες από αυτές τις μη χρησιμοποιημένες καρφίτσες. Wantedθελα επίσης να χωρέσω δύο παραλλαγές των πλακετών ESP32 dev. Είχα την 38-pin και την 30-pin έκδοση. Συγκρίνοντας τα pinouts των δύο, μπορεί κανείς να δει ότι αν ο πείρος «1» της παραλλαγής 30 ακίδων συνδεθεί στη θέση του πείρου 2 της έκδοσης 38 ακίδων, τότε οι περισσότερες καρφίτσες στην αριστερή πλευρά θα ταιριάζουν. Αποφάσισα ότι θα μπορούσα να το διορθώσω με προσεκτική χρήση ορισμένων άλτη.

Στη δεξιά πλευρά του ταμπλό, δεν ταίριαξαν πολύ καλά. Οι ακίδες I2C (IO22 και IO21), ήταν καλές όπως και το UART0 (TX0 και RX0), ωστόσο οι καρφίτσες SPI και το UART2 μετατοπίστηκαν. Νόμιζα ότι θα μπορούσα να το διορθώσω και με άλτες. Αυτό το σχέδιο ήταν να μπορώ να χρησιμοποιήσω και τους δύο τύπους πλακέτων ESP32 και επίσης να γεμίσω το PCB με τόσες κεφαλίδες καρφιτσών IO όσες νόμιζα ότι θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω κάποια μέρα. Wantedθελα επίσης τη δυνατότητα χρήσης των δύο πλακετών (ESP32 και ESP8266) ξεχωριστά, οπότε η διάταξη θα πρέπει να επιτρέπει την κοπή του PCB.

Βήμα 2: Η διάταξη PCB

Ξεκίνησα με τον αρχικό (βασικό) σχεδιασμό που χρειαζόμουν για αυτό το έργο και στη συνέχεια αποφάσισα να το αναβαθμίσω για να φιλοξενήσει όσες χρήσεις μπορούσα εύλογα να χωρέσω στον πίνακα. Μπορείτε να δείτε στο δεύτερο σχηματικό ότι είναι αρκετά πιο γεμάτο.

Το PCB δεν θα μπορούσε να είναι μεγαλύτερο από 100mmx100mm (μικρότερο θα ήταν καλύτερο), οπότε αυτό πρόσθεσε λίγο περιορισμό χώρου. Είχα την αρχική διάταξη στο Fritzing και αποφάσισα να συνεχίσω με αυτό, αλλά δεν ασχολήθηκα πολύ με την άποψη του breadboard καθώς μπορείτε να δείτε ότι είναι σχεδόν ακατανόητο.

Δημιούργησα πολλαπλούς συνδετήρες θύρας I2C τόσο για τους πίνακες ESP32 όσο και για τους ESP8266, έθεσα τον καθένα να έχει το δικό του συνδετήρα τροφοδοσίας και έβγαλα μερικούς από τους ψηφιακούς ακροδέκτες IO και για τους δύο. Τοποθέτησα επιπλέον οπές στερέωσης για να κόψω και να τοποθετήσω ξεχωριστά. Αποφάσισα ότι δεν θα ασχοληθώ καθόλου με IO00, IO02 ή IO15 και κατέληξα με τη διάταξη που απεικονίζεται.

Για χρήση με την πλακέτα ESP32 38 ακίδων, χρειάστηκε να βραχυκυκλωθούν οι ακόλουθοι βραχυκυκλωτήρες: JG1, JG2 και JG4

Για χρήση με σανίδες ESP32 30 ακίδων, αυτοί οι βραχυκυκλωτήρες χρειάζονταν βραχυκύκλωμα: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT και JPR.

Βήμα 3: Τα PCB

Παρήγγειλα τα PCB από το PCBWay, αλλά υπάρχουν άλλοι κατασκευαστές που έχουν παρόμοιες οικονομικές και γρήγορες υπηρεσίες. Έδειχναν υπέροχα… μέχρι που κοίταξα πιο προσεκτικά. Το πλάτος των αποτυπωμάτων ESP32 και ESP8266 δεν ήταν σωστό. Το πλάτος του αποτυπώματος (μεταξύ των ακίδων) ήταν 22,9 mm αντί για 25,4 mm για τον πίνακα ESP32 και 27,9 mm για τον πίνακα ESP8266. Η διάταξη της τρύπας τροφοδοσίας DC δεν ταιριάζει με τα βύσματά μου (και οι οπές ήταν πολύ μικρές). Αυτό δεν ήταν λάθος του κατασκευαστή PCB, ήταν όλο δικό μου. Έπρεπε να τα είχα ελέγξει όλα αυτά φυσικά και τώρα έπρεπε να βρω δουλειά. Έκανα επίσης μια δοκιμαστική περικοπή για να δω ποια άλλα προβλήματα θα εμφανιστούν και φυσικά κατέστρεψε τη διαμόρφωση του βραχυκυκλωτήρα SPI (η οποία παρεμπιπτόντως δεν θα λειτουργούσε όπως είχε προγραμματιστεί).

Διαπίστωσα ότι αν έκαμνα τις θηλυκές ακίδες κεφαλίδας σε 90 μοίρες, θα μπορούσα να τις κολλήσω στην επιφάνεια του PCB επιτρέποντας κάποια προσαρμογή πλάτους. Αφού κόλλησα προσεκτικά στις γωνιακές καρφίτσες και έλεγξα το πλάτος, τα κόλλησα όλα στη θέση τους και δοκίμασα την εφαρμογή. Δούλεψε!

Ο γρύλος ισχύος απαιτούσε παρόμοια λύση, αλλά οι υπόλοιπες κεφαλίδες ταιριάζουν καλά. Συμπλήρωσα ένα μη κομμένο PCB και το δοκίμασα με τη ρύθμιση του Webserver μου και λειτούργησε μια χαρά. Στη συνέχεια πέρασα στα κομμένα PCB. Ο πίνακας Lolin ESP8266 λειτούργησε καλά, αλλά το διάστημα μεταξύ των οπών στερέωσης ήταν λίγο κοντά.

Ο πίνακας 30 ακίδων ESP32 λειτούργησε επίσης καλά, ωστόσο η θύρα SPI δεν λειτουργούσε και η μόνη λύση σε αυτό ήταν τα καλώδια με βραχυκυκλωτήρες στην κάτω πλευρά του πίνακα.

Βήμα 4: Τελικές σημειώσεις

Συνολικά, πιστεύω ότι άξιζε τον κόπο να καταστήσουμε τις σανίδες πιο επαναχρησιμοποιήσιμες. και έχω ήδη αρχίσει να χρησιμοποιώ ένα από τα κομμένα PCB για τη δοκιμή ενός μελλοντικού έργου. Το προτιμώ πολύ περισσότερο από τη χρήση σανίδων ψωμιού. Πιθανότατα δεν θα χρησιμοποιώ το Fritzing, καθώς δεν είναι φιλικό προς το χρήστη για την κατασκευή αποτυπωμάτων/συμβόλων σε σύγκριση με άλλα πακέτα (π.χ. KiCad). Είναι πολύ εύκολο να διαβάσετε τις απόψεις του breadboard αν και δεν είναι πολύ περίπλοκες.

Τα διδάγματα είναι:

1. Πάντα επαληθεύετε τα αποτυπώματα από άλλες πηγές για να διασφαλίσετε ότι ταιριάζουν με το μέρος που κρατάτε στα χέρια σας.
2. Χρησιμοποιήστε λογισμικό EDA που επιτρέπει στα σύμβολα και τα ίχνη να τροποποιούνται (εύλογα) εύκολα.
3. Περιμένετε το απροσδόκητο και κάντε το καλύτερο!

Μια πρόσθετη σημείωση είναι να διασφαλίζετε πάντα ότι τα pin-out είναι τα ίδια κατά τη λήψη συμβόλων τρίτων για το σχηματικό σας σχήμα. Δεν είχα κανένα πρόβλημα με αυτό, αλλά στο παρελθόν είχα ένα πρόβλημα όπου ένας κοινός ρυθμιστής τάσης είχε διαφορετικές διαφορές μεταξύ των κατασκευαστών.