Φτιάξτε PCB Hobbyist με Επαγγελματικά Εργαλεία CAD Τροποποιώντας «Κανόνες Σχεδιασμού»: 15 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Είναι ωραίο που υπάρχουν μερικά επαγγελματικά εργαλεία πλακέτας διαθέσιμα στους χομπίστες. Ακολουθούν μερικές συμβουλές για τη χρήση αυτών των πινάκων σχεδιασμού που δεν χρειάζονται έναν επαγγελματία κατασκευαστή για να τα φτιάξει…

Βήμα 1: Εισαγωγή, Μέρος 1 - Το Gripe μου

Υπάρχουν πολλά μαθήματα στο διαδίκτυο σχετικά με την κατασκευή των δικών σας πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB.) Μεταφορά γραφίτη, φωτοευαίσθητα PCB, ευκρίνειες. κάθε είδους πληροφορίες…

Ομοίως, υπάρχουν πολλά πακέτα σχεδιασμού με υπολογιστή (CAD) που έχουν σχεδιαστεί για να βοηθήσουν στη δημιουργία σχεδίων PCB, πιθανώς με συνοδευτικά σχήματα. Μερικά από αυτά έχουν εκδόσεις χαμηλού κόστους που απευθύνονται σε μαθητές και χομπίστες. Αλλά βλέπω σε διάφορες ιστοσελίδες PCB που δημιουργήθηκαν με αυτά τα πακέτα CAD, από χομπίστες, που δεν είναι "φιλικά" για να κατασκευάζονται πραγματικά από χομπίστες χρησιμοποιώντας τις μεθόδους που περιγράφονται στις σελίδες PCB. Ένα υπέροχο δημοσιευμένο PCB δεν είναι τόσο χρήσιμο εάν απαιτεί την τυπική ελάχιστη τιμή των $ 50+ από έναν επαγγελματία κατασκευαστή χαρτονιών. Δεν έχω καμία αμφιβολία ότι με τον κατάλληλο εξοπλισμό και προμήθειες και κάποια πρακτική, μπορείτε να αποκτήσετε αρκετά καλές τεχνικές κατασκευής PCB στο σπίτι (επιλέξτε) για να παράγετε υψηλής ποιότητας χαρτόνι σημαντικής πολυπλοκότητας, με λεπτά ίχνη, μικρές τρύπες, και ούτω καθεξής. Αλλά πολλά PCB δεν χρειάζονται πραγματικά αυτή την πολυπλοκότητα και θα ήταν ωραίο να σχεδιάζονταν με τέτοιο τρόπο ώστε να μην χρειάζεστε μεγάλη εμπειρία στην κατασκευή PCB για να αποκτήσετε ένα λειτουργικό PCB. Αυτό το έγγραφο περιέχει ορισμένες υποδείξεις σχετικά με τη διαμόρφωση ενός πακέτου CAD για τη δημιουργία πινάκων που κατασκευάζονται ευκολότερα σε περιβάλλον χομπίστες. Βασίζεται γύρω από το πακέτο Eagle CAD της Cadsoft, αλλά οι αρχές είναι σχετικά γενικές και θα πρέπει να ισχύουν και για άλλα πακέτα CAD.

Βήμα 2: Εισαγωγή, Μέρος 2 - Cadsoft EAGLE

Cadsoft EAGLE: https://www.cadsoftusa.com/Cadsoft είναι μια γερμανική εταιρεία που είναι μια πραγματική Μέκκα διαφώτισης διανομής λογισμικού. Εκτός από τα επαγγελματικά πακέτα σχεδιασμού PCB σε λογικές τιμές ($ 1200), διαθέτουν δωρεάν, lite, μη κερδοσκοπικές και άλλες ενδιάμεσες άδειες. Το λογισμικό τους τρέχει σε παράθυρα, linux και MacOSX. Είναι ελαφρώς ιδιόμορφο, με μια απότομη (αλλά όχι πολύ υψηλή) καμπύλη εκμάθησης στο μπροστινό μέρος, αλλά από τις περισσότερες αναφορές δεν είναι περισσότερο από άλλα επαγγελματικά πακέτα CAD. Έχουν online φόρουμ υποστήριξης που είναι ενεργά τόσο από την εταιρεία όσο και από άλλους χρήστες, το πακέτο βρίσκεται υπό εξέλιξη και βελτιώνεται με κάθε κυκλοφορία. Ένας αριθμός κατασκευαστών PCB θα αποδεχθεί τα αρχεία CAD τους απευθείας. Είναι καλά πράγματα. Χρησιμοποιήστε το. Διαδώστε το. Αγοράστε το όταν "προωθείτε". Αυτό το έγγραφο δεν είναι ένα σεμινάριο για τον τρόπο χρήσης του EAGLE, αν και πιθανότατα θα είναι κάπως χρήσιμο σε αυτόν τον ρόλο. Έχει να κάνει με τον τρόπο διαμόρφωσης και προσαρμογής μιας εγκατάστασης Eagle για να ταιριάζει καλύτερα στον χομπίστα.

Βήμα 3: Το δικό μας κύκλωμα δειγμάτων: Αναβοσβήνετε μερικά LED

Για παράδειγμα, θα χρησιμοποιήσω ένα απλό και μάλλον τυποποιημένο κύκλωμα "blinky" δύο οδηγήσεων. Μοιάζει με αυτό.

(Εάν αποφασίσετε να το κατασκευάσετε πραγματικά, τα τρανζίστορ μπορεί να είναι τύπου NPN πυριτίου γενικής χρήσης όπως 2n4401, 2n2222, 2n3904.) Ο χρόνος ενεργοποίησης για κάθε LED είναι περίπου R*C (ένα δευτερόλεπτο για τις τιμές εδώ.) Η μπαταρία μπορεί να είναι 3V έως … ό, τι και αν είναι, αν και μπορεί να χρειαστεί να ρυθμίσετε τις αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος για υψηλότερες τάσεις.) Τα καπάκια πρέπει να έχουν ονομαστική τάση λίγο υψηλότερη από την πηγή ισχύος που σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε. Για μπαταρία 9V, χρησιμοποίησα καπάκια 16V. Οι αντιστάσεις είναι 1/4 watt.)

Βήμα 4: Τοποθέτηση των εξαρτημάτων

Φαίνεται αρκετά απλό, οπότε θα ρίξουμε τα εξαρτήματα σε έναν πίνακα ακριβώς όπως δείχνουν στο σχηματικό:

Βήμα 5: Αυτόματη δρομολόγηση χρησιμοποιώντας τις προεπιλογές και τι είναι λάθος με αυτό…

Στη συνέχεια, παίζουμε λίγο με τον αυτόματο δρομολογητή, προσέχοντας να ορίσουμε την επάνω κατεύθυνση αργότερα σε "N. A." για να πάρετε έναν πίνακα μονής όψης (αλλά χρησιμοποιώντας όλες τις άλλες προεπιλεγμένες ρυθμίσεις.) Παίρνουμε κάτι που μοιάζει με αυτό.

Στην πραγματικότητα φαίνεται πολύ ωραίο. Ποιο ειναι το πρόβλημα? Το πρόβλημα είναι ότι αν προσπαθήσετε να φτιάξετε αυτόν τον πίνακα στην κουζίνα σας, πιθανότατα θα έχετε μεγάλη απογοήτευση. Υπάρχουν δύο βασικά ζητήματα: 1) Πλάτος ιχνών. Το προεπιλεγμένο πλάτος ίχνους είναι 10mil (το mil είναι 1/1000 της ίντσας) ή περίπου 0,2mm Αυτό είναι καλό για τους περισσότερους επαγγελματίες κατασκευαστές PCB. τα περισσότερα μπορούν να κάνουν τακτικά και αξιόπιστα σανίδες έως 6mils. Αλλά είναι ΠΟΛΥ ωραίο να επιτυγχάνετε χρησιμοποιώντας κάτι σαν μεταφορά γραφίτη (θυμηθείτε ότι ένα μηχανικό μολύβι λεπτού μολύβδου είναι 0,5 mm - σχεδόν 3 φορές μεγαλύτερο!) Υπάρχει ένα παρόμοιο πρόβλημα με την ποσότητα του μαξιλαριού που απομένει γύρω από τις τρύπες. ενώ είναι καλό για ένα φανταχτερό μηχάνημα διάτρησης CNC, αν προσπαθήσετε να ανοίξετε τις τρύπες με τυπικό οικιακό εξοπλισμό, πιθανότατα θα καταλήξετε να αφαιρέσετε ολόκληρο το μαξιλάρι. 2) Εκκαθάριση. Αυτός είναι ο χώρος που απομένει μεταξύ των κομματιών (ή μεταξύ κομματιών και τακάκια.) Όπως και το πλάτος του ίχνους, έχει προεπιλογή σε έναν μικρό αριθμό: 8 mils. αυτό δεν είναι μια ρεαλιστική αξία για έναν χομπίστα…

Βήμα 6: Ας διορθώσουμε τους ΚΑΝΟΝΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

Συλλογικά, αυτές οι παράμετροι (και πολλές άλλες) ονομάζονται "Κανόνες σχεδίασης" για τον πίνακα. Ευτυχώς, έχουν σχεδιαστεί για να μπορούν να αλλάξουν ώστε να πληρούν τις απαιτήσεις για διαφορετικούς κατασκευαστές PCB και μπορούν να αλλάξουν για να ταιριάζουν καλύτερα στις ανάγκες του χομπίστα επίσης. Μπορείτε να φτάσετε στον έλεγχο κανόνων σχεδίασης και στις επιλογές με την εντολή ή το κουμπί DRC. Μοιάζει με αυτό.

Ο πίνακας DRC χρησιμοποιείται συνήθως για τον έλεγχο ενός κανόνα σχεδιασμού. Αφού τοποθετηθεί ένας πίνακας (συνήθως με σημαντική δρομολόγηση χεριών), κάντε κλικ στο κουμπί "ΕΛΕΓΧΟΣ" και ο Eagle πήγε και βεβαιώθηκε ότι αυτό που κάνατε συμμορφώνεται με τους κανόνες σχεδιασμού που έχετε καθορίσει. Ωστόσο, ο autorouter δίνει επίσης προσοχή στους κανόνες σχεδιασμού που έχετε ορίσει. δεν θα ήταν μια πολύ χρήσιμη δυνατότητα αν ο autorouter δημιουργούσε πίνακες που ήταν "παράνομοι". Όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν ΠΟΛΛΕΣ παράμετροι που μπορείτε να αλλάξετε. Μας ενδιαφέρουν μόνο μερικά από αυτά. (οι μεμονωμένες παράμετροι συνήθως απεικονίζονται με μια ωραία εικόνα που δείχνει το αντικείμενο που πραγματικά αλλάζετε. Μια ωραία λειτουργία βοήθειας …)

Βήμα 7: Τροποποίηση των Κανόνων ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ

Στο πλαίσιο CLEARANCE, μπορούμε να ελέγξουμε την επιθυμητή απόσταση μεταξύ πολλών διαφορετικών ειδών αντικειμένων. Η προεπιλεγμένη απόσταση είναι 8mils για όλα…

Κάποια στιγμή πρέπει να αποφασίσετε τι θέλετε να είναι οι αξίες. Αυτό είναι μόνο ένα παράδειγμα, οπότε πρέπει να διαλέξω. Μου αρέσουν τα 0,8mm, που είναι πολύ κοντά στην 1/32 ίντσα. Μπορούμε λοιπόν να ορίσουμε μια δέσμη των τιμών εκκαθάρισης σε 0,8mm: Οι εκκενώσεις "του ίδιου σήματος" μπορούν να παραμείνουν σε μικρούς αριθμούς. δεν μας ενδιαφέρει πολύ αυτό. Το διάκενο PAD to PAD πρέπει να είναι σημαντικά μικρότερο 0,5 mm. περισσότερα για αυτό αργότερα…

Βήμα 8: Τροποποίηση των κανόνων SIZES

Ο πίνακας SIZES έχει το επόμενο σύνολο παραμέτρων που πρέπει να αλλάξει.

Δεν χρειάζεται να ανησυχούμε για μικροσκοπικές ή τυφλές οθόνες, γιατί δεν είναι κατάλληλες για χομπίστες στην αρχή και δεν υποστηρίζονται από το δωρεάν λογισμικό Eagle στη δεύτερη θέση. Μπορούμε να ορίσουμε το ελάχιστο πλάτος και ελάχιστο τρυπάνι σε (ξανά) 0.8mm (παρεμπιπτόντως,.8mm είναι περίπου ένα τρυπάνι με αριθμό 68.)

Βήμα 9: Αλλαγή μεγεθών μαξιλαριού με τους κανόνες RESTRING

Ο πίνακας RESTRING ελέγχει το μέγεθος των μαξιλαριών. Θα ήταν ωραίο αν μπορούσαμε να κάνουμε το δαχτυλίδι να έχει πάχος 0,8mm, αλλά μέχρι να έχετε 0,8mm τρύπα και 0,8mm δαχτυλίδι σε κάθε πλευρά, έχετε τακάκια διαμέτρου 2,4mm. Δεδομένου ότι πολλά μέρη έχουν τα μαξιλάρια σε κέντρα 0,1 ιντσών (2,54 mm), αυτό δεν αφήνει αρκετό χώρο ΜΕΤΑΞΥ

τακάκια. Θα χρησιμοποιήσω λοιπόν 0,6 χιλιοστά εδώ και θα πρέπει να χρησιμοποιήσω τις μικρότερες τιμές εκκαθάρισης μεταξύ των μαξιλαριών που ανέφερα παραπάνω. Θα εξακολουθώ να έχω προβλήματα με τα PAD που είναι πολύ μεγαλύτερα από.8mm (χρειάζεται περίπου μια τρύπα 1mm για να κρατήσετε μια τετράγωνη στήλη 0,025 ιντσών όπως βρίσκεται σε πολλούς συνδετήρες.) περιορισμό των ρυθμίσεων, ανάλογα με το πού έχετε περισσότερα προβλήματα με οποιαδήποτε τεχνική PCB που χρησιμοποιείτε. Ένα πλεονέκτημα ενός μεγάλου μαξιλαριού είναι ότι σας κάνει λιγότερο ευαίσθητους στο τρυπάνι που χρησιμοποιείτε. ακόμα κι αν η βιβλιοθήκη έχει ρυθμιστεί για τρυπάνι 0,6mm και χρησιμοποιείτε τρυπάνι 0,8mm, θα πρέπει να έχετε αρκετό χαλκό για να μην έχετε μεγάλο πρόβλημα. Δεν χρειάζεται να ορίσετε τιμές εσωτερικού επιπέδου ή micro-via:

Βήμα 10: Προαιρετικό: Προσαρμόστε τα σχήματα των ταμπόν

Στον πίνακα SHAPES, μου αρέσει να αναγκάζω το σχήμα του μαξιλαριού στο ROUND, αφού έχω ήδη κάνει τα μαξιλαράκια πολύ μεγάλα στον πίνακα RESTRING. Τα οβάλ μαξιλάρια γίνονται ΠΟΛΥ μεγάλα όταν χρησιμοποιείτε μεγάλες περιοριστικές τιμές… Αυτό είναι προαιρετικό, όμως:

Βήμα 11: Αποθηκεύστε τους επιλεγμένους κανόνες σας και ξανά αυτόματη διαδρομή

Έχοντας αλλάξει όλες αυτές τις παραμέτρους, πρέπει να τις ΕΦΑΡΜΟΓΟΥΜΕ και στη συνέχεια μπορούμε να επιστρέψουμε στον πίνακα FILE και να τις αποθηκεύσουμε κάπου κατάλληλα:

Κατά τη δημιουργία μελλοντικών πινάκων, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα FILE του παραθύρου του DRC για να διαβάσετε τις παραμέτρους που είναι φιλικές προς τους χομπίστες, αντί να χρειαστεί να τις ξανατυπώσετε όλες. (Or απλώς λάβετε το αρχείο honny.dru από την επάνω σελίδα.) Μπορείτε ακόμη και να τα απορροφήσετε μέσα σας το αρχικό σας αρχείο. Επιστρέφοντας στο κύκλωμα, αν τρέξω το autorouter ΤΩΡΑ, έχω ένα πολύ πιο λογικό αποτέλεσμα…

Βήμα 12: Αλλά γιατί να σταματήσουμε εκεί;

Θα μπορούσαμε να σταματήσουμε εκεί, αλλά δεν χρειάζεται. Ο αυτόματος δρομολογητής λειτουργεί σε ένα πλέγμα (προεπιλογή σε 50mils), οπότε αυτό που γίνεται είναι να τοποθετήσετε κομμάτια κατά μήκος του πλέγματος σε μέρη που δεν παραβιάζουν τους κανόνες σχεδιασμού. Αυτό πιθανότατα σημαίνει ότι υπάρχει πολύ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΣ χώρος για ακόμη ευρύτερα κομμάτια ή διαστήματα. Αν ΟΜΑΔΙΚΗΣΟΥΜΕ ολόκληρο τον πίνακα, μπορούμε να "αλλάξουμε πλάτος 1.0mm" ή ισοδύναμο και να χρησιμοποιήσουμε την επιλογή "check" του DRC για να δούμε αν ΑΚΟΜΑ περνάμε τις προδιαγραφές μας. Or θα μπορούσαμε να έχουμε

άλλο αρχείο DRC με διαφορετικές παραμέτρους. Στην πραγματικότητα, αυτό το χαρτόνι μπορεί να έχει το πλάτος ίχνους του αυξημένο σε 1,4 mm χωρίς να παραβιάζει τους κανόνες εκκαθάρισης:

Βήμα 13: Ολοκλήρωση του Σχεδιασμού PCB

Σε αυτό το σημείο, υπάρχουν κάποια ίχνη που είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους και μπορεί να έχει νόημα να τα απομακρύνουμε χειροκίνητα λίγο περισσότερο και να καθαρίσουμε μερικά από τα πιο περίεργα πράγματα που έχει κάνει ο δρομολογητής. Και μπορώ να αποφασίσω ότι θέλω να είναι ένα από αυτά τα προειδοποιητικά φώτα άκρου-σταδίου που στέκεται μόνο του λόγω της μπαταρίας 9V, πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να επανατοποθετήσω ορισμένα από τα εξαρτήματα λίγο. Μπορώ να κινηθώ γύρω από τη μεταξοτυπία, έτσι ώστε να μπορώ να χρησιμοποιήσω τη μεταφορά γραφίτη και για αυτό. Καταλήγω σε αυτό:

Βήμα 14: Δούλεψε όμως;

Ας δούμε. Μπορώ να είμαι σκόπιμα ατημέλητος εδώ, ώστε να μιμηθώ καλύτερα κάποιον χωρίς μεγάλη εμπειρία, σωστά; (Σίγουρα. Αυτή είναι μια καλή δικαιολογία. Συνήθως ξεφεύγω από τις σανίδες μου σε ένα "plotter" PCP LPKF, οπότε πραγματικά είμαι χάλια να το κάνω αυτό με τον δύσκολο τρόπο.)

Αποκόμματα χαρτιού, χαρτί περιοδικού/μεταφορά γραφίτη. δεν φαίνεται τόσο υπέροχο σε αυτό το σημείο. Αγγίξτε με ένα εξάρτημα.. χαράξτε, τρυπήστε, καθαρίστε … Περισσότερη μεταφορά γραφίτη για τη "μεταξοτυπία", προσθέστε εξαρτήματα και ενεργοποιήστε την…

Βήμα 15: Περίληψη

Αυτό είναι μόνο ένα παράδειγμα, βασισμένο σε κάποιες προσωπικές απόψεις. Η βασική σκέψη είναι

ότι όσο πιο πλατιά είναι τα ίχνη σας και όσο περισσότερο διάστημα υπάρχει μεταξύ τους, τόσο πιο εύκολο θα είναι να κατασκευάσετε τον πίνακα σας από τους χομπίστες. Και τα περισσότερα πακέτα PCB έχουν ρυθμίσεις που μπορούν να τροποποιηθούν έτσι ώστε να κάνουν την περισσότερη δουλειά για εσάς…