Satshakit plošče: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-31 10:24

Hej, ustvarjalci in fabristi tam zunaj!

Ste kdaj sanjali o tem, da bi doma izdelali svojo napredno ploščo za mikrokrmiljenje in uporabili komponente smd?

To je pravi pouk za vas in za možgane vašega naslednjega projekta:)

In ko mislim doma, mislim, da bi lahko kupili vso opremo za izdelavo vseh teh tiskanih vezij za nekaj sto dolarjev (glej naslednje korake) in jo postavili v samo eno mizo!

Vse se je začelo z mojega potovanja na Akademiji Fab, ki sem ga opravil leta 2015. Z namenom izdelave predelanega brezpilotnega letala sem se odločil, da bom izdal prototip krmilnika letenja, kot prvo desko satshakit. Že po enem tednu je ploščo repliciral Jason Wang iz Fab Lab Taipei. To mi je dalo neverjeten občutek, ko sem videl, da nekdo posnema in uspešno uporablja moj projekt, da od takrat nisem nikoli prenehal ustvarjati druge odprtokodne elektronike.

Plošče so bile nato nekaj stokrat preslikane in spremenjene s strani svetovne skupnosti Fab Lab kot učna izkušnja o tem, kako narediti PCB -je in oživiti številne projekte Fab Lab -a. Danes je na githubu izdanih več drugih satshakits plošč:

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

Če se sprašujete, kaj je Fab Academy, pomislite le na učno izkušnjo "kako narediti (skoraj) karkoli", ki vam bo spremenila življenje, tako kot zame:)!

Več informacij tukaj:

Najlepša hvala neverjetnim Fab Labs, ki so me podpirali pri ustvarjanju satshakit plošč: Fab Lab Kamp-Lintfort

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

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milano, Italija +39.02.36519890

1. korak: Odločite se, kateri Satshakit naredite ali spremenite

Preden naredite eno od satshakit plošč, razmislite, kaj bi radi naredili z njo.

Za zabavo in učenje se lahko reče: D!

Tako je, pa tudi njihova specifična uporaba.

Na slikah nekaj projektov, ki so uporabljali satshakit plošče.

Če kliknete ime plošče na spodnjem seznamu, boste preusmerjeni v skladišča github z vsemi informacijami, ki jih potrebujete za izdelavo in/ali spreminjanje:

• Eagle sheme in plošče za izdelavo s CNC/laserjem
• Po želji datoteke Eagle za njihovo izdelavo na Kitajskem uporabljam PcbWay
• Predmet materiala (BOM)
• Slike-p.webp" />
• Slike in video posnetki plošče delujejo

Datoteke plošče so v tem koraku tudi pripete kot priloga.

Tu je pregled funkcionalnosti in značilnosti vsake plošče:

• satshakit

  • plošča za splošno uporabo na osnovi atmega328p
  • popolnoma kot goli Arduino UNO brez USB -ja in regulatorja napetosti
  • programirljiv s pretvornikom USB-v-serijski
  • primeri projektov, ki ga uporabljajo: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit mikro

  • mini plošča za splošno uporabo na osnovi atmega328p
  • za uporabo v prostorsko omejenih aplikacijah
  • primeri projektov, ki ga uporabljajo: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• večjedrni satshakit

  • plošča za splošno uporabo na osnovi atmega328p
  • dvoslojna različica satshakita z 2 x atmega328p po eno za vsako stran
  • zložljiva oblika z več ploščami, pri čemer je 328p povezan prek I2C
  • uporabno za sisteme multi-mcu (npr. vsaka plošča upravlja drugačen nabor senzorjev)
  • programirljiv s pretvornikom USB-v-serijski
  • primeri projektov, ki ga uporabljajo: trilateracija Bluetooth, sistem IoT satshakit

• satshakit 128

  • plošča za splošno uporabo na osnovi atmega1284p
  • dve seriji strojne opreme, 16K RAM, 128K bliskavica, več I/O kot atmega328p
  • kompaktna plošča z več strojne opreme kot satshakit
  • programirljiv s pretvornikom USB-v-serijski
  • primeri projektov, ki ga uporabljajo: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• kontrolor leta satshakit

  • plošča na osnovi atmega328p
  • krmilnik leta za brezpilotne letalnike DIY, združljiv z Multiwii
  • podpira do 8 motorjev, 6-kanalni sprejemnik in samostojen IMU
  • izbirna integrirana razdelilna plošča
  • primeri projektov, ki ga uporabljajo: satshacopter-250X
• satshakit mini kontrolor letenja
  • manjša različica krmilnika leta satshakit, tudi na osnovi atmega328p
  • primeren za mini brezpilotne letalnike DIY (na primer 150 mm), združljiv z Multiwii
  • podpira do 4 motorje in 4 -kanalni sprejemnik
  • integrirana razdelilna plošča
  • primeri projektov, ki ga uporabljajo: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • dvojna krmilna plošča za mikrokontroler z uporabo atmega328p in atmega1284p
  • primeren za napredno uporabo brezpilotnih letal
  • atmega1284p lahko vbrizga ukaze fly z uporabo serijskega protokola Multiwii za samodejni let
  • primer projekta, ki ga uporablja: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • plošča na osnovi atmega328p, prilagojena za delo kot krmilnik stroja z GRBL
  • izbirni vgrajeni pretvornik USB-v-serijski in priključek USB
  • končne zapore s filtriranjem hrupa
  • GRBL urejen pinout
  • primeri projektov, ki ga uporabljajo: LaserDuo, Bellissimo risalni stroj
• satshakit-mega
  • plošča za splošno uporabo na osnovi atmega2560p, nekoliko podobna predelani Arduino Mega
  • vgrajen pretvornik USB v serijski in priključek USB
  • 8K RAM, 256K bliskavica, 4 serijske publikacije o strojni opremi
  • primeri projektov, ki ga uporabljajo: LaserDuo

• satshakit-m7

  • Plošča za splošno uporabo na osnovi STM32F765
  • vgrajen krmilnik USB na čipu, priključek USB
  • 216Mhz, 512K ram, 2MB bliskavica
  • ton funkcij, lahko deluje tudi FREE-RTOS
  • projekt, ki ga uporablja: moja naslednja platforma za brezpilotna letala in robotiko (še ni objavljeno)

• satstep6600

  • koračni gonilnik, primeren za motorje Nema23/Nema24
  • 4,5A največji tok, 8-40V vhodna napetost
  • vgrajena zaščita pred zaklepanjem zaradi prenapetosti in prenapetosti
  • optično izolirani vhodi
  • projekti, ki ga uporabljajo: LaserDuo, Rex reciklator filamentov

• satsha-ttl

  • Pretvornik USB v serijski na osnovi čipa CH340
  • vgrajen regulator napetosti
  • napetost 3.3V in 5V, ki jo lahko izberete mostiček
  • projekti, ki ga uporabljajo: satshakit-grbl, sledilnik robotov FollowMe

Vse plošče so izdane pod CC BY-NC-SA 4.0.

Vabljeni k spreminjanju prvotnih modelov, da bodo ustrezali vašim projektom;)!

2. korak: Oprema in priprave

Najprej se pogovorimo o postopkih, ki se uporabljajo za izdelavo teh tiskanih plošč:

1. CNC rezkanje
2. Lasersko graviranje z vlakni/Yag (v bistvu tiste z 1064 nm)

Kot lahko opazite, med njimi ni jedkanja. In razlog je v tem, da jaz (in tudi skupnost Fab Lab) ne maram preveč uporabljati kislin zaradi onesnaženja in nevarnih razlogov.

Vse plošče je mogoče izdelati tudi z uporabo namiznega/majhnega cnc stroja in/ali laserskega graviranja brez posebnih omejitev z eno ali drugo tehniko.

Mimogrede, laserski stroj Fiber/Yag lahko stane več tisoč dolarjev, zato mislim, da bi bil za mnoge od vas majhen CNC stroj boljši!

Če koga zanima postopek laserskega graviranja, priporočam, da si ogleda naslednjo vadnico:

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

Tu je seznam priporočenih CNC strojev majhnega formata, ki jih lahko uporabite:

• FabPCBMaker, odprtokodni fabbed cnc enega od mojih študentov Ahmeda Abdellatifa, manj kot 100 $ potrebuje nekaj manjših izboljšav, bo kmalu posodobljen
• 3810, minimalistično majhno CNC, nikoli preizkušeno, vendar izgleda, da bi lahko
• Eleks Mill, super poceni mini cnc, osebno brušeni paketi s premerom 0,5 mm (LQFP100) z nekaj finimi nastavitvami
• Roland MDX-20, majhna, a super zanesljiva rešitev podjetja Roland
• Roland SRM-20, novejša nadomestna različica MDX-20
• Othermill, zdaj BantamTools, zanesljiv in natančen CNC majhnega formata
• Roland MDX-40, večji namizni cnc, se lahko uporablja tudi za večje stvari

Za graviranje sledi priporočam uporabo naslednjih končnih mlinov:

• 0,4 mm 1/64 za večino tiskanih plošč, na primer
• 0,2 mm posneto za naloge srednjih težav, na primer (poskrbite, da je postelja ravna!)
• 0,1 mm posneto za super natančna opravila, primer 1, primer 2 (poskrbite, da je postelja ravna!)

In naslednji deli za izrezovanje tiskane plošče:

1 mm konturno orodje, primer1, primer2

Pazite se kitajskih, res bodo zdržali nekaj kosov!

Priporočena bakrena pločevina je FR1 ali FR2 (35 μm).

Steklena vlakna v FR4 bi zlahka obrabila končne mline, njen prah pa je lahko zelo nevaren za vaše zdravje.

V orodju za spajkanje morate imeti naslednja orodja:

• spajkalna postaja, (nekaj priporočil: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• odpajkanje pletenice
• nekaj natančne pincete
• roke za pomoč
• namizna svetilka z lupo
• lupa
• spajkalna žica, 0,5 mm bi bilo dobro
• elektronske komponente, (Digi-Key, Aliexpress itd.)
• spajkalnik
• multimeter

3. korak: Pripravite datoteke za rezkanje

Če želite ustvariti GCode ali imeti strojno kodo posebne oblike, ki jo potrebujete, morate uporabiti programsko opremo Computer Aided Manufacturing (CAM).

Uporabite kateri koli CAM, ki vam je všeč, še posebej, če je priložen vašemu stroju in se z njim počutite udobno.

V tej vadnici vam bom pokazal, kako uporabljati Fab Modules, odprtokodno spletno spletno CAM od profesorja Neila Gershenfelda in njegovih sodelavcev.

Moduli Fab so na voljo kot samostojna namestitev v računalniku ali na spletu:

• Skladišče in navodila za namestitev Fab Modules:
• Spletna različica Fab Modules:

Zaradi poenostavitve vam bom pokazal, kako uporabljati spletno različico.

Najprej moduli Fab vzamejo kot vhod črno -belo sliko-p.webp

Če želite narediti obstoječo ploščo satshakit brez sprememb, morate le prenesti-p.webp

• satshakit

  • sledi
  • izrezati

• satshakit mikro

  • sledi
  • izrezati

• večjedrni satshakit

  svg

• satshakit 128

  • sledi
  • izrezati

• kontrolor leta satshakit

  • sledi
  • izrezati

• mini kontrolor letenja satshakit

  • sledi
  • izrezati

• satshakit nero

  • sledi
  • izrezati

• satshakit GRBL

  • sledi
  • izrezati
• satshakit mega
  • sledi
  • izrezati

• satshakit M7

  • sledi
  • izrezati

• satstep6600

  • top sledi
  • zgornji izrez
  • spodnje sledi
  • spodnji izrez

• satsha ttl

  • sledi
  • izrezati

Če želite spremeniti obstoječo zasnovo satshakita, morate narediti še dva koraka:

1. uporabite Autodesk Eagle, da spremenite ploščo glede na vaše potrebe
2. uporabite urejevalnik rastrskih slik za pripravo slik PNG, v tem primeru ga bom prikazal z uporabo Gimpa

Ko naredite potrebne spremembe, uporabite naslednje korake za izvoz slike-p.webp

1. Odprite postavitev plošče
2. Pritisnite gumb za plast
3. Izberite samo vrh in blazinice (tudi VIA, če je tiskano vezje dvoslojno, kot je satstep6600)

4. Prepričajte se, da imena signalov ne bodo prikazana na sliki, tako da odprete Set-> Misc in počistite polje

   1. imena signalov na ploščici
   2. imena signalov na sledi
   3. imena zaslonskih zaslonov
5. Povečajte obliko plošče, da se prilega vidnemu zaslonu
6. Izberite Datoteka-> Izvozi-> Slika

7. V pojavnem oknu za izvoz slike nastavite naslednje:

   1. preverite enobarvno
   2. izberite Območje-> okno
   3. vnesite ločljivost najmanj 1500 DPI
   4. Izberite mesto shranjevanja datotek (brskanje)
8. pritisnite gumb v redu

Po tem bi morali imeti črno -beli-p.webp

Zdaj je čas, da sliko odprete z Gimpom in izvedete naslednje korake (glejte priložene slike):

1. v primeru, da ima slika velike črne robove, jo obrežite z orodji Orodja-> Orodja za izbiro-> orodje za izbiro pravokotnika, nato izberite Slika-> obreži za izbiro (še vedno obdržite nekaj črnega roba, na primer 3-4 mm)
2. izvozi trenutno sliko kot traces.png
3. ponovno uporabite Orodja-> Orodja za izbiro-> orodje za izbiro pravokotnika in izberite vse sledi (pustite še vedno črni rob okoli njega, na primer 1 mm)
4. po izbiri ustvarite nekaj filetov v izbiri pravokotnika s klikom na Izberi-> Zaokrožen pravokotnik-> in vnesite vrednost 15
5. zdaj z desno miškino tipko kliknite znotraj izbranega območja in uredite-> izpolnite z barvo BG (prepričajte se, da je bela, običajno privzeta)
6. izvozite to sliko kot cutout.png
7. zdaj odprite datoteko traces.png, ki ste jo shranili prej
8. z orodji Orodja-> orodja za barvanje-> polnjenje vedra napolnite vsa črna področja, ki niso luknje, z belo
9. izvozi to sliko kot hole.png

Ko imate datoteke PNG, ste pripravljeni za ustvarjanje kode GCode za rezkanje.

Ustvariti morate GCode za vsak posamezen PNG, ki ga imate, traces.png, cutout-p.webp

Za datoteko traces-p.webp

1. pojdite na
2. odprite datoteko traces.png

3. izberite vaš stroj:

   1. gcodes bodo delovale za stroje, ki temeljijo na GRBL (običajno tudi majhni kitajski cnc temeljijo na njem)
   2. Roland RML za Roland
4. izberite postopek 1/64
5. Če ste izbrali Roland RML, izberite svojo napravo (SRM-20 ali drugo itd.)

6. uredite naslednje nastavitve:

   1. hitrost, priporočam 3 mm/s z 0,4 mm in 0,2 mm posnetim orodjem, 2 mm/s za 0,1 mm
   2. X0, Y0 in Z0, postavite vse na 0
   3. globina reza je lahko 0,1 mm pri valjastih orodjih 0,4 mm, 0 mm pri posnetih
   4. premer orodja mora biti tisti, ki ga imate (če nekaterih sledi ni mogoče narediti, ga prelisičite tako, da vnesete nekoliko manjši premer tistega, ki ga imate, dokler se sledovi ne prikažejo po pritisku izračuna)
7. pritisnite gumb za izračun
8. počakajte, da se pot ustvari
9. pritisnite gumb za shranjevanje, da shranite kodo G

Koraki za hole-p.webp

1. naložite luknje-p.webp" />
2. izberite postopek 1/32

3. uredite naslednje nastavitve:

   1. zmanjšajte hitrost, priporočam 1-2 mm/s
   2. preverite in vnesite (malo več kot) debelino bakrene pločevine iz tiskanega vezja
   3. preverite in vstavite premer orodja za izrez (običajno 0,8 ali 1 mm)

Shranite datoteke, ki ste jih shranili, saj jih bomo potrebovali za izdelavo tiskanega vezja s CNC rezkalnim strojem.

4. korak: Rezkanje PCB

Eno preprosto pravilo za uspešno CNC rezkanje vaših PCB -jev je, da dobro pripravite strojno posteljo z bakreno pločevino.

Pri tej nalogi bi morali biti zelo mirni in čim bolj natančni. Bolj ko vlagate v te dve stvari, boljše rezultate boste imeli.

Cilj je, da je površina bakra čim bolj vzporedna (ravna) s strojno posteljo.

Ravnost bakrene pločevine bo še posebej kritična, če boste rezkali visoko natančne tiskane plošče, ki zahtevajo posneto orodje, kot so orodja s koncem 0,2 mm ali 0,1 mm.

Upoštevajte, da morate po graviranju sledi tiskane plošče še izrezati tiskano vezje, za to pa je potrebno imeti tisto, kar imenujemo žrtvena plast.

Žrtveni sloj bo rahlo prodrl iz izrezanega konca, da se prepričate, da gre rez popolnoma skozi bakreno pločevino.

Priporočljivo je, da z tankim dvojnim stranskim trakom prilepite bakreno pločevino na žrtveno plast in se izognete gubam, ki bi jih lahko imel trak.

Tukaj je nekaj osnovnih korakov za izdelavo precej ravne postelje (glejte priložene slike):

1. poiščite raven kos materiala za žrtveno plast, ki je že izdelan ravno (npr. kos MDF ali ekstrudiranega akrila); Prepričajte se, da orodje za izrezovanje lahko prodre vanj in se ne zlomi, ker je pretrdo
2. odrežite žrtveno plast za velikost postelje vašega CNC
3. trakove dvojnega stranskega traku pritrdite na žrtveno plast, ne pozabite ga napeti tik preden ga pritrdite, da se prepričate, da se ne bodo pojavile gube ali zračni mehurčki; dvojni stranski trak mora pokrivati večino površine enakomerno porazdeljeno
4. pritrdite bakreno pločevino na dvostranski trak; poskušajte enakomerno potisniti vso njegovo površino
5. žrtveno plast pritrdite na posteljo vašega CNC stroja, po možnosti z nečim, kar je kasneje enostavno odstraniti, vendar trdno, kot so objemke, vijaki

Po namestitvi postelje je čas za pripravo CNC stroja za rezkanje. Tudi ta operacija zahteva pozornost in natančnost. Odvisno od vrste CNC, ki jih imate, se ti koraki lahko nekoliko razlikujejo, vendar v resnici ne veliko.

Za pripravo CNC stroja na rezkanje sledite spodnjim korakom:

1. namestite ustrezno orodje v zatič (ali držalo za orodje)
2. Pred premikanjem osi X in Y se pomaknite malo navzgor po osi Z, da se izognete zrušitvi končnega mlina
3. premaknite os X in Y na relativno izvorno točko, če ste uporabili Fab module, je to spodnji levi kot PNG
4. preden ničlirate X in Y v programski opremi za upravljanje stroja, preverite, ali je dovolj prostora za rezkanje plošče
5. nastavite kot ničelno točko X in Y trenutni položaj stroja
6. počasi pojdite navzdol z osjo Z, tako da končne mline postavite blizu bakrene površine

7. obstajajo različne tehnike, s katerimi lahko vzamete ničelno točko osi Z, cilj tega koraka je zagotoviti, da se orodja rahlo dotikajo bakrene površine:

   1. ena tehnika deluje tako, da zaženete vreteno in se spustite z uporabo najmanjše velikosti koraka stroja; ko slišite drugačen zvok, ki ga povzroči, da končni mlin rahlo prodre v površino, je to vaša ničelna točka Z
   2. lahko poskusite z multimetrom preveriti električno povezljivost orodja z bakreno površino; sonde za multimeter pritrdite na končni mlin in na bakreno pločevino, nato poskusite navzdol z osjo Z v najmanjšem koraku; ko multimeter piska, je to vaša ničelna točka Z
   3. približajte se orodju do površine in pustite vmes nekaj mm (na primer 2-3 mm), nato odprite vložek in pustite, da se končni mlin spusti navzdol, da se dotakne bakrene površine; nato končne rezkarje zaprite v vložek in to nastavite kot ničelno točko Z
   4. uporabite senzor, ki ga je zagotovil stroj; v tem primeru, ko se končni mlin dotakne senzorja, bo stroj samodejno vzel izvorno točko Z

In končno ste pripravljeni na tiskanje tiskanih vezij:)

Priporočljivo je, da ostanete blizu stroja, da natančno opazujete, če ste naredili kakšno napako pri zgornjih korakih, in morda ustavite in znova zaženete delo z zahtevanimi popravki in/ali prilagoditvami.

Nekaj hitrih namigov o težavah:

• če je bilo vaše tiskano vezje vgravirano na nekaterih področjih in ne na nekaterih drugih, potem vaša bakrena pločevina ni ravna

  če ima vaše orodje valjast konec, lahko vzamete nekoliko globljo os Z in znova zaženete delo v istem položaju; enako velja za posneto orodje in če razlika v globini graviranja ni velika

• če imajo vaše sledi ostre robove, bi bilo bolje zmanjšati hitrost rezanja
• če ste zlomili (čisto nov) končni mlin, zmanjšajte hitrost za dosledno količino
• če so vaše sledi uničene ali pretanke, ste morda pregloboki, preverite tudi debelino sledi v Eaglu ali preverite nastavitve CAM, še posebej, če je premer končnih rezkarjev pravilen

Ko je čas za izrez, ne pozabite zamenjati orodja za končni rezkar in odpreti datoteko izreza ali lukenj. Po tem ne pozabite znova vzeti SAMO ničelne točke osi Z, tokrat vam ni treba biti tako natančen pri dotiku površine bakrene pločevine.

Ko je čas, da odstranite tiskano vezje iz žrtvovane plasti, ga počasi poskušajte izvleči s tankim izvijačem. To ponovite zelo previdno, da ne bi razpokali deske.

Na koncu tega koraka bi morali imeti v rokah neverjetno gravirano PCB:) !!