Satshakit -levyt: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-31 10:19

Hei tekijät ja fabbers siellä!

Oletko koskaan unelmoinut tehdä oman kehittyneen mikro-ohjainkortin kotona ja käyttää smd-komponentteja?

Se on oikea opetus sinulle ja seuraavan projektisi aivoille:)

Ja kun tarkoitan kotona, tarkoitan sitä, että voisit ostaa kaikki laitteet kaikkien näiden piirilevyjen valmistamiseksi muutamasta sadasta dollarista (katso seuraavat vaiheet) ja laittaa sen vain yhteen työpöytätilaan!

Kaikki alkoi Fab Akatemian matkaltani, jonka tein vuonna 2015. Tavoitteena tehdä tupla -drooni päätin julkaista lennonjohtajan prototyypin ensimmäisenä satshakit -levynä. Heti viikon kuluttua Jason Wang kopioi levyn Fab Lab Taipeista. Tämä antoi minulle uskomattoman tunteen nähdä jonkun toistavan ja menestyksekkäästi käyttävän projektiani, jota en ole koskaan lopettanut tekemästä muuta avoimen lähdekoodin fabbed -elektroniikkaa.

Levyjä kopioitiin ja muutettiin muutama sata kertaa maailmanlaajuiselta Fab Lab -yhteisöltä oppimiskokemuksena piirilevyjen valmistamisesta ja monien Fab Lab -projektien elävöittämisestä. Nykyään useita muita satshakits -tauluja on julkaistu githubissa:

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

Jos ihmettelet, mikä Fab Academy on, ajattele vain oppimiskokemusta "kuinka tehdä (melkein) mitä tahansa", joka muuttaa elämäsi, kuten minulle:)!

Lisätietoja täältä:

Paljon kiitoksia hämmästyttäville Fab Labsille, jotka tukivat minua satshakit-levyjen luomisessa: Fab Lab Kamp-Lintfort

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

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milano, Italia +39.02.36519890

Vaihe 1: Päätä, mitä Satshakitia tehdä tai muokata

Ennen kuin teet yhden satshakit -levyistä, sinun tulee miettiä, mitä haluat tehdä sen kanssa.

Voit sanoa huviksesi ja oppiaksesi: D!

Ja se on oikein, samoin kuin niiden erityinen käyttö.

Kuvissa joitain projekteja, joissa käytettiin satshakit -levyjä.

Napsauttamalla alla olevan luettelon taulun nimeä pääset github -arkistoihin, joissa on kaikki tiedot, joita tarvitset niiden tuottamiseen ja/tai muokkaamiseen:

• Kotkan kaaviot ja levyt sen valmistamiseksi CNC/laserilla
• Valinnaisesti Eagle -tiedostoja niiden tuottamiseksi Kiinassa, käytän PcbWay -ohjelmaa
• Materiaaliluettelo (BOM)
• Kuvia ja videoita hallituksen toiminnasta

Taulun tiedostot pakataan myös liitteenä tässä vaiheessa.

Tässä on yleiskatsaus kunkin levyn toiminnoista ja ominaisuuksista:

• satshakit

  • atmega328p -pohjainen yleiskortti
  • aivan kuin paljas Arduino UNO ilman USB: tä ja jännitesäädintä
  • ohjelmoitavissa USB-sarja-muuntimen avulla
  • esimerkkihankkeet, joissa sitä käytetään: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit micro

  • atmega328p -pohjainen yleiskäyttöinen minilevy
  • tehty käytettäväksi ahtaissa sovelluksissa
  • esimerkkiprojekteja, joissa sitä käytetään: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit moniytiminen

  • atmega328p -pohjainen yleiskortti
  • kaksikerroksinen versio satshakitista, 2 x atmega328p yksi kummallekin puolelle
  • pinottava monilevyinen malli, jossa 328p on kytketty I2C: n kautta
  • hyödyllinen monen MCU-järjestelmille (esim. jokainen levy hallitsee eri anturisarjaa)
  • ohjelmoitavissa USB-sarja-muuntimen avulla
  • esimerkkiprojekteja, joissa sitä käytetään: Bluetooth trilateration, satshakit IoT -järjestelmä

• satshakit 128

  • atmega1284p -pohjainen yleiskortti
  • kaksi laitteistosarjaa, 16K ram, 128K flash, enemmän I/O kuin atmega328p
  • kompakti levy, jossa on enemmän laitteistoresursseja kuin satshakit
  • ohjelmoitavissa USB-sarja-muuntimen avulla
  • esimerkkiprojekteja, joissa sitä käytetään: LedMePlay, FabScope, WorldClock
• satshakit -lennonjohtaja
  • atmega328p -pohjainen levy
  • lennonohjain Multiwii -yhteensopiville DIY -droneille
  • tukee jopa 8 moottoria, 6 kanavavastaanotinta ja erillistä IMU: ta
  • valinnainen integroitu virranjakelukortti
  • esimerkkiprojekteja, joissa sitä käytetään: satshacopter-250X

• satshakit mini lennonohjain

  • pienempi versio satshakit -lennonohjaimesta, myös atmega328p -pohjainen
  • sopii mini -DIY -droneille (kuten 150 mm), yhteensopiva Multiwii: n kanssa
  • tukee enintään 4 moottoria ja 4 kanavan vastaanotinta
  • integroitu virranjakelukortti
  • esimerkkiprojekteja, joissa sitä käytetään: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • kaksinkertainen lennonohjainkortti, jossa käytetään atmega328p ja atmega1284p
  • sopii kehittyneisiin drone -sovelluksiin
  • atmega1284p voi antaa lentokomentoja käyttämällä Multiwii -sarjaprotokollaa automaattista lentoa varten
  • Esimerkkiprojekti sen käyttämiseksi: On Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • atmega328p -pohjainen kortti, joka on räätälöity toimimaan koneen ohjaimena GRBL: n kanssa
  • valinnainen sisäinen USB-sarja-muunnin ja USB-liitin
  • melun suodatetut pysäytykset
  • GRBL järjestetty pinout
  • esimerkkiprojekteja, joissa sitä käytetään: LaserDuo, Bellissimo Drawing Machine
• satshakit-mega
  • atmega2560p -pohjainen, yleiskäyttöinen levy, joka on vähän kuin Arduino Mega
  • sisäinen USB-sarja-muunnin ja USB-liitin
  • 8K ram, 256K salama, 4 laitteistosarjaa
  • esimerkkiprojekteja, joissa sitä käytetään: LaserDuo

• satshakit-m7

  • STM32F765 -pohjainen yleiskortti
  • integroitu sirun USB-ohjain, USB-liitin
  • 216Mhz, 512K ram, 2MB salama
  • tonnia ominaisuuksia, voi käyttää myös ILMAISTA RTOSia
  • sitä käyttävä projekti: seuraavat drone- ja robotiikka -alustat (ei vielä julkaistu)

• istunto6600

  • askelmoottori sopii Nema23/Nema24 -moottoreille
  • 4.5A huippuvirta, 8-40V tulojännite
  • integroitu lämpösulku, ylivirta- ja alijännitesuojat
  • optoeristetyt tulot
  • sitä käyttävät projektit: LaserDuo, Rex -filamentin kierrätin

• satsha-ttl

  • USB -sarjamuunnin, joka perustuu CH340 -siruun
  • integroitu jännitesäädin
  • hyppyjohtimen valittavissa oleva jännite 3.3V ja 5V
  • sitä käyttävät projektit: satshakit-grbl, FollowMe-robotinseuranta

Kaikki levyt on julkaistu CC BY-NC-SA 4.0: n mukaisesti.

Olet tervetullut muuttamaan alkuperäisiä malleja, jotta ne sopisivat projekteihisi;)!

Vaihe 2: Laitteet ja valmistelut

Puhutaan ensin näiden piirilevyjen valmistuksessa käytetyistä prosesseista:

1. CNC -jyrsintä
2. Kuitu/Yag -laserkaiverrus (pohjimmiltaan 1064nm: n)

Kuten huomaat, näiden välillä ei ole syövytystä. Ja syy on se, että minä (ja samoin Fab Lab -yhteisö), emme pidä paljoa happojen käytöstä sekä saastumisesta että vaarallisista syistä.

Lisäksi kaikki levyt voidaan valmistaa vain käyttämällä pöytätietokonetta/pientä cnc -konetta ja/tai laserkaiverruksia ilman erityisiä rajoituksia yhdellä tai toisella tekniikalla.

Kuitu-/Yag -laserkone voi muuten maksaa useita tuhansia dollareita helposti, joten luulen, että monille teistä pieni CNC -kone olisi parempi!

Jos joku on utelias laserkaiverrusprosessista, suosittelen tutustumaan seuraavaan opetusohjelmaan:

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

Tässä on luettelo suositelluista pienikokoisista cnc -koneista, joita voit käyttää:

• FabPCBMaker, yhden oppilaani Ahmed Abdellatifin avoimen lähdekoodin fabbed -cnc, alle 100 dollaria tarvitsee pieniä parannuksia, päivitetään pian
• 3810, minimalistinen pieni cnc, ei koskaan kokeillut, mutta näyttää siltä, että se voisi tehdä
• Eleks Mill, erittäin halpa mini-cnc, henkilökohtaisesti hiotut 0,5 mm: n sävelkorkeuspaketit (LQFP100) hienosäädöllä
• Roland MDX-20, pieni mutta erittäin luotettava ratkaisu Rolandilta
• Roland SRM-20, MDX-20: n uudempi korvaava versio
• Othermill, nyt BantamTools, luotettava ja tarkka pienikokoinen CNC
• Roland MDX-40, isompi pöytäkoneen cnc, voidaan käyttää myös suurempiin asioihin

Suosittelen käyttämään jälkien kaiverrukseen seuraavia päämyllyjä:

• 0,4 mm 1/64 useimmille piirilevyille, esimerkiksi
• 0,2 mm viistetty keskivaikeisiin töihin, esimerkiksi (varmista, että sänky on tasainen!)
• 0,1 mm viistetty erittäin tarkkoja töitä varten, esimerkki1, esimerkki2 (varmista, että sänky on tasainen!)

Ja seuraavat bitit piirilevyn leikkaamiseen:

1 mm: n muotoilutyökalu, esimerkki1, esimerkki2

Varo kiinalaisia, kestää todella vähän leikkauksia!

Suositeltava kuparilevy on joko FR1 tai FR2 (35 µm).

FR4: n lasikuitu kuluttaa helposti päätylaitteet ja sen pöly voi olla vaarallista terveydellesi.

Seuraavat työkalut sinun pitäisi olla juotospenkissä:

• juotosasema, (joitakin suosituksia: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• juottamalla punos
• pari tarkkuuspinsettiä
• auttavat kädet
• pöytävalaisin suurennuksella
• suurennussovellus
• juotoslanka, 0,5 mm olisi hyvä
• elektroniikkakomponentit (Digi-Key, Aliexpress ja niin edelleen …)
• juotoshöyrynpoistolaite
• yleismittari

Vaihe 3: Valmistele tiedostot jyrsintään

GCode -koodin luomiseksi tai tarvitsemasi muodon konekoodin saamiseksi sinun on käytettävä tietokoneavusteisen valmistuksen (CAM) ohjelmistoa.

Voit vapaasti käyttää mitä tahansa haluamaasi CAM -kameraa, varsinkin jos se tulee koneesi mukana ja tunnet olosi mukavaksi sen kanssa.

Tässä opetusohjelmassa näytän sinulle, kuinka voit käyttää Fab Neil -moduuleja, avoimen lähdekoodin web-pohjaista CAM: ää professori Neil Gershenfeldiltä ja hänen yhteistyökumppaneiltaan.

Fab -moduulit ovat saatavana erillisenä asennuksena tietokoneellesi tai verkossa:

• Fab Modules -varasto ja asennusohjeet:
• Fab Modules -verkkoversio:

Yksinkertaisuuden vuoksi näytän sinulle, kuinka käyttää online -versiota.

Ensinnäkin Fab -moduulit käyttävät tulona mustavalkoista-p.webp

Jos haluat tehdä olemassa olevan satshakit -levyn ilman muutoksia, sinun tarvitsee vain ladata jyrsintään valmistamani-p.webp

Löydät-p.webp

• satshakit

  • jälkiä
  • katkaisu

• satshakit micro

  • jälkiä
  • katkaisu

• satshakit moniytiminen

  svg

• satshakit 128

  • jälkiä
  • katkaisu
• satshakit -lennonjohtaja
  • jälkiä
  • katkaisu

• satshakit mini lennonohjain

  • jälkiä
  • katkaisu

• satshakit nero

  • jälkiä
  • katkaisu

• satshakit GRBL

  • jälkiä
  • katkaisu
• satshakit mega
  • jälkiä
  • katkaisu

• satshakit M7

  • jälkiä
  • katkaisu

• istunto6600

  • parhaat jäljet
  • yläkatkaisu
  • pohjan jälkiä
  • pohjakatkaisu

• satsha ttl

  • jälkiä
  • katkaisu

Jos haluat muokata olemassa olevaa satshakit -mallia, sinun on tehtävä kaksi muuta vaihetta:

1. muokkaa levyä tarpeidesi mukaan Autodesk Eaglen avulla
2. käytä rasteri -kuvankäsittelyohjelmaa-p.webp" />

Kun olet tehnyt tarvittavat muutokset, vie-p.webp

1. Avaa levyn asettelu
2. Paina kerrospainiketta
3. Valitse vain yläosa ja tyynyt (myös VIA: t, jos piirilevy on kaksikerroksinen, kuten satstep6600)
4. Varmista, että signaalien nimet eivät näy kuvassa siirtymällä kohtaan Set-> Misc ja poista valinta
   1. signaalien nimet näppäimistöllä
   2. signaalien nimet jälkiin
   3. näyttölevyjen nimet
5. Zoomaa levyn muotoilua sopivaksi katseltavaan näyttöön
6. Valitse Tiedosto-> Vie-> Kuva

7. Aseta vietävän kuvan ponnahdusikkunaan seuraavat asetukset:

   1. tarkista yksivärinen
   2. valitse Alue-> ikkuna
   3. kirjoita vähintään 1500 DPI
   4. Valitse tiedoston tallennuspaikka (Selaa)
8. paina OK -painiketta

Tämän jälkeen sinulla pitäisi olla mustavalkoinen-p.webp

Nyt on aika avata kuva Gimpillä ja suorittaa seuraavat vaiheet (katso liitteenä olevat kuvat):

1. jos kuvassa on suuret mustat marginaalit, rajaa se käyttämällä Työkalut-> Valintatyökalut-> suorakulmion valintatyökalua ja valitse sitten Kuva-> rajaa valintaan (säilytä silti musta marginaali, kuten 3-4 mm)
2. viedä nykyinen kuva traces-p.webp" />
3. käytä uudelleen Työkalut-> Valintatyökalut-> suorakulmion valintatyökalua ja valitse kaikki jäljet (jätä sen ympärille musta marginaali, kuten 1 mm)
4. voit halutessasi luoda jonkin fileen suorakulmion valinnasta napsauttamalla Valitse-> Pyöristetty suorakulmio-> ja asettamalla arvon 15
5. napsauta nyt hiiren kakkospainikkeella valitun alueen sisällä ja Muokkaa-> Täytä BG-väri (varmista, että se on valkoinen, yleensä oletus)
6. vie tämä kuva cutout-p.webp" />
7. avaa nyt aiemmin tallentamasi traces-p.webp" />
8. käytä Työkalut-> maalaustyökalut-> kauhan täyttöä ja täytä kaikki mustat alueet, jotka eivät ole reikiä, valkoisella
9. vie tämä kuva reikinä.png

Kun olet saanut-p.webp

Sinun on luotava GCode jokaiselle yksittäiselle-p.webp

Traces-p.webp

1. siirry osoitteeseen
2. avaa traces-p.webp" />

3. valitse koneesi:

   1. gcodes toimii GRBL -pohjaisissa koneissa (yleensä myös pienet kiinalaiset cnc -laitteet perustuvat siihen)
   2. Roland RML Rolandille
4. valitse prosessi 1/64
5. Jos valitsit Roland RML: n, valitse laitteesi (SRM-20 tai muu jne.)

6. muokkaa seuraavia asetuksia:

   1. suosittelen 3 mm/s 0,4 mm ja 0,2 mm viistetyillä työkaluilla, 2 mm/s 0,1 mm
   2. X0, Y0 ja Z0, laita ne kaikki 0: een
   3. leikkuusyvyys voi olla 0,1 mm sylinterimäisillä työkaluilla 0,4 mm, viisteillä 0 mm
   4. työkalun halkaisijan on oltava sama kuin sinulla (jos joidenkin jälkien tekeminen on mahdotonta, huijaa asettamalla hieman pienempi halkaisija kuin sinulla on, kunnes jäljet näytetään laskettaessa)
7. paina laskentapainiketta
8. odota polun luomista
9. Tallenna Gcode painamalla tallennuspainiketta

Reikien-p.webp

1. Lataa reiät.-p.webp" />
2. valitse prosessi 1/32

3. muokkaa seuraavia asetuksia:

   1. vähentää nopeutta, suosittelen 1-2 mm/s
   2. tarkista ja aseta (hieman enemmän) PCB -kuparilevyn paksuus
   3. tarkista ja lisää työkalun halkaisija leikkausta varten (yleensä 0,8 tai 1 mm)

Pidä tallentamasi tiedostot mukanasi, koska tarvitsemme niitä PCB: n valmistamiseksi CNC -jyrsinkoneella.

Vaihe 4: PCB -jyrsintä

Yksi yksinkertainen sääntö piirilevyjen cnc -jyrsinnän onnistumiseksi on valmistaa konepenkki hyvin kuparilevyllä.

Tässä tehtävässä sinun tulee yrittää olla hyvin rauhallinen ja mahdollisimman tarkka. Mitä enemmän sijoitat näihin kahteen asiaan, sitä parempia tuloksia saat.

Tavoitteena on saada kuparipinta mahdollisimman yhdensuuntaiseksi (litteäksi) koneen alustan kanssa.

Kuparilevyn tasaisuus on erityisen kriittinen, jos jyrsit korkean tarkkuuden piirilevyjä, jotka vaativat viistettyjä työkaluja, kuten 0,2 mm: n tai 0,1 mm: n pään.

Ota huomioon, että PCB -jälkien kaiverruksen jälkeen sinun on vielä leikattava PCB pois, ja tätä varten tarvitaan niin sanottu uhrikerros.

Katkaisupäämylly lävistää hieman uhrikerroksen varmistaakseen, että leikkaus menee kokonaan kuparilevyn läpi.

On suositeltavaa käyttää ohutta kaksipuolista teippiä kuparilevyn kiinnittämiseen uhrikerrokseen ja välttää nauhan mahdolliset taitokset.

Tässä muutamia perusvaiheita melko tasaisen sängyn tekemiseen (katso liitteenä olevat kuvat):

1. etsi tasainen materiaalikappale uhrikerrosta varten, joka on jo valmistettu melko tasaiseksi (esim. pala MDF -levyä tai suulakepuristettua akryylia); varmista, että katkaisutyökalu voi tunkeutua siihen eikä rikkoutua, koska se on liian kova
2. leikkaa uhrikerros cnc -sängyn koon mukaan
3. kiinnitä kaksipuolisen teipin nauhat uhrikerrokseen, kiristä se juuri ennen kiinnittämistä varmistaaksesi, ettei taitoksia tai ilmakuplia tule näkyviin; kaksipuolisen teipin tulisi peittää suurin osa pinnasta tasaisesti jaettuna
4. kiinnitä kuparilevy kaksipuoliselle teipille; yritä työntää tasaisesti koko pintaansa
5. kiinnitä uhrikerros cnc -koneesi sänkyyn, mieluiten jollakin, joka on helppo irrottaa jälkikäteen, mutta on kiinteä, kuten puristimet, ruuvit

Sängyn asettamisen jälkeen on aika valmistaa cnc -kone jyrsintään. Myös tämä toimenpide vaatii huomiota ja tarkkuutta. CNC -tyypistä riippuen nämä vaiheet voivat olla hieman erilaisia, mutta eivät oikeastaan paljon.

Valmistele cnc -kone jyrsintään seuraavasti:

1. asenna oikea työkalu holkkiin (tai työkalunpitimeen)
2. varmista, että siirryt hieman Z -akselia ylöspäin sängystä ennen X- ja Y -akselin siirtämistä, jotta päämylly ei kaatuisi
3. siirrä X- ja Y -akseli suhteelliseen lähtöpisteeseen, jos käytit Fab -moduuleja, tämä on PNG: n vasen alareuna
4. ennen kuin X ja Y nollataan koneen ohjausohjelmistossa, tarkista, onko levyn jyrsintään riittävästi tilaa
5. aseta X ja Y nollapisteeksi koneen nykyinen sijainti
6. laske hitaasti alas Z -akselin kanssa ja aseta päätytehtaat kuparipinnan lähelle

7. on olemassa erilaisia tekniikoita, joilla voit ottaa Z -akselin nollapisteen, tämän vaiheen tavoitteena on varmistaa, että työkalut koskettavat hieman kuparipintaa:

   1. yksi tekniikka toimii käynnistämällä kara ja menemällä alas käyttämällä koneen minimiaskelkokoa; kun kuulet erilaisen äänen, joka johtuu siitä, että päämylly tunkeutuu hieman pintaan, se on Z -nollapisteesi
   2. voit yrittää tarkistaa sähköliitännät työkalusta kuparipintaan yleismittarilla; kiinnitä yleismittarianturit päämyllyyn ja kuparilevyyn ja yritä sitten laskea Z -akselin kanssa minimiaskeleella; kun yleismittari piippaa, se on Z -nollapisteesi
   3. mene lähelle työkalua pintaan jättäen muutaman mm väliin (esim. 2-3 mm), avaa kiristysholkki ja anna päätyjyrsimen mennä alas koskettamaan kuparipintaa; sulje sitten päämyllyt holkkiin ja aseta tämä Z -nollapisteeksi
   4. käytä koneen toimittamaa anturia, tässä tapauksessa, kun päämylly koskettaa anturia, kone ottaa automaattisesti Z -lähtöpisteen

Ja lopuksi nyt olet valmis aloittamaan piirilevyjen kaiverrus:)

On suositeltavaa pysyä koneen lähellä ja tarkkailla huolellisesti, jos olet tehnyt virheen yllä olevissa vaiheissa, ja ehkä pysäyttää ja käynnistää työ uudelleen tarvittavilla korjauksilla ja/tai säätöillä.

Muutamia vinkkejä ongelmiin:

• jos piirilevysi on kaiverrettu tietyille alueille eikä joillekin muille, kuparilevysi ei ole tasainen

  jos työkaluilla on lieriömäinen pää, voit ottaa hieman syvemmän Z -akselin ja käynnistää työn uudelleen samassa asennossa; sama koskee viistettyjä työkaluja ja jos kaiverrussyvyyden ero ei ole suuri

• Jos jälkisi reunat ovat teräviä, leikkaussyöttöä voidaan pienentää paremmin
• jos rikkoit (melko uuden) päämyllyn, vähennä nopeutta tasaisesti
• jos jälkesi ovat tuhoutuneet tai liian ohuet, olet ehkä liian syvä, tarkista myös jälkien paksuus Eaglesta tai tarkista CAM -asetukset, varsinkin jos päämyllyjen halkaisija on oikea

Kun on aika tehdä leikkaus, muista vaihtaa päätyökalu ja avata aukko tai reiätiedosto. Kun olet tehnyt tämän, muista ottaa uudelleen VAIN Z -akselin nollapiste, tällä kertaa sinun ei tarvitse olla niin tarkka koskettamaan kuparilevyn pintaa.

Kun on aika poistaa piirilevy uhrikerroksesta, yritä vetää se hitaasti pois ohuella ruuvimeisselillä. Tee tämä uudelleen erittäin huolellisesti, jotta levy ei halkeile.

Tämän vaiheen lopussa sinulla pitäisi olla hämmästyttävä kaiverrettu piirilevy käsissäsi:) !!