USB -pienen ISP -ohjelmoijan rakentaminen: käyttämällä CNC -piirilevyjyrsintä: 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Oletko miettinyt, kuinka rakentaa oma sähköinen projektisi tyhjästä?

Elektroniikkaprojektien tekeminen on meille, tekijöille, niin jännittävää ja hauskaa. Mutta useimmat valmistajat ja laitteiston harrastajat, jotka ovat askeleessa eteenpäin valmistajakulttuurissa, rakensivat projektinsa kehitystaulujen, leipälevyjen ja moduulien avulla. Näin voimme rakentaa projektimme nopean prototyyppiversion. Mutta sen on oltava kooltaan irtotavarana ja se on sekoitettu leipälautan johdotuksiin. Samanlainen tapaus käytettäessä yleistä piirilevyä, se näyttää myös sotkuiselta ja epäammattimaiselta!

Joten miten voimme rakentaa projektimme helpommin?

Paras tapa käyttää erillisiä piirilevyjä projektissamme!

Piirilevyn suunnittelu ja valmistus projektillemme on parempi ja kätevä tapa ilmaista ammattitaitoasi ja asiantuntemustasi !. Voimme pienentää projektimme koon yhteensopivaksi ja mukautetuiksi muodoiksi, piirilevyt näyttävät siistiltä ja tukevat liitännät ovat joitakin etuja.

Joten mikä on tärkeää, miten rakennamme PCB: n kustannustehokkaasti ja ajallisesti?

Voimme lähettää suunnittelumme piirilevyvalmistajalle PCB -suunnittelumme valmistamiseksi, mutta sen pitäisi kestää aikaa ja puhaltaa tasku. Toinen tapa on tehdä väriaineen siirtomenetelmä lasertulostimella ja valokuvapaperilla. Mutta se vie myös aikaa ja testaa potilaiden tasoa, ja tarvitset myös pysyvän merkin etsaamattomien osien korjaamiseen. Käytin tätä menetelmää paljon aikaa ja vihaan sitä.

Joten mikä on paras tapa?

Minun tapauksessani Paras tapa käyttää CNC -jyrsinkoneita piirilevyn rakentamiseen. Piirilevyjyrsinkoneet tarjoavat sinulle laadukkaita piirilevyjä ja vie vähemmän aikaa, vähemmän resursseja ja halvin tapa valmistaa piirilevyjen prototyyppejä!

Rakennetaan siis USB -pieni ISP -ohjelmoija käyttämällä CNC -jyrsintä!

Ilman muuta, aloitetaan!

Vaihe 1: Et halua olla rikas

Todella! et halua ostaa piirilevyjyrsintä. Useimmilla meistä ei ole budjettia ostaa kalliita koneita. Minulla ei ole edes yhtä.

Joten, miten pääsen koneeseen? Yksinkertaisesti, menen vain fablabille, makerspaceen tai hakkeritilaan omalla paikkakunnallani! Minun tapauksessani menen vain fablabiin ja käytän konetta halvalla. Joten, etsi paikka, kuten fablab tai makerspace, paikkakunnaltasi. Minulle hinta on 48 ¢/tunti PCB -jyrsinkoneen käytöstä. Hinta voi vaihdella paikkakunnallasi, joten kuten sanoin, et halua olla rikas!

Vaihe 2: Materiaaliluettelo

Komponenttiluettelo

• 1 x Attiny 45/85 -mikro -ohjain (SOIC -paketti)
• 2 x 499 ohmia
• 2 x 49 ohmia
• 2 x 1K
• 2 x 3.3 Zener -diodi
• 1 x 0,1 mf kondensaattori
• 1 x sininen led
• 1 x vihreä led
• 1 x 2x3 urosliitintä (smd)
• 1 x 20 cm 6 -lankainen nauhakaapeli
• 2 x 2x3 naarasliitin IDC -nauhakaapelin siirtymäliitin
• 1x 4cm x 8cm FR4 -kuparipinnoitettu

Huomaa: (Tässä projektissa käytetään vastuksia, kondensaattoreita, diodeja ja led -valoja, 1206 paketti)

Työkalujen vaatimukset

• Juotosasema tai juotosrauta (mikrokärki)
• Juotosjohto
• Pinsetti (mikrotippi)
• Desoldering Wick
• Kolmannen käden työkalu
• Yleismittari
• Johtosuojus
• Höyrynpoisto (valinnainen)

Koneiden vaatimus

Modela MDX20 (mikä tahansa piirilevyjyrsin suorittaa työn, mutta työnohjausohjelmisto muuttuu)

Lataa tämän projektin resurssit!

Vaihe 3: Mikä on PCB -jyrsinkone?

PCB -jyrsinkone on CNC (Computer Numerical Control) -kone, jota käytettiin PCB -prototyyppien valmistamiseen. PCB -jyrsinkoneet jauhavat pois kuparipäällysteiset kupariosat, jotta saadaan selville piirilevyn jäljet ja tyynyt. PCB-jyrsinkoneessa on kolmiakselinen mekaaninen liike (X, Y, Z). Jokaista akselia ohjaa askelmoottori tarkkoja liikkeitä varten. Näitä akselin liikkeitä ohjaa tietokoneohjelma antamalla G-koodikomentoja. Gcode käyttää laajalti numeerisen ohjauksen ohjelmointikieliä, useimmat koneet käyttävät g-koodia koneiden akselin ohjaamiseen. Näihin akseleihin on liitetty työkalupää (yleensä jyrsinkärki), joka jyrsii piirilevyt.

:- Käyttämäni kone on MODELA MDX20 CNC -jyrsinkone.

Modela MDX 20 PCB -jyrsinkone

Modela MDX20 on PCB -jyrsinkone. Modela MDX20: ta käytetään yleensä piirilevyjen valmistukseen, mutta voimme myös valmistaa listoja, etsauksia jne.… Modela voi jauhaa eri materiaaleilla, kuten vanerilla, vahalla, akryylillä, erilaisilla PCB -materiaaleilla, kuten Fr1 Fr4 jne.… Modela on kevyt ja pienikokoinen. Voimme sijoittaa sen jopa pienelle työpöydälle. Sänky (jyrsintäpinta) on kiinnitetty Y-akseliin ja työkalun pää X ja Z. Tämä tarkoittaa, että sängyn liikettä ohjaa Y-akseli ja työkalun pään liikettä X-akseli ja työkalun pää ohjataan Z-akselilla. Modelalla on oma tietokoneohjelma. Mutta käytän FABModules -nimistä Linux -ohjelmaa. FAB -moduulit kommunikoivat Modelan kanssa leikkaus- ja jyrsintäprosessin ohjaamiseksi. Fab -moduulit eivät koskaan aseta X-, Y-, Z -akselia automaattisesti, vaan meidän on asetettava ne manuaalisesti.

Vaihe 4: Aloita Modela MDX20

Jos haluan jauhaa piirilevyn, tässä tapauksessa FabISP -ohjelmoijan. Ensin tarvitsen piirilevyn suunnitteluasettelun ja piirilevyn ääriviivat. Piirilevyjyrsintä on kaksivaiheinen prosessi. Ensimmäisessä vaiheessa minun on hiottava PCB: n jäljet ja tyynyt, ja toisessa vaiheessa minun on leikattava piirilevyn ääriviivat. Fab-moduulien avulla voimme muuntaa.png-piirilevyasettelun G-koodiksi. G-koodi sisältää koordinoinnin ja työkalupolun PCB: n jyrsintään.-p.webp

Yleiset tiedot

• Työtila: 203,2 x 152,4 mm
• Z-akselin isku: 60,5 mm
• Karan nopeus: 6500 rpm

Jyrsinkärjet Käytettäväksi

• Jyrsin: 0,4 mm (1/64 tuumaa)
• Leikkuuterä: 0,8 mm (1/32 tuumaa)

Vaihe 5: Mikä on ISP (IN - System - Programmer)?

In System Programmer (ISP), joka tunnetaan myös nimellä In-Circuit Serial Programmer (ICSP), on mikro-ohjaimen ohjelmoija. Internet -palveluntarjoaja lukee ohjeet ja komennot tietokoneen USB: ltä ja lähettää mikrokontrolleriin oheislaiteportin (SPI) kautta. Yksinkertaisesti ISP -laitteiden avulla voimme kommunikoida mikro -ohjaimen kanssa SPI -linjoja käyttäen. SPI on tapa kommunikoida mikrokontrollerissa. Jokainen liitetty oheislaite ja käyttöliittymä kommunikoi mikro -ohjaimien kanssa SPI: n kautta. Elektroniikan harrastajana ensimmäinen asia, joka tulee mieleeni, kun sanon ISP: stä, on MISO, MOSI SCK. Nämä kolme nastaa ovat tärkeitä tappeja.

Yksinkertaisesti, Internet -palveluntarjoajaa käytetään ohjelmien polttamiseen mikro -ohjaimeen ja sitä käytetään myös kommunikointiin mikro -ohjaimesi kanssa!

Vaihe 6: USB -pieni Internet -palveluntarjoaja: Kaaviot ja piirilevyasettelu

USBPieni Internet -palveluntarjoaja

USBTiny ISP on yksinkertainen avoimen lähdekoodin USB AVR -ohjelmoija ja SPI-käyttöliittymä. Se on edullinen, helppo valmistaa, toimii hyvin avrduden kanssa, on AVRStudio-yhteensopiva ja testattu Windows-, Linux- ja MacOS X -käyttöjärjestelmissä. Täydellinen opiskelijoille ja aloittelijoille tai varaohjelmoijaksi.

Tässä projektissa käytetään kaikkia komponentteja SMD Components. USBTinyISP: n aivot ovat Attiny45 -mikrokontrolleri.

ATtiny 45 -mikro -ohjain

USBTinyISP: ssä käytettävä mikro-ohjain on Attiny 45. Attiny45 on korkean suorituskyvyn ja pienitehoinen 8-bittinen AVR-mikro-ohjain, joka toimii Atmelin RISC-arkkitehtuurilla (mikrosiru hankittiin äskettäin). Attiny 45 tulee 8 -nastaisessa pakkauksessa. Attiny 45: ssä on 6 I/O -nastaa, joista kolme on ADC -nastat (10 -bittinen ADC) ja kaksi muuta ovat PWM -tekniikkaa tukevat digitaaliset nastat. Mukana on 4KM-flash-muisti, 256 järjestelmän sisäinen ohjelmoitava EEPROM ja 256B SRAM. Käyttöjännite noin 1,8 V - 5,5 V 300 mA. Attiny 45 tukee Universal Serial Interface -liitäntää. Sekä SMD- että THT -versioita on saatavilla markkinoilla. Attiny 85 on korkeampi versio Attiny 45: stä, ne ovat melkein samat. Ainoa ero on Flash -muistissa, Attiny 45: ssä on 4KB -salama ja Attiny 85: ssä 8 kt. Voimme valita joko Attiny 45 tai Attiny 85, ei iso juttu, mutta Attiny 45 riittää enemmän FabTinyISP: n valmistamiseen. Katso virallinen dokumentaatio täältä.

Vaihe 7: Laitteen asentaminen

Rakennetaan nyt piirilevy PCB -jyrsinkoneella. Lisäsin Trace -asettelun ja Cut -asettelun zip -tiedostoon, voit ladata zip -tiedoston alta.

Edellytys: Lataa ja asenna Fabmodules tästä linkistä

Fabmoduuleja tuetaan vain Linux -koneissa, käytän Ubuntua!

Vaihe 1: uhrikerros

Ensinnäkin piirilevyjyrsinkoneen (AKA -jyrsintä) työlevy on metallilevy. Se on tukeva ja hyvin rakennettu. Mutta joissakin tapauksissa se voi vaurioitua, kun vahingossa leikataan syvemmälle. Joten asetan uhrikerroksen jyrsinkerroksen päälle (kuparipinnoitettu jyrsinkerroksen päälle, jotta vältytään koskettamasta metallilevyn teriä).

Vaihe 2: Kiinnitä 1/62 jyrsinterä työkalupäähän

Uhrauskerroksen asettamisen jälkeen minun on nyt kiinnitettävä jyrsin (yleensä 1/62 jyrsinterää) työkalupäähän. Olen jo selittänyt kaksivaiheisen prosessin, jossa PCB: t jauhetaan. Piirilevyn jälkien ja tyynyjen jyrsintään käytä 1/64 jyrsintä ja aseta se työkalupäälle kuusiokoloavaimella. Kun vaihdat teriä, kiinnitä aina enemmän huomiota teriin. Terän kärki on niin ohut, sillä on enemmän mahdollisuuksia rikkoa terä samalla, kun se luiskahtaa käsistämme, vaikka se olisi pieni pudotus. tämän tilanteen ratkaisemiseksi laitoin pienen vaahtomuovin työkalupään alle suojaamaan vahingossa tapahtuvalta putoamiselta.

Vaihe 3: Puhdista kuparipäällyste

Käytän tähän projektiin FR1 -kuparipinnoitettua. FR-1 on lämmönkestävä ja kestävämpi. Mutta kupariverhot hapettuvat nopeasti. Kuparit ovat sormenjälkimagneetteja. Joten ennen kuin käytät uutta kuparipinnoitettua, suosittelen, että puhdistat piirilevyn PCB -puhdistusaineella tai asetonilla ennen ja jälkeen PCB: n jauhamisen. Puhdistin piirilevyn PCB -puhdistusaineella.

Vaihe 4: Kiinnitä kuparipäällysteinen jyrsintälaattaan

Aseta kuparipäällysteen puhdistuksen jälkeen kuparipäällyste jyrsinkerroksen päälle. Laitoin kuparipäällysteisen jyrsintäalustalle kaksipuolisen teipin avulla. Kaksipuoliset teipit on helppo poistaa ja ne ovat saatavilla halvalla. Kiinnitan kaksipuolisen teipin uhrikerroksen päälle. Aseta sitten kuparipäällysteinen teipin päälle.

Vaihe 8: Aseta Fab -moduulit ja jyrsintäprosessi

Vaihe 1: Käynnistä kone ja lataa FabModules

käynnistä kone ja avaa sitten Fab -moduuliohjelmisto Linux -järjestelmässä (käytän Ubuntua) kirjoittamalla alla oleva komento Linux -päätelaitteeseen.

f ab

Sitten uusi ikkuna avautuu. Valitse kuva (.png) syöttötiedostomuodoksi ja tulostusmuodoksi Roland MDX-20 mill (rml). Napsauta sen jälkeen Make_png_rml -painiketta.

Vaihe 2: Lataa piirilevyn suunnittelukuva

Valitse uuden ikkunan yläosasta bitti, jota aiot käyttää. lataa sitten-p.webp

Vaihe 3: Aseta X-, Y- ja Z -akselit

Emme ole vielä valmiita. Paina nyt Modela MDX20 -ohjauspaneelin Näytä -painiketta. varmista, että terä on hyvin kireällä. paina vielä kerran katselunäppäintä palataksesi oletusasentoon. Aseta nyt X- ja Y -asemat syöttämällä mitat (riippuen levyn sijainnista) haluttuihin tekstikenttiin. Suosittelen, että merkitset X- ja Y -sijainnit muistiin. Jos jokin meni vikaan ja sinun on aloitettava alusta, sinun tulee tarvita tarkat X&Y -asemat, jotta voit jatkaa jyrsintäprosessiasi, muuten se sotkee.

Laske työkalun pää alas painamalla alas -painiketta. Pysähdy, kun työkalun pää on lähellä kuparipinnoitettua. Kadota sitten työkalupään ruuvi ja laske terää hieman alaspäin, kunnes se koskettaa kuparipäällysteisen kuparikerrosta. Kiristä ruuvi sitten takaisin ja tuo työkalun pää takaisin perusasentoon painamalla Näytä -painiketta. Nyt olemme kaikki valmiita. Sulje Modelan suojakansi ja napsauta Lähetä -painiketta. Modela aloittaa jyrsintäprosessin.

Jälkien ja tyynyjen jyrsintä kestää vähintään 10–13 minuuttia. Jyrsinnän jälkeen sain hyvän tuloksen.

Vaihe 4: Outline -asettelun leikkaaminen

Jäljitysjyrsinnän päätyttyä leikkaa piirilevyn ääriviivat (yksinkertaisesti piirilevyn muoto). Prosessi on melkein sama. Voit leikata asettelua vaihtamalla työkalupään 1/64 bitin 1/32 bittiin. Lataa sitten leikkausasettelun-p.webp

Vaihe 9: Valmis piirilevy

Tässä on piirilevy jyrsintäprosessin jälkeen!

Vaihe 10: Komponenttien juottaminen piirilevylle

Nyt minulla on valmis piirilevy. minun tarvitsee vain juottaa piirilevyn komponentit. Minulle se on hauska ja helppo tehtävä.

Mitä tulee juottamiseen, läpireikäkomponentit on niin helppo juottaa verrattuna SMD-komponentteihin. SMD -komponentit ovat pieniä jalanjäljissään. aloittelijoille on hieman vaikea juottaa. On paljon mahdollisuuksia tehdä virheitä, kuten kylmäjuottimien virheelliset sijoittelut ja yleisin asia, tai tehdä siltoja jälkien ja tyynyjen väliin. Mutta jokaisella on omat juotosvinkit ja temput, jotka he ovat oppineet omista kokemuksistaan. tämä tekee tästä tehtävästä hauskan ja helpon. Joten käytä aikaa komponenttien juottamiseen!

Tässä on miten juotan

Yleensä juotan ensin mikro -ohjaimet ja muut IC: t. Sitten juotan pieniä komponentteja, kuten vastuksia ja kondensaattoreita jne.

Lopuksi reiän läpi kulkevat komponentit, johdot ja nastatapit. Juottaakseni USBTinyISP: n, noudatan samoja vaiheita. SMD: iden juottamiseksi helposti, ensin lämmitän juotosraudan 350 ° C: seen. Lisää sitten juotosvirtaa tyynyihin. Kuumenna sitten tyyny, jonka haluan juottaa komponentit, ja lisään sitten pienen määrän juotetta komponenttilevyn yksittäiseen tyynyyn. Nosta komponentti pinseteillä ja aseta tyynyn päälle ja lämmitä tyyny 2-4 sekunnin ajan. Tämän jälkeen juota loput tyynyt. Jos teet siltoja nastojen ja jälkien välille tai annat paljon juotetta komponentille, poista ei -toivottu juote juotosnahkanauhalla. Jatkan samoja vaiheita, kunnes piirilevy on täysin juotettu ilman mitään ongelmia. Jos jokin meni pieleen, tarkistan ensin huolellisesti kaikki jäljet ja komponentit, joissa on katkoja tai siltoja suurennuslasin ja yleismittarin avulla. Jos löysin, korjaan sen!

Vaihe 11: Tee ISP -kaapeli

Mikro -ohjaimen tai muun Internet -palveluntarjoajan liittäminen laiteohjelmiston salaamiseen. tarvitsemme kuusirivisen nauhanauhalangan, jossa on kaksi 2x3 -naarasliitintä. Käytin 4/3 jalkaa 6 -kanavaista nauhajohtoa ja liitin naaraspäät varovasti molemmille puolille. Hyvin tekemiseen käytin G -puristinta. katso kuva.

Vaihe 12: Laiteohjelmiston vilkkuminen

Nyt voimme päivittää laiteohjelmiston Internet -palveluntarjoajallemme. Tätä varten tarvitsemme toisen Internet -palveluntarjoajan. Käytin toista USBTinyISP: tä, mutta voit käyttää Arduinoa Internet -palveluntarjoajana tämän tehtävän suorittamiseen. Yhdistä molemmat Internet -palveluntarjoajat aiemmin tekemämme ISP -liittimen avulla. Liitä sitten USBinyISP (jota käytämme ohjelmointiin) tietokoneeseen. Varmista, että Internet -palveluntarjoaja havaitaan järjestelmässäsi kirjoittamalla alla oleva komento Linux -päätelaitteeseen.

lsusb

Vaihe 1: Asenna AVR GCC -työkaluketju

Ensinnäkin meidän on asennettava työkaluketju. Voit tehdä tämän avaamalla Linux -päätelaitteen ja kirjoittamalla.

sudo apt-get install avrdude gcc-avr avr-libc make

Vaihe 2: Lataa ja pura laiteohjelmisto

Lataa ja pura laiteohjelmistotiedostot. Voit ladata sen täältä. Kun olet ladannut zip -tiedoston, pura se hyvään paikkaan, jonka löydät helposti (välttääksesi tarpeettomat sekaannukset).

Vaihe 3: Tee tiedosto

Ennen laiteohjelmiston polttamista. meidän on varmistettava, että makefile on määritetty Attiny -mikro -ohjaimille. Voit tehdä tämän avaamalla Makefilen missä tahansa tekstieditorissa. vahvista sitten MCU = Attiny45. Katso alla oleva kuva.

Vaihe 4: Flash -laiteohjelmisto

Nyt voimme päivittää laiteohjelmiston Internet -palveluntarjoajallemme. Tätä varten tarvitsemme toisen Internet -palveluntarjoajan, kuten aiemmin sanoin. Käytin FabTinyISP: tä, jonka tein aiemmin. Mutta voit käyttää mitä tahansa Internet -palveluntarjoajaa tai käyttää Arduinoa ISP -ohjelmoijana. Yhdistä molemmat Internet -palveluntarjoajat aiemmin tekemäni ISP -liittimen avulla. Liitä sitten FabTinyISP (jota käytän Internet -palveluntarjoajan ohjelmointiin) tietokoneeseen. Varmista, että ISP havaitaan järjestelmässäsi kirjoittamalla alla oleva komento Linux -päätelaitteeseen.

lsusb

Nyt olemme valmiita vilkkumaan. Avaa päätelaite laiteohjelmiston kansiopolussa ja kirjoita "make" tehdäksesi.hex -tiedoston. Tämä tuottaa a. heksatiedosto, joka meidän on poltettava Attiny 45: een.

Kirjoita alla oleva komento Linux -päätelaitteeseen, jos haluat päivittää laiteohjelmiston mikro -ohjaimeen.

saada salama

Vaihe 5: Fusebitin käyttöönotto

Se on se, että olemme lopettaneet laiteohjelmiston vilkkumisen. Mutta meidän on aktivoitava sulake. Kirjoita vain

tehdä sulake

liittimen sisäisen sulakkeen aktivoimiseksi.

Nyt meidän on joko poistettava hyppyjohdin tai poistettava nollaustappi käytöstä. Hyppyliitännän irrottaminen ei ole pakollista, voimme poistaa nollaustapin käytöstä. Se on sinusta kiinni. Päätän poistaa nollausnastan käytöstä.

Huomaa:- Jos poistat nollausnastan käytöstä, nollaustappi irrotetaan sisäisesti. Tarkoittaa, ettet voi ohjelmoida sitä enää nollausnastan poistamisen jälkeen.

Jos haluat poistaa nollausnastan käytöstä, kirjoita tee seuraava komento terminaalissa.

rstdisbl

Saat onnistumisviestin. Kun laiteohjelmisto on ladattu onnistuneesti, minun on tarkistettava, että USBTinyISP toimii oikein, jotta sinun on annettava komento terminaalissa

sudo avrdude -c usbtiny -b9600 -p t45 -v

Kun olet antanut komennon, saat palautuspalautteen pääteikkunaan.

Vaihe 13: Olemme valmiit

Nyt voit poistaa molemmat laitteet tietokoneesta ja käyttää juuri nyt rakennettua USB -pientä ohjelmoimaan mikrokontrollerit tästä lähtien. Käytän tätä Internet -palveluntarjoajaa Arduinon luonnosten vilkkumiseen.