تعرف على كيفية تصميم PCB على شكل مخصص باستخدام أدوات EasyEDA عبر الإنترنت: 12 خطوة (مع الصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

لطالما أردت تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور مخصص ، وباستخدام أدوات الإنترنت ونماذج PCB الرخيصة ، لم يكن الأمر أسهل من الآن! حتى أنه من الممكن تجميع مكونات التثبيت السطحي بثمن بخس وبسهولة في حجم صغير لتوفير مهمة اللحام الصعبة! لقد طلبت 10 أضعاف ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع التجميع بأقل من 50 دولارًا أمريكيًا ، وبينما تؤدي مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور وظيفة مهمة ، فإن تصميم المكونات يعد جزءًا مهمًا من مظهرها. لقد قمت بتدوير المكونات الموجودة على السبورة لتتماشى مع نقاط النجمة.

ستعلمك هذه التعليمات:

• كيفية رسم شكل PCB المخصص في InkScape (أداة رسومات مجانية مفتوحة المصدر)
• كيفية استخدام أدوات تصميم EasyEDA للدوائر الكهربائية وثنائي الفينيل متعدد الكلور (مجانًا وعلى الإنترنت ، لا يلزم التثبيت!)
• كيفية استيراد SVG إلى EasyEDA للحصول على شكل PCB مخصص والشاشة الحريرية
• كيفية تصميم تصميم MCU بسيط قابل للبرمجة من Arduino
• كيفية استخدام مجموعة التركيب السطحي JLCPCB لتصنيع الألواح وتجميعها

ملامح "النجم"

• 5 نقاط مخصصة على شكل نجمة PCB
• الإضاءة المتحركة - 10x LEDs لكل جانب ، على الوجهين
• متحكم اردوينو ATMEGA328P قابل للبرمجة
• أزرار 2x للتفاعل - يمكنك إنشاء لعبة بسيطة
• USB صغير يعمل بالطاقة (خيار)
• شبكة نجوم متعددة للحصول على رسوم متحركة أكبر (خيار) مع اتصالات تسلسلية

تم التحديث في 02 أبريل 2020 بعد استلام اللوحات.

اللوازم

انظر ملف BOM (فاتورة المواد) وملف PDF التخطيطي المرفقين.

انظر التخطيطي الكامل المرفق.

إليك رابط لمشروع EasyEDA من خطوة لاحقة -

الخطوة 1: قم بإنشاء التصميم في InkScape

أولاً ، دعنا نصمم شكل PCB وأي فن الشاشة الحريرية للذهاب إلى PCB.

1. قم بتنزيل وتثبيت إنكسكيب
2. قم بإنشاء مستند جديد
3. استخدم أداة المستطيل لإنشاء مستطيل بحجم 100 × 100 مم. تقدم JLCPCB مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أرخص تحت هذا الحجم.
4. استخدم أداة المضلع لإنشاء شكل نجمة يناسب المستطيل

5. أضف تفاصيل أخرى ، على سبيل المثال رسومات نجمة صغيرة داخل المخطط التفصيلي حيث سأضع مصابيح LED

   1. ابدأ بإضافة الأشكال لنقطة واحدة من النجمة ، على سبيل المثال. الأعلى
   2. أضف زاوية مستديرة (للسلامة!) باستخدام منحنى بيزير
   3. حدد كل الأشكال الموجودة في هذه النقطة وقم بتجميعها معًا

   4. يمكننا بعد ذلك نسخ هذه المجموعة وتدويرها إلى نقاط النجمة الأخرى

      "تحرير -> استنساخ -> إنشاء نسخ متجانبة"

6. إذا قمت بتدوير الزوايا ، فنحن بحاجة إلى إزالة النقاط التي لم تعد مطلوبة

   1. للقيام بذلك ، قمت يدويًا برسم الخطوط المستقيمة التي تربط المنحنيات
   2. ثم قم بإزالة النجمة الأصلية

احفظ نسختين من هذه الصورة

• ج: بالشاشة الحريرية - صورة كاملة بكافة التفاصيل التي سيتم استخدامها للشاشة الحريرية
• ب: مخطط اللوحة - كما هو مذكور أعلاه ، ولكن أزل كل التفاصيل الموجودة في المركز مع ترك المخطط التفصيلي فقط. سيحدد هذا شكل ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

احفظ إصدارات DXF من كلا الملفين

• ملف -> حفظ باسم ->.dxf
• استخدم وسائل الفصل

مثال على ملفات inkscape.svg و. dxf المرفقة.

الخطوة 2: قم باستيراد.dxf إلى EasyEDA لإنشاء الشكل المخصص

ستؤدي هذه الخطوة إلى إنشاء مشروع جديد على أداة EasyEDA عبر الإنترنت واستيراد ملف dxf. لتعيين شكل PCB والشاشة الحريرية. EasyEDA هو محرر تخطيطي وثنائي الفينيل متعدد الكلور مجاني على الإنترنت. اخترت هذا لأنه كان أسهل من تنزيل وتثبيت إحدى الأدوات العديدة المتاحة. يبدو أنه رائع لاحتياجاتي ، ويتكامل جيدًا مع JLCPCB لنماذج PCB وأجزاء LCSC.

إنشاء مشروع وثنائي الفينيل متعدد الكلور

1. قم بزيارة https://easyeda.com/ وإنشاء حساب مجاني.

2. قم بإنشاء مشروع جديد في مساحة العمل الخاصة بك

   ملف حفظ التخطيطي

3. انقر بزر الماوس الأيمن على اسم المشروع و "ثنائي الفينيل متعدد الكلور جديد"

   1. حسنًا ، الإعدادات الافتراضية (100 × 100 مم)
   2. ملاحظة - يمكننا العودة وتحرير التخطيطي لاحقًا وإضافة المكونات

4. استيراد مخطط اللوحة

   1. ملف -> استيراد DXF
   2. حدد ملف المخطط التفصيلي للوحة.dxf من إنكسكيب
   3. تحقق من تعيين الطبقة على "BoardOutLine"
   4. انقر فوق "استيراد"
   5. ضعه داخل مستطيل موجود 100 × 100
   6. احذف المستطيل ، شكل النجمة الجديد هو BoardOutLine
   7. تحقق من وجوده على طبقة BoardOutLine الوردية ، وإذا لم يكن كذلك ، فحددها وقم بتغيير الطبقة في اللوحة في الجزء العلوي الأيمن

5. استيراد صورة الشاشة الحريرية

   1. ملف -> استيراد DXF
   2. حدد ملف.dxf بالشاشة الحريرية من إنكسكيب
   3. تحقق من تعيين الطبقة على "TopSilkLayer"
   4. انقر فوق "استيراد"
   5. ضعه أعلى مخطط اللوحة (قم بالتكبير باستخدام عجلة الماوس للتأكد من دقتها)

6. تحقق من النتائج بمعاينة المعاينة ثلاثية الأبعاد

   انقر فوق رمز "الكاميرا" و "عرض ثلاثي الأبعاد"

الخطوة التالية - إضافة مكونات:)

الخطوة 3: قم بتخطيط المكونات التي ستستخدمها ، بما في ذلك تجميع SMD

الآن بعد أن أصبح لدينا شكل مخصص ، يمكننا البدء في إضافة المكونات.

يمكنك ببساطة وضع المكونات مباشرة في محرر PCB ، ولكن من الأفضل إضافتها إلى العرض التخطيطي ثم الضغط على "تحديث PCB" لإضافتها إلى PCB.

ملاحظة - للاستفادة من خدمات تجميع PCB التي تقدمها JLCPCB (https://jlcpcb.com/smt-assembly) ، من المهم استخدام مكونات من قائمة محددة لديهم.

• قم بتنزيل قائمة أجزاء XLS

  • حاليًا -
  • وهو مرتبط من:

اختيار الأجزاء:

• يتمركز

  الخيار الأرخص هو استخدام أجزاء من قائمة "القاعدة" الخاصة بهم حيث يتم تحميلها بالفعل على آلات الانتقاء والمكان الخاصة بهم

• يمتد

  هناك أجزاء إضافية "ممتدة" ولكن هناك تكلفة إضافية لكل قطعة. على سبيل المثال تم تمديد كل من مصابيح LED و ATMEG328P التي أستخدمها في هذا المشروع ، ولكن جميع المقاومات المنفصلة والمكثفات ومرنان السيراميك هي أجزاء قياسية

• أخرى - تتم إضافتها يدويًا إلى اللوحة لاحقًا

  اخترت إضافة موصل USB وأزرار الضغط ورأس البرمجة يدويًا

الصورة المرفقة هي لقطة شاشة لمجموعة فرعية من الأجزاء التي استخدمتها في المشروع. أضفت عمودًا "MyProject" لمساعدتي في التصفية إلى المكونات التي تهمني. اخترت في الغالب 0805 آثار أقدام لتسهيل عملية اللحام. قد يكون من الصعب لحام مرنان الكريستال / السيراميك يدويًا.

رقم جزء LCSC ، على سبيل المثال. C14877 ، يمكن استخدامه مباشرة في المحرر التخطيطي (و PCB).

ملخص BOM

• C84258. - LED أبيض بارد ، ساطع جدًا (حتى مع وجود 2x LEDs تشترك في مقاومة 150R على 5 فولت) وصممه ناشر لطيف
• C7171 - غطاء فصل 10 فائق التوهج x2
• C17444 - مقاوم 12K لسحب دبوس RESET x1
• C17471-150R المقاوم المتسلسل مع LEDs x10
• C21120 - 220nF غطاء فصل x2
• C13738 - مرنان سيراميك 16 ميجا هرتز مع أغطية مدمجة
• C14877 - ATMEGA328P MCU

الخطوة 4: قم ببناء المخطط ، وجعله قابل للبرمجة من Arduino

يوجد في قلب هذا التصميم ATMEGA328P والذي يستخدم في العديد من أجهزة Arduinos بما في ذلك Uno و Nano و Pro Mini. هذا يعني أنه من الممكن استخدام Arduino IDE لكتابة الكود وبرمجة اللوحة.

لقد صممت هذه اللوحة لاستخدام الحد الأدنى من عدد المكونات لتقليل التكلفة والحفاظ على اللوحة بسيطة ولكن مع السماح ببرمجتها من خلال رأس ISP 'In System Programming' كما لو كانت Arduino Nano.

فهم pinout

انظر مخطط pinout المرفق من https://github.com/MCUdude/MiniCore لمعرفة كيفية استخدام المسامير المادية لخريطة MCU لأسماء دبوس اردوينو. على سبيل المثال دبوس MCU المادي 1 ، (أعلى اليسار) هو أيضًا اردوينو دبوس 3 (المسمى D3 على نانو) ، يتحكم فيه PD3 داخل MCU. من وجهة نظر اردوينو IDE ، ما عليك سوى معرفة دبوس اردوينو '3'.

الحد الأدنى من المكونات لتقليد النانو:

• إن ATMEGA328P
• فصل المكثفات لتسهيل إمداد الطاقة

• رأس ISP "In System Programming" بدلاً من برمجة USB

  • رأس ذو 6 سنون يمكن برمجته من اردوينو آخر باستخدام صورة مبرمج ISP
  • ملاحظة - لا يمكن برمجة USB / التسلسلي بدون محول USB إلى محول تسلسلي
• انظر

• مرنان سيراميك 16 ميجا هرتز

  • هذا مطلوب إذا كنت تقلد نانو لأن هذه هي دائمًا مرنان خارجي 5 فولت و 16 ميجاهرتز
  • لاحظ أن معظم الرنانات ذات 3 أو 4 دبابيس لا تحتاج إلى المكثفات المنفصلة التي تتطلبها البلورة

مجموعة مكونات بديلة أكثر صغرًا مع MiniCore

إذا كنت لا تريد ، أو لم يكن لديك الكريستال أو الرنان ، فيمكنك استخدام osciallator 8 ميجا هرتز داخل ATMEGA328P. تحتاج إلى تحميل محمل إقلاع مختلف لتمكين هذا ، على سبيل المثال محمل الإقلاع MiniCore ، راجع GitHub لمزيد من المعلومات.

https://github.com/MCUdude/MiniCore

ابدأ الآن بإضافة المكونات:

• انقر بزر الماوس الأيمن على "مكان المكون"
• في مربع البحث ، أدخل رقم الجزء من جدول البيانات / LCSC على سبيل المثال C14877 لـ ATMEGA328P-AU
• ضعه على التخطيطي

• كرر للمكونات الأخرى - القبعات والمقاومات ومصابيح LED

  في البداية ، قم بنسخه ولصقه حول التصميم كما هو مطلوب

الخطوة 5: أضف هذه المكونات إلى PCB باستخدام "Update PCB"

إحدى الميزات الرائعة لمحرر EasyEDA عبر الإنترنت هي القدرة على إجراء تغييرات على التخطيطي ثم تحديث PCB.

• في المحرر التخطيطي ، اضغط على حفظ الملف

• ثم زر "Update PCB" في شريط الأدوات

  • تنبثق نافذة لإخبارك بما تم تغييره
  • 'تطبيق التغييرات'
• يتم الآن وضع المكونات الجديدة في الزاوية اليمنى السفلية

• انقلهم إلى حيث تريدهم

  • ضرب الفضاء لتدوير 90 درجة
  • استخدام عجلة الماوس للتكبير

• لاحظ "خطوط الجرذ" التي توضح مكان اتصال المكونات

  استخدم دوران المكون لجعل الأسلاك سهلة

• لوضع المكونات على الجانب السفلي ، انقر فوق أحد المكونات وفي الزاوية اليمنى العلوية قم بتغيير الطبقة العلوية إلى الطبقة السفلية

الخطوة 6: قم بتوجيه المكونات على PCB

الآن قم بتوصيل المكونات كما هو موضح بواسطة خطوط الجرذ

• استخدم زر "المسار" في شريط الأدوات
• انقر فوق أحد المكونات ، ثم التالي
• استخدم فيا للتواصل بين الطبقات

• أضف مستوى أرضيًا عبر الطبقة العليا بأكملها لتوصيل جميع المسامير الأرضية تلقائيًا

  • استخدم زر "منطقة النحاس" لرسم مستطيل يغطي اللوحة بأكملها. ستقوم الأداة تلقائيًا بملء المنطقة الصحيحة والاتصال بشبكة GND افتراضيًا
  • أضف مستوى آخر على الطبقة السفلية لـ VCC
• افتح العرض ثلاثي الأبعاد للتحقق من تقدمك

اخترت إبقاء التوجيه مباشرًا وأنيقًا. نظرت إلى تخطيط PCB لاختيار أي دبوس من MCU لتوصيله بكل LED لتبسيط التوجيه وجعله جزءًا من عملية التصميم.

من السهل الرجوع إلى العارض التخطيطي وإضافة اسم شبكة إلى الدبوس ، على سبيل المثال يتصل U1 pin 23 بشبكة LED4. ضع نفس ملصق الشبكة على LED ، وقم بتحديث PCB وقم بتوجيه المسار.

** إليك رابط المشروع على موقع EasyEDA الإلكتروني:

easyeda.com/neil.parris/thestar-instructab…

الخطوة 7: أضف المزيد من المكونات حتى يكتمل التصميم ، وقم بالتدوير حسب الضرورة

استمر في إضافة المصابيح والأزرار وما إلى ذلك.

يمكنك تخصيص تدوير كل مكون ، على سبيل المثال بالنسبة إلى نجمة ذات 5 نقاط ، تكون المسافة بين كل نقطة 72 درجة. للحصول على الزوايا الصحيحة لمصابيح LED والمكونات الأخرى ، اكتب 72 في مربع التدوير ، واضغط على مساحة لتدوير 90 درجة في كل مرة حتى تحصل على النتيجة التي تبحث عنها. تحتاج أحيانًا إلى زوايا أخرى تتعلق بـ 72 ، على سبيل المثال 90-72 = 18. أو 2x 18 = 36. مع دوران 18/36/72 و 90 درجة يمكنك محاذاة جميع المحاور الرئيسية للنجم.

راجع ملف PDF المرفق للتخطيط الكامل [لاحظ أن هذا تصميم مختلف قليلاً عن لقطات الشاشة السابقة ولكن نفس المبادئ]

الخطوة 8: اطلب PCB & اختياريًا أضف SMD Build

بمجرد الانتهاء من التصميم ، قم بمراجعته والتحقق من عدم وجود أخطاء ، امض قدمًا وقم بإنشاء ملفات Gerber. سيطالبك بإجراء فحوصات قواعد التصميم (DRCs). تحقق من عدم وجود أخطاء واحفظ ملفات Gerber للتصنيع ، أو افتح JLCPCB مباشرة من المحرر.

إذا كنت ترغب في استخدام خدمات تصنيع SMD ، فاحفظ أيضًا BOM (فاتورة المواد) وانتق ملفًا وضعه (هذا يخبر الأجهزة بمكان وضع المكونات الخاصة بك)

قم بإجراء عملية الترتيب وتحقق مرة أخرى من اتجاه أي مكونات مستقطبة مثل مصابيح LED والمكثفات والرنانات ووحدة MCU نفسها!

بالنسبة إلى 10 لوحات مجمعة (بدون USB ورأس البرمجة) ، كانت تكلفة شحن حوالي 35 جنيهًا إسترلينيًا (حوالي 45 دولارًا أمريكيًا اعتمادًا على سعر الصرف).

راقب تحديث البريد الإلكتروني وتتبع منتداك وقم بالبناء من خلال موقع JLCPCB.

الخطوة 9: النموذج الأولي للبرنامج (مرفق ملف.ino)

أثناء انتظار وصول اللوحات ، حان الوقت لبدء كتابة البرنامج:)

لقد وضعت Arduino Nano على لوح التجارب وقمت بتوصيل مصابيح LED في نفس المكان ، ونفس التوصيلات لتقليد PCB. يجب أن يكون من الممكن بعد ذلك تحميل هذا البرنامج نفسه مباشرة على PCB ، على الرغم من وجود مبرمج ISP Arduino.

يستخدم الكود المصفوفات لجعل البرمجة أبسط. لقد قمت أيضًا باستيراد مكتبة "FastLED.h" لأنها تحتوي على بعض الوظائف المساعدة المفيدة مثل sin8 ()

فيما يلي بعض النقاط البارزة:

تقوم هذه المصفوفة بتعيين دبابيس Arduino إلى LED1 حتى 10. يتم توصيل LED1 بما يعادل Arduino A2 و LED10 متصل بـ D4

• // أنشئ مجموعة من أسماء الدبابيس المادية المتصلة بـ LED1 و LED2 وما إلى ذلك بـ LED10
• const بايت ledpins = {A2، A3، A1، A0، 9، 10، 6، 5، 3، 4}؛

الحلقة الرئيسية هي عبارة عن برنامج بسيط PWM روتين يقوم بفحص "pwm_now" مقابل قيمة "led_brightness" الحالية.

هذا حاليًا رمز اختبار لتجربة بعض أنماط الإضاءة.

الخطوة 10: قم بإلغاء الصندوق واعجب بمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الجديدة! اختياري - أجزاء اللحام الإضافية

استمتع ببرنامج un-boxing واستمتع بإعجاب ثنائي الفينيل متعدد الكلور المخصص الخاص بك:)

مع مجموعة SMD ، كان لدي جميع المكونات المهمة ملحومة على جانب واحد لإعطائي جهاز عمل.

اختياري - مكونات إضافية لحام:

• موصل Micro-USB للطاقة (وليس البرمجة)
• الأزرار الانضغاطية - لجعلها تفاعلية
• مصابيح LED على الجانب الخلفي - اجعلها مزدوجة الجوانب!

الخطوة 11: برمجة المجلس باستخدام ArduinoISP Programmer

هذا هو الجزء الممتع. تحميل محمل الإقلاع Arduino والكود على PCB!

بعد يومين من كتابة هذه التعليمات لأول مرة ، وصلت اللوحات! ألواح 10x ، كلها مصنوعة بشكل رائع ، ومكونات ملحومة بدقة ، وكلها تعمل بشكل مثالي.

قم بتوصيل Arduino احتياطيًا كمبرمج ArduinoISP

أستخدم Arduino Nano على لوحة توصيل صغيرة سلكية كمبرمج ArduioISP. هذا يعني أنه يتصل من IDE عبر USB إلى nano ، والذي يتصل بعد ذلك بالجهاز المستهدف من خلال موصل البرمجة ذي 6 سنون.

pinout هو نفسه موصل nano IP ، بشكل أساسي فقط MISO / MOSI / RST / SCK / 5V / GND

انظر هذا الرابط لمزيد من التفاصيل:

1 - MISO

2 - + 5 فولت

3 - SCK

4 - MOSI

5 - RST => مدفوعة من Pin 10 من Arduino nano

6 - GND

قم بتحميل مخطط ArduinoISP على المبرمج

• أمثلة -> 11. ArduinoISP -> ArduinoISP
• ملاحظة - عند تحميل هذه الصورة إلى المبرمج ، يجب إزالة المكثف بين المسامير RST و GND. ضع هذا مرة أخرى قبل استخدام المبرمج.

قم بتحميل ملف bootloaded و code إلى اللوحة الهدف

• قم بتوصيل المبرمج بالهدف باستخدام موصل ذي 6 سنون

  يمكنك فقط تثبيت رأس دبوس 6x على PCB بدون لحام عن طريق الإمساك به بزاوية بحيث يكون اتصالًا جيدًا

• إذا كان لديك مرنان سيراميك 16 ميجاهرتز على اللوحة ، وكنت سعيدًا بتعيين pinout لمطابقة اردوينو نانو ، فقم ببساطة ببرمجة اللوحة مثل Arduino nano ولكن بالإعدادات التالية:

  • اللوحة: "اردوينو نانو"
  • المعالج: "ATmega328P"
  • مبرمج: "Arduino as ISP"

• قم بتحميل برنامج bootloader

  هذا يضبط الصمامات في MCU لتمكين البلورة الخارجية أو الرنان 16 ميجا هرتز. إذا لم يكن لديك هذا ، فاستخدم أداة تحميل بديلة ، على سبيل المثال مينيكور

• قم بتحميل الكود الخاص بك

  هام - نظرًا لأننا نقوم بتنزيل الكود باستخدام المبرمج ، فأنت بحاجة إلى الضغط على SHIFT عند الضغط على زر UPLOAD (=>). هذا يغير البرمجة من "التحميل" العادي عبر المنفذ التسلسلي ، بدلاً من استخدام "الرفع مع المبرمج" في دبابيس ISP

إذا كان ما سبق ناجحًا ، فيجب أن يكون لديك الآن الكثير من مصابيح LED الوامضة!:

الخطوة 12: استمتع بمشروعك

آمل أن تكون قد وجدت هذه التعليمات مفيدة. لقد أمضيت ساعات طويلة في تجربة هذه الأدوات لجعل ثنائي الفينيل متعدد الكلور مثيرًا للاهتمام ووجدت أن الأدوات عبر الإنترنت مريحة للغاية.

هذا التصميم الخاص بسيط نسبيًا من حيث الدائرة ، ولكنه مثير للاهتمام من حيث التخطيط المادي. سيكون أيضًا زخرفة جيدة لموسم الأعياد!

الجائزة الثانية في تحدي تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور