Pcb non sono così difficile da fare e non deve rompere la banca
Breadboarding un nuovo circuito è una delle competenze chiave e un passo importante in molti progetti—soprattutto all’inizio, quando è necessario spostare i fili intorno e sostituire i componenti. Ma che molto flessibilità rende anche facile da battere fili fuori., Alla fine, se il tuo progetto è un custode, vorrai qualcosa con un po ‘ più di permanenza.
I circuiti stampati (PCB) risolvono tutte queste carenze. Ma la maggior parte delle persone non considera nemmeno la traduzione di un progetto una tantum in un design PCB. Per prima cosa, la fabbricazione di PCB è stata tradizionalmente costosa, praticabile solo in quantità commerciali. (Un’alternativa è quella di farlo da soli con incisioni e serigrafie, un processo disordinato e che richiede tempo.) Inoltre, ci sono vincoli tecnici coinvolti con i disegni PCB che sono scoraggianti per l’hobbista casuale., Ma si scopre che al giorno d’oggi è possibile produrre un PCB professionale molto economico.
Solo di recente ho approfondito i misteri della fabbricazione di PCB, per un prossimo articolo IEEE Spectrum sulla costruzione di un microscopio digitale robotico. Parte del progetto è un sistema di illuminazione a LED variabile e per attenuare i LED è necessario progettare un circuito di modulazione a impulsi., Con una piccola ricerca, ho trovato un design basato su un chip timer 555, un transistor di potenza, un paio di diodi, due resistori e tre condensatori. Non un numero enorme di componenti, ma abbastanza che temevo farli tutti collegati su una breadboard. Dal momento che avevo già il design in mano, ero abbastanza sicuro che avrebbe funzionato fuori dalla scatola. Ciò lo ha reso un candidato perfetto per farlo come PCB.
Avevo esaminato i PCB personalizzati qualche tempo fa. Avevo anche scaricato Eagle, un programma di progettazione PCB dal computer CadSoft., Mi è piaciuto Eagle (e alla fine è tornato ad esso per questo progetto), ma allora il costo di una singola scheda—US US 75 e fino—mi ha fermato. Questa volta ho scoperto BatchPCB.
BatchPCB consolida un gruppo di singoli progetti su una singola scheda di grandi dimensioni e poi li separa quando tornano dalla fabbrica. Le piccole tavole possono essere fabbricate per meno di $20 in questo modo. C’e ‘ una svolta di tre settimane, ma non avevo fretta. Mi sono tuffato nel progettare la mia scheda dimmer a LED.
Una revisione di base dei PCB è in ordine qui., Un PCB è costituito da uno spesso strato isolante rigido con tracce conduttive sulla parte superiore e inferiore. Poiché il centro isola, le tracce sulla parte superiore e inferiore possono correre l’una sull’altra. Per ottenere un segnale da un lato all’altro, si esegue un foro chiamato via, che è come una traccia che attraversa verticalmente la scheda. È anche praticare fori per circuiti integrati, resistenze, diodi, e altri pezzi discreti. Le tracce portano ai fori e i componenti hanno pastiglie di saldatura, che consentono loro di essere saldati in posizione.,
Alcuni componenti possono essere connettori per portare segnali alla scheda, e si può anche lasciare fori più grandi con anelli di saldatura pad intorno a loro per saldare fili esterni direttamente. È anche possibile aggiungere livelli con tracce tra la parte superiore e inferiore, anche se questo può ottenere costoso. A BatchPCB, una scheda a due strati costa $2,50 per pollice quadrato (circa $0,40 per centimetro quadrato), mentre una scheda a quattro strati costa 8 8 per la stessa area (circa $1,24/cm2).
Il primo passo nella creazione di un PCB personalizzato è la visualizzazione schematica., Posiziona i componenti (che di solito provengono da una libreria di componenti inclusa nel software di progettazione) su una tela, quindi collega i pin con linee che rappresentano connessioni elettriche. Potresti trovarti di fronte a scelte multiple per lo stesso numero di parte. Questo perché molti componenti sono disponibili in pacchetti diversi, come un chip DIP (dual in-line package) o un chip a montaggio superficiale., Per i PCB per hobby, si vuole quasi sempre andare con i grandi, goffi tuffi e sorsi (system-in-packages), perché sono facilmente reperibili in luoghi di hobby e sono più facili da saldare rispetto ai dispositivi montati a superficie, che sono pensati per applicazioni commerciali. Anche se le varie opzioni di imballaggio possono apparire le stesse nella vista schematica, appariranno molto diverse quando si entra nella vista layout per progettare effettivamente la scheda.
Oltre ai componenti e alle interconnessioni, dovrai anche inserire qualsiasi segnale di potenza o di terra necessario. La libreria Eagle include componenti come VCC, VDD e GND, proprio per questo scopo. Devi anche ricordarti di posizionare i connettori sulla scheda per portare potenza e massa, nonché per collegare la scheda a dispositivi esterni come LED o un potenziometro.
Quando hai tutto dove deve essere, puoi eseguire un controllo delle regole elettriche, o ERC, per assicurarti che non ci siano errori evidenti., I problemi più comuni includono fili che sembrano collegati ma non lo sono (in Eagle, i fili collegati hanno piccoli punti alle intersezioni) e connessioni di alimentazione o di terra che hai dimenticato di collegare. Ricorda che l’ERC convalida solo le proprietà elettriche del progetto, non che la scheda farà effettivamente quello che vuoi!
Una volta che sei soddisfatto dello schema, puoi passare alla vista layout della scheda. Quando lo fai per la prima volta in Eagle, i componenti sono sparsi in modo casuale, con i fili che si collegano direttamente tra i pin., Dovresti muoverti intorno ai componenti in un modo che abbia senso (connettori ai bordi, ad esempio). Sarai comunque lasciato con un nido di ratto, comunque. Per produrre la scheda, è necessario assegnare segnali a un livello e segnali diversi sullo stesso livello non possono essere toccati.
Con Eagle, devi farlo a mano a meno che non paghi per la versione professional, che ha funzionalità di layout automatico che instradano i tuoi segnali con la semplice pressione di un pulsante. Alcuni fornitori di PCB offrono i propri strumenti di progettazione che possono anche fare questo per voi.,
Con i segnali disposti, puoi finalmente eseguire un controllo delle regole di progettazione, o DRC. Questo fa in modo di non avere fori troppo vicino alle linee di segnale o tracce troppo vicini l’uno all’altro o alla fine della scheda. Le regole sono personalizzabili e BatchPCB offre un file che imposterà Eagle con i suoi valori DRC preferiti. Se il tuo progetto supera la RDC, sei pronto per caricare i file di progetto.
Puoi (e dovresti) aggiungere anche scritte serigrafiche sulla parte superiore usando uno strato speciale., Questa stampa indica dove i componenti dovrebbero andare con contorni e numeri di parte, quindi non metterai quel resistore da 100K dove dovrebbe andare quello da 1K.
La lingua franca della fabbricazione di PCB è il file Gerber, chiamato per Gerber Systems, i creatori originali del formato. Ogni scheda avrà più file. Ce n’è uno per ogni strato e le posizioni dei pad di saldatura. Un ”file di foratura ” separato definisce dove verranno praticati i fori nella scheda.,
Quando carichi questi file su BatchPCB (seguendo alcune procedure dettagliate abbastanza complete disponibili sul sito), BatchPCB esegue il proprio RDC e produce anche file di immagine che mostrano come saranno i livelli finiti. È possibile stampare questi fuori e assicurarsi che i componenti si inserisce nei fori. Infine, basta dare BatchPCB le informazioni di pagamento e sedersi per un paio di settimane.
Quando sono arrivate le mie tavole, non avrei potuto essere più contento. Sembravano così professionali, fino ai simboli dei componenti serigrafati. Meglio ancora, hanno funzionato perfettamente., Avevo ordinato due schede e pagato 2 20 (di cui $14 è andato verso l’installazione e la spedizione). Così ho ottenuto le mie tavole per effettivamente $10 a testa. A quantità più elevate il prezzo funziona ancora meglio.
Se non hai mai progettato un PCB, lo incoraggio vivamente. Per 2 20, stai rischiando un sacco di tempo, ma quasi nessun denaro. E l’orgoglio che vi sentirete in possesso di un consiglio di qualità commerciale di tua produzione? Inestimabile.
Questo articolo è originariamente apparso in stampa come “Board Certified.”
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