PCB ‘ s zijn niet zo moeilijk te maken en hoeven de bank niet te breken
breadboarden een nieuw circuit is een belangrijke vaardigheid en een belangrijke stap in veel projecten-vooral vroeg, wanneer je draden moet verplaatsen en componenten moet vervangen. Maar die flexibiliteit maakt het ook gemakkelijk om draden uit te schakelen., Uiteindelijk, als je project een keeper is, zul je iets willen met een beetje meer duurzaamheid.
printplaten (PCB ‘ s) lossen al deze tekortkomingen op. Maar de meeste mensen overwegen niet eens om een eenmalig project te vertalen naar een PCB-ontwerp. Voor een ding, PCB fabricage is van oudsher duur, alleen levensvatbaar in commerciële hoeveelheden. (Een alternatief is om het zelf te doen met etsen en zeefdrukken, een rommelig en tijdrovend proces.) Ook zijn er technische beperkingen die betrokken zijn bij PCB-ontwerpen die ontmoedigend zijn voor de toevallige hobbyist., Maar het blijkt dat je tegenwoordig een professionele PCB heel goedkoop kunt produceren.
Ik heb me onlangs verdiept in de mysteries van PCB-fabricage, voor een binnenkort te verschijnen IEEE Spectrum artikel over het bouwen van een robotic digital microscope. Onderdeel van het project is een variabel LED-verlichtingssysteem en om LED ‘ s te dimmen, moet u een pulsbreed-modulatiecircuit ontwerpen., Met wat onderzoek vond ik een ontwerp gebaseerd op een 555 timerchip, een vermogenstransistor, een paar diodes, twee weerstanden en drie condensatoren. Niet een groot aantal componenten, maar genoeg dat ik bang was om ze allemaal op een breadboard te krijgen. Aangezien ik het ontwerp al in de hand had, was ik er vrij zeker van dat het uit de doos zou werken. Dat maakte het een perfecte kandidaat voor het doen als een PCB.
Ik had een tijdje terug naar aangepaste PCB ‘ s gekeken. Ik had zelfs Eagle gedownload, Een PCB-ontwerpprogramma van CadSoft Computer., Ik vond Eagle leuk (en uiteindelijk terug naar het voor dit project), maar toen de kosten van een enkel bord—US $75 en up—hield me. Deze keer ontdekte ik BatchPCB.
BatchPCB consolideert een aantal individuele projecten op één groot bord en snijdt ze vervolgens uit elkaar wanneer ze terugkomen uit de fabriek. Kleine planken kunnen worden vervaardigd voor minder dan $ 20 op deze manier. Er is een ommezwaai van drie weken, maar ik had geen haast. Ik dook in het ontwerpen van mijn led dimmer board.
Hier vindt u een overzicht van de PCB ‘ s., Een PCB bestaat uit een dikke, stijve isolatielaag met geleidende sporen aan de boven-en onderkant. Doordat het midden isoleert, kunnen de sporen aan de boven-en onderkant over elkaar lopen. Om een signaal van de ene kant naar de andere te krijgen, boor je een gat genaamd via, dat is als een spoor dat verticaal door het bord loopt. U boort ook gaten voor ICs, weerstanden, diodes en andere discrete stukken. De sporen leiden naar de gaten, en de componenten hebben soldeerkussens, waardoor ze op hun plaats kunnen worden gesoldeerd.,
sommige componenten kunnen connectoren zijn om signalen naar het bord te brengen, en u kunt ook grotere gaten met soldeerstootringen er omheen laten om externe draden direct te solderen. Je kunt zelfs lagen toevoegen met sporen tussen de boven – en onderkant, hoewel dit duur kan worden. Bij BatchPCB, een twee-layer board kost $ 2,50 per vierkante inch (ongeveer $0,40 per vierkante centimeter), terwijl een vier-layer board kost $8 voor hetzelfde gebied (ongeveer $1,24/cm2).
de eerste stap in het maken van een aangepaste PCB is het opmaken van de schematische weergave., Plaats uw componenten (die meestal afkomstig zijn van een component bibliotheek meegeleverd met uw ontwerpsoftware) op een canvas, en sluit de pinnen met lijnen die elektrische verbindingen. U kunt zich geconfronteerd met meerdere keuzes voor hetzelfde onderdeelnummer. Dat komt omdat veel componenten in verschillende pakketten komen, zoals een DIP (dual in-line package) chip of een surface-mount chip., Voor hobby-PCB ‘ s wil je bijna altijd kiezen voor de grote, lompe DIPs en SIPs (system-in-packages), omdat ze gemakkelijk te vinden zijn op hobbylocaties en gemakkelijker te solderen zijn dan opbouwapparaten, die bedoeld zijn voor commerciële toepassingen. Hoewel de verschillende verpakkingsopties er hetzelfde uit kunnen zien in de schematische weergave, zullen ze er heel anders uitzien wanneer u in de lay-outweergave gaat om het bord daadwerkelijk te ontwerpen.
naast uw componenten en verbindingen moet u ook de benodigde stroom-of grondsignalen plaatsen. De Eagle library bevat componenten als VCC, VDD en GND, voor dit doel. Je moet ook niet vergeten om connectoren op het bord te plaatsen om stroom en grond te brengen, evenals om het bord aan te sluiten op externe apparaten zoals LED ‘ s of een potentiometer.
als u alles hebt waar het moet zijn, kunt u een elektrische regelcontrole Uitvoeren, of ERC, om er zeker van te zijn dat er geen opvallende fouten zijn., Veel voorkomende problemen zijn draden die eruit zien alsof ze zijn aangesloten, maar zijn niet (in Eagle, aangesloten draden hebben kleine puntjes op de kruispunten) en macht of grond verbindingen die u vergat aan te sluiten. Vergeet niet dat de ERC alleen de elektrische eigenschappen van het ontwerp valideert, niet dat het bord daadwerkelijk zal doen wat u wilt!
zodra u tevreden bent met het schema, kunt u overschakelen naar de board lay-outweergave. Wanneer je dit voor het eerst doet in Eagle, worden de componenten willekeurig verspreid, waarbij de draden direct tussen de pinnen aansluiten., Je moet onderdelen verplaatsen op een manier die zinvol is (connectoren aan de randen, bijvoorbeeld). Maar je hebt nog steeds een rattennest. Om het bord te produceren, moet je signalen toewijzen aan een laag, en verschillende signalen op dezelfde laag kunnen elkaar niet raken.
met Eagle moet u dit met de hand doen, tenzij u betaalt voor de professionele versie, die auto-lay-out mogelijkheden heeft die uw signalen routeren met een druk op de knop. Sommige PCB-leveranciers bieden hun eigen ontwerptools die dit ook voor u kunnen doen.,
met de gegeven signalen kunt u eindelijk een ontwerpregelcontrole Uitvoeren, of DRC. Dit zorgt ervoor dat u geen boorgaten te dicht bij signaallijnen of sporen te dicht bij elkaar of het einde van het bord. De regels zijn aanpasbaar, en BatchPCB biedt een bestand dat zal het opzetten van Eagle met zijn voorkeur DRC waarden. Als uw ontwerp de DRC passeert, bent u klaar om de ontwerpbestanden te uploaden.
u kunt (en moet) ook zeefdrukletters toevoegen aan de bovenkant met behulp van een speciale laag., Deze print geeft aan waar componenten moeten gaan met contouren en onderdeelnummers, dus je zet die 100k weerstand niet waar de 1K moet gaan.
de lingua franca van PCB fabrication is het Gerber-bestand, vernoemd naar Gerber Systems, de oorspronkelijke makers van het formaat. Elk bord zal meerdere bestanden hebben. Er is een voor elke laag en de locaties van soldeerpads. Een aparte “boor bestand” bepaalt waar de gaten worden geboord in het bord.,
wanneer u deze bestanden uploadt naar BatchPCB (na een aantal vrij complete walkthroughs die beschikbaar zijn op de site), draait BatchPCB zijn eigen DRC en produceert ook afbeeldingsbestanden die laten zien hoe de afgewerkte lagen eruit zullen zien. U kunt deze uitprinten en ervoor zorgen dat uw componenten in de gaten passen. Tot slot, geef BatchPCB uw betaling info en leun achterover voor een paar weken.
toen mijn boards arriveerden, kon ik niet meer tevreden zijn geweest. Ze zagen er zo professioneel uit, tot aan de silk-screened componentsymbolen. Beter nog, ze werkten perfect., Ik had twee boards besteld, en betaalde $20 (waarvan $ 14 ging naar setup en verzending). Dus ik kreeg mijn boards voor effectief $ 10 per stuk. Bij hogere hoeveelheden werkt de prijsstelling nog beter.
als je nog nooit een PCB hebt ontworpen, moedig ik het ten zeerste aan. Voor $ 20 riskeer je veel tijd, maar nauwelijks geld. En de trots die je voelt om een Raad van commerciële kwaliteit te houden die je zelf hebt gemaakt? Onbetaalbaar.
Dit artikel verscheen oorspronkelijk als ” Board Certified.”
Leave a Reply