PCB är inte så svårt att göra och behöver inte bryta banken
breadboarding en ny krets är en nyckelfärdighet och ett viktigt steg i många projekt-särskilt tidigt, när du behöver flytta ledningar runt och ersätta komponenter. Men den mycket flexibiliteten gör det också enkelt att slå ledningar ut., Så småningom, om ditt projekt är en keeper, du kommer att vilja ha något med lite mer beständighet.
tryckta kretskort (PCB) löser alla dessa brister. Men de flesta människor inte ens överväga att översätta en engångsprojekt till en PCB design. För en sak har PCB-tillverkning traditionellt varit dyr, livskraftig endast i kommersiella kvantiteter. (Ett alternativ är att göra det själv med etsar och silkeskärmar, en rörig och tidskrävande process.) Det finns också tekniska begränsningar som är involverade i PCB-mönster som är skrämmande för den avslappnade hobbyisten., Men det visar sig att nuförtiden kan du producera en professionell PCB mycket billigt.
jag bara nyligen gräva i mysterier PCB tillverkning, för en kommande IEEE Spectrum artikel om att bygga en robot digitalt mikroskop. En del av projektet är ett variabelt LED-belysningssystem, och för att dämpa lysdioder måste du designa en pulsomfattande moduleringskrets., Med lite forskning hittade jag en design baserad på ett 555-timerchip, en krafttransistor, ett par dioder, två motstånd och tre kondensatorer. Inte ett stort antal komponenter, men nog att jag fruktade att få dem alla anslutna på en brödbräda. Eftersom jag redan hade designen i handen var jag ganska säker på att det skulle fungera ur lådan. Det gjorde det till en perfekt kandidat för att göra det som en PCB.
Jag hade tittat på anpassade PCB för ett tag sedan. Jag hade även hämtat Eagle, en PCB designprogram från CadSoft dator., Jag gillade Eagle (och så småningom återvände till det för detta projekt), men då kostnaden för en enda styrelse—US $75 och upp—stoppade mig. Den här gången upptäckte jag BatchPCB.
BatchPCB konsoliderar ett gäng enskilda projekt på en enda stor styrelse och skär sedan dem ifrån varandra när de kommer tillbaka från fabriken. Små brädor kan tillverkas under $ 20 på detta sätt. Det är en tre veckors vändning, men jag hade inte bråttom. Jag duva till att utforma min LED dimmer styrelse.
en grundläggande översyn av PCB är i ordning här., En PCB består av ett tjockt, styvt isolerande skikt med ledande spår på toppen och botten. Eftersom mitten isolerar kan spåren på toppen och botten springa över varandra. För att få en signal från ena sidan till den andra borrar du ett hål som kallas A via, vilket är som ett spår som går genom brädet vertikalt. Du borrar också hål för IC, motstånd, dioder och andra diskreta bitar. Spåren leder till hålen, och komponenterna har löddynor, så att de kan lödas på plats.,
vissa komponenter kan vara kontakter för att få signaler till brädet, och du kan också lämna större hål med löddyna Ringar runt dem för att lödda externa ledningar direkt. Du kan till och med lägga till lager med spår mellan toppen och botten, även om det kan bli dyrt. Vid BatchPCB kostar en tvåskiktsbräda $ 2.50 per kvadrattum (ca $ 0.40 per kvadratcentimeter), medan en fyrskiktsbräda kostar $8 för samma område (ca $1.24/cm2).
det första steget i att skapa en anpassad PCB lägger ut den schematiska vyn., Placera dina komponenter (som vanligtvis kommer från ett komponentbibliotek som medföljer din designprogramvara) på en duk och anslut sedan stiften med linjer som representerar elektriska anslutningar. Du kan hitta dig själv inför flera val för samma artikelnummer. Det beror på att många komponenter finns i olika paket, till exempel ett dip-chip (dual in-line package) eller ett ytmonterat chip., För hobby PCB vill du nästan alltid gå med de stora, klumpiga DIPs och SIPs (system-in-packages), eftersom de lätt finns på hobbyställen och är lättare att lödda än ytmonterade enheter, som är avsedda för kommersiella applikationer. Även om de olika förpackningsalternativen kan se likadana ut i den schematiska vyn, kommer de att se väldigt annorlunda ut när du går in i layoutvyn för att faktiskt designa brädet.
förutom dina komponenter och sammanlänkningar måste du också placera alla nödvändiga ström-eller marksignaler. Örnen bibliotek innehåller sådana komponenter som VCC, VDD och GND, för just detta ändamål. Du måste också komma ihåg att placera kontakter på brädet för att få in ström och jord, samt att ansluta kortet till externa enheter som lysdioder eller en potentiometer.
När du har allt där det behöver vara, kan du köra en elektrisk regelkontroll, eller ERC, för att se till att det inte finns några uppenbara fel., Vanliga problem inkluderar ledningar som ser ut som de är anslutna men är inte (i Eagle, anslutna ledningar har små prickar vid korsningar) och kraft-eller jordanslutningar du glömde att ansluta. Kom ihåg att ERC validerar endast konstruktionens elektriska egenskaper, inte att styrelsen faktiskt kommer att göra vad du vill!
När du är nöjd med schematiken kan du växla över till layoutvyn ombord. När du först gör det i örn sprids komponenterna slumpmässigt, med ledningarna som direkt förbinder mellan stiften., Du bör flytta runt komponenter på ett sätt som är meningsfullt (kontakter vid kanterna, till exempel). Du kommer fortfarande att vara kvar med ett råttbo, dock. För att producera styrelsen måste du tilldela signaler till ett lager, och olika signaler på samma lager kan inte röra.
med Eagle måste du göra det för hand om du inte betalar för den professionella versionen, som har automatisk layoutfunktioner som leder dina signaler med en knapptryckning. Vissa PCB leverantörer erbjuder sina egna designverktyg som också kan göra detta för dig.,
med de signaler som anges kan du äntligen köra en designregelkontroll eller DRC. Detta gör att du inte kommer att ha borrhål för nära signalledningar eller spår för nära varandra eller i slutet av brädet. Reglerna är anpassningsbara, och BatchPCB erbjuder en fil som kommer att ställa upp Örn med den önskade demokratiska republiken KONGO värden. Om din design passerar DRC är du redo att ladda upp designfilerna.
Du kan (och bör) också lägga till silk-screen bokstäver på toppen med ett speciellt lager., Denna utskrift indikerar var komponenter ska gå med konturer och Artikelnummer, så du kommer inte att lägga det 100K-motståndet där 1K man ska gå.
lingua franca PCB tillverkning är Gerber filen, uppkallad efter Gerber Systems, de ursprungliga skaparna av formatet. Varje styrelse kommer att ha flera filer. Det finns en för varje lager och placeringen av löddynor. En separat ”borrfil” definierar var hålen kommer att borras i brädet.,
När du ladda upp dessa filer till BatchPCB (efter några ganska komplett genomgångar tillgänglig på webbplatsen), BatchPCB driver sin egen demokratiska republiken KONGO och producerar också bildfiler som visar hur den färdiga lager kommer att se ut. Du kan skriva ut dessa och se till att dina komponenter passar in i hålen. Slutligen, bara ge BatchPCB din betalningsinformation och luta dig tillbaka i några veckor.
När mina brädor anlände kunde jag inte ha varit mer nöjd. De såg så professionella ut, ner till de sidenskärmade komponentsymbolerna. Ännu bättre, de fungerade perfekt., Jag hade beställt två styrelser, och betalade $ 20 (varav $14 gick mot installation och frakt). Så jag fick mina brädor för effektivt $ 10 styck. Vid högre kvantiteter fungerar prissättningen ännu bättre.
om du aldrig har utformat en PCB, uppmuntrar jag det starkt. För 20 dollar riskerar du mycket tid, men knappast några pengar. Och stoltheten du kommer att känna håller en kommersiell kvalitet styrelse av din egen tillverkning? Ovärderlig.
den här artikeln visades ursprungligen i print as ”Board Certified.”
Leave a Reply