עיצוב PCB עבור רובוט עוקב קו - ארנב קומאר דאס: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

פרויקט זה בהנחה שכבר ביצענו בחירת רכיבים. כדי שמערכת תפעל כראוי חשוב להבין מה כל רכיב דורש מבחינת הספק, מתח, זרם, שטח, קירור וכו '. חשוב גם להבין את התלות בין כל רכיב. תלות כמו רמת לוגיקה, רעשי שידור, עכבה וכו '. קרא על המאמרים הקודמים בנושא דרישות מערכת, בחירת רכיב / חומר.

היבט עיצובי חשוב מאוד בפרויקט זה הוא ה- PCB, שכן המטרה שלנו היא לצמצם ככל שניתן את גורם הצורה של הרובוט עוקב הקווים אשר בתורו מפחית את המשקל. גודל קטן ופחות משקל מגביר את היעילות וגם מפחית אובדן עקב חיכוך אווירודינמי. אם אתה רואה מכונית מירוץ F1 אתה יכול להבין עד כמה היא יעילה באווירודינמיקה. כדי לשפר את היעילות ולהפחית משקל, עלינו להסיר כל רכיב מיותר ולהזיז את מרכז המסה נמוך ככל האפשר. לשם כך חשבתי להשתמש ב- PCB כמארז. זה יפחית את המשקל ויקטין את ה- CM בהרבה, מה שמגביר את היציבות במהלך סיבובים. ייצור המארז עם PCB גם מקטין את זמן ההרכבה ומקלה על העניינים מכיוון שעלינו רק להלחם את הרכיבים במקום הנכון ולהתחיל בבדיקת התוכנה. מכיוון שה- PCB ייוצרו על ידי רובוטים ומכונות CNC, הוא נראה טוב יותר מכל מארז אחר.

שלב 1: שימוש בתוכנה

לפרויקט זה, השתמשתי במיוחד בתוכנות תוכנה חופשית וקוד פתוח, כך שגם סטודנטים וכל מי שאין לו גישה לתוכנות בתשלום יוכלו לבצע את הפרויקט ביעילות ובמקצועיות.

השתמשתי ב- KiCad לתכניות ועיצוב PCB ותאמין לי שזו תוכנה מדהימה. לפני שהשתמשתי ב- Eagle CAD ובאלטיום אך למרות ש- KiCad בחינם יש לו את כל היכולות והכלים החשובים לעצב את ה- PCB בצורה מקצועית ולייצר אותו. אפילו יש לו הדמיה תלת מימדית זמינה עבור ה- PCB שלך.

חבילת KiCad כוללת חמישה חלקים עיקריים:

• KiCad - מנהל הפרויקטים.
• Eeschema - עורך הלכידה הסכימטי.
• Pcbnew - תוכנית פריסת ה- PCB. יש לו גם תצוגת תלת מימד.
• GerbView - הצופה של גרבר.
• Bitmap2Component - כלי להמרת תמונות לטביעות רגל ליצירות אמנות PCB.

אני לא הולך להראות בפירוט כיצד לעצב פריסה סכמטית ו- PCB מכיוון שזה לא היקף הפוסט/מאמר זה. החשיבות העיקרית של מאמר זה היא להציג את הפלט של KiCad ולהראות כיצד הוא מוזמן ומיוצר. לפני שנתחיל בעיצוב סכמטי רצוי ליצור תיקיית פרוייקט ולשמור את כל הקבצים בתוך זה. להלן דוגמא.

שלב 2: סכמטי

לצורך הסכימה, עלינו לפתוח את כלי עריכת הסכימה מ- Eeschema. לאחר הפתיחה אתה אמור לראות מסמך ריק בחלון כמו למטה.

לפעמים עלינו ליצור סמלים סכמטיים חדשים מכיוון שייתכן שאין בספריית ברירת המחדל. עליך ללמוד את גליון הנתונים של רכיבים אלה ולהוסיף אותם לספרייה מותאמת אישית כפי שעשיתי במקרה שלי. יצרתי סמלים של ספרייה עבור חיישן QTR-8RC, תצוגת OLED SSD1306, לוח נהגים מוטורי TB6612FNG, מנוע N20 עם מקודדים. לאחר יצירת סמלי הספרייה חיברתי אותם יחד ליצירת מערכת.

אתה יכול להוריד את סכמטי מהקישור למטה. מאוחר יותר בסוף ההדרכה, אוסיף כמה הדרכות טובות ל- KiCad שתוכל ללמוד ולעשות זאת בעצמך.

להורדת העיצוב בקר באתר שלי:

שלב 3: פריסת PCB

לאחר סיום הסכימה הגיע הזמן לעבור לפריסת לוח ה- PCB. לפעמים אתה גם צריך ליצור את טביעת הרגל של כמה רכיבים אם הם אינם קיימים בספרייה. כדי ליצור טביעת רגל אתה יכול להשתמש בכלי עורך ספריית טביעות הרגל ב- KiCad.

השתמשתי כאן בעיצוב דו-שכבתי מכיוון שהוא מקל מאוד על הפריסה כאשר יש לך רכיבים רבים המופצים על הלוח. כדי להתחיל בעיצוב ה- PCB עלינו לפתוח את התוכנית PCB Layout Editor ב- KiCad. אתה אמור לראות משהו כמו למטה אך עם מסמך ריק בתוכו.

אנו נשתמש ב- NextPCB כשירות הייצור של ה- PCB ולכן חשוב לראות מה הם הגבול הטכני המינימלי והמקסימלי שיש להם לייצורם. כדי לבדוק שעלינו לבקר בדף יכולותיהם. הפרמטרים העיקריים שעלינו לבדוק הם:

• מקסימום. מידות 510*590 מ"מ
• מינימום עקבות 4mil / 0.1mm
• מינימום מרווח עקבות 4mil / 0.1mm
• מינימום גודל חור 0.3 מ"מ
• מינימום בקוטר 0.45 מ"מ
• מרווח Via To Trace ≥5mil
• גודל חור מקדחה 0.2-6.3 מ"מ
• עקבות למתאר ≥0.4 מ"מ

בהתבסס על הפרמטרים שלעיל עלינו להתאים את כללי העיצוב שלנו בעורך פריסת KiCad.

בסוף ההדרכה אצרף הדרכה טובה על עיצוב PCB ב- KiCad שתוכל ללמוד ממנה. להלן עיצוב PCB המצורף שתוכל להשתמש בו לעיונך.

להורדת העיצוב בקר באתר שלי:

שלב 4: ייצור PCB

לפני שאנו מייצרים את ה- PCB בבית ייצור PCB / בתעשייה כמו NextPCB, עלינו להמיר את העיצוב שלנו לפורמט שניתן לייצר אותו וניתן לקרוא אותו על ידי מכונות התעשייה.

ההגדרות הנ ל שימשו ליצירת כל קבצי הגרבר. מומלץ לייצא את הקבצים בתיקייה נפרדת של גרבר כפי שעשיתי.

המידע על חורי הלוח השמורים מאוחסן בקובץ מקדחה נפרד וכדי ליצור את זה השתמשתי בתצורה שלמעלה עבור NextPCB. ליצרנים אחרים עשויות להיות הגדרות שונות. ישנן סיבות רבות לבחור NextPC. הסיבה היא שקיפותם לגבי תהליך הייצור שלהם. להלן כמה תמונות מהמפעל שלהם.

הם גם מקבלים מגוון אפשרויות תשלום: PayPal, העברה בנקאית, ווסטרן יוניון, תשלום במזומן ב- HQ. עבור שיטות המשלוח, יש להם DHL, FedEx, הונג קונג פוסט וזה נוח עם מחירים והטבות שונות. לצורך תהליך ההזמנה, עלינו ליצור חשבון באתר. תוכל להשתמש בקישור ההרשמה וליצור חשבון חדש. לאחר יצירת החשבון תראה משהו כמו למטה.

השלב הבא הוא להעלות את קבצי Gerber ולבצע הזמנה מוצלחת כדי להתחיל בייצור. לאחר יצירת הגרבר שלך מומלץ לרכז אותם בקובץ יחיד ולהעלות אותם

לאחר השלמת ההעלאה תוכל לראות את ההזמנה בדף החשבון שלך.

ההזמנה שלך תנותח כראוי וברגע שהיא תהיה מוכנה לייצור הם יבקשו את התשלום וברגע שהתשלום ינוקה הייצור יתחיל.

הם משקיעים מאמצים רבים בניתוח קבצי ה- Gerber שלך מכיוון שהם עלולים להכיל שגיאות וייתכן שהם לא ייצרו היטב אם החורים קטנים מדי או שגיאות עיצוב אחרות בו.

לאחר האימות והייצור של ה- PCB תקבל את ה- PCB תוך מספר ימים ומוכן לעבודה עליו.

להנחה מיוחדת אנא בקר בקישור: NextPCB ותוכל לקבל הנחה של 10% על הזמנת הרכבה של PCB ו- PCB (אימות פעילות: 26 במרץ 2020 - 30 באפריל 2020)

תודה שקראת מאמר זה מקווה שזה יעזור לך. אל תשכח לבדוק מאמרים אחרים בסדרה זו.