הפק את המרב מהזמנת ה- PCB שלך (ותיקון טעויות): 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

בעת הזמנת PCB מקוון, לעתים קרובות אתה מקבל 5 או יותר מה- PCB הזהה ולא תמיד צריך את כולם. העלות הנמוכה של קביעת PCB לפי הזמנה אישית מפתה מאוד ולרוב איננו דואגים מה לעשות עם אלה הנוספים. בפרויקט שעבר ניסיתי להשתמש בהם מחדש כמיטב יכולתי והפעם החלטתי לתכנן מראש. במדריך אחר הנזקקתי ללוח PCB בכדי להחזיק כמה לוחות פיתוח מבוססי מיקרו-בקר מבוססי Espressif וחשבתי שזה יהיה המקרה האידיאלי למחשבי PCB הניתנים לשימוש חוזר. עם זאת, לא הכל הולך כמתוכנן.

שלב 1: עיצוב

לפרויקט זה היה צורך בלוח PCB כדי להכיל לוח פיתוח ESP32 ולוח ESP8266 מסוג Lolin מסוג Lolin. לשני הלוחות האלה יש לא מעט סיכות IO שימושיות שבכלל לא היו בשימוש בפרויקט הזה. הלוחות הנוספים יכולים להיות די שימושיים בהמשך אם יותר מהסיכות הבלתי משומשות יהיו נגישות. רציתי להכיל גם שתי גרסאות של לוחות ה- dev ESP32. היה לי גרסת 38 פינים וגרסת 30 פינים. אם משווים את הסיכות של השניים אפשר לראות שאם סיכה '1' של גרסת 30 הפינים מחוברת למיקום סיכה 2 בגרסת 38 פינים, אז רוב הפינים בצד שמאל יתאימו. החלטתי שאני יכול לתקן זאת על ידי שימוש זהיר בכמה מגשרים.

בצד ימין של הלוח, הם לא התאימו במיוחד. סיכות I2C (IO22 ו- IO21) היו תקינות וכך גם UART0 (TX0 ו- RX0), אולם סיכות ה- SPI ו- UART2 השתנו כולן. חשבתי שאוכל לתקן את זה גם עם מגשרים. אז התוכנית הזו הייתה להיות מסוגל להשתמש בשני סוגי לוחות ESP32 וגם למלא את ה- PCB בכמה כותרות סיכות IO כפי שחשבתי שאוכל להשתמש ביום מן הימים. רציתי גם את האפשרות להשתמש בשני הלוחות (ESP32 ו- ESP8266) בנפרד, כך שהפריסה תצטרך לאפשר חיתוך ה- PCB.

שלב 2: פריסת ה- PCB

התחלתי בעיצוב הראשוני (הבסיסי) הדרוש לי לפרויקט זה ואז החלטתי לשדרג אותו כך שיוכל להכיל כמה שיותר שימושים שיכולתי להתאים על הלוח. אתה יכול לראות בסכימה השנייה שזה לא מעט יותר צפוף.

ה- PCB לא יכול להיות גדול מ- 100mmx100mm (קטן יותר יהיה טוב יותר), כך שזה הוסיף מעט מגבלת שטח. היה לי את הפריסה הראשונית ב- Fritzing והחלטתי להמשיך עם זה, אבל לא התעסקתי במיוחד בתצוגת הלוח כפי שאתה יכול לראות שזה כמעט לא מובן.

הקמתי מחברי יציאת I2C מרובים ללוחות ESP32 ולוחות ESP8266, הגדרתי לכל אחד מחבר חשמל משלו והוצאתי כמה מסיכות ה- IO הדיגיטליות לשניהם. הנחתי חורי הרכבה נוספים כדי לאפשר לחתוך אותם ולהרכיב בנפרד. החלטתי שאני לא אתעסק עם IO00, IO02 או IO15 בכלל והגעתי לפריסה המתוארת.

לשימוש עם לוח ESP32 בעל 38 פינים, צריך לקצר את המגשרים הבאים: JG1, JG2 ו- JG4

לשימוש עם לוחות ESP32 30 פינים, המגשרים האלה היו זקוקים לקצר: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT ו- JPR.

שלב 3: ה- PCB

הזמנתי את ה- PCB מ- PCBWay, אבל יש יצרנים אחרים שיש להם שירותים חסכוניים ומהירים דומים. הם נראו נהדר עד שהסתכלתי מקרוב. הרוחב של עקבות הלוח ESP32 ו- ESP8266 לא היה נכון. רוחב טביעת הרגל (בין סיכות) היה 22.9 מ"מ במקום 25.4 מ"מ ללוח ESP32 ו -27.9 מ"מ ללוח ESP8266. גם פריסת חורי שקע החשמל של DC לא התאימה לשקעי החשמל שלי (והחורים היו קטנים מדי). זו לא הייתה אשמת יצרן ה- PCB, הכל שלי. כמובן שהייתי צריך לבדוק את כל אלה ועכשיו הייתי צריך למצוא עבודה מסביב. עשיתי גם בדיקת בדיקה כדי לראות אילו בעיות נוספות יופיעו וכמובן שזה הרס את תצורת מגשר SPI (שאגב לא עבד כמתוכנן).

גיליתי שאם אכופף את סיכות הכותרת הנשית ב 90 מעלות, אוכל להלחין אותן אל פני השטח של הלוח המודרני ומאפשר התאמה מסוימת לרוחב. לאחר הלחמה קפדנית של סיכות הפינה ובדיקת הרוחב, הלחמתי את כולן במקום ובדקתי את ההתאמה. זה עבד!

שקע החשמל דרש פתרון דומה, אך שאר הכותרות כולן תקינות. אכלסתי PCB אחד לא חותך ובדקתי אותו עם הגדרת שרת האינטרנט שלי וזה עבד בסדר. לאחר מכן עברתי למחשבי ה- PCB החתוכים. לוח ה- Lolin ESP8266 עבד מצוין, אך המרווח לחורי ההרכבה היה מעט קרוב.

גם לוח ה- ESP32 בן 30 הפינים עבד מצוין, אולם יציאת ה- SPI לא עבדה והתיקון היחיד לכך היה חוטי מגשר בצד התחתון של הלוח.

שלב 4: הערות אחרונות

בסך הכל אני חושב שזה היה שווה את המאמץ להפוך את הלוחות לשימוש חוזר יותר. וכבר התחלתי להשתמש באחד ממחסני ה- PCB החתוכים לבדיקת פרויקט עתידי. אני הרבה יותר מעדיף את זה על פני שימוש בלוחות לחם. סביר להניח שלא אשתמש יותר ב- Fritzing, מכיוון שהוא אינו ידידותי למשתמש לביצוע עקבות/סמלים בהשוואה לחבילות אחרות (למשל KiCad). זה אכן מקל מאוד על תצוגות קרש הלוח אם כי כל עוד הן אינן מורכבות מדי.

הלקחים שנלמדו הם:

1. ודא תמיד עקבות ממקורות אחרים כדי לוודא שהן תואמות את החלק שאתה מחזיק בידיים שלך.
2. השתמש בתוכנת EDA המאפשרת לשנות (באופן סביר) בקלות סמלים וטביעות רגליים.
3. צפו לבלתי צפוי ותעשה את הטוב ביותר מזה!

הערה נוספת היא תמיד לוודא ש- pin-outs זהים בעת הבאת סמלי צד שלישי לסכימה שלך. לא היו לי בעיות עם זה, אבל בעבר הייתה לי בעיה שבה לווסת מתח משותף היו פינים שונים בין היצרנים.