כיצד לבנות מתכנת USBTiny ISP: על ידי שימוש במכונת כרסום CNC PCB: 13 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

חשבת כיצד לבנות פרויקט אלקטרוני משלך מאפס?

ביצוע פרויקטים אלקטרוניים כה מרגש ומהנה עבורנו, היצרנים. אבל רוב היצרנים וחובבי החומרה שרק צועדים לתרבות היצרנים בנו את הפרויקטים שלהם עם לוחות פיתוח, לוחות לחם ומודולים. כך נוכל לבנות את גירסת האב טיפוס המהירה של הפרויקט שלנו. אבל זה יהיה בגודל גדול ומבולבל בחיווט של קרש לחם. מקרה דומה בעת שימוש בלוח PCB גנרי, הוא גם נראה מבולגן ולא מקצועי!

אז איך נוכל לבנות את הפרויקטים שלנו בצורה נוחה יותר?

הדרך הטובה ביותר להשתמש ב- PCB עצמאי לפרויקט שלנו!

עיצוב וייצור PCB לפרויקט שלנו היא דרך טובה ונוחה יותר להביע את מקצועיותך ולהתמחות !. אנו יכולים למזער את גודל הפרויקט שלנו לגודל תואם ולצורות מותאמות אישית, מחשבי PCB נראים מסודרים ויחסים יציבים הם חלק מהיתרונות.

אם כן, מה שחשוב הוא, כיצד אנו בונים PCB חסכוני וזול בזמן?

אנחנו יכולים לשלוח את העיצוב שלנו ליצרן PCB כדי לייצר את עיצוב ה- PCB שלנו, אבל זה צריך לקחת זמן לקחת ולפוצץ את הכיס. שיטה נוספת היא לבצע שיטת העברת טונר באמצעות מדפסת לייזר ונייר צילום. אבל זה גם הזמן לקחת ולבדוק את רמת החולים שלך ואתה גם צריך סמן קבוע כדי לתקן את החלקים הלא חרוטים. השתמשתי בשיטה זו הרבה זמן ואני שונא אותה.

אם כן, מהי הדרך הטובה ביותר?

במקרה שלי, הדרך הטובה ביותר להשתמש במכונות כרסום CNC לבניית ה- PCB שלך. מכונות כרסום PCB מעניקות לך PCB באיכות טובה ולוקח פחות זמן, פחות משאבים והדרך הזולה ביותר לייצר אב טיפוס של PCB!

אז בואו נבנה מתכנת ISPT USBTiny באמצעות מכונת כרסום CNC!

בלי לעשות עוד, בואו נתחיל!

שלב 1: אתה לא רוצה להיות עשיר

בֶּאֱמֶת! אתה לא רוצה לרכוש מכונת כרסום PCB. לרובנו אין תקציב לרכוש מכונה יקרה כזו. אין לי אפילו אחד.

אז, איך אני מקבל גישה למכונה? פשוט, אני פשוט הולך ל- fablab, למרחב יצורים או למרחב האקרים ביישוב שלי! במקרה שלי, אני פשוט הולך אל fablab ומשתמש במכונה במחיר זול. אז, מצא מקום כמו fablab או יצרנית מקום ביישוב שלך. בשבילי, המחיר הוא 48 ¢/שעה לשימוש במכונת כרסום PCB. המחיר עשוי להשתנות ביישוב שלך, אז כמו שאמרתי שאתה לא רוצה להיות עשיר!

שלב 2: כתב חומרים

רשימת רכיבים

• 1 x מיקרו -בקר אטיני 45/85 (חבילת SOIC)
• 2 x 499 אוהם
• 2 x 49 אוהם
• 2 x 1K
• 2 x 3.3 דיודת זנר
• קבלים 1 x 0.1mf
• 1 x כחול LED
• 1 x ירוק לד
• 1 x 2x3 סיכות כותרת זכר (smd)
• 1 x 20 ס"מ 6wire סרט סרט
• 2 x 2x3 כותרת נקבה כותרת IDC מחברת מעבר לכבלים
• 1x 4cm x 8cm FR4 מחופה נחושת

שים לב: (נגדים, קבלים, דיודות ו LED משמשים בפרויקטים אלה הם 1206 חבילה)

דרישות כלים

• תחנת הלחמה או ברזל (מיקרו קצה)
• חוט עופרת הלחמה
• פינצטה (מיקרוטיפ)
• וויק נטול הלחמה
• כלי יד שלישית
• מולטימטר
• חשפן חוטים
• מחלץ אדים (אופציונלי)

דרישת מכונות

מודלה MDX20 (כל מכונת כרסום PCB מבצעת את העבודה, אך תוכנת בקרת העבודה תשתנה)

הורד את המשאבים לפרויקט זה!

שלב 3: מהי מכונת כרסום PCB?

מכונת כרסום PCB היא מכונת CNC (בקרת מספרים ממוחשבים) ששימשה לייצר אב טיפוס של PCB. מכונות כרסום PCB מפחדות את חלקי הנחושת של ציפוי הנחושת כדי להבחין עקבות ורפידות של הלוח המודרני. מכונת הטחינה של ה- PCB מגיעה עם תנועה מכנית תלת צבית (X, Y, Z). כל ציר נשלט על ידי מנוע צעד לתנועות מדויקות. תנועות הציר האלה נשלטות על ידי תוכנית מחשב על ידי מתן פקודות קוד G. Gcode משתמש באופן נרחב בשפות תכנות בקרה מספריות, רוב המכונות משתמשות בקוד g כדי לשלוט בציר המכונות. ראש כלים (בדרך כלל סיבית טחינה) מחובר לצירים אלה ירסק את ה- PCB.

:- המכונה בה אני משתמש היא מכונת כרסום CNC מסוג MODELA MDX20.

מכונת כרסום מודלה MDX 20 PCB

מודלה MDX20 היא מכונת כרסום PCB. מודלה MDX20 משמשת בדרך כלל לייצור PCB אך אנו יכולים גם לייצר דפוס, תחריטים וכו '… מודלה יכולה לטחון על חומרים שונים כמו דיקט, שעווה, אקריליק, חומרי PCB שונים כמו Fr1 Fr4 וכו' … הדגם קל משקל ומגיע בגודל קטן. אנו יכולים למקם אותו אפילו על שולחן עבודה קטן. המיטה (משטח כרסום) מחוברת לציר Y וראש הכלי מחובר ל- X ו- Z. כלומר, תנועת המיטה נשלטת על ידי ציר Y ותנועת ראש הכלי נשלטת על ידי ציר ה- X וראש הכלי. נשלט על ידי ציר Z. למודל יש תוכנת מחשב משלה. אבל אני משתמש בתוכנית לינוקס בשם FABModules. מודולי FAB מתקשרים עם מודלה כדי לשלוט בתהליך החיתוך והטחינה. מודולי Fab מעולם לא מגדירים את ציר X, Y, Z באופן אוטומטי, עלינו להגדיר אותם באופן ידני.

שלב 4: התחל עם מודלה MDX20

אם אני רוצה לטחון את ה- PCB שלי, במקרה זה, מתכנת FabISP. ראשית אני צריך פריסת עיצוב PCB ופריסת מתאר PCB. כרסום ה- PCB הוא תהליך דו-שלבי. בשלב הראשון, אני צריך לטחון את העקבות והרפידות של ה- PCB ובשלב השני, אני צריך לחתוך את מתאר ה- PCB. באמצעות מודולים fab אנו יכולים להמיר את פריסת עיצוב ה- PCB-p.webp

מפרט כללי

• שטח עבודה: 203.2 x 152.4 מ"מ
• שבץ ציר Z: 60.5 מ"מ
• מהירות ציר: 6500 סל"ד

כרסיות כרסום לשימוש

• ביט כרסום: סיביות 1/64 אינץ '(0.4 מ"מ)
• ביט חיתוך: 1/32 אינץ '(0.8 מ"מ) סיביות

שלב 5: מהו ISP (IN - מערכת - מתכנת)?

In System System (ISP) הידוע גם בשם In-Circuit Serial Programmer (ICSP) הוא מתכנת מיקרו-בקר. ספק האינטרנט יקרא את ההוראות והפקודות מ- USB המחשב וישלח אל הבקר באמצעות הממשק ההיקפי הטורי (SPI). פשוט מכשירי ספקי אינטרנט מאפשרים לנו לתקשר עם המיקרו -בקר באמצעות קווי SPI. SPI היא דרך התקשורת במיקרו -בקר. כל ציוד היקפי וממשק מחובר מתקשרים עם בקרי מיקרו באמצעות SPI. בתור חובב אלקטרוניקה, הדבר הראשון שעולה לי לראש כשאומרים על ספק שירותי אינטרנט הוא MISO, MOSI SCK. שלוש הסיכות הללו הן הסיכות החשובות.

בפשטות, ספק שירותי האינטרנט משמש לצריבת תוכניות למיקרו -בקר וגם משמש לתקשורת עם המיקרו -בקר שלך!

שלב 6: ספק שירותי USBTiny: תרשימים ופריסת PCB

ספק אינטרנט USBTiny

ספק האינטרנט USBTiny הוא מתכנת USB AVR פשוט עם קוד פתוח וממשק SPI. זה בעלות נמוכה, קל להכנה, עובד מצוין עם avrdude, תואם AVRStudio ונבדק תחת Windows, Linux ו- MacOS X. מושלם לסטודנטים ומתחילים, או כמתכנת גיבוי.

כל הרכיבים משמשים בפרויקטים מסוג SMD Components. המוח של ה- USBTinyISP הוא מיקרו -בקר Attiny45.

בקר מיקרו ATtiny 45

המיקרו-בקר שמשתמש ב- USBTinyISP הוא Attiny 45. Attiny45 הוא מיקרו-בקר AVR בעל ביצועים גבוהים ועוצמה נמוכה של 8 סיביות הפועל ב- RISC Architecture מאת Atmel (שבב מיקרו נרכש לאחרונה ב- Atmel). Attiny 45 מגיע באריזה של 8 פינים. ל- Attiny 45 יש 6 פיני קלט/פלט, שלושה מהם הם סיכות ADC (10 סיביות ADC) ושניים אחרים הם סיכות דיגיטליות התומכות ב- PWM. הוא מגיע עם זיכרון פלאש 4KM, 256 תוכנות EEPROM במערכת ו 256B SRAM. מתח הפעלה סביב 1.8V עד 5.5v 300mA. Attiny 45 תומך בממשק סידורי אוניברסלי. הן גרסת SMD והן גרסאות THT זמינות בשוק. Attiny 85 היא גרסה גבוהה יותר של Attiny 45, הם כמעט זהים. ההבדל היחיד הוא בזיכרון הפלאש, ל- Attiny 45 יש פלאש 4KB ו- Attiny 85 עם פלאש 8KB. אנחנו יכולים לבחור או Attiny 45 או Attiny 85, לא עניין גדול אבל Attiny 45 מספיקה יותר לייצר FabTinyISP. עיין בתיעוד הרשמי מכאן.

שלב 7: התקן את המכונה

כעת הרשה לנו לבנות את ה- PCB באמצעות מכונת הטחינה של ה- PCB. כללתי את פריסת ה- Trace ואת פריסת החיתוך בקובץ ה- zip, תוכל להוריד את קובץ ה- zip מלמטה.

דרישה מוקדמת: הורד והתקן את Fabmodules מקישור זה

Fabmodules נתמך רק במכונות לינוקס, אני משתמש באובונטו!

שלב 1: שכבת הקרבה

קודם כל, צלחת העבודה של מכונת הטחינה PCB (מיטת כרסום AKA) היא לוחית מתכת. הוא יציב ובנוי היטב. אך במקרים מסוימים הוא עלול להזיק בעת חיתוך מעמיק יותר בטעות. לכן, אני מניח שכבת קורבן על גבי מיטת הטחינה (מצופה נחושת על גבי מיטת הטחינה כדי להימנע ממגע בפיסות בלוח המתכת).

שלב 2: תקן את סיבית הטחינה 1/62 בראש הכלי

לאחר הנחת שכבת ההקרבה, כעת עלי לתקן את סיבית הטחינה (בדרך כלל בשימוש ב 1/62 טחינה) בראש הכלי. כבר הסברתי את התהליך הדו-שלבי של כרסום PCB. לכריית עקבות ורפידות הלוח, השתמש בביטחון 1/64 והנח אותו על ראש הכלי באמצעות מפתח אלן. בעת שינוי הסיביות, הקפד לתת טיפול נוסף לביטים. קצה הביס כל כך דק, שיש לו יותר סיכויים לשבור את הקצה תוך החלקה מידינו אפילו שזו נפילה קטנה. כדי להתגבר על המצב הזה, הנחתי פיסת קצף קטנה מתחת לראש הכלי כדי להגן מפני נפילות מקריות.

שלב 3: נקו את חיפוי הנחושת

אני משתמש בחיפוי נחושת FR1 לפרויקט זה. ה- FR-1 עמידים בחום ועמידים יותר. אבל מעטפות נחושת יחמצנו במהירות. חבטות הן מגנטים לטביעת אצבע. אז לפני השימוש בחלוק נחושת אפילו שהוא חדש, אני ממליץ לך לנקות את ה- PCB בעזרת מנקה PCB או אצטון לפני ואחרי הטחינה של ה- PCB. השתמשתי במנקה PCB לניקוי ה- PCB.

שלב 4: תקן את כובע הנחושת על כרית הטחינה

לאחר ניקוי ציפוי הנחושת, הניחו את ציפוי הנחושת בחלק העליון של מיטת הטחינה. הנחתי את הנחושת המחופה על כרית הטחינה בעזרת סרט דביק דו צדדי. קלטות ההדבקה הדו-צדדיות כל כך קלות להסרה והן זמינות במחיר זול. אני מדביק את הסרט הדו -צדדי על גבי שכבת ההקרבה. לאחר מכן הניח את הנחושת עטויה בחלק העליון של הסרט הדביק.

שלב 8: הגדרת מודולי Fab ותהליך כרסום

שלב 1: הפעל את המכונה וטען FabModules

מופעל על המכונה ולאחר מכן פתח את תוכנת מודול ה- Fab במערכת לינוקס (אני משתמש באובונטו) על ידי הקלדת הפקודה שלהלן במסוף לינוקס.

f ab

ואז יופיע חלון חדש. בחר תמונה (.png) כפורמט קובץ קלט ופורמט פלט כ- Roland MDX-20 mill (rml). לאחר מכן, לחץ על הלחצן Make_png_rml.

שלב 2: טען את תמונת עיצוב ה- PCB

בחלק העליון של החלון החדש בחר את הסיביה שבה אתה עומד להשתמש. לאחר מכן טען את פורמט-p.webp

שלב 3: הגדר X, Y & Z צירים

עוד לא סיימנו. כעת לחץ על כפתור התצוגה בלוח הבקרה של Modela MDX20. וודא שהסיבית צמודה היטב. לחץ פעם נוספת על כפתור התצוגה כדי לחזור למיקום ברירת המחדל. כעת הגדר את מיקומי X, Y על ידי הזנת המדידות (תלוי במיקום הלוח שלך) בתיבות הטקסט הרצויות. אני ממליץ לך לרשום איפשהו את עמדות ה- X & Y. אם משהו השתבש ואתה צריך להתחיל מההתחלה, אתה צריך את המיקומים המדויקים של X&Y כדי להמשיך בתהליך הטחינה, אחרת זה יבלבל.

הורד את ראש הכלי על ידי לחיצה על כפתור למטה. עצור כאשר ראש הכלי מגיע קרוב לעטפת הנחושת. לאחר מכן איבד את בורג ראש הכלי והורד מעט את המעט עד שהוא נוגע בשכבת הנחושת של ציפוי הנחושת. לאחר מכן, הדקו את הבורג שוב והחזירו את ראש הכלי למצב הבית על ידי לחיצה על כפתור התצוגה. עכשיו כולנו מסודרים. סגור את מכסה הבטיחות של המודלה ולחץ על כפתור שלח אותו. המודל יתחיל את תהליך הטחינה.

יידרש מינימום של 10 עד 13 דקות לטחינת עקבות ורפידות. לאחר סיום הטחינה קיבלתי תוצאה טובה.

שלב 4: חיתוך פריסת המתאר

לאחר סיום כרסום הטראס, גזרו את פריסת המתאר של הלוח (פשוט צורת הלוח הלוח). התהליך כמעט זהה. לצורך חיתוך הפריסה, שנה את הסיביות 1/64 ל 1/32 סיביות בראש הכלי. לאחר מכן טען את קובץ-p.webp

שלב 9: PCB סיים

להלן ה- PCB לאחר תהליך הטחינה!

שלב 10: הלחמת הרכיבים ב- PCB

עכשיו יש לי PCB סיים. כל מה שאני צריך לעשות הוא להלחם את הרכיבים על הלוח. בשבילי, זוהי משימה מהנה וקלה.

בכל הנוגע להלחמה, רכיבי חור דרך כל כך קלים להלחמה בהשוואה לרכיבי SMD. רכיבי SMD קטנים עקבותיהם. זה קצת קשה הלחמה למתחילים. יש הרבה סיכויים לעשות טעויות כמו מכשירי הקרה במקומות לא נכונים של רכיבים והדבר הנפוץ ביותר או לעשות גשרים בין עקבות לרפידות. אבל לכל אחד יש עצות וטריקים משלו להלחמה שהוא למד מניסיונו שלו. זה יהפוך את המשימה למהנה וקלה. אז קח את הזמן שלך להלחם את הרכיבים!

הנה איך אני עושה הלחמה

בדרך כלל אני מלחין קודם כל מיקרו -בקרים ומחשבים אחרים. ואז אני מלחין רכיבים קטנים כמו נגדים וקבלים וכו '…

סוף סוף רכיבי חורים, חוטים וסיכות כותרת. כדי להלחם את ה- USBTinyISP שלי, אני מבצע את אותם השלבים. כדי להלחם SMD בקלות, ראשית, אני מחמם את מגהץ הלחמה ל 350 מעלות צלזיוס. לאחר מכן הוסף קצת שטף הלחמה על כריות. ואז לחמם את הכרית שאני רוצה להלחם את הרכיבים, ואז אני מוסיף כמות קטנה של הלחמה לרפידה אחת של כרית הרכיב. בעזרת פינצטה תולשים את הרכיב ומניחים על הכרית ומחממים את הכרית למשך 2-4 שניות. לאחר מכן, הלחם את הרפידות הנותרות. אם אתה יוצר גשרים בין סיכות ועקבות או נותן הרבה הלחמה לרכיב, השתמש בסרט הפתיל הלחמה כדי להסיר את הלחמה לא רצויה. אני ממשיך באותם שלבים עד שה- PCB מולחם במלואו ללא כל בעיה. אם משהו השתבש, ראשית אני בודק היטב את כל העקבות והרכיבים שיש בהם הפסקות או גשרים באמצעות מגדלת ומולטימטר. אם מצאתי, אז אני מתקן את זה!

שלב 11: יצירת כבל ספק האינטרנט

כדי לחבר את המיקרו -בקר או מתכנת ISP אחר כדי להבהב את הקושחה. אנו זקוקים לחוט ריבון ריבוני בן שש קווים עם שני מחברי חוט נקביים 2x3. השתמשתי בחוט סרט בגודל 6 ערוצים וחיברתי בזהירות את הכותרת הנשית משני הצדדים. כדי לעשות יפה השתמשתי במהדק G. ראה את התמונה.

שלב 12: קושחה מהבהבת

כעת נוכל להבהב את הקושחה לספק האינטרנט שלנו. לשם כך אנו צריכים עוד מתכנת ISP. השתמשתי ב- USBTinyISP אחר, אך תוכל להשתמש בארדואינו כספקית אינטרנט לביצוע משימה זו. חבר את שני ספקי שירותי האינטרנט באמצעות מחבר ספק האינטרנט שיצרנו בעבר. לאחר מכן חבר USBinyISP (זה בו אנו משתמשים לתכנות) למחשב. וודא שספקית האינטרנט מזוהה במערכת שלך על ידי הקלדת הפקודה שלהלן במסוף לינוקס.

lsusb

שלב 1: התקן שרשרת כלים AVR GCC

קודם כל, עלינו להתקין את שרשרת הכלים. לשם כך, פתח מסוף לינוקס והקלד.

sudo apt-get install avrdude gcc-avr avr-libc make

שלב 2: הורד וחלץ את הקושחה

כעת הורד ופתח את קובצי הקושחה. אתה יכול להוריד אותו מכאן. לאחר הורדת קובץ ה- zip, חלץ למיקום טוב שתוכל למצוא בקלות (כדי למנוע בלבול מיותר).

שלב 3: צור קובץ

לפני צריבת הקושחה. עלינו לוודא שהקובץ המוגדר מוגדר עבור בקרי המיקרו של Attiny. לשם כך פתח את Makefile בכל עורך טקסט. לאחר מכן אשר MCU = Attiny45. עיין בתמונה למטה.

שלב 4: הבזק את הקושחה

כעת נוכל להבהב את הקושחה לספק האינטרנט שלנו. לשם כך אנו זקוקים למתכנת ISP אחר, כפי שאמרתי קודם. השתמשתי ב- FabTinyISP, שיצרתי קודם. אבל אתה יכול להשתמש בכל ספק אינטרנט או להשתמש בארדואינו כמתכנת ספק אינטרנט. חבר את שני ספקי שירותי האינטרנט באמצעות מחבר ספקי אינטרנט שיצרתי בעבר. לאחר מכן חבר את FabTinyISP (זה שבה אני משתמשת לתכנת ספק האינטרנט שלי) למחשב. ודא ש- Isp מזוהה במערכת שלך על ידי הקלדת הפקודה שלהלן במסוף לינוקס.

lsusb

עכשיו אנחנו מוכנים להבהב. פתח את הטרמינל בנתיב התיקיות של הקושחה הממוקמת והקלד "make" כדי ליצור את קובץ ה- hex. זה ייצור א. קובץ hex שעלינו לצרוב אותו ל- Attiny 45.

הקלד את הפקודה שלהלן במסוף לינוקס כדי להבהב את הקושחה אל המיקרו -בקר.

לעשות פלאש

שלב 5: הפעלת Fusebit

זהו, סיימנו להבהב את הקושחה. אבל אנחנו צריכים להפעיל את הנתיך. פשוט הקלד

לעשות נתיך

המסוף להפעלת הנתיך הפנימי.

כעת עלינו להסיר את המגשר או להשבית את סיכת האיפוס. הסרת חיבור המגשר אינה חובה, אנו יכולים להשבית את סיכת האיפוס. זה תלוי בך. אני בוחר להשבית את סיכת האיפוס.

שים לב:- אם תשבית את סיכת האיפוס, סיכת האיפוס תתנתק פנימית. פירוש הדבר שאתה לא יכול לתכנת אותו יותר לאחר השבתת סיכת האיפוס.

אם ברצונך להשבית את סיכת האיפוס, הקלד בצע את הפקודה הבאה במסוף.

rstdisbl

תקבל הודעת הצלחה. לאחר העלאת הקושחה בהצלחה אני צריך לבדוק שה- USBTinyISP פועל כראוי, לשם כך עליך להזין פקודה במסוף

sudo avrdude -c usbtiny -b9600 -p t45 -v

לאחר הזנת הפקודה, יקבל את משוב ההחזרה בחלון הטרמינל.

שלב 13: סיימנו

עכשיו אתה יכול להסיר את שני ההתקנים מהמחשב ולהשתמש ב- USBtiny שבנה כרגע כדי לתכנת לך את בקרי המיקרו מעכשיו. אני משתמש בספקית האינטרנט הזו כדי להבהב את סקיצות ה- Arduino שלי.