Satshakit ploče: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-31 10:17

Hej, proizvođači i fabričari!

Jeste li ikada sanjali da kod kuće napravite vlastitu naprednu ploču mikrokontrolera i koristite smd komponente?

To je pravo uputstvo za vas i za mozak vašeg sljedećeg projekta:)

A kad mislim kod kuće, mislim da biste mogli kupiti svu opremu za izradu svih ovih PCB -a za nekoliko stotina dolara (pogledajte sljedeće korake) i staviti je u samo jedan radni prostor!

Sve je počelo od mog putovanja na Akademiju Fab 2015. godine. S ciljem da napravim fabulirani dron, odlučio sam objaviti prototip kontrolera leta, kao prvu ploču satshakita. Samo nakon jedne sedmice tablu je replicirao Jason Wang iz Fab Lab Taipei. Ovo mi je dalo nevjerojatan osjećaj da vidim nekoga kako replicira i uspješno koristi moj projekt, da od tada nisam prestao stvarati drugu elektroniku otvorenog koda.

Ploče su zatim replicirane i modificirane nekoliko stotina puta od svjetske zajednice Fab Lab, kao iskustvo učenja o tome kako napraviti PCB -e i oživjeti mnoge projekte Fab Lab -a. Danas je na githubu objavljeno još nekoliko satshakits ploča:

• https://github.com/satshakit
• https://github.com/satstep/satstep6600
• https://github.com/satsha-utilities/satsha-ttl

Ako se pitate šta je Fab Academy, samo razmislite o iskustvu učenja o tome "kako napraviti (skoro) bilo šta" što će vam promijeniti život, kao i meni:)!

Više informacija ovdje:

Veliko hvala nevjerovatnim Fab Labs-ima koji su mi pomogli u stvaranju satshakit ploča: Fab Lab Kamp-Lintfort

Hochschule Rhein-Waal Friedrich-Heinrich-Allee 25, 47475 Kamp-Lintfort, Njemačka

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milano, Italija +39.02.36519890

Korak 1: Odlučite koji će Satshakit napraviti ili izmijeniti

Prije nego što napravite jednu od satshakit ploča, razmislite o tome šta biste htjeli s njom učiniti.

Za zabavu i učenje možete reći: D!

I to je točno, kao i njihova specifična upotreba.

Na slikama neki projekti koji su koristili satshakit ploče.

Klikom na naziv ploče na donjoj listi, doći ćete do github spremišta sa svim informacijama koje su vam potrebne za proizvodnju i/ili izmjenu:

• Eagle sheme i ploče za izradu pomoću CNC/lasera
• Po želji Eagle datoteke za njihovu proizvodnju u Kini, koristim PcbWay
• Opis materijala (BOM)
• Slike i video zapisi ploče rade

Datoteke na ploči također su spojene kao privitak u ovom koraku.

Evo pregleda funkcionalnosti i karakteristika svake ploče:

• satshakit

  • ploča opće namjene zasnovana na atmega328p
  • potpuno kao goli Arduino UNO bez USB -a i regulatora napona
  • programabilno pomoću USB-u-serijskog pretvarača
  • primjeri projekata koji ga koriste: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit micro

  • mini ploča opće namjene zasnovana na atmega328p
  • napravljeno za upotrebu u aplikacijama sa ograničenim prostorom
  • primjeri projekata koji ga koriste: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit višejezgreni

  • ploča opće namjene zasnovana na atmega328p
  • dvoslojna verzija satshakita, sa 2 x atmega328p po jedan za svaku stranu
  • dizajn sa više ploča sa mogućnošću slaganja, sa 328p povezanim putem I2C
  • korisno za multi-mcu sisteme (npr. svaka ploča upravlja različitim skupom senzora)
  • programabilno pomoću USB-u-serijskog pretvarača
  • primjeri projekata koji ga koriste: Bluetooth trilateracija, satshakit IoT sistem

• satshakit 128

  • ploča opće namjene zasnovana na atmega1284p
  • dvije hardverske serije, 16K ram, 128K flash, više I/O od atmega328p
  • kompaktna ploča sa više hardverskih resursa od satshakita
  • programabilno pomoću USB-u-serijskog pretvarača
  • primjeri projekata koji ga koriste: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• kontrolor leta satshakit

  • ploča zasnovana na atmega328p
  • kontroler leta za DIY dronove kompatibilan sa Multiwii
  • podržava do 8 motora, 6-kanalni prijemnik i samostalni IMU
  • opcionalno integrisana ploča za distribuciju energije
  • primjeri projekata koji ga koriste: satshacopter-250X

• mini kontroler leta satshakit

  • manja verzija satshakit kontrolera leta, takođe zasnovana na atmega328p
  • pogodno za mini DIY dronove (poput 150 mm), kompatibilno s Multiwii
  • podržava do 4 motora i 4 -kanalni prijemnik
  • integrisana ploča za distribuciju energije
  • primjeri projekata koji ga koriste: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • dvostruka ploča kontrolera leta za mikrokontroler, koristeći atmega328p i atmega1284p
  • pogodan za naprednu primjenu dronova
  • atmega1284p može ubrizgati komande fly koristeći Multiwii serijski protokol, za automatski let
  • primjer projekta koji ga koristi: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • ploča zasnovana na atmega328p, prilagođena za rad kao kontroler mašine sa GRBL -om
  • opcionalni ugrađeni USB-u-serijski pretvarač i USB konektor
  • završni graničnici filtrirani šumom
  • GRBL uređen pinout
  • primjeri projekata koji ga koriste: LaserDuo, Bellissimo mašina za crtanje
• satshakit-mega
  • ploča opće namjene zasnovana na atmega2560p, pomalo nalik na montirani Arduino Mega
  • ugrađeni USB-u-serijski pretvarač i USB konektor
  • 8K ram, 256K flash, 4 hardverske serije
  • primjeri projekata koji ga koriste: LaserDuo

• satshakit-m7

  • Ploča opće namjene zasnovana na STM32F765
  • integrirani USB kontroler na čipu, USB konektor
  • 216Mhz, 512K ram, 2MB blic
  • tone funkcija, mogu raditi i sa FREE-RTOS-om
  • projekt koji ga koristi: moja sljedeća platforma za dronove i robotiku (još nije objavljena)

• satstep6600

  • koračni pogon pogodan za Nema23/Nema24 motore
  • Vršna struja 4,5A, ulazni napon 8-40V
  • integrirana zaštita od termičkog zatvaranja, prenapona i zaključavanja napona
  • optički izolirani ulazi
  • projekti koji ga koriste: LaserDuo, Rex reciklator filamenata

• satsha-ttl

  • USB u serijski pretvarač baziran na čipu CH340
  • integrisani regulator napona
  • kratkospojnici mogu se odabrati naponi od 3.3V i 5V
  • projekti koji ga koriste: satshakit-grbl, FollowMe robot tracker

Sve ploče su objavljene pod CC BY-NC-SA 4.0.

Vrlo ste dobrodošli u izmjeni originalnih dizajna kako bi se uklopili u vaše projekte;)!

Korak 2: Oprema i pripreme

Prije svega, razgovarajmo o procesima koji se koriste za proizvodnju ovih pločica:

1. CNC glodanje
2. Lasersko graviranje na vlaknima/Yag laserima (u osnovi one sa 1064nm)

Kao što možete primijetiti, nema graviranja između ovih. A razlog je taj što ja (kao i zajednica Fab Lab -a) ne volim previše koristiti kiseline zbog zagađenja i opasnih razloga.

Također, sve ploče mogu se izraditi samo upotrebom desktop/male CNC mašine i/ili laserskim graviranjem bez posebnih ograničenja s jednom ili drugom tehnikom.

Usput, laserska mašina sa vlaknima/Yag laserom može lako koštati nekoliko hiljada dolara, pa pretpostavljam da bi za mnoge od vas mala CNC mašina bila bolja!

Ako nekoga zanima proces laserskog graviranja, preporučujem da pogledate sljedeće uputstvo:

fabacademy.org/archives/2015/doc/fiber-lase…

Evo popisa preporučenih CNC mašina malih formata koje možete koristiti:

• FabPCBMaker, fabbed cnc otvorenog koda od jednog od mojih učenika Ahmeda Abdellatifa, za manje od 100 USD potrebna su neka manja poboljšanja, uskoro će se ažurirati
• 3810, minimalistički mali cnc, nikad isproban, ali izgleda da bi mogao
• Eleks Mill, super jeftin mini cnc, lično glodan paket od 0,5 mm (LQFP100) sa finim podešavanjem
• Roland MDX-20, malo, ali super pouzdano rješenje iz Rolanda
• Roland SRM-20, novija zamjenska verzija MDX-20
• Othermill, sada BantamTools, pouzdan i precizan CNC CNC malog formata
• Roland MDX-40, veći desktop cnc, može se koristiti i za veće stvari

Za graviranje tragova preporučujem sljedeće glodalice:

• 0,4 mm 1/64 za većinu ploča, na primjer
• Iskošeno 0,2 mm za poslove srednje težine, na primjer (provjerite je li krevet ravan!)
• Pokošeno 0,1 mm za super precizne poslove, primjer 1, primjer 2 (provjerite je li krevet ravan!)

I sljedeći dijelovi za izrezivanje PCB -a:

Konturni alat od 1 mm, primjer1, primjer2

Čuvajte se kineskih, trajat će zaista nekoliko rezova!

Preporučeni bakreni lim koji se koristi je FR1 ili FR2 (35µm).

Stakloplastika u FR4 lako bi istrošila krajnje glodalice, a i njena prašina može biti prilično opasna za vaše zdravlje.

Sljedeći su alati koje trebate imati u svom lemilici:

• lemna stanica, (neke preporuke: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• pletenica za odlemljivanje
• par preciznih pinceta
• ruku pomoći
• stona lampa sa lupom
• aplikacija za povećalo
• žica za lemljenje, 0,5 mm bi bilo dobro
• elektroničke komponente, (Digi-Key, Aliexpress i tako dalje …)
• usisavač dima za lemljenje
• multimetar

Korak 3: Pripremite datoteke za glodanje

Da biste generirali GCode ili da biste dobili strojni kod određenog formata, morate koristiti softver Computer Aided Manufacturing (CAM).

Slobodno upotrijebite bilo koji CAM koji vam se sviđa, pogotovo ako ovaj dolazi s vašom mašinom i osjećate se ugodno s njom.

U ovom tutorijalu ću vam pokazati kako koristiti Fab Modules, otvoreni izvorni web-CAM od prof. Neila Gershenfelda i njegovih saradnika.

Fab moduli dostupni su kao samostalna instalacija na vašem računaru ili na mreži:

• Spremište i upute za instalaciju Fab modula:
• Mrežna verzija Fab Modules:

Radi jednostavnosti pokazat ću vam kako koristiti internetsku verziju.

Prije svega, Fab moduli uzimaju kao ulaz crno -bijelu-p.webp

Ako želite napraviti postojeću satshakit ploču bez izmjena, sve što trebate učiniti je preuzeti-p.webp

• satshakit

  • tragovi
  • izrez

• satshakit micro

  • tragovi
  • izrez

• satshakit višejezgreni

  svg

• satshakit 128

  • tragovi
  • izrez

• kontrolor leta satshakit

  • tragovi
  • izrez

• mini kontroler leta satshakit

  • tragovi
  • izrez

• satshakit nero

  • tragovi
  • izrez

• satshakit GRBL

  • tragovi
  • izrez
• satshakit mega
  • tragovi
  • izrez

• satshakit M7

  • tragovi
  • izrez

• satstep6600

  • top tragovi
  • gornji izrez
  • donji tragovi
  • donji izrez

• satsha ttl

  • tragovi
  • izrez

U slučaju da želite izmijeniti postojeći dizajn satshakita, morate učiniti još dva koraka:

1. koristite Autodesk Eagle za promjenu ploče prema vašim potrebama
2. koristite uređivač rasterskih slika za pripremu-p.webp" />

Nakon što izvršite potrebne izmjene, slijedite ove korake za izvoz-p.webp

1. Otvorite izgled ploče
2. Pritisnite dugme sloja
3. Odaberite samo gornji dio i jastučiće (također VIA -e u slučaju da je PCB dvoslojan poput satstep6600)

4. Uvjerite se da imena signala neće biti prikazana na slici ako odete na Set-> Misc i poništite odabir

   1. nazivi signala na jastučiću
   2. imena signala na tragovima
   3. nazive ekrana
5. Zumirajte dizajn ploče tako da odgovara vidljivom ekranu
6. Odaberite Datoteka-> Izvoz-> Slika

7. U skočnom prozoru za izvoz slike postavite sljedeće:

   1. provjerite jednobojno
   2. odaberite Područje-> prozor
   3. otkucajte rezoluciju od najmanje 1500 DPI
   4. Odaberite lokaciju za spremanje datoteke (Pregledaj)
8. pritisnite dugme ok

Nakon toga trebali biste imati crno -bijeli-p.webp

Vrijeme je da otvorite sliku pomoću Gimpa i izvršite sljedeće korake (pogledajte priložene slike):

1. u slučaju da slika ima velike crne margine, izrežite je pomoću alata-> alati za odabir-> alat za odabir pravokutnika, a zatim odaberite sliku-> izrežite za odabir (i dalje držite neku crnu marginu oko 3-4 mm)
2. izvezite trenutnu sliku kao traces.png
3. ponovo upotrijebite Alati-> Alati za odabir-> alat za odabir pravokutnika i odaberite sve tragove (ostavite i dalje crnu marginu oko nje, poput 1 mm)
4. opcionalno stvorite neki file u izboru pravokutnika klikom na Select-> Rounded Rectangle-> i stavite vrijednost 15
5. sada kliknite desnim tasterom miša unutar odabranog područja i uredite-> Popunite BG bojom (provjerite je li bijela, obično zadana)
6. izvezite ovu sliku kao cutout.png
7. sada otvorite datoteku traces-p.webp" />
8. koristeći Alati-> alati za bojenje-> punjenje kante, popunite sva crna područja koja nisu rupe bijelom bojom
9. izvezite ovu sliku kao hole.png

Nakon što preuzmete-p.webp

Morate generirati GCode za svaki-p.webp

Za datoteku traces-p.webp

1. idite na
2. otvorite datoteku traces.png

3. odaberite mašinu:

   1. gcodes će raditi za mašine zasnovane na GRBL -u (obično se i mali kineski cnc baziraju na njemu)
   2. Roland RML za Roland
4. odaberite proces 1/64
5. U slučaju da ste odabrali Roland RML, odaberite svoju mašinu (SRM-20 ili drugu itd.)

6. uredite sljedeće postavke:

   1. brzina, preporučujem 3 mm/s sa alatom od 0,4 mm i 0,2 mm, 2 mm/s za 0,1 mm
   2. X0, Y0 i Z0, sve ih postavite na 0
   3. dubina reza može biti 0,1 mm kod cilindričnih alata 0,4 mm, 0 mm kod skošenih
   4. promjer alata mora biti onaj koji imate (ako je neke tragove nemoguće napraviti, prevarite ga tako da stavite nešto manji promjer onog koji imate, sve dok se tragovi ne prikažu nakon pritiska na izračunaj)
7. pritisnite dugme za izračunavanje
8. pričekajte da se staza generira
9. pritisnite dugme za spremanje da biste spremili Gcode

Za hole-p.webp

1. učitajte hole-p.webp" />
2. odaberite proces 1/32

3. uredite sljedeće postavke:

   1. smanjite brzinu, preporučujem 1-2 mm/s
   2. provjerite i unesite (malo više od) debljinu vašeg bakarnog lima
   3. provjerite i umetnite promjer alata za izrezivanje (obično 0,8 ili 1 mm)

Sačuvajte datoteke koje ste spremili jer će nam trebati za izradu PCB -a s CNC glodalicom.

Korak 4: Glodanje PCB -a

Jedno jednostavno pravilo za uspješno CNC glodanje vaših PCB -a je da dobro pripremite mašinski sloj sa bakarnim limom.

U ovom zadatku trebate biti vrlo mirni i što precizniji. Što više uložite u ove dvije stvari, to ćete imati bolje rezultate.

Cilj je učiniti bakrenu površinu što je moguće paralelnijom (ravnom) s ležištem stroja.

Ravnost bakrenog lima bit će posebno kritična ako glodate PCB -e visoke preciznosti, za koje su potrebni skošeni alati poput onih s krajevima 0,2 mm ili 0,1 mm.

Uzmite u obzir da nakon graviranja tragova PCB -a i dalje trebate izrezati PCB, a za to je potrebno imati ono što nazivamo žrtveni sloj.

Žrtveni sloj će lagano prodrijeti s kraja izrezanog kraja, kako bi se osiguralo da rez prolazi potpuno kroz bakreni lim.

Preporučuje se upotreba tanke dvostruke bočne trake za lijepljenje bakrenog lima na žrtveni sloj i izbjegavanje nabora koje bi traka mogla imati.

Evo nekoliko osnovnih koraka za postavljanje prilično ravnog kreveta (pogledajte priložene slike):

1. pronađite ravan komad materijala za žrtveni sloj, koji je već proizveden prilično ravan (npr. komad MDF -a ili ekstrudiranog akrila); pazite da alat za izrezivanje može prodrijeti u njega i da se neće slomiti jer je previše tvrd
2. izrežite žrtveni sloj za veličinu kreveta vašeg cnc -a
3. pričvrstite trake dvostruke bočne trake na žrtveni sloj, zategnite je neposredno prije pričvršćivanja kako biste bili sigurni da se neće pojaviti nabori ili mjehurić zraka; dvostrana traka treba pokriti veći dio površine na jednak način
4. pričvrstite bakreni lim na dvostranu traku; pokušajte na jednak način gurnuti svu njegovu površinu
5. pričvrstite žrtveni sloj na podlogu vaše CNC mašine, po mogućnosti sa nečim što se kasnije lako uklanja, ali čvrsto, poput stezaljki, vijaka

Nakon postavljanja kreveta vrijeme je za pripremu CNC stroja za glodanje. Također ova operacija zahtijeva pažnju i preciznost. Ovisno o vrsti CNC -a koji imate, ti se koraci mogu malo razlikovati, ali ne previše.

Za pripremu CNC stroja za glodanje slijedite donje korake:

1. instalirajte odgovarajući alat u steznu glavu (ili držač alata)
2. prije pomicanja osi X i Y pomaknite se malo prema gore osi Z kako biste izbjegli rušenje krajnje glodalice
3. pomaknite os X i Y do relativne ishodišne tačke, u slučaju da ste koristili Fab module, ovo je donji lijevi dio-p.webp" />
4. prije nuliranja X i Y u softveru za upravljanje strojem provjerite ima li dovoljno prostora za glodanje ploče
5. postavite kao X i Y nultu točku trenutni položaj stroja
6. polako se spustite prema osi Z, postavljajući krajnje glodalice blizu bakrene površine

7. postoje različite tehnike koje možete koristiti za uzimanje nulte točke osi Z, cilj ovog koraka je osigurati da alati lagano dodiruju bakrenu površinu:

   1. jedna tehnika funkcionira pokretanjem vretena i spuštanjem pomoću minimalne veličine koraka stroja; kada čujete drugačiji zvuk uzrokovan time da krajnji mlin lagano prodire u površinu, to je vaša Z nulta točka
   2. možete pokušati provjeriti električnu povezanost alata s bakrenom površinom pomoću multimetra; pričvrstite sonde multimetra na krajnji mlin i na bakreni lim, zatim pokušajte sići s osi Z na minimalnom koraku; kada multimetar zapišti to je vaša Z nulta točka
   3. priđite alatom blizu površine ostavljajući između njih nekoliko mm (npr. 2-3 mm), zatim otvorite steznu čahuru i pustite krajnju glodalicu da se spusti da dodirne bakrenu površinu; zatim zatvorite glodalice u steznik i postavite ovo kao Z nultu točku
   4. upotrijebite senzor koji vam je osigurala mašina, u ovom slučaju kada će krajnji mlin dodirnuti senzor, stroj će automatski uzeti Z ishodišnu točku

I konačno ste spremni za početak rada na graviranju PCB -a:)

Preporučuje se da ostanete blizu stroja kako biste pažljivo promatrali jeste li pogriješili u gore navedenim koracima, a možda i zaustavili i ponovo pokrenuli posao s potrebnim popravcima i/podešavanjima.

Nekoliko brzih savjeta o problemima:

• ako je vaša štampana ploča ugravirana na nekim područjima, a ne na nekim drugim, onda vaš bakreni list nije ravan

  ako vaši alati imaju cilindrični kraj, možete uzeti samo malo dublju Z os i ponovno pokrenuti posao u istom položaju; isto vrijedi i za skošene alate i ako razlika u dubini graviranja nije velika

• ako vaši tragovi imaju oštre rubove, bilo bi bolje da smanjite brzinu pomaka pri rezanju
• ako ste razbili (sasvim novi) krajnji mlin, smanjite brzinu za dosljedan iznos
• ako su vam tragovi uništeni ili suviše tanki, možda ste preduboki, provjerite i debljinu tragova u Eagle -u ili provjerite postavke CAM -a, posebno ako je promjer krajnjih glodala tačan

Kad dođe vrijeme za izrezivanje, ne zaboravite promijeniti alat za krajnju glodalicu i otvoriti datoteku izreza ili rupa. Nakon što to učinite, sjetite se da ponovo uzmete SAMO nultu točku osi Z, ovaj put ne morate biti toliko precizni u dodirivanju površine bakrenog lima.

Kad dođe vrijeme da uklonite PCB iz žrtvenog sloja, pokušajte ga polako izvući tankim odvijačem. Učinite to ponovo vrlo pažljivo kako ne biste napukli ploču.

Na kraju ovog koraka trebali biste imati nevjerojatno ugraviranu PCB u rukama:) !!