Kako izgraditi USBTiny ISP programera: pomoću CNC glodalice za PCB: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Jeste li razmišljali o tome kako izgraditi vlastiti elektronički projekt od nule?

Raditi elektroničke projekte toliko je uzbudljivo i zabavno za nas, tvorce. Ali većina proizvođača i entuzijasta hardvera koji tek napreduju u kulturi proizvođača, izgradili su svoje projekte s razvojnim pločama, matičnim pločama i modulima. Na ovaj način možemo izgraditi brzu prototipnu verziju našeg projekta. Ali bit će velike veličine i petljati u žice. Sličan slučaj dok koristite generičku PCB ploču, također izgleda neuredno i neprofesionalno!

Dakle, kako možemo izgraditi naše projekte na prikladniji način?

Najbolji način korištenja samostalnih PCB -a za naš projekt!

Dizajniranje i proizvodnja PCB -a za naš projekt bolji je i prikladniji način da izrazite svoju profesionalnost i ekspertizu !. Veličinu našeg projekta možemo smanjiti na kompatibilnu veličinu i prilagođene oblike, PCB -ovi izgledaju uredno, a čvrste veze neke su od prednosti.

Dakle, važno je kako izgraditi PCB isplativ i vremenski efikasan?

Možemo poslati naš dizajn proizvođaču PCB -a za izradu našeg dizajna PCB -a, ali trebalo bi proći dosta vremena i razneti vam džep. Druga metoda je prenošenje tonera pomoću laserskog štampača i foto papira. Ali također je potrebno vrijeme i testiranje vašeg nivoa pacijenata, a potreban vam je i trajni marker za zakrpljenje dijelova koji nisu urezani. Koristio sam ovu metodu dosta vremena i mrzim je.

Dakle, koji je najbolji način?

U mom slučaju, najbolji način korištenja CNC glodalica za izradu vaših PCB -a. Glodalice za PCB -ove daju vam PCB dobre kvalitete, a za izradu prototipa PCB -a potrebno je manje vremena, manje resursa i najjeftiniji način!

Dakle, napravimo USBtiny ISP programer koristeći CNC glodalicu!

Bez daljnjih radnji, počnimo!

Korak 1: Ne želite biti bogati

Zaista! ne želite kupiti glodalicu za PCB. Većina nas nema budžeta za kupovinu ovako skupe mašine. Nemam čak ni jedan.

Dakle, kako da pristupim mašini? Jednostavno, odem u fablab, makerspace ili hakerski prostor u svom lokalitetu! U mom slučaju, jednostavno odem u fablab i koristim mašinu po povoljnoj cijeni. Dakle, pronađite mjesto kao što je fablab ili prostor za izradu u svom mjestu. Za mene je cijena 48 ¢/sat za korištenje glodalice za PCB. Cijena se može razlikovati u vašem području. Dakle, kao što sam rekao, ne želite biti bogati!

Korak 2: Opis materijala

Lista komponenti

• 1 x mikrokontroler Attiny 45/85 (SOIC paket)
• 2 x 499 oma
• 2 x 49 ohma
• 2 x 1K
• 2 x 3,3 Zener dioda
• 1 x 0,1mf kondenzator
• 1 x plava LED dioda
• 1 x zelena LED dioda
• 1 x 2x3 Muške iglice zaglavlja (smd)
• 1 x 20 cm 6žični vrpčni kabel
• 2 x 2x3 ženski zaglavlje IDC vrpčasti kabelski prijelazni priključak
• 1x 4 cm x 8 cm FR4 Bakar presvučen

Napomena: (Otpornici, kondenzatori, diode i LED diode koriste se u ovim projektima je paket 1206)

Zahtevi za alate

• Stanica za lemljenje ili lemilica (mikro vrh)
• Olovna žica za lemljenje
• Pinceta (mikrotip)
• Desoldering Wick
• Alat iz treće ruke
• Multimetar
• Skidač žice
• Usisavač dima (opcionalno)

Zahtevi za mašine

Modela MDX20 (Bilo koja glodalica za PCB može obaviti posao, ali softver za kontrolu posla će se promijeniti)

Preuzmite resurse za ovaj projekt!

Korak 3: Šta je glodalica za PCB?

Glodalica za PCB je CNC (računarska numerička kontrola) mašina koja se koristila za izradu prototipa PCB -a. Mašine za glodanje PCB -a glodaju bakrene dijelove bakra obložene kako bi se vidjeli tragovi i pločice PCB -a. Glodalica za PCB dolazi s troosnim mehaničkim pokretom (X, Y, Z). Svakom osi upravlja koračni motor za precizne pokrete. Ovim pomacima osi upravlja računalni program davanjem naredbi G-koda. Gcode široko koristi programske jezike za numeričko upravljanje, većina mašina koristi g-kod za kontrolu osi mašina. Glava alata (obično glodalica) spojena na ove osi će istisnuti PCB -ove.

:- Mašina koju koristim je MODELA MDX20 CNC glodalica.

Modela MDX 20 PCB glodalica

Modela MDX20 je glodalica za PCB. Modela MDX20 obično se koristi za izradu PCB -a, ali možemo izraditi i lajsne, bakropise itd … Modela može glodati na različitim materijalima poput šperploče, voska, akrila, različitih PCB materijala poput Fr1 Fr4 itd … Model je lagan i dolazi s malim dimenzijama. Možemo ga postaviti čak i na malu radnu površinu. Ležaj (površina za glodanje) pričvršćen je na Y-os, a glava alata na X i Z. To znači da se kretanje kreveta kontrolira po osi Y, a kretanje glave alata po osi X i glavi alata kontrolira Z-os. Modela ima svoj računarski program. Ali ja koristim Linux program pod nazivom FABModules. FAB moduli komuniciraju s Modelom radi kontrole procesa rezanja i glodanja. Fab moduli nikada ne postavljaju osi X, Y, Z automatski, moramo ih postaviti ručno.

Korak 4: Započnite s Modelom MDX20

Ako želim glodati svoju PCB, u ovom slučaju, FabISP programer. Prvo mi je potreban dizajn PCB -a i okvirni izgled PCB -a. Glodanje PCB-a je dvostepeni proces. U prvoj fazi moram izrezati tragove i pločice PCB -a, a u drugoj fazi izrezati konturu PCB -a. Pomoću fab modula možemo pretvoriti-p.webp

Opće specifikacije

• Radni prostor: 203,2 x 152,4 mm
• Hod ose Z: 60,5 mm
• Brzina vretena: 6500 o / min

Glodalice Za upotrebu

• Glodalica: 1/4 inča (0,4 mm)
• Rezni bit: 1/8 inča (0,8 mm) bit

Korak 5: Šta je ISP (IN - sistem - programer)?

U sistemskom programatoru (ISP), takođe poznatom kao In-Circuit Serial Programmer (ICSP), je programer za mikrokontroler. ISP će pročitati uputstva i komande sa USB -a računara i poslati ih mikrokontroleru putem serijskog perifernog interfejsa (SPI). Jednostavno ISP uređaji omogućuju nam komunikaciju s mikrokontrolerom pomoću SPI linija. SPI je način komunikacije u mikrokontroleru. Svaka povezana periferija i sučelje komuniciraju s mikrokontrolerima putem SPI -a. Kao ljubitelju elektronike, prvo mi pada na pamet kada kažem o ISP -u MISO, MOSI SCK. Ove tri iglice su važne.

Jednostavno, ISP se koristi za narezivanje programa na mikrokontroler i takođe za komunikaciju sa vašim mikrokontrolerom!

Korak 6: USBTiny ISP: Sheme i raspored PCB -a

USBTiny ISP

USBTiny ISP je jednostavan USB AVR programer otvorenog koda i SPI interfejs. Jeftin je, jednostavan za izradu, odlično funkcionira s avrdudeom, kompatibilan je s AVRStudio i testiran u sustavu Windows, Linux i MacOS X. Savršen za studente i početnike ili kao programer za izradu sigurnosnih kopija.

Sve komponente se koriste u ovom projektu SMD komponente. Mozak USBTinyISP -a je mikrokontroler Attiny45.

Mikrokontroler ATtiny 45

Mikrokontroler koji se koristi u USBTinyISP-u je Attiny 45. Attiny45 je 8-bitni AVR mikrokontroler visokih performansi i male snage koji radi na RISC arhitekturi od strane Atmela (mikročip je nedavno kupio Atmel). Attiny 45 dolazi u pakovanju sa 8 pinova. Attiny 45 ima 6 I/O pinova, tri od njih su ADC pinovi (10 bitni ADC), a druga dva digitalna pina koji podržavaju PWM. Dolazi s 4KM flash memorije, 256 unutar sistema programibilnim EEPROM-om i 256B SRAM-om. Radni napon oko 1.8V do 5.5v 300mA. Attiny 45 podržava univerzalno serijsko sučelje. Verzije SMD i THT dostupne su na tržištu. Attiny 85 je viša verzija Attiny 45, oni su gotovo isti. Jedina razlika je u Flash memoriji, Attiny 45 ima 4KB flash, a Attiny 85 ima 8KB flash. Možemo izabrati ili Attiny 45 ili Attiny 85, Nije velika stvar, ali Attiny 45 je više za izradu FabTinyISP -a. Zvaničnu dokumentaciju pogledajte ovdje.

Korak 7: Postavite uređaj

Sada napravimo PCB pomoću glodalice za PCB. Uključio sam Trace layout i Cut layout u zip datoteku, zip datoteku možete preuzeti odozdo.

Preduvjet: Molimo preuzmite i instalirajte Fabmodule sa ove veze

Fabmoduli podržani samo na Linux mašinama, ja koristim Ubuntu!

Korak 1: Žrtveni sloj

Prije svega, radna ploča glodalice za PCB (glodalica AKA) je metalna ploča. Čvrst je i dobro građen. Ali u nekim slučajevima može doći do oštećenja pri grešci u dubinu. Dakle, stavljam žrtveni sloj na vrh glodalice (bakrena obloga postavljena na vrh glodalice kako bi se izbjeglo dodirivanje bitova u metalnoj ploči).

Korak 2: Učvrstite glodalicu 1/62 u glavu alata

Nakon postavljanja žrtvenog sloja, sada moram popraviti glodalicu (obično se koristi glodala 1/62) u glavu alata. Već sam objasnio dvostepeni proces glodanja PCB-a. Za glodanje tragova i pločica na PCB -u upotrijebite glodalicu 1/64 i postavite je na glavu alata pomoću imbus ključa. Prilikom mijenjanja bitova uvijek pazite na bitove. Vrh bita je toliko tanak, da ima više šanse da se slomi dok klizne s naših ruku čak i pri malom padu. kako bih prevladao ovu situaciju, stavio sam mali komad pjene ispod glave alata kako bih zaštitio od slučajnih padova.

Korak 3: Očistite bakrenu oblogu

Za ovaj projekt koristim bakar obložen FR1. FR-1 su otporne na toplinu i izdržljivije. No, bakrene pločice brzo će oksidirati. Bakar je magnet za otiske prstiju. Dakle, prije korištenja bakrenog sloja, čak i ako je novi, preporučujem vam da očistite PCB čistačem za PCB ili acetonom prije i nakon glodanja PCB -a. Za čišćenje PCB -a koristio sam sredstvo za čišćenje PCB -a.

Korak 4: Učvrstite bakar obložen na glodalicu

Nakon što očistite bakrenu oblogu, stavite bakarnu oblogu na vrh glodalice. Postavio sam bakrenu oblogu na glodalicu uz pomoć dvostrane ljepljive trake. Dvostrane ljepljive trake lako se uklanjaju i dostupne su po povoljnoj cijeni. Zalijepim dvostranu traku na vrh žrtvenog sloja. Zatim stavite bakar obložen na vrh ljepljive trake.

Korak 8: Postavite Fab module i proces glodanja

Korak 1: Uključite stroj i učitajte FabModule

uključen na računaru, a zatim otvorite softver Fab modula u Linux sistemu (koristim Ubuntu) upisivanjem naredbe ispod u Linux terminal.

f ab

Tada će se pojaviti novi prozor. Odaberite sliku (.png) kao format ulazne datoteke, a izlazni format kao Roland MDX-20 mill (rml). Nakon toga kliknite gumb Make_png_rml.

Korak 2: Učitajte sliku dizajna PCB -a

Na vrhu novog prozora odaberite bit koji ćete koristiti. zatim učitajte svoj-p.webp

Korak 3: Postavite osi X, Y i Z

Još nismo završili. Sada pritisnite dugme Pogled na kontrolnoj tabli Modela MDX20. provjerite je li bit dobro zategnut. pritisnite još jednom dugme za pregled da biste se vratili na zadani položaj. Sada postavite položaje X, Y unošenjem mjerenja (ovisno o položaju ploče) u željene okvire za tekst. Preporučujem vam da negdje zabilježite položaje X & Y. Ako je nešto pošlo po zlu i morate započeti iz prve, trebali biste imati tačne položaje X&Y da biste nastavili proces glodanja, inače će to pokvariti.

Spustite glavu alata pritiskom na tipku dolje. Zaustavite se kada glava alata dosegne blizu bakrene obloge. Zatim izgubite vijak s glavom alata i spustite bitu malo prema dolje dok ne dodirne bakreni sloj bakrene obloge. Zatim ponovno zategnite vijak i vratite glavu alata u početni položaj pritiskom na tipku View. Sada smo spremni. Zatvorite sigurnosni poklopac Modele i kliknite na dugme Pošalji ga. Modeli će započeti proces glodanja.

Za glodanje tragova i jastučića potrebno je najmanje 10 do 13 minuta. Nakon završetka glodanja postigao sam dobar rezultat.

Korak 4: Izrezivanje Outline izgleda

Nakon završetka glodanja u tragovima, izrežite vanjski izgled PCB -a (jednostavno oblik PCB -a). Postupak je gotovo isti. Za rezanje izgleda promijenite 1/64 bit na 1/32 bit u glavi alata. Zatim učitajte-p.webp

Korak 9: Gotova PCB

Evo PCB -a nakon procesa glodanja!

Korak 10: Lemljenje komponenti na PCB -u

Sada imam gotovu PCB. sve što trebam učiniti je lemiti komponente na PCB -u. Za mene je to zabavan i lak zadatak.

Što se tiče lemljenja, komponente kroz rupe su tako jednostavne za lemljenje u usporedbi sa SMD komponentama. SMD komponente su malih dimenzija. za početnike je malo teško lemiti. Postoje mnoge šanse da napravite greške, poput hladnog lemljenja, zamjene komponenti i najčešće stvari ili napravite mostove između tragova i jastučića. Ali svatko ima svoje savjete i trikove za lemljenje koje su naučili iz vlastitog iskustva. ovo će ovaj zadatak učiniti zabavnim i lakim. Zato odvojite vrijeme za lemljenje komponenti!

Evo kako radim lemljenje

Obično prvo lemim mikrokontrolere i druge IC -ove. Zatim sam lemio male komponente poput otpornika i kondenzatora itd …

Na kraju komponente, žice i igle zaglavlja. Za lemljenje USBTinyISP -a slijedim iste korake. Za jednostavno lemljenje SMD -ova, prvo zagrijavam lemilicu na 350 ° C. Zatim dodajte malo lemnog fluksa na jastučiće. Zatim zagrijte jastučić koji želim lemiti komponente, a zatim dodam malu količinu lemljenja u jedan jastučić komponentnog jastučića. Pincetom odvojite komponentu i stavite je na jastučić i zagrijte jastučić 2-4 sekunde. Nakon toga lemite preostale jastučiće. Ako napravite mostove između igala i tragova ili dajete puno lema na komponentu, upotrijebite vrpcu za lemljenje kako biste uklonili neželjeni lem. Nastavljam iste korake dok se PCB potpuno ne zalemi bez ikakvih problema. Ako je nešto pošlo po zlu, prvo pomno provjeravam sve tragove i komponente s prekidima ili mostovima pomoću povećala i multimetra. Ako sam pronašao, ispravio sam ga!

Korak 11: Izrada ISP kabela

Za povezivanje mikrokontrolera ili nekog drugog davatelja internetskih usluga programator za bljeskanje firmvera. potrebna nam je šestoredna ribon ribon žica sa dva 2x3 ženska konektora. Koristio sam 6 -kanalnu trakastu žicu od 4/3 stope i pažljivo spojio ženski zaglavlje s obje strane. Za to sam dobro upotrijebio G stezaljku. vidi sliku.

Korak 12: Trepćući firmver

Sada možemo prebaciti firmver na našeg ISP -a. Za to nam je potreban još jedan ISP programer. Koristio sam drugi USBTinyISP, ali za ovaj zadatak možete koristiti Arduino kao ISP. Povežite oba ISP -a koristeći ISP konektor koji smo prethodno napravili. Zatim spojite USBinyISP (onaj koji koristimo za programiranje) na računar. Uvjerite se da je ISP otkriven u vašem sistemu upisivanjem naredbe ispod u Linux terminal.

lsusb

Korak 1: Instalirajte lanac alata AVR GCC

Prije svega, moramo instalirati lanac alata. Da biste to učinili, otvorite Linux terminal i upišite.

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

Korak 2: Preuzmite i raspakirajte firmver

Sada preuzmite i raspakirajte datoteke firmvera. Možete ga preuzeti odavde. Nakon preuzimanja zip datoteke ekstrahirajte je na dobro mjesto koje možete lako pronaći (kako biste izbjegli nepotrebne zabune).

Korak 3: Napravite datoteku

Prije snimanja firmvera. moramo osigurati da je makefile konfiguriran za Attiny mikrokontrolere. Da biste to učinili, otvorite Makefile u bilo kojem uređivaču teksta. zatim potvrdite MCU = Attiny45. Pogledajte sliku ispod.

Korak 4: Flash ažurirajte firmver

Sada možemo prebaciti firmver na našeg ISP -a. Za to nam je potreban još jedan ISP programer, kao što sam ranije rekao. Koristio sam FabTinyISP koji sam ranije napravio. Ali možete koristiti bilo kojeg ISP -a ili Arduino kao ISP programera. Povežite oba ISP -a pomoću ISP konektora koji sam prethodno napravio. Zatim povežite FabTinyISP (onaj koji koristim za programiranje svog ISP -a) na računar. Uvjerite se da je Isp otkriven u vašem sistemu upisivanjem naredbe ispod u Linux terminal.

lsusb

Sada smo spremni za blic. Otvorite terminal u putanji do fascikle smještenog firmvera i upišite "make" da napravite.hex datoteku. Ovo će generirati a. hex datoteku koju moramo snimiti u Attiny 45.

Upišite donju naredbu u Linux terminalu da biste prebacili firmver na mikrokontroler.

napravi blic

Korak 5: Omogućavanje Fusebit -a

To je sve, završili smo s bljeskanjem firmvera. Ali moramo aktivirati osigurač. Samo upišite

napraviti osigurač

terminal za aktiviranje unutarnjeg osigurača.

Sada moramo ili ukloniti kratkospojnik ili onemogućiti pin za resetiranje. Uklanjanje kratkospojne veze nije obavezno, možemo onemogućiti pin za resetiranje. O tebi ovisi. Odlučio sam onemogućiti pin za resetiranje.

Napomena:- Ako onemogućite pin za resetiranje, pin za resetiranje će se interno isključiti. Znači da ga više ne možete programirati nakon onemogućavanja pina za poništavanje.

Ako želite onemogućiti pin za resetiranje, upišite naredbu ispod u terminalu.

rstdisbl

Dobit ćete poruku uspjeha. Nakon uspješnog učitavanja firmvera, moram provjeriti radi li USBTinyISP ispravno, da biste to učinili, morate unijeti naredbu u terminal

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

Nakon unosa naredbe, dobit ćete povratnu povratnu informaciju u prozoru terminala.

Korak 13: Gotovi smo

Sada možete ukloniti oba uređaja s računara i koristiti USB -mrežicu koja je trenutno izgrađena za programiranje mikrokontrolera od sada. Koristim ovog davatelja internetskih usluga za bljeskanje Arduino skica.