Satshakit ploče: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-31 10:20

Hej, tvorci 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 Fab Akademiju koje sam obavila 2015. S ciljem izrade fabbed drona, odlučila sam objaviti prototip kontrolera leta, kao prvu ploču satshakita. Samo nakon tjedan dana ploču je replicirao Jason Wang iz Fab Lab Taipei. To mi je dalo nevjerojatan osjećaj da vidim nekoga kako replicira i uspješno koristi moj projekt, da od tada nikada nisam prestao izrađivati drugu elektroniku otvorenog koda.

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

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

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

Više informacija ovdje:

Veliko hvala nevjerojatnim Fab Labsima 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 Satshakit napraviti ili izmijeniti

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

Za zabavu i učenje možete reći: D!

I to je točno, kao i njihova specifična uporaba.

Na slikama neki projekti koji su koristili satshakit ploče.

Klikom na naziv ploče na donjem popisu, doći ćete do spremišta github sa svim podacima koji su vam potrebni za izradu i/ili izmjenu:

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

Datoteke ploče također su spojene kao privitak u ovom koraku.

Ovdje je pregled funkcionalnosti i značajki svake od ploča:

• satshakit

  • ploča opće namjene zasnovana na atmega328p
  • potpuno poput golog Arduina UNO -a bez USB -a i regulatora napona
  • programirati pomoću USB-u-serijskog pretvarača
  • primjeri projekata koji ga koriste: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit mikro

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

• satshakit višejezgreni

  • ploča opće namjene zasnovana na atmega328p
  • dvoslojna verzija satshakita, s 2 x atmega328p po jedna za svaku stranu
  • dizajn s više ploča koji se mogu slagati, s 328p spojenim putem I2C
  • korisno za multi-mcu sustave (npr. svaka ploča upravlja različitim skupom senzora)
  • programirati pomoću USB-u-serijskog pretvarača
  • primjeri projekata koji ga koriste: Bluetooth trilateracija, satshakit IoT sustav

• satšakit 128

  • ploča opće namjene zasnovana na atmega1284p
  • dvije hardverske serije, 16K ram, 128K flash, više I/O od atmega328p
  • kompaktna ploča s više hardverskih resursa od satshakita
  • programirati 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 s Multiwii
  • podržava do 8 motora, 6-kanalnih prijamnika i samostalni IMU
  • opcionalno integrirana ploča za distribuciju energije
  • primjeri projekata koji ga koriste: satshacopter-250X

• mini kontrolor leta satshakit

  • manja verzija kontrolera leta satshakit, također temeljena na atmega328p
  • pogodno za mini DIY dronove (poput onih od 150 mm), kompatibilno s Multiwii
  • podržava do 4 motora i 4 -kanalni prijemnik
  • integrirana razdjelna ploča
  • primjeri projekata koji ga koriste: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • ploča s dva mikrokontrolera za kontrolu leta, koristeći atmega328p i atmega1284p
  • pogodan za naprednu primjenu dronova
  • atmega1284p može ubrizgati naredbe za let pomoću Multiwii serijskog protokola za automatski let
  • primjer projekta koji ga koristi: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • ploča zasnovana na atmega328p, prilagođena za rad kao kontroler stroja s GRBL -om
  • opcijski ugrađeni USB-u-serijski pretvarač i USB priključak
  • završni graničnici filtrirani šumom
  • GRBL raspoređen pinout
  • primjeri projekata koji ga koriste: LaserDuo, Bellissimo stroj za crtanje
• satshakit-mega
  • ploča opće namjene zasnovana na atmega2560p, pomalo nalik na montiranu Arduino Mega
  • ugrađeni USB-u-serijski pretvarač i USB priključak
  • 8K ram, 256K flash, 4 hardverske serije
  • primjeri projekata koji ga koriste: LaserDuo

• satshakit-m7

  • Ploča opće namjene na bazi STM32F765
  • integrirani USB kontroler na čipu, USB priključak
  • 216Mhz, 512K ram, 2MB blic
  • tone značajki, također mogu pokrenuti FREE-RTOS
  • projekt koji ga koristi: moja sljedeća platforma za dronove i robotiku (još nije objavljena)

• satstep6600

  • upravljač koraka 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 na bazi čipa CH340
  • integrirani regulator napona
  • kratkospojnik napon za odabir od 3.3V i 5V
  • projekti koji ga koriste: satshakit-grbl, FollowMe robot tracker

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

Vrlo ste dobrodošli u izmjeni originalnih dizajna kako bi odgovarali vašim projektima;)!

Korak 2: Oprema i pripreme

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

1. CNC glodanje
2. Lasersko graviranje od vlakana/Yag lasera (u osnovi one s 1064nm)

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

Također, sve ploče mogu biti izrađene samo pomoću stolnog/malog CNC stroja i/ili laserskog graviranja bez posebnih ograničenja s jednom ili drugom tehnikom.

Usput, laserski stroj s vlaknima/Yag laserom može lako koštati nekoliko tisuća dolara, pa pretpostavljam da bi za mnoge od vas mali CNC stroj bio bolji!

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

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

Evo popisa preporučenih CNC strojeva malih formata koje možete koristiti:

• FabPCBMaker, open source fabbed cnc 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, osobno brušen paket od 0,5 mm (LQFP100) s finim podešavanjem
• Roland MDX-20, malo, ali super pouzdano rješenje tvrtke Roland
• Roland SRM-20, novija zamjenska verzija MDX-20
• Othermill, sada BantamTools, pouzdan i precizan CNC s malim formatom
• Roland MDX-40, veći stolni cnc, može se koristiti i za veće stvari

Za graviranje tragova preporučujem korištenje sljedećih krajnjih mlinova:

• 0,4 mm 1/64 za većinu tiskanih ploča, primjer
• Iskošeno 0,2 mm za poslove srednje težine, na primjer (provjerite je li krevet ravan!)
• Pokosica od 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 za uporabu je FR1 ili FR2 (35 μm).

Stakloplastika u FR4 lako bi istrošila krajnje glodalice, a i njezina 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)
• desoldering pletenica
• par preciznih pinceta
• ruke pomoći
• stolna lampa s povećalom
• 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 dobili strojni kod određenog formata koji vam je potreban, morate koristiti softver Computer Aided Manufacturing (CAM).

Slobodno upotrijebite bilo koji CAM koji vam se sviđa, pogotovo ako dolazi s vašim strojem i osjećate se ugodno s njim.

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

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

• Spremište i upute za skladištenje 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

  • tragove
  • izrezati

• satshakit mikro

  • tragove
  • izrezati

• satshakit višejezgreni

  svg

• satšakit 128

  • tragove
  • izrezati

• kontrolor leta satshakit

  • tragove
  • izrezati

• mini kontrolor leta satshakit

  • tragove
  • izrezati

• satshakit nero

  • tragove
  • izrezati

• satshakit GRBL

  • tragove
  • izrezati
• satshakit mega
  • tragove
  • izrezati

• satshakit M7

  • tragove
  • izrezati

• satstep6600

  • vrhunski tragovi
  • gornji izrez
  • donji tragovi
  • donji izrez

• satsha ttl

  • tragove
  • izrezati

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

1. upotrijebite Autodesk Eagle za promjenu ploče prema vašim potrebama
2. upotrijebite 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 gumb sloja
3. Odaberite samo gornji dio i jastučiće (također VIA u slučaju da je PCB dvoslojan poput satstep6600)

4. Uvjerite se da imena signala neće biti prikazana na slici tako da odete na Postavi-> Razno i poništite odabir

   1. nazivi signala na podlozi
   2. nazivi signala na tragovima
   3. nazivi prikaza 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. unesite razlučivost od najmanje 1500 DPI
   4. Odaberite mjesto spremanja datoteke (Pregledaj)
8. pritisni 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-> obrezivanje za odabir (zadržite crnu marginu oko 3-4 mm)
2. izvezite trenutnu sliku kao tragove.png
3. ponovno 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 odabiru pravokutnika klikom na Odaberi-> Zaobljeni pravokutnik-> i stavite vrijednost 15
5. sada desnom tipkom miša kliknite unutar odabranog područja i Uredi-> Ispunite s BG bojom (provjerite je li bijela, obično zadana)
6. izvezite ovu sliku kao izrez.png
7. sada otvorite datoteku traces-p.webp" />
8. pomoću alata-> alati za bojenje-> punjenje kante popunite bijelom bojom sva crna područja koja nisu rupe
9. izvezite ovu sliku kao rupe.png

Nakon što preuzmete-p.webp

Morate generirati GCode za svaki pojedinačni-p.webp

Za datoteku traces-p.webp

1. idite na
2. otvorite datoteku traces.png

3. odaberite svoj stroj:

   1. gcodes će raditi za strojeve zasnovane na GRBL -u (obično se i mali kineski cnc temelje na njemu)
   2. Roland RML za Roland
4. odaberite postupak 1/64
5. U slučaju da ste odabrali Roland RML, odaberite svoj stroj (SRM-20 ili neki drugi itd.)

6. uredite sljedeće postavke:

   1. brzina, preporučujem 3 mm/s s 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, dok se tragovi ne prikažu nakon pritiska na izračunaj)
7. pritisnite gumb za izračunavanje
8. pričekajte da se staza generira
9. pritisnite gumb za spremanje da biste spremili Gcode

Za hole-p.webp

1. učitajte rupe-p.webp" />
2. odaberite postupak 1/32

3. uredite sljedeće postavke:

   1. smanjiti brzinu, preporučujem 1-2mm/s
   2. provjerite i stavite (malo više od) debljinu vašeg bakarnog lima od PCB -a
   3. provjerite i umetnite promjer alata za izrez (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 stroj s bakrenim limom.

U ovom zadatku trebali biste 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 ležajem stroja.

Ravnost bakrenog lima bit će osobito 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 malo će probiti izrezani kraj, kako bi se osiguralo da rez potpuno prolazi kroz bakreni lim.

Preporuča 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 izradu prilično ravnog kreveta (pogledajte priložene slike):

1. pronaći ravan komad materijala za žrtveni sloj koji je već proizveden prilično ravan (npr. komad MDF -a ili ekstrudiranog akrila); provjerite može li alat za izrezivanje prodrijeti u njega i neće se slomiti jer je pretvrd
2. izrežite žrtveni sloj prema veličini 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; dvostruka bočna traka trebala bi pokriti veći dio površine na jednako raspodijeljen način
4. pričvrstite bakreni lim na dvostranu traku; pokušajte na jednak način gurnuti svu njegovu površinu
5. pričvrstite žrtveni sloj na podlogu vašeg CNC stroja, po mogućnosti s 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 dolje navedene korake:

1. postavite odgovarajući alat u steznu čahuru (ili držač alata)
2. prije pomicanja osi X i Y pomaknite se prema gore osi Z kako biste izbjegli rušenje krajnjeg mlina
3. pomaknite os X i Y na relativnu ishodišnu točku, 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 upotrijebiti za uzimanje nulte točke osi Z, cilj ovog koraka je pobrinuti se 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 nula Z točka
   2. možete pokušati provjeriti električnu povezanost od alata do bakrene površine multimetrom; sonde multimetra pričvrstite na krajnji mlin i na bakreni lim, zatim pokušajte sići s osi Z na minimalnom koraku; kada multimetar zapišti to je vaša nulta točka Z
   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 kako bi dodirnula bakrenu površinu; zatim zatvorite glodalice u steznu čahuru i postavite to kao Z nultu točku
   4. upotrijebite senzor koji je isporučio stroj, u ovom slučaju kada će krajnji mlin dodirnuti senzor, stroj će automatski uzeti početnu točku Z

I konačno ste spremni za početak graviranja PCB -a:)

Preporuča se ostati 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 tiskana ploča ugravirana na nekim područjima, a ne na nekim drugim, tada vaš bakreni lim nije ravan

  ako vaši alati imaju cilindrični kraj, možete uzeti samo malo dublju os Z 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 smanjiti brzinu pomaka pri rezanju
• ako ste razbili (sasvim novi) krajnji mlin, smanjite brzinu za dosljedan iznos
• ako su vam tragovi uništeni ili previše tanki, možda ste preduboki, provjerite i debljinu tragova u Eagleu ili provjerite postavke CAM -a, osobito ako je promjer krajnjih glodala točan

Kad dođe vrijeme za izrezivanje, ne zaboravite promijeniti alat za krajnju glodalicu i otvoriti datoteku izreza ili rupa. Nakon što ste to učinili, ne zaboravite ponovno uzeti SAMO Z osi Z osi, ovaj put ne morate biti toliko precizni u dodirivanju površine bakrenog lima.

Kad dođe vrijeme za uklanjanje PCB -a sa žrtvenog sloja, pokušajte ga polako izvući tankim odvijačem. Učinite to ponovno vrlo pažljivo kako biste izbjegli pucanje ploče.

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