USBTiny ISP Programcısı Nasıl Yapılır: CNC PCB Freze Makinesi Kullanılarak: 13 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Kendi elektronik projenizi sıfırdan nasıl oluşturacağınızı düşündünüz mü?

Elektronik projeleri yapmak biz yapımcılar için çok heyecan verici ve eğlenceli. Ancak maker kültürüne yeni adım atan çoğu yapımcı ve donanım meraklısı, projelerini geliştirme panoları, devre tahtaları ve modüllerle inşa etti. Bu şekilde projemizin hızlı prototip versiyonunu oluşturabiliriz. Ancak hacimli olacak ve devre tahtası kablolarıyla karıştırılacaktır. Genel bir PCB kartı kullanırken benzer bir durum, aynı zamanda dağınık ve profesyonelce görünmüyor!

Peki projelerimizi daha uygun bir şekilde nasıl inşa edebiliriz?

Projemiz için Bağımsız PCB kullanmanın en iyi yolu!

Projemiz için bir PCB tasarlamak ve üretmek, profesyonelliğinizi ve uzmanlığınızı ifade etmenin daha iyi ve kolay bir yoludur!. Projemizin boyutunu uyumlu bir boyuta ve özel şekillere indirgeyebiliriz, PCB'lerin düzgün görünmesi ve sağlam bağlantıların avantajlarından bazılarıdır.

Öyleyse, önemli olan, maliyet etkin ve zaman açısından etkin bir PCB'yi nasıl inşa ettiğimizdir?

PCB tasarımımızı üretmesi için tasarımımızı bir PCB üreticisine gönderebiliriz, ancak zaman alıcı olmalı ve cebinizi patlatmalıdır. Diğer bir yöntem ise lazer yazıcı ve fotoğraf kağıdı kullanarak toner aktarma yöntemi yapmaktır. Ama aynı zamanda zaman alıyor ve hasta seviyenizi test ediyor ve ayrıca kazınmamış kısımları yamalamak için kalıcı bir işaretleyiciye ihtiyacınız var. Bu yöntemi çok zaman kullandım ve bundan nefret ediyorum.

Peki, en iyi yol nedir?

Benim durumumda, PCB'nizi oluşturmak için CNC freze makinelerini kullanmanın en iyi yolu. PCB freze makineleri size kaliteli PCB sağlar ve PCB prototiplerini üretmek için daha az zaman, daha az kaynak ve en ucuz yol alır!

Öyleyse, bir CNC freze makinesi kullanarak bir USBtiny ISP programcısı oluşturalım!

Daha fazla uzatmadan, başlayalım!

Adım 1: Zengin Olmak İstemiyorsunuz

Yok canım! PCB freze makinesi satın almak istemezsiniz. Çoğumuzun böyle pahalı bir makine alacak bütçesi yok. Bende bir tane bile yok.

Peki, bir makineye nasıl erişebilirim? Basitçe, bulunduğum yerdeki bir fablab, makerspace veya bir hackerspace'e gidiyorum! Benim durumumda, sadece bir fablab'a gidiyorum ve makineyi ucuz bir fiyata kullanıyorum. Bu nedenle, bulunduğunuz yerde fablab veya makerspace gibi bir yer bulun. Bana göre PCB freze makinesini kullanmanın fiyatı 48¢/saat. Bulunduğunuz yere göre fiyat değişebilir. Yani dediğim gibi zengin olmak istemezsiniz!

Adım 2: Malzeme Listesi

Bileşen listesi

• 1 x Attiny 45/85 mikrodenetleyici (SOIC paketi)
• 2 x 499 Ohm
• 2 x 49 Ohm
• 2 x 1K
• 2 x 3.3 Zener diyot
• 1 x 0.1mf kapasitör
• 1 x Mavi led
• 1 x Yeşil led
• 1 x 2x3 Erkek başlık pimi (smd)
• 1 x 20cm 6telli Şerit kablo
• 2 x 2x3 Dişi Başlık IDC Şerit Kablo Geçiş Konnektörü
• 1x 4cm x 8cm FR4 Bakır Kaplama

Lütfen dikkat: (Dirençler, kapasitörler, diyotlar ve ledler bu projelerde kullanılmaktadır 1206 pakettir)

Araç gereksinimleri

• Lehimleme istasyonu veya havya (Mikro uç)
• Lehimleme Kurşun tel
• Cımbız (mikro uç)
• Lehim sökücü fitil
• Üçüncü el alet
• multimetre
• tel striptizci
• Duman Emici (Opsiyonel)

Makine Gereksinimi

Modela MDX20 (İşi herhangi bir PCB freze makinesi yapar, ancak iş kontrol yazılımı değişecektir)

Bu proje için kaynakları indirin!

Adım 3: PCB Freze Makinesi Nedir?

PCB freze makinesi, PCB prototiplerini imal etmek için kullanılan bir CNC (Bilgisayar Sayısal Kontrol) makinesidir. PCB freze makineleri, PCB'nin izlerini ve pedlerini oluşturmak için bakır kaplamanın bakır kısımlarını frezeler. PCB freze makinesi, üç eksenli bir mekanik harekete (X, Y, Z) sahiptir. Her eksen, hassas hareketler için bir step motor tarafından kontrol edilir. Bu eksen hareketleri bir bilgisayar programı tarafından G kodu komutları verilerek kontrol edilir. Gcode, Sayısal kontrol programlama dillerini yaygın olarak kullanıyor, makinelerin çoğu, makinelerin eksenini kontrol etmek için g kodunu kullanıyor. Bu eksenlere bağlanan bir takım kafası (genellikle bir freze ucu) PCB'leri frezeleyecektir.

:- Kullandığım makine bir MODELA MDX20 CNC freze makinesidir.

Modela MDX 20 PCB Freze Makinesi

Modela MDX20, PCB freze makinesidir. Modela MDX20 genellikle PCB üretmek için kullanılır ancak kalıplama, gravür vb. de yapabiliriz… Modela, Kontrplak, Mum, Akrilik, Fr1 Fr4 vb. gibi farklı PCB malzemeleri gibi farklı malzemeler üzerinde freze yapabilir. Modela hafiftir ve küçük boyutlu olarak gelir. Küçük bir masaüstüne bile yerleştirebiliriz. Yatak (freze yüzeyi) Y eksenine takılır ve takım kafası X ve Z'ye takılır. Bu, yatağın hareketinin Y ekseni tarafından kontrol edildiği ve takım kafasının hareketinin X ekseni ve takım kafası tarafından kontrol edildiği anlamına gelir. Z ekseni tarafından kontrol edilir. Modela'nın kendi bilgisayar programı var. Ama FABModules adlı bir Linux programı kullanıyorum. FABmodülleri, kesme ve frezeleme sürecini kontrol etmek için Modela ile iletişim kurar. Fab Modüller X, Y, Z eksenini asla otomatik olarak ayarlamaz, manuel olarak ayarlamamız gerekir.

Adım 4: Modela MDX20'yi Kullanmaya Başlayın

PCB'mi frezelemek istersem, bu durumda bir FabISP programcısı. İlk önce bir PCB tasarım düzenine ve bir PCB anahat düzenine ihtiyacım var. PCB frezeleme iki aşamalı bir işlemdir. İlk aşamada PCB'nin izlerini ve pedlerini frezelemem gerekiyor ve ikinci aşamada PCB taslağını kesmem gerekiyor. Fab modüllerini kullanarak-p.webp

Genel Özellikler

• Çalışma Alanı: 203.2 x 152.4 mm
• Z ekseni stroku: 60.5mm
• Mil hızı: 6500RPM

Freze Uçları Kullanılacak

• Freze Ucu: 1/64 inç (0,4 mm) bit
• Kesme Ucu: 1/32 inç (0,8 mm) bit

Adım 5: ISP (IN - Sistem - Programcı) Nedir?

In-Circuit Serial Programmer (ICSP) olarak da bilinen In System Programmer (ISP), bir mikrodenetleyici programcısıdır. ISP, bilgisayar USB'sinden talimatları ve komutları okuyacak ve seri çevresel arabirim (SPI) aracılığıyla Mikrodenetleyiciye gönderecektir. Basitçe ISP cihazları, SPI hatlarını kullanarak mikrodenetleyici ile iletişim kurmamızı sağlar. SPI, mikrodenetleyicideki iletişim yoludur. Her bağlı çevre birimi ve arabirim, SPI aracılığıyla mikro denetleyicilerle iletişim kurar. Bir elektronik meraklısı olarak ISP denilince ilk aklıma gelen MISO, MOSI SCK oluyor. Bu üç pin önemli pinlerdir.

Basitçe, ISP programları mikrodenetleyiciye yazmak için kullanılır ve ayrıca mikrodenetleyicinizle iletişim kurmak için kullanılır!

Adım 6: USBTiny ISP: Şemalar ve PCB Düzeni

USB Minik ISP

USBTiny ISP, basit bir açık kaynaklı USB AVR programcısı ve SPI arabirimidir. Düşük maliyetlidir, yapımı kolaydır, avrdude ile harika çalışır, AVRStudio uyumludur ve Windows, Linux ve MacOS X altında test edilmiştir. Öğrenciler ve yeni başlayanlar için veya bir yedekleme programcısı olarak mükemmeldir.

Bu projelerde tüm bileşenler SMD Bileşenleri kullanılmaktadır. USBTinyISP'nin beyni bir Attiny45 mikro denetleyicisidir.

ATtiny 45 Mikrodenetleyici

USBTinyISP'de kullanılan mikrodenetleyici Attiny 45'tir. Attiny45, Atmel tarafından RISC Architecture (Atmel'in yakın zamanda satın aldığı mikroçip) üzerinde çalışan, yüksek performanslı ve düşük güçlü 8-bit AVR mikrodenetleyicidir. Attiny 45, 8 pinli bir pakette gelir. Attiny 45'te 6 I/O pini vardır, bunlardan üçü ADC pinleri (10 bit ADC) ve diğer ikisi PWM'yi destekleyen Digital pinlerdir. 4KM flash bellek, 256 Sistem İçi Programlanabilir EEPROM ve 256B SRAM ile birlikte gelir. 1.8V ila 5.5v 300mA civarında çalışma voltajı. Attiny 45, Evrensel Seri Arabirimi destekler. Hem SMD versiyonu hem de THT versiyonları piyasada mevcuttur. Attiny 85, Attiny 45'in daha yüksek bir versiyonudur, Neredeyse aynıdırlar. Tek fark Flash bellekte, Attiny 45'te 4KB flash ve Attiny 85'te 8KB flash var. Attiny 45 veya Attiny 85'i seçebiliriz, Büyük bir anlaşma değil ama Attiny 45, FabTinyISP yapmak için yeterli. Buradan resmi belgelere bakın.

7. Adım: Makineyi Kurun

Şimdi PCB freze makinesini kullanarak PCB'yi oluşturalım. Zip dosyasına Trace layout ve Cut layout'u ekledim, zip dosyasını aşağıdan indirebilirsiniz.

Ön Talep: Lütfen bu bağlantıdan Fabmodülleri indirip kurun

Fabmodüller yalnızca Linux makinelerinde desteklenir, Ubuntu kullanıyorum!

Adım 1: Kurban Katmanı

Her şeyden önce, PCB freze makinesinin (AKA freze yatağı) çalışma plakası metal bir plakadır. Sağlamdır ve iyi inşa edilmiştir. Ancak bazı durumlarda yanlışlıkla fazla derinlikte kesim yaparken zarar verebilir. Bu yüzden, freze yatağının üzerine bir kurban tabakası yerleştiriyorum (metal plakadaki uçlara dokunmamak için freze yatağının üzerine bakır kaplı bir kaplama yerleştirilmiş).

Adım 2: 1/62 freze ucunu alet kafasına sabitleyin

Kurban tabakasını yerleştirdikten sonra, şimdi freze ucunu (genellikle 1/62 freze ucu kullanılır) alet kafasına sabitlemem gerekiyor. PCB'lerin iki aşamalı frezeleme sürecini zaten açıkladım. PCB'nin izlerini ve pedlerini frezelemek için 1/64 freze ucu kullanın ve Allen anahtarını kullanarak alet kafasına yerleştirin. Bitleri değiştirirken bitlere her zaman ekstra özen gösterin. Ucu çok incedir, küçük bir düşüşte bile elimizden kayarken ucu kırma şansı daha fazladır. Bu durumun üstesinden gelmek için, kazayla düşmelere karşı korumak için alet kafasının altına küçük bir köpük parçası yerleştirdim.

Adım 3: Bakır kaplamayı temizleyin

Bu proje için FR1 bakır kaplı kullanıyorum. FR-1 ısıya dayanıklı ve daha dayanıklıdır. Ancak bakır kaplamalar hızla oksitlenir. Bakırlar parmak izi mıknatıslarıdır. Bu nedenle, yeni olsa bile bir bakır kaplama kullanmadan önce, PCB'yi frezelemeden önce ve sonra PCB'yi bir PCB temizleyici veya aseton ile temizlemenizi tavsiye ederim. PCB'yi temizlemek için bir PCB temizleyici kullandım.

Adım 4: Bakır kaplamayı freze tablasına sabitleyin

Bakır kaplamayı temizledikten sonra bakır kaplamayı freze yatağının üstüne yerleştirin. Bakır kaplamayı çift taraflı yapışkan bant yardımıyla freze tablasına yerleştirdim. Çift taraflı yapışkan bantların çıkarılması çok kolaydır ve ucuz bir fiyata mevcuttur. Kurban tabakasının üstüne çift taraflı bandı yapıştırıyorum. Ardından bakır kaplamayı yapışkan bandın üstüne yerleştirin.

Adım 8: Fab Modüllerini ve Frezeleme İşlemini Ayarlayın

Adım 1: Makineye güç verin ve FabModülleri Yükleyin

makineyi açın ve ardından Linux terminalinde aşağıdaki komutu yazarak Fab modül yazılımını bir Linux sisteminde açın (Ubuntu kullanıyorum).

ab

Ardından yeni bir pencere açılacaktır. Girdi dosya formatı olarak image(.png) ve Roland MDX-20 mill(rml) çıktı formatı olarak seçin. Bundan sonra Make_png_rml düğmesine tıklayın.

Adım 2: PCB tasarım Resmini yükleyin

Yeni pencerenin üst kısmında kullanacağınız biti seçin. daha sonra Load-p.webp

3. Adım: X, Y ve Z Eksenlerini Ayarlayın

Henüz işimiz bitmedi. Şimdi Modela MDX20 kontrol panelindeki Görünüm düğmesine basın. biraz sıkı olduğundan emin olun. varsayılan konuma geri dönmek için görünüm düğmesine bir kez daha basın. Şimdi istediğiniz metin kutularına ölçümleri girerek (tahta konumunuza göre değişir) X, Y konumlarını ayarlayın. X & Y pozisyonlarını bir yere not etmenizi tavsiye ederim. Bir şeyler ters giderse ve en baştan başlamanız gerekiyorsa, frezeleme işleminize devam etmek için tam X&Y konumlarına ihtiyacınız olmalıdır, aksi takdirde işler karışacaktır.

Aşağı düğmesine basarak alet kafasını aşağı indirin. Alet kafası bakır kaplamaya yaklaştığında durun. Ardından alet başlı vidayı gevşetin ve ucu bakır kaplamanın bakır tabakasına değene kadar biraz aşağı indirin. Ardından vidayı tekrar sıkın ve Görünüm düğmesine basarak alet kafasını başlangıç konumuna geri getirin. Şimdi hepimiz hazırız. Modela'nın güvenlik Kapağını kapatın ve Gönder düğmesine tıklayın. Modela, öğütme işlemini başlatacaktır.

İzleri ve pedleri frezelemek en az 10 ila 13 dakika sürecektir. Frezelemeyi bitirdikten sonra iyi bir sonuç aldım.

4. Adım: Anahat düzenini kesme

İz frezelemeyi bitirdikten sonra, PCB anahat düzenini kesin (sadece PCB'nin şekli). Süreç neredeyse aynı. Düzeni kesmek için, araç kafasında 1/64 biti 1/32 bit olarak değiştirin. Ardından kesme düzeni-p.webp

Adım 9: Bitmiş PCB

İşte frezeleme işleminden sonraki PCB!

Adım 10: Bileşenlerin PCB Üzerinde Lehimlenmesi

Şimdi bitmiş bir PCB'm var. tek yapmam gereken PCB üzerindeki bileşenleri lehimlemek. Benim için eğlenceli ve kolay bir iş.

Lehimleme söz konusu olduğunda, SMD bileşenleriyle karşılaştırıldığında, delikten geçen bileşenlerin lehimlenmesi çok kolaydır. SMD bileşenleri, ayak izlerinde küçüktür. yeni başlayanlar için lehimlemek biraz zor. Soğuk lehimler gibi bileşenlerin yanlış yerleştirilmesi ve en yaygın olanı gibi hatalar yapma veya izler ve pedler arasında köprüler yapma şansı çoktur. Ancak herkesin kendi deneyimlerinden öğrenilen kendi lehimleme ipuçları ve püf noktaları vardır. bu, bu görevi eğlenceli ve kolay hale getirecek. Bu yüzden bileşenleri lehimlemek için zaman ayırın!

İşte Lehimlemeyi Nasıl Yaparım

Genellikle önce Mikrodenetleyicileri ve Diğer IC'leri lehimlerim. Sonra dirençler ve kapasitörler gibi küçük bileşenleri lehimliyorum…

Sonunda delikten geçen bileşenler, teller ve başlık pimleri. USBTinyISP'mi lehimlemek için aynı adımları izliyorum. SMD'leri kolayca lehimlemek için önce havyayı 350°C'ye ısıtıyorum. Ardından pedlere biraz lehim akı ekleyin. Ardından bileşenleri lehimlemek istediğim pedi ısıtın, ardından bileşen pedinin tek bir pedine az miktarda lehim ekliyorum. Cımbız kullanarak bileşeni koparın ve pedin üzerine yerleştirin ve pedi 2-4 saniye ısıtın. Bundan sonra, kalan pedleri lehimleyin. Pimler ve izler arasında köprüler yapıyorsanız veya bir bileşene çok fazla lehim veriyorsanız, istenmeyen lehimi çıkarmak için lehim fitili şeridini kullanın. PCB tamamen lehimlenene kadar aynı işlemlere devam ediyorum. Bir şeyler ters giderse, önce bir büyüteç ve multimetre kullanarak tüm izleri ve kırılmaları veya köprüleri olan bileşenleri dikkatlice kontrol ederim. Bulursam düzeltirim!

Adım 11: ISP Kablosunun Yapılması

Bellenimi flaş etmek için mikrodenetleyiciyi veya başka bir ISS programlayıcısını bağlamak için. iki adet 2x3 dişi tel bağlayıcıya sahip altı hatlı bir şerit şerit tele ihtiyacımız var. 4/3 fit 6 kanal şerit tel kullandım ve dişi başlığı her iki tarafa dikkatlice bağladım. Güzel yapmak için bir G kelepçesi kullandım. resme bakın.

Adım 12: Firmware'i Yanıp Sönme

Artık firmware'i ISS'mize flash edebiliriz. Bunu yapmak için başka bir ISP programlayıcısına ihtiyacımız var. Başka bir USBTinyISP kullandım, ancak bu görevi yapmak için ISP olarak bir Arduino kullanabilirsiniz. Daha önce yaptığımız ISP konektörünü kullanarak her iki ISP'yi de bağlayın. Ardından USBinyISP'yi (programlama için kullandığımız) bilgisayara bağlayın. Linux terminaline aşağıdaki komutu yazarak ISP'nin sisteminizde algılandığından emin olun.

lsusb

1. Adım: AVR GCC takım zincirini kurun

Her şeyden önce, takım zincirini kurmamız gerekiyor. Bunu yapmak için bir Linux terminali açın ve yazın.

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

Adım 2: Bellenimi indirin ve sıkıştırmasını açın

Şimdi bellenim dosyalarını indirin ve açın. Buradan indirebilirsiniz. Zip dosyasını indirdikten sonra, kolayca bulabileceğiniz iyi bir konuma çıkartın (gereksiz karışıklıkları önlemek için).

3. Adım: Dosya oluştur

Bellenimi yakmadan önce. makefile dosyasının Attiny mikrodenetleyicileri için yapılandırıldığından emin olmamız gerekiyor. Bunu yapmak için Makefile'ı herhangi bir metin düzenleyicide açın. ardından MCU = Attiny45'i onaylayın. Aşağıdaki resme bakın.

Adım 4: Bellenimi flaşlayın

Artık firmware'i ISS'mize flash edebiliriz. Bunu yapmak için daha önce söylediğim gibi başka bir ISP programlayıcısına ihtiyacımız var. Daha önce yaptığım bir FabTinyISP kullandım. Ancak herhangi bir ISP'yi kullanabilir veya bir Arduino'yu ISP programcısı olarak kullanabilirsiniz. Daha önce yaptığım ISP konektörünü kullanarak her iki ISP'yi de bağlayın. Ardından FabTinyISP'yi (ISS'mi programlamak için kullandığım) bilgisayara bağlayın. Linux terminaline aşağıdaki komutu yazarak Isp'nin sisteminizde algılandığından emin olun.

lsusb

Şimdi flaş yapmaya hazırız. Bulunan bellenimin klasör yolundaki terminali açın ve.hex dosyasını yapmak için " make" yazın. Bu bir üretecektir. Attiny 45'e yazmamız gereken hex dosyası.

Firmware'i mikrodenetleyiciye yüklemek için Linux terminaline aşağıdaki komutu yazın.

flaş yapmak

Adım 5: Fusebit'i Etkinleştirme

Bu, bellenimi yanıp sönmeyi bitirdik. Ama sigortayı etkinleştirmemiz gerekiyor. sadece yazın

sigorta yapmak

Dahili sigortayı etkinleştirmek için terminal.

Şimdi jumper'ı çıkarmamız veya sıfırlama pimini devre dışı bırakmamız gerekiyor. Jumper bağlantısını kaldırmak zorunlu değildir, reset pinini devre dışı bırakabiliriz. Sana bağlı. Sıfırlama pimini devre dışı bırakmayı seçiyorum.

Lütfen dikkat: - Sıfırlama pimini devre dışı bırakırsanız, Sıfırlama piminin dahili olarak bağlantısı kesilecektir. Sıfırlama pimini devre dışı bıraktıktan sonra artık programlayamayacağınız anlamına gelir.

Sıfırlama pimini devre dışı bırakmak istiyorsanız, terminalde aşağıdaki komutu yazın.

rstdisbl

Bir başarı mesajı alacaksınız. Bellenimi başarıyla yükledikten sonra, USBTinyISP'nin düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol etmem gerekiyor, bunu yapmak için terminalde bir komut girmeniz gerekiyor

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

Komutu girdikten sonra, terminal penceresinde dönüş geri bildirimini alacaktır.

Adım 13: Bitirdik

Artık her iki cihazı da bilgisayardan kaldırabilir ve bundan sonra mikrodenetleyicilerinizi programlamak için şu anda oluşturulmuş olan USBtiny'yi kullanabilirsiniz. Arduino eskizlerimi flaş etmek için bu ISS'yi kullanıyorum.