Sadece Özgür Yazılım Kullanarak PCB Tasarımı ve İzolasyon Frezeleme: 19 Adım (Resimlerle)

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

Bu Eğitilebilir Kitapta, yalnızca Windows'ta ve Mac'te çalışan ücretsiz yazılımı kullanarak kendi PCB'lerinizi nasıl tasarlayacağınızı ve üreteceğinizi göstereceğim.

İhtiyacın olan şeyler:

• internet bağlantısı olan bilgisayar
• cnc freze/yönlendirici, ne kadar doğru olursa o kadar iyi
• 45°/20° V-Bit
• 0,8 mm matkap ucu
• 3 mm parmak freze
• bakır kaplı tahta
• çift taraflı yapışkan bant

1. Adım: Yazılımı Alın

Aşağıdaki yazılıma ihtiyacınız var:

• fritzing
• Inkscape
• makercam

Bağlantılara tıklayın, yazılımı bilgisayarınıza indirin ve yükleyin. Doğrudan tarayıcınızda çalıştığı için Makercam'in indirilmesi/kurulması gerekmez.

2. Adım: Fritzing'de Tasarım

Fritzing'i başlatın ve yeni bir çizim başlatın.

Pencerenin üst kısmındaki devre tahtası sekmesine tıklayarak devre tahtası görünümüne gidin.

Sağ tarafta parça kitaplığınız var, devrenizde olmasını istediğiniz bileşenleri seçin ve bunları devre tahtası penceresine sürükleyip bırakın. Parçaların pin, değer ve boyut gibi istenen özelliklere sahip olduğundan emin olun. Seçili bileşenin bu değişkenlerini ekranınızın sağ alt kısmındaki Denetçide değiştirebilirsiniz.

Bu örnekte, 12V'luk bir röleyi değiştirmek için Arduino Nano kullanan bir devre yapıyorum. Bunun için tabana dirençli bir transistöre ve ayrıca röle bobinine paralel bir yakalama diyotuna ve iki vidalı terminale ihtiyacım var.

Bileşenler arasındaki bağlantılar/kablolar, bileşenin bir ayağına/pimine tıklanarak ve sürüklenerek yapılır. Tellerdeki bükülme noktaları, bir telin içine tıklayıp sürükleyerek yapılabilir.

Devrenin çalışması için ihtiyacınız olan ve gerçek bir devre tahtasında yapacağınız tüm bağlantıları yapın.

Adım 3: Şematik Görünüm

Şimdi Şematik Görünüme gidin.

Tüm bileşenlerinizi ve bağlantılarını içeren bir kablo şeması göreceksiniz. Bileşenleri makul bir sırayla sürükleyerek ve kesikli bağlantı çizgilerini kendileri kesişmeyecek şekilde tıklayıp sürükleyerek işleri düzenleyin.

Adım 4: PCB Görünümü

PCB Görünümüne gidin.

Bileşenlerinizi makul bir sırayla sürükleyin. İyi bir kural, en fazla pime sahip bileşenleri merkeze ve diğer bileşenleri çevresine yerleştirmektir. Kompakt bir dağıtım elde etmeye çalışın.

Parçalar, arka planda gördüğünüz ızgaraya otomatik olarak kilitlenir. Izgara boyutunu değiştirmek için Görünüm -> Izgara boyutunu ayarla seçeneğine gidin.

Adım 5: Otomatik Yönlendirme

Routing -> Autorouter/DRC settings üzerine tıklayın ve özel üretim tipini seçin. Artık makinenize/parmak frezenize/devrenize bağlı olarak iz genişliğini istediğiniz kalınlığa ayarlayabilirsiniz. 48mil kullandım. "Tamam" ı tıklayın.

Gri dikdörtgeni (PCB Kartı) seçin ve Müfettiş'te katmanlar açılır menüsünü "tek katman (tek taraflı)" olarak değiştirin.

Şimdi pencerenin altındaki Autoroute düğmesine basın ve yönlendirme işini bilgisayarın yapmasına izin verin!

Adım 6: Biraz Daha Yönlendirme

Otomatik Yönlendirme tamamlandığında, büküm noktalarına tıklayıp sürükleyerek izleri düzenleyin. Bükme noktasına sağ tıklayın ve kaldırmak için bükme noktasını kaldır'ı seçin.

Bazen Otomatik Yönlendiricinin yönlendiremeyeceği bağlantılar vardır. Kesikli bağlantı çizgilerine tıklayıp sürükleyerek bunları elle yönlendirmeniz gerekir. Aksi takdirde kesişeceğiniz izlerin üzerinden atlamak için parça kitaplığındaki Jumper'ları kullanın.

Ayrıca kütüphaneden "Silkscreen Image" veya "Silkscreen Text" öğelerini panonuza sürükleyerek bakır maskede görünecek metin/logoları da ekleyebilirsiniz. Logonuzu seçin ve Müfettiş'in Yerleştirme - pcb katmanı açılır menüsünden "bakır alt" seçeneğini seçin. denetçide "görüntü dosyasını yükle" seçeneğine tıklayarak kendi.svg dosyalarınızı da yükleyebilirsiniz.

7. Adım: Devrenizi Kontrol Edin

Yönlendirmeye hazır olduğunuzu düşünüyorsanız, oluşturmanızı kaçırılan bağlantılar / örtüşen veya kesişen izler için otomatik olarak kontrol etmek için Yönlendirme -> Tasarım Kuralları Kontrolü'ne tıklayın.

Tüm hataları ortadan kaldırmaya çalışın ve daha fazla sorun kalmayana kadar DRC'yi tekrarlayın. Tasarım bitti!

Alt kısımdaki "PCB için Dışa Aktar" seçeneğine tıklayarak PCB'nizi.svg dosyaları olarak dışa aktarın. Dışa Aktar düğmesindeki küçük oka tıklayın ve "Etchable (SVG)" seçeneğini seçin.

Seçtiğiniz dizine dışa aktarılan bir sürü svg alacaksınız, ancak bunlardan yalnızca ikisini kullanacağız:

• *dosyaadınız*_etch_copper_bottom_mirror.svg
• *dosyaadınız*_etch_mask_bottom_mirror.svg

Diğer tüm dosyalar silinebilir.

Adım 8: Inkscape

Inkscape'de *dosyaadınız*_etch_copper_bottom_mirror.svg dosyasını açın, her şeyi seçin ve her şey gruplandırılana kadar art arda ctrl+shift+g tuşlarına basın.

Görünüm -> görüntüleme modu -> anahat öğesini seçin. Artık sadece dolgu veya kontursuz vektörleri göreceksiniz.

Tüm izleri seçin ve Yol -> Yola Kontur'a gidin.

Tüm izleri seçin ve Yol -> Birleştirme'ye gidin.

Kaydetmek.

Dosya artık CAM için hazır!

Fritzing'den dışa aktardığımız diğer.svg'nin Inkscape'de işlenmesine gerek yok.

9. Adım: Makercam

Tarayıcınızı açın ve makercam.com'a gidin.

Düzenle -> Tercihleri düzenle'ye gidin ve SVG İçe Aktarma varsayılan çözünürlüğünü 90 ppi olarak değiştirin.

Dosya -> SVG dosyasını aç'a gidin, dizininize gidin ve "*dosyaadınız*_etch_copper_bottom_mirror.svg" dosyasını seçin.

Adım 10: İzolasyon Frezeleme

Tüm izlerinizi seçin (ancak pimlerin iç dairelerini değil) ve CAM -> profil işlemine gidin.

CNC'niz GRBL tabanlıysa, makercam'deki tüm CAM'leri İngiliz ölçü birimlerinde yapmak isteyebilirsiniz (daha fazla referans için buraya bakın). Bu nedenle, yazmadan önce tüm milimetrelerinizi inç'e çevirmeniz gerekir.

İzolasyon frezeleme işlemi için 0,2 mm uçlu 45° V-Bit kullanıyorsanız ve malzemeye 0,25 mm daldırırsanız, bakır kaplı levhanızın yüzeyindeki etkin alet çapı 0,39 mm'dir. Bu 0, 015354331 inç'e çevirir, Yayy!

Söylendiği gibi, tahtada 0.25 mm derinliğe inmek istiyoruz, bu yüzden hedef derinliğimiz olarak -0.0098425197 inç yazıyoruz. Düşürme değeri bundan daha büyük olmalıdır, böylece kesici tek geçişte geçer.

Makinemde iyi çalışmak için 150 mm/dak ilerleme hızı ve 50 mm/dak dalma hızı buldum.

Tamam'ı tıklayın.

Adım 11: Logo

Logoyu/metni seçin ve CAM -> yol işlemini takip et seçeneğine gidin.

Logoda daha fazla ayrıntı için 20° 0.2mm V-Bit kullandım. Bu işlemle kesicinizin merkezi yolları izlediğinden (kesicinin "kenarının" yolu izlediği profil işleminin aksine), takım çapı için ne yazdığınız kritik değildir.

Hedef derinlik bu sefer -0,2 mm'dir (daha fazla ayrıntı için).

Diğer tüm değerler, izolasyon frezeleme ile aynıdır.

Tamam'ı tıklayın.

Adım 12: Kontur Geçişi

Şimdi PCB'mizi stok bakır kaplı tahtadan kesmek istiyoruz.

Dış konturu seçin ve gerekli değerleri yazın.

Yaklaşık 400 mm/dak besleme ve 50 mm/dak dalma ile 3 mm 4 kanallı bir uç kullandım. Basamak 0.4 mm idi.

Tamam'ı tıklayın.

CAM -> tümünü hesapla seçeneğine gidin.

CAM -> gcode'u dışa aktar seçeneğine gidin.

Her işlemi tek bir dosyada dışa aktarın. Her işlem başka bir araca ihtiyaç duyduğundan, dosyaları araca göre adlandırmak en iyisidir.

Adım 13: Delme

"Yeni bir proje" başlatmak için sayfayı yeniden yükleyin.

"*dosyaadınız*_etch_mask_bottom_mirror.svg" dosyasını açın. Bunu yapmadan önce SVG ölçeklemesini 90 ppi olarak değiştirmeyi unutmayın!

Tüm delikleri seçin.

CAM -> delme işlemine gidin.

0,8 mm matkap ucu kullandım. Tahtam 1.5 mm kalınlığındaydı, bu yüzden temiz bir delik için hedef derinlik için -2 mm kullandım. Matkabın tek geçişte geçebilmesi için gaga mesafesi bu değerden büyük olmalıdır. Yaklaşık 50 mm/dak'lık bir dalma hızı kullandım.

Tamam'ı tıkladığınızda tüm delikler otomatik olarak algılanır.

CAM -> hepsini hesapla seçeneğine gidin.

gcode'unuzu dışa aktarın.

Adım 14: Makinenin Hazırlanması

Bakır kaplı levhayı makinenizin spoylerine yapıştırmak için çift taraflı bant şeritleri kullanın.

Spoyboard'un bu kısmının tamamen düz olduğundan emin olun, örneğin içine bir cep frezeleyerek (sadece 0,5 mm derinliğinde olması gerekir) düzleştirebilirsiniz.

Veya bir otomatik tesviye kullanın. GRBL kullanıcıları için bu, chilipeppr kullanılarak yapılabilir.

Adım 15: Frezelemeye Başlayın…

45° V-Bit'i yükleyin

Gcode dosyalarının sıfır konumu, sol alt köşede ve stok yüzeyinin üstündedir.

Bu nedenle, makinenizi stoğun sol alt köşesine yakın bir yere getirin ve ucun ucu yüzeye zar zor değecek şekilde mili indirin. Bunu sıfır konumunuz olarak ayarlayın ve izolasyon frezelemeye başlayın.

Adım 16: …delme…

Aleti 0,8 mm'lik bir matkap ucuyla değiştirin ve uç yüzeye değdiğinde yeni Z sıfırınızı ayarlayın. Delikleri delmeye başlayın.

Adım 17: …gravür

Aracı 20° V-Bit olarak değiştirin ve logo/metnin kazınması için yol izleme işlemini başlatın.

Adım 18: Kesin

Son adım, PCB'yi stok malzemeden kesmektir.

Bunu yapmak için 3 mm parmak frezeyi ve ikinci profil işlemini kullanın.

Adım 19: Başarı

İşte yeni ev yapımı PCB'niz!

Hızlıysanız (ve tasarımınız çok karmaşık değilse), fikirden ürüne 1 saatten kısa sürede yapabilirsiniz.

Umarım bu Eğitim size projelerinizde yardımcı olur ve isterseniz bu sayfanın en üstünde veya buradan bana oy verebilirsiniz. Teşekkürler!

Tasarımda Akılda İkincilik Ödülü