Satshakit Boards: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-31 10:23

Hei beslutningstakere og fabbere der ute!

Har du noen gang drømt om å lage ditt eget avanserte mikrokontrollerkort hjemme og bruke smd-komponenter?

Det er den rette instruksjonen for deg og for hjernen i ditt neste prosjekt:)

Og når jeg mener hjemme, mener jeg at du kan kjøpe alt utstyret for å lage alle disse kretskortene for noen hundre dollar (se neste trinn) og sette det på bare ett skrivebord!

Alt startet fra min Fab Academy -reise jeg gjorde i 2015. Med det formål å lage en fabbed drone, bestemte jeg meg for å frigjøre prototypen til flykontrolleren, som det første satshakit -brettet. Like etter en uke ble brettet replikert av Jason Wang fra Fab Lab Taipei. Dette ga meg en utrolig følelse av å se noen replikere og bruke prosjektet mitt, at jeg aldri har stoppet siden da for å lage annen åpen kildekode -elektronikk.

Tavlene ble deretter replikert og modifisert noen hundre ganger fra det verdensomspennende Fab Lab -samfunnet, som en læringsopplevelse om hvordan man lager PCB og gir liv til mange Fab Lab -prosjekter. I dag har flere andre satshakits -tavler blitt utgitt på github:

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

Hvis du lurer på hva Fab Academy er, bare tenk på en læringsopplevelse om "hvordan lage (nesten) alt" som vil forandre livet ditt, som for meg:)!

Mer informasjon her:

Tusen takk til de fantastiske Fab Labs som støttet meg med å lage satshakit-brettene: Fab Lab Kamp-Lintfort

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

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milano, Italia +39.02.36519890

Trinn 1: Bestem hvilken Satshakit som skal lage eller endre

Før du lager et av satshakit -brettene, bør du tenke over hva du vil gjøre med det.

Du kan si for moro skyld og for å lære: D!

Og det er riktig, så vel som deres spesifikke bruk.

På bildene noen prosjekter som brukte satshakit -brettene.

Hvis du klikker på tavlenavnet på listen nedenfor, kommer du til github -lagrene med all informasjonen du trenger for å produsere og/eller endre dem:

• Eagle skjemaer og tavler for å gjøre det med CNC/Laser
• Eventuelt Eagle -filene for å produsere dem i Kina, jeg bruker PcbWay
• Materialliste (BOM)
• Bilder og videoer av styret som fungerer

Filene på brettet blir også zippet som vedlegg i dette trinnet.

Her er en oversikt over funksjonene og funksjonene til hvert av brettene:

• satshakit

  • atmega328p basert general board
  • helt som en ren Arduino UNO uten USB og spenningsregulatoren
  • programmerbar ved hjelp av en USB-til-seriell omformer
  • eksempelprosjekter som bruker den: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit micro

  • atmega328p basert mini -brett for generelle formål
  • laget for å brukes i plassbegrensede applikasjoner
  • eksempelprosjekter som bruker det: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit multicore

  • atmega328p basert general board
  • dobbeltlagsversjon av satshakit, med 2 x atmega328p en for hver side
  • stabelbar flertavldesign, med 328p koblet til via I2C
  • nyttig for multi-mcu-systemer (f.eks. hvert brett styrer et annet sett med sensorer)
  • programmerbar ved hjelp av en USB-til-seriell omformer
  • eksempelprosjekter som bruker den: Bluetooth -trilaterasjon, satshakit IoT -system

• satshakit 128

  • atmega1284p basert general board
  • to maskinvareserier, 16K ram, 128K blits, mer I/O enn atmega328p
  • kompakt brett med flere maskinvareressurser enn satshakitten
  • programmerbar ved hjelp av en USB-til-seriell omformer
  • eksempelprosjekter som bruker den: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• satshakit flykontroller

  • atmega328p basert bord
  • flykontroller for DIY -droner som er kompatible med Multiwii
  • støtter opptil 8 motorer, 6 kanalmottakere og frittstående IMU
  • valgfritt integrert strømfordelingsbord
  • eksempelprosjekter som bruker den: satshacopter-250X

• satshakit mini flight controller

  • mindre versjon av satshakit flight controller, også atmega328p basert
  • egnet for mini DIY -droner (som 150 mm), kompatible med Multiwii
  • støtter opptil 4 motorer og 4 kanals mottaker
  • integrert kraftfordelingsbord
  • eksempelprosjekter som bruker den: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • dual microcontroller flight controller board, som bruker atmega328p og atmega1284p
  • egnet for avansert drone -applikasjon
  • atmega1284p kan injisere flykommandoer ved bruk av Multiwii Serial Protocol, for automatisk flyging
  • eksempelprosjekt som bruker det: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • atmega328p basert bord, tilpasset for å fungere som maskinkontroller med GRBL
  • valgfri innebygd USB-til-seriell omformer og USB-kontakt
  • støyfiltrerte endestoppere
  • GRBL arrangert pinout
  • eksempelprosjekter som bruker den: LaserDuo, Bellissimo Drawing Machine
• satshakit-mega
  • atmega2560p basert, general board, omtrent som en Arduino Mega
  • innebygd USB-til-seriell omformer og USB-kontakt
  • 8K ram, 256K blits, 4 maskinvareserier
  • eksempelprosjekter som bruker den: LaserDuo

• satshakit-m7

  • STM32F765 basert general board
  • integrert på-chip USB-kontroller, USB-kontakt
  • 216Mhz, 512K ram, 2MB blits
  • tonnevis av funksjoner, kan også kjøre FREE-RTOS
  • prosjekt som bruker det: min neste drone og robotikkplattformer (ikke publisert ennå)

• satstep6600

  • stepper driver egnet for Nema23/Nema24 motorer
  • 4,5A toppstrøm, 8-40V inngangsspenning
  • integrert termisk nedstengning, overspennings- og spenningsbeskyttelse
  • opto-isolerte innganger
  • prosjekter som bruker den: LaserDuo, Rex filament resirkulator

• satsha-ttl

  • USB til serieomformer basert på CH340 -brikken
  • integrert spenningsregulator
  • jumper valgbar spenning på 3.3V og 5V
  • prosjekter som bruker den: satshakit-grbl, FollowMe robot tracker

Alle brettene er utgitt under CC BY-NC-SA 4.0.

Du er veldig velkommen til å endre de originale designene slik at de passer dine prosjekter;)!

Trinn 2: Utstyr og forberedelser

Først av alt, la oss snakke om prosessene som brukes til å produsere disse PCBene:

1. CNC fresing
2. Fiber/Yag lasergravering (i utgangspunktet de med 1064nm)

Som du kan legge merke til er det ingen etsing mellom disse. Og grunnen er at jeg (og Fab Lab -samfunnet), ikke liker så mye å bruke syrer både av forurensning og farlige årsaker.

Alle brettene kan også lages ved å bare bruke en stasjonær/liten cnc -maskin og/eller lasergravering uten spesifikke begrensninger med den ene eller den andre teknikken.

Forresten, en fiber/yag lasermaskin kan enkelt koste flere tusen dollar, så jeg antar at for mange av dere ville en liten CNC -maskin vært bedre!

Hvis noen er nysgjerrige på lasergraveringsprosessen, anbefaler jeg å ta en titt på følgende opplæring:

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

Her er en liste over anbefalte cnc -maskiner i lite format du kan bruke:

• FabPCBMaker, open source fabbed cnc fra en av mine studenter Ahmed Abdellatif, mindre enn 100 $ trenger noen mindre forbedringer, vil bli oppdatert snart
• 3810, minimalistisk liten cnc, aldri prøvd, men ser ut som den kunne gjøre
• Eleks Mill, super-billig mini cnc, personlig frest 0,5 mm pitch pakker (LQFP100) med litt finjustering
• Roland MDX-20, liten, men super-pålitelig løsning fra Roland
• Roland SRM-20, nyere erstatningsversjon av MDX-20
• Othermill, nå BantamTools, pålitelig og presis småformat CNC
• Roland MDX-40, større stasjonær cnc, kan også brukes til større ting

Jeg anbefaler å bruke følgende endefreser for gravering av sporene:

• 0,4 mm 1/64 for de fleste PCBene, for eksempel
• 0,2 mm faset for jobber med middels vanskelighet, for eksempel (sørg for at sengen er flat!)
• 0,1 mm faset for superpresise jobber, eksempel1, eksempel2 (sørg for at sengen er flat!)

Og følgende biter for å kutte ut kretskortet:

1 mm konturverktøy, eksempel1, eksempel2

Vær forsiktig med de kinesiske, vil vare veldig få kutt!

Den anbefalte kobberplaten som skal brukes er enten FR1 eller FR2 (35 um).

Glassfiber i FR4 ville lett slite ut endemøllene, og støvet kan også være ganske farlig for helsen din.

Følgende er verktøyene du bør ha i loddebenken din:

• loddestasjon, (noen anbefalinger: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• desoldering flette
• et par presisjonspincetter
• hjelpende hender
• bordlampe med forstørrelsesglass
• forstørrelsesapp
• loddetråd, 0,5 mm ville være bra
• elektronikkomponenter, (Digi-Key, Aliexpress og så videre …)
• en loddeavtrekk
• et multimeter

Trinn 3: Forbered filene for fresing

For å generere GC -koden eller ha maskinkoden til det spesifikke formatet du trenger, må du bruke en CAM -programvare (Computer Aided Manufacturing).

Bruk gjerne hvilken som helst CAM du liker, spesielt hvis dette følger med maskinen din og føler deg komfortabel med den.

I denne opplæringen vil jeg vise deg hvordan du bruker Fab Modules, en åpen kildekode web-basert CAM fra prof Neil Gershenfeld og hans samarbeidspartnere.

Fab -modulene er tilgjengelige som frittstående installasjon på din PC eller online:

• Fab Modules depot og installasjonsinstruksjoner:
• Fab Modules online versjon:

For enkelhets skyld vil jeg vise deg hvordan du bruker online -versjonen.

Først av alt tar Fab -modulene et svart -hvitt-p.webp

Hvis du vil lage et eksisterende satshakit -bord uten modifikasjoner, er alt du trenger å gjøre å laste ned-p.webp

Du finner-p.webp

• satshakit

  • spor
  • skjære ut

• satshakit micro

  • spor
  • skjære ut

• satshakit multicore

  svg

• satshakit 128

  • spor
  • skjære ut

• satshakit flykontroller

  • spor
  • skjære ut

• satshakit mini flight controller

  • spor
  • skjære ut

• satshakit nero

  • spor
  • skjære ut

• satshakit GRBL

  • spor
  • skjære ut
• satshakit mega
  • spor
  • skjære ut

• satshakit M7

  • spor
  • skjære ut

• satstep6600

  • toppspor
  • øverste utskjæring
  • bunnspor
  • bunnutskjæring

• satsha ttl

  • spor
  • skjære ut

Hvis du vil endre et eksisterende satshakit -design, må du gjøre to andre trinn:

1. bruk Autodesk Eagle til å endre brettet i henhold til dine behov
2. bruk en raster -bildeditor for å forberede-p.webp" />

Når du har gjort endringene du trenger, bruker du følgende trinn for å eksportere et-p.webp

1. Åpne brettoppsettet
2. Trykk på lagknappen
3. Velg bare topp og pads (også VIA i tilfelle kretskortet er to lag som satstep6600)

4. Sørg for at signalnavn ikke vises i bildet ved å gå til Set-> Diverse og fjerne merket

   1. signalnavn på pad
   2. signalnavn på spor
   3. navnene på displayet
5. Zoom bordets design for å passe til den synlige skjermen
6. Velg Fil-> Eksporter-> Bilde

7. Angi følgende i popup-vinduet for eksport av bilde:

   1. sjekk monokrom
   2. velg Areal-> vindu
   3. skriv en oppløsning på minst 1500 DPI
   4. Velg plasseringen for lagring av filer (Bla gjennom)
8. trykk på ok -knappen

Etter dette bør du ha en svart -hvit-p.webp

Nå er det på tide å åpne bildet med Gimp og utføre følgende trinn (se vedlagte bilder):

1. i tilfelle bildet har store svarte marginer, beskjær det ved hjelp av Verktøy-> Utvalgsverktøy-> rektangelvalgverktøy, velg deretter Bilde-> beskjær til valg (behold litt svart margin rundt, som 3-4 mm)
2. eksporter gjeldende bilde som traces.png
3. bruk Verktøy-> Valgverktøy-> rektangelvalgverktøy igjen og velg alle sporene (la det fortsatt være en svart margin rundt det, som 1 mm)
4. eventuelt lage litt filet i rektangelvalget ved å klikke på Velg-> Avrundet rektangel-> og sette en verdi på 15
5. høyreklikk nå inne i det valgte området og Rediger-> Fyll ut med BG-farge (sørg for at den er hvit, vanligvis standard)
6. eksporter dette bildet som cutout.png
7. nå åpner du traces-p.webp" />
8. ved hjelp av Verktøy-> malingsverktøy-> bøttefylling, fyll alle de svarte områdene som ikke er hull med hvitt
9. eksporter dette bildet som holes.png

Etter at du har-p.webp

Du må generere GCode for hver enkelt-p.webp

For traces-p.webp

1. gå til
2. åpne filen traces.png

3. velg din maskin:

   1. gcodes vil fungere for GRBL -baserte maskiner (vanligvis er også den lille kinesiske cnc basert på den)
   2. Roland RML for Roland
4. velg prosess 1/64
5. Hvis du valgte Roland RML, velger du maskinen (SRM-20 eller annen osv.)

6. rediger følgende innstillinger:

   1. hastighet, anbefaler jeg 3 mm/s med 0,4 mm og 0,2 mm fasede verktøy, 2 mm/s for 0,1 mm
   2. X0, Y0 og Z0, sett alle til 0
   3. skjæredybden kan være 0,1 mm med de sylindriske verktøyene 0,4 mm, 0 mm med de fasede
   4. verktøydiameteren må være den du har (hvis noen spor er umulige å lage, lure den ved å sette litt mindre diameter på den du har, til sporene vises etter at du har trykket på beregne)
7. trykk på beregningsknappen
8. vent på at banen skal genereres
9. Trykk på lagre -knappen for å lagre G -koden

For holes-p.webp

1. last hullene-p.webp" />
2. velg prosess 1/32

3. rediger følgende innstillinger:

   1. redusere hastigheten, jeg anbefaler 1-2mm/s
   2. sjekk og legg inn (litt mer enn) tykkelsen på PCB -kobberplaten
   3. kontroller og sett inn verktøydiameteren for utskjæringen (vanligvis 0,8 eller 1 mm)

Ta vare på filene du lagret, ettersom vi kommer til å trenge dem for å lage kretskortet med CNC -fresemaskinen.

Trinn 4: PCB -fresing

En enkel regel for vellykket CNC -fresing av PCB -ene er å klargjøre maskinsengen godt med kobberplaten.

I denne oppgaven bør du prøve å være veldig rolig og så presis som mulig. Jo mer du investerer i disse to tingene, desto bedre resultater får du.

Målet er å gjøre kobberoverflaten så mye parallell (flat) som mulig med maskinsengen.

Kobberplatens flathet vil være spesielt kritisk hvis du skal frese PCB -er med høy presisjon, som krever fasede verktøy som de med 0,2 mm eller 0,1 mm ende.

Tenk på at etter å ha gravert PCB -sporene, må du fortsatt kutte ut PCB -en, og for at dette er nødvendig for å ha det vi kaller offerlag.

Offerlaget vil bli litt penetrert av utskjæringsenden, for å sikre at kuttet går helt gjennom kobberplaten.

Det anbefales å bruke en tynn dobbeltsidig tape for å feste kobberplaten til offerlaget, og for å unngå bretter som tapen kan ha.

Her er noen grunnleggende trinn for å lage en ganske flat seng (se vedlagte bilder):

1. finne et flatt stykke materiale for offerlaget, som allerede er produsert ganske flatt (f.eks. et stykke MDF eller ekstrudert akryl); Sørg for at skjæreverktøyet kan trenge inn i det og ikke går i stykker fordi det er for hardt
2. kutt offerlaget med sengestørrelsen på cnc
3. fest strimler av dobbeltsidebåndet på offerlaget, sørg for å stramme det like før du fester det, for å sikre at det ikke kommer noen folder eller luftbobler; dobbeltsidebåndet skal dekke det meste av overflaten på en jevnt fordelt måte
4. fest kobberplaten til dobbeltsidig tape; Prøv å skyve på en lik måte hele overflaten
5. fest offerlaget til sengen på cnc -maskinen, helst med noe som er lett å fjerne etterpå, men solid, som klemmer, skruer

Etter å ha satt opp sengen er det på tide å forberede cnc -maskinen for fresing. Denne operasjonen krever også oppmerksomhet og presisjon. Avhengig av hvilken type CNC du har, kan disse trinnene være litt forskjellige, men egentlig ikke mye.

Følg trinnene nedenfor for å forberede cnc -maskinen for fresing:

1. installer riktig verktøy i hylsen (eller verktøyholderen)
2. Sørg for å bevege deg litt oppover Z -aksen fra sengen før du beveger X- og Y -aksen, for å unngå å krasje endefresen
3. flytt X- og Y -aksen til det relative opprinnelsespunktet, hvis du brukte Fab -modulene, er dette nederst til venstre i PNG
4. før nullstilling av X og Y i maskinstyringsprogramvaren, må du kontrollere om det er nok plass til å frese brettet
5. sett som X og Y nullpunkt gjeldende maskinposisjon
6. gå sakte ned med Z -aksen, og plasser endefresene nær kobberoverflaten

7. Det er forskjellige teknikker du kan bruke for å ta nullpunktet til Z -aksen. Målet med dette trinnet er å sørge for at verktøyene berører kobberoverflaten litt:

   1. en teknikk fungerer ved å starte spindelen og ved å gå ned ved å bruke maskinens minste trinnstørrelse; når du hører en annen lyd forårsaket av at endemøllen trenger litt inn i overflaten, er det ditt Z -nullpunkt
   2. du kan prøve å kontrollere den elektriske tilkoblingen fra verktøyet til kobberoverflaten med et multimeter; fest multimeterprober til endefresen og til kobberplaten, og prøv deretter å gå ned med Z -aksen på minimumstrinnet; når multimeteret piper, er Z -nullpunktet ditt
   3. gå tett med verktøyet til overflaten og la noen mm ligge mellom (som 2-3 mm), åpne deretter spennhylsen og la endefresen gå ned for å berøre kobberoverflaten; lukk deretter endefresene inn i hylsen og sett dette som Z -nullpunktet
   4. bruk en sensor levert av maskinen, i dette tilfellet når sluttfresen vil berøre sensoren, tar maskinen automatisk Z -opprinnelsespunktet

Og endelig nå er du klar til å starte PCB -graveringsjobben din:)

Det anbefales å holde seg i nærheten av maskinen for å nøye observere om du har gjort noen feil i trinnene ovenfor, og kanskje stoppe og starte jobben på nytt med de nødvendige reparasjonene og/eller justeringene.

Noen raske tips om problemer:

• Hvis kretskortet ditt har blitt gravert i noen områder og ikke i noen andre, så er ikke kobberplaten flat

  hvis verktøyene dine har en sylindrisk ende, kan du bare ta en litt dypere Z -akse og starte jobben på nytt i samme posisjon; det samme gjelder med fasede verktøy og hvis forskjellen i graveringsdybde ikke er stor

• Hvis sporene dine har skarpe kanter, kan det være bedre å redusere skjærehastigheten
• hvis du brøt en (ganske ny) sluttmølle, så reduser hastigheten med en jevn mengde
• hvis sporene dine er ødelagt eller for tynne, er du kanskje for dyp, sjekk også sporetykkelsen i Eagle, eller sjekk CAM -innstillingene dine, spesielt hvis diameteren på endefresene er riktig

Når er det på tide å kutte ut, husk å bytte sluttfresverktøy og åpne åpningen eller hullfilen. Etter å ha gjort dette må du huske å bare ta Z -aksens nullpunkt igjen, denne gangen trenger du ikke være så presis når du berører overflaten på kobberplaten.

Når det er på tide å fjerne kretskortet fra offerlaget, kan du prøve å trekke det sakte av med en tynn skrutrekker. Gjør dette veldig forsiktig igjen for å unngå å sprekke brettet.

På slutten av dette trinnet bør du ha en fantastisk gravert PCB i hendene:) !!