Satshakit -styrelser: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-31 10:25

Hej beslutsfattare och fabbers där ute!

Har du någonsin drömt om att göra ditt eget avancerade mikrokontrollkort hemma och använda smd-komponenter?

Det är rätt instruerbart för dig och för hjärnan i ditt nästa projekt:)

Och när jag menar hemma, menar jag att du kan köpa all utrustning för att göra alla dessa kretskort för några hundra dollar (se nästa steg) och lägga det på bara ett skrivbord!

Allt började från min Fab Academy -resa jag gjorde 2015. I syfte att göra en fabbed drone bestämde jag mig för att släppa prototypen för flygkontrollen, som den första satshakit -styrelsen. Strax efter en vecka blev tavlan replikerad av Jason Wang från Fab Lab Taipei. Detta gav mig en otrolig känsla av att se någon replikera och framgångsrikt använda mitt projekt, att jag aldrig har slutat sedan dess för att göra annan öppen källkodslad elektronik.

Brädorna blev sedan replikerade och modifierade några hundra gånger från det globala Fab Lab -samhället, som en lärandeupplevelse om hur man gör PCB och ger liv åt många Fab Lab -projekt. Numera har flera andra satshakits -brädor släppts på github:

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

Om du undrar vad Fab Academy är, tänk bara på en lärandeupplevelse om hur man gör (nästan) vad som helst som kommer att förändra ditt liv, som för mig:)!

Mer information här:

Stort tack till de fantastiska Fab Labs som stöttade mig i skapandet av satshakit-brädorna: Fab Lab Kamp-Lintfort

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

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milano, Italien +39.02.36519890

Steg 1: Bestäm vilken Satshakit som ska göras eller modifieras

Innan du gör en av satshakit -brädorna bör du tänka på vad du vill göra med den.

Du kan säga för skojs skull och för att lära: D!

Och det stämmer, liksom deras specifika användning.

På bilderna några projekt som använde satshakit -brädorna.

Genom att klicka på kortets namn i listan nedan kommer du till github -förvaren med all information du behöver för att producera och/eller ändra dem:

• Eagle scheman och brädor för att göra det med CNC/Laser
• Eventuellt Eagle -filer för att producera dem i Kina, jag använder PcbWay
• Materiallista (BOM)
• Bilder och videor av styrelsen som fungerar

Filerna på tavlan zippas också som bilaga i detta steg.

Här är en översikt över funktionerna och funktionerna i var och en av brädorna:

• satshakit

  • atmega328p baserad general board
  • helt som en ren Arduino UNO utan USB och spänningsregulatorn
  • programmerbar med en USB-till-seriell omvandlare
  • exempelprojekt som använder den: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit micro

  • atmega328p baserad allmänna minikort
  • gjord för att användas i rymdbegränsad applikation
  • exempelprojekt som använder den: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit multicore

  • atmega328p baserad general board
  • tvålagersversion av satshakit, med 2 x atmega328p en för varje sida
  • stapelbar multi-board design, med 328p ansluten via I2C
  • användbart för multi-mcu-system (t.ex. varje kort hanterar en annan uppsättning sensorer)
  • programmerbar med en USB-till-seriell omvandlare
  • exempelprojekt som använder den: Bluetooth -trilateration, satshakit IoT -system

• satshakit 128

  • atmega1284p baserad general board
  • två hårdvaruserier, 16K ram, 128K blixt, mer I/O än atmega328p
  • kompakt bräda med fler hårdvaruresurser än satshakiten
  • programmerbar med en USB-till-seriell omvandlare
  • exempelprojekt som använder den: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• satshakit flygkontrollant

  • atmega328p baserat kort
  • flygkontroll för DIY -drönare kompatibla med Multiwii
  • stöder upp till 8 motorer, 6 kanalmottagare och fristående IMU
  • valfritt integrerat kraftfördelningskort
  • exempelprojekt som använder den: satshacopter-250X

• satshakit mini flight controller

  • mindre version av satshakit flight controller, även atmega328p baserad
  • lämplig för mini DIY -drönare (som 150 mm), kompatibla med Multiwii
  • stöder upp till 4 motorer och 4 -kanals mottagare
  • integrerad kraftfördelningskort
  • exempelprojekt som använder den: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • dual microcontroller flight controller board, med atmega328p och atmega1284p
  • lämplig för avancerad drone -applikation
  • atmega1284p kan injicera flugkommandon med Multiwii Serial Protocol, för automatisk flygning
  • exempelprojekt som använder det: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • atmega328p -baserat kort, anpassat för att fungera som maskinkontroller med GRBL
  • valfri inbyggd USB-till-seriell omvandlare och USB-kontakt
  • brusfiltrerade ändstopp
  • GRBL arrangerad pinout
  • exempelprojekt som använder den: LaserDuo, Bellissimo Drawing Machine
• satshakit-mega
  • atmega2560p -baserad, general purpose board, ungefär som en fabbed Arduino Mega
  • inbyggd USB-till-seriell omvandlare och USB-kontakt
  • 8K ram, 256K blixt, 4 hårdvaruserier
  • exempelprojekt som använder den: LaserDuo

• satshakit-m7

  • STM32F765 -baserat universalkort
  • integrerad on-chip USB-kontroller, USB-kontakt
  • 216Mhz, 512K ram, 2MB blixt
  • massor av funktioner, kan också köra FREE-RTOS
  • projekt som använder det: min nästa drone- och robotplattform (ännu inte publicerad)

• satstep6600

  • Stepper -drivrutin för Nema23/Nema24 -motorer
  • 4,5A toppström, 8-40V ingångsspänning
  • integrerad termisk avstängning, överström och spänningsskydd
  • opto-isolerade ingångar
  • projekt som använder den: LaserDuo, Rex filamentåtervinning

• satsha-ttl

  • USB till serieomvandlare baserad på CH340 -chipet
  • integrerad spänningsregulator
  • bygel valbar spänning på 3.3V och 5V
  • projekt som använder den: satshakit-grbl, FollowMe robot tracker

Alla brädor släpps under CC BY-NC-SA 4.0.

Du är mycket välkommen att ändra de ursprungliga designerna så att de passar dina projekt;)!

Steg 2: Utrustning och förberedelser

Låt oss först tala om processerna som används för att producera dessa datorer:

1. CNC -fräsning
2. Fiber/Yag lasergravering (i princip de med 1064nm)

Som ni märker finns det ingen etsning mellan dessa. Och anledningen är att jag (och Fab Fab -gemenskapen) inte gillar att använda syror både av föroreningar och av farliga skäl.

Alla brädor kan också göras genom att bara använda en stationär/liten cnc -maskin och/eller lasergravering utan specifika begränsningar med den ena eller den andra tekniken.

Förresten, en fiber/yag lasermaskin kan enkelt kosta flera tusen dollar, så jag antar att för många av er skulle en liten CNC -maskin vara bättre!

Om någon är nyfiken på lasergraveringsprocessen rekommenderar jag att ta en titt på följande handledning:

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

Här är en lista över rekommenderade cnc -maskiner i små format du kan använda:

• FabPCBMaker, open source fabbed cnc från en av mina elever Ahmed Abdellatif, mindre än 100 $ behöver några mindre förbättringar, uppdateras snart
• 3810, minimalistisk liten cnc, aldrig provat men ser ut att kunna göra det
• Eleks Mill, superbilliga mini cnc, personligen frästa 0,5 mm pitchpaket (LQFP100) med lite finjustering
• Roland MDX-20, liten men supertillförlitlig lösning från Roland
• Roland SRM-20, nyare ersättningsversion av MDX-20
• Othermill, nu BantamTools, pålitlig och exakt liten formatformat CNC
• Roland MDX-40, större stationär cnc, kan också användas för större saker

Jag rekommenderar att du använder följande slutkvarnar för att gravera spåren:

• 0,4 mm 1/64 för de flesta PCB, exempel
• 0,2 mm fasad för jobb med medelhöga svårigheter, exempel (se till att sängen är platt!)
• 0,1 mm fasade för superprecisa jobb, exempel1, exempel2 (se till att sängen är platt!)

Och följande bitar för att skära ut kretskortet:

1 mm konturverktyg, exempel1, exempel2

Akta dig för de kinesiska, kommer att hålla riktigt få snitt!

Det rekommenderade koppararket som ska användas är antingen FR1 eller FR2 (35 µm).

Glasfibern i FR4 skulle lätt slita ut kvarnen och dess damm kan också vara ganska farligt för din hälsa.

Följande är de verktyg du bör ha i din lödbänk:

• lödstation, (några rekommendationer: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• avlödande fläta
• ett par precisionspincetter
• hjälpande händer
• bordslampa med förstoringsglas
• förstoringsapp
• lödtråd, 0,5 mm vore bra
• elektronikkomponenter, (Digi-Key, Aliexpress och så vidare …)
• en lödröksextraktor
• en multimeter

Steg 3: Förbered dina filer för fräsning

För att generera GCoden eller ha maskinkoden för det specifika format du behöver måste du använda en CAM -programvara (Computer Aided Manufacturing).

Känn dig fri att använda vilken CAM du vill, särskilt om det följer med din maskin och känna dig bekväm med den.

I denna handledning kommer jag att visa dig hur du använder Fab Modules, en webbaserad webbaserad CAM från prof Neil Gershenfeld och hans medarbetare.

Fab -modulerna finns som fristående installation på din dator eller online:

• Fab Modules förvarings- och installationsinstruktioner:
• Fab Modules onlineversion:

För enkelhetens skull ska jag visa dig hur du använder onlineversionen.

Först och främst tar Fab -modulerna in en svartvit-p.webp

Om du vill göra en befintlig satshakit -bräda utan modifikationer är det bara att ladda ner-p.webp

Du hittar PNG: erna nedan eller i lagren:

• satshakit

  • spår
  • Skära ut

• satshakit micro

  • spår
  • Skära ut

• satshakit multicore

  svg

• satshakit 128

  • spår
  • Skära ut

• satshakit flygkontrollant

  • spår
  • Skära ut

• satshakit mini flight controller

  • spår
  • Skära ut

• satshakit nero

  • spår
  • Skära ut

• satshakit GRBL

  • spår
  • Skära ut
• satshakit mega
  • spår
  • Skära ut

• satshakit M7

  • spår
  • Skära ut

• satstep6600

  • toppspår
  • övre urklipp
  • bottenspår
  • nedre urskärning

• satsha ttl

  • spår
  • Skära ut

Om du vill ändra en befintlig satshakit -design måste du göra två andra steg:

1. använd Autodesk Eagle för att modifiera kortet enligt dina behov
2. använd en rasterbildredigerare för att förbereda-p.webp" />

När du har gjort de ändringar du behöver, använd följande steg för att exportera en-p.webp

1. Öppna brädans layout
2. Tryck på lagerknappen
3. Välj endast överdel och kuddar (även VIA -skivor om kretskortet är dubbla lager som satstep6600)
4. Se till att signalnamnen inte visas i bilden genom att gå till Set-> Diverse och avmarkera
   1. signalnamn på pad
   2. signalnamn på spår
   3. displayplattans namn
5. Zooma bräddesignen så att den passar den synliga skärmen
6. Välj Arkiv-> Exportera-> Bild

7. Ställ in följande i popup-fönstret Exportbild:

   1. kolla svartvitt
   2. välj Area-> fönster
   3. skriv en upplösning på minst 1500 DPI
   4. Välj plats för att spara filen (Bläddra)
8. tryck på ok -knappen

Efter detta bör du ha en svartvit-p.webp

Nu är det dags att öppna bilden med Gimp och utföra följande steg (se bifogade bilder):

1. om bilden har stora svarta marginaler, beskära den med hjälp av Verktyg-> Urvalsverktyg-> rektangel markeringsverktyg och välj sedan Bild-> beskära till markering (behåll fortfarande lite svart marginal runt, som 3-4 mm)
2. exportera den aktuella bilden som traces.png
3. använd verktygen-> markeringsverktyg-> rektangelväljningsverktyget igen och välj alla spår (lämna fortfarande en svart marginal runt den, som 1 mm)
4. eventuellt skapa lite filé i rektangelvalet genom att klicka på Välj-> Avrundad rektangel-> och sätt ett värde på 15
5. högerklicka nu inuti det valda området och Redigera-> Fyll i med BG-färg (se till att det är vitt, vanligtvis standard)
6. exportera den här bilden som cutout.png
7. öppna nu filen traces-p.webp" />
8. med verktygen-> målarverktyg-> hinkfyllning, fyll alla svarta områden som inte är hål med vita
9. exportera den här bilden som holes.png

När du har-p.webp

Du måste generera GCoden för varje enskild-p.webp

För filen traces-p.webp

1. gå till
2. öppna filen traces.png

3. välj din maskin:

   1. gkoder fungerar för de GRBL -baserade maskinerna (vanligtvis är också den lilla kinesiska cnc baserad på den)
   2. Roland RML för Roland
4. välj process 1/64
5. Om du valt Roland RML, välj din maskin (SRM-20 eller annan osv.)

6. redigera följande inställningar:

   1. hastighet rekommenderar jag 3 mm/s med 0,4 mm och 0,2 mm fasade verktyg, 2 mm/s för 0,1 mm
   2. X0, Y0 och Z0, sätt alla till 0
   3. skärdjupet kan vara 0,1 mm med de cylindriska verktygen 0,4 mm, 0 mm med de fasade
   4. verktygsdiametern måste vara den du har (om vissa spår är omöjliga att göra, lura den genom att sätta något mindre diameter på den du har tills spåren visas efter att du har tryckt på beräkna)
7. tryck på beräkningsknappen
8. vänta på att sökvägen ska genereras
9. tryck på knappen Spara för att spara G -koden

För holes-p.webp

1. ladda holes-p.webp" />
2. välj process 1/32

3. redigera följande inställningar:

   1. minska hastigheten, jag rekommenderar 1-2mm/s
   2. kontrollera och lägg i (lite mer än) tjockleken på ditt PCB -kopparark
   3. kontrollera och sätt i verktygsdiametern för utskärningen (vanligtvis 0,8 eller 1 mm)

Behåll filerna du sparade hos dig eftersom vi kommer att behöva dem för att göra kretskortet med CNC -fräsmaskinen.

Steg 4: PCB -fräsning

En enkel regel för att framgångsrikt cnc fräsa dina kretskort är att väl förbereda maskinbädden med koppararket.

I denna uppgift bör du försöka vara väldigt lugn och så mycket exakt som möjligt. Ju mer du investerar i dessa två saker, desto bättre resultat kommer du att få.

Målet är att göra kopparytan så parallell (plan) som möjligt med maskinbädden.

Kopparplattans planhet kommer att vara särskilt kritisk om du kommer att fräsa PCB med hög precision, vilket kräver fasade verktyg som de med 0,2 mm eller 0,1 mm ände.

Tänk på att efter att ha graverat PCB -spåren måste du fortfarande klippa ut PCB: n, och för att detta måste ha det vi kallar offerskikt.

Offerskiktet kommer att penetreras något av utskärningsändfräsen för att säkerställa att snittet går helt genom koppararket.

Det rekommenderas att du använder en tunn dubbel tejp för att fästa koppararket på offerskiktet och för att undvika eventuella veck som tejpen kan ha.

Här är några grundläggande steg för att göra en ganska platt säng (se bifogade bilder):

1. hitta en platt bit material för offerskiktet, som redan är producerat ganska platt (t.ex. en bit MDF eller extruderad akryl); Se till att skärverktyget kan tränga in i det och inte går sönder eftersom det är för hårt
2. klipp upp offerskiktet med sängens storlek på din cnc
3. fäst remsor av dubbelt sidoband på offerskiktet, se till att spänna det precis innan du fäster det, för att se till att inga veck eller luftbubblor dyker upp; den dubbla tejpen ska täcka större delen av ytan på ett jämnt fördelat sätt
4. fäst koppararket på tejp med dubbel sida; försök att trycka på samma sätt hela sin yta
5. fäst offerskiktet på sängen på din cnc -maskin, helst med något som är lätt att ta bort efteråt men fast, som klämmor, skruvar

Efter att sängen har ställts upp är det dags att förbereda CNC -maskinen för fräsning. Denna operation kräver också uppmärksamhet och precision. Beroende på vilken typ av CNC du har kan dessa steg vara något annorlunda men inte riktigt mycket.

Följ stegen nedan för att förbereda cnc -maskinen för fräsning:

1. installera rätt verktyg i hylsan (eller verktygshållaren)
2. var noga med att flytta upp lite Z -axeln från sängen innan du flyttar X- och Y -axeln, för att undvika att krascha ändkvarnen
3. flytta X- och Y -axeln till den relativa ursprungspunkten, om du använde Fab -modulerna är det längst ner till vänster i PNG
4. Innan du nollställer X och Y i maskinens styrprogramvara, kontrollera om det finns tillräckligt med utrymme för att fräsa kortet
5. ställ in som X- och Y -nollpunkt den aktuella maskinpositionen
6. långsamt gå ner med Z -axeln, placera ändkvarnarna nära kopparytan

7. det finns olika tekniker som du kan använda för att ta nollpunkten för Z -axeln, målet med detta steg är att se till att verktygen vidrör kopparytan något:

   1. en teknik fungerar genom att starta spindeln och genom att gå ner med hjälp av maskinens minsta stegstorlek; när du hör ett annat ljud som orsakas av att ändkvarnen lätt penetrerar ytan, det är din Z -nollpunkt
   2. du kan försöka kontrollera den elektriska anslutningen från verktyget till kopparytan med en multimeter; fäst multimeterproberna på ändkvarnen och på koppararket, försök sedan att gå ner med Z -axeln vid minsta steg; när multimetern piper, det är din Z -nollpunkt
   3. gå nära verktyget till ytan och lämna några mm däremellan (som 2-3 mm), öppna sedan hylsan och låt ändfräsen gå ner för att röra kopparytan; stäng sedan ändfräsarna i hylsan och ställ in detta som Z -nollpunkten
   4. använd en sensor som tillhandahålls av maskinen, i detta fall när slutkvarnen kommer att röra sensorn, tar maskinen automatiskt Z -ursprungspunkten

Och äntligen nu är du redo att starta ditt PCB -graveringsjobb:)

Det rekommenderas att hålla dig nära maskinen för att noggrant observera om du har gjort något misstag i ovanstående steg och kanske stoppa och starta om jobbet med de nödvändiga korrigeringarna och/eller justeringarna.

Några snabba tips om problem:

• om ditt kretskort har graverats i vissa områden och inte i vissa andra, så är ditt kopparark inte plant

  om dina verktyg har en cylindrisk ände kan du bara ta en lite djupare Z -axel och starta om jobbet i samma position; samma sak med fasade verktyg och om skillnaden i graveringsdjup inte är stor

• Om dina spår har vassa kanter kan det vara bättre att minska skärmatningen
• om du slog sönder ett (ganska nytt) slutkvarn, sänk sedan hastigheten med en jämn mängd
• om dina spår förstörs eller är för tunna, är du kanske för djup, kolla också spårtjockleken i Eagle, eller kontrollera dina CAM -inställningar, särskilt om ändfräsarnas diameter är korrekt

När är det dags att klippa ut, kom ihåg att byta verktyg för slutkvarn och att öppna utskärningen eller hålfilen. Efter att ha gjort detta kom ihåg att bara ta igen Z -axelns nollpunkt, den här gången behöver du inte vara så mycket exakt när du rör ytan på koppararket.

När det är dags att ta bort ditt kretskort från offerskiktet, försök att långsamt dra av det med en tunn skruvmejsel. Gör detta mycket försiktigt igen för att undvika att spricka brädan.

I slutet av detta steg bör du ha en fantastisk graverad PCB i dina händer:) !!