PCB -design och isolering Fräsning med endast fri programvara: 19 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

I denna instruktionsbok kommer jag att visa dig hur du designar och tillverkar dina egna kretskort, uteslutande med hjälp av gratis programvara som körs på Windows såväl som på en Mac.

Saker du behöver:

• dator med internetuppkoppling
• cnc mill/router, ju mer exakt desto bättre
• 45 °/20 ° V-bit
• 0,8 mm borr
• 3 mm ändkvarn
• kopparklädd bräda
• dubbelhäftande tejp

Steg 1: Skaffa programvaran

Du behöver följande programvara:

• Fritzing
• Inkscape
• Makercam

Klicka på länkarna, ladda ner och installera programvaran på din dator. Makercam behöver inte laddas ner/installeras eftersom det körs direkt i din webbläsare.

Steg 2: Designa i Fritzing

Starta Fritzing och börja en ny skiss.

Gå till panelen vyn genom att klicka på panelen fliken längst upp i fönstret.

På höger sida är ditt delbibliotek, välj de komponenter du vill ha i din krets och dra och släpp dem i panelen fönster. Se till att delarna har önskade specifikationer som pinout, värde och storlek. Du kan ändra dessa variabler för den valda komponenten i inspektören till den nedre högra delen av skärmen.

I det här exemplet gör jag en krets som använder en Arduino Nano för att byta ett 12V relä. För detta behöver jag en transistor med ett motstånd mot basen samt en fångstdiod parallellt med reläspolen och två skruvplintar.

Anslutningarna/ledningarna mellan komponenterna görs genom att klicka och dra på ett ben/stift på komponenten. Böjpunkter i trådarna kan göras genom att klicka och dra inuti en tråd.

Gör alla anslutningar du behöver och skulle göra på en riktig brödbräda för att kretsen ska fungera.

Steg 3: Schematisk vy

Navigera nu till den schematiska vyn.

Du kommer att se ett kopplingsschema med alla dina komponenter och deras anslutningar. Städa upp saker genom att dra komponenterna i en rimlig ordning och klicka och dra de streckade anslutningslinjerna så att de inte skär varandra.

Steg 4: PCB -vy

Gå till PCB View.

Dra dina komponenter i en rimlig ordning. En bra tumregel är att placera komponenterna med flest stift i mitten och de andra komponenterna runt. Försök att få en kompakt distribution.

Delarna låses automatiskt till rutnätet som du ser i bakgrunden. För att ändra rutstorleken, gå till Visa -> Ställ in rutstorlek.

Steg 5: Autoroute

Klicka på Routing -> Autorouter/DRC -inställningar och välj anpassad produktionstyp. Nu kan du ställa in spårbredden till önskad tjocklek beroende på din maskin/slutkvarn/krets. Jag använde 48mil. Klicka på "OK".

Välj den grå rektangeln (kretskortet) och ändra i rullgardinsmenyn till "ett lager (enkelsidigt)" i inspektören.

Tryck nu på Autoroute-knappen längst ner i fönstret och låt datorn utföra routningsarbetet!

Steg 6: Lite mer routing

När Autorouting är klar, städa upp spåren genom att klicka och dra deras böjpunkter. Högerklicka på böjpunkten och välj ta bort böjpunkt för att ta bort den.

Ibland finns det anslutningar som Autorouter inte kan dirigera. Du måste dirigera dem för hand genom att klicka och dra de streckade anslutningslinjerna. Använd Jumpers från delbiblioteket för att hoppa över spår som du annars skulle korsa.

Du kan också lägga till text/logotyper som visas i kopparmasken genom att dra "Silkscreen Image" eller "Silkscreen Text" från biblioteket till din tavla. Välj din logotyp och välj "kopparbotten" i rullgardinsmenyn Placering - PCB -lager. Du kan också ladda dina egna.svg -filer genom att klicka på "ladda bildfil" i inspektören.

Steg 7: Kontrollera din krets

Om du tror att du är redo med routingen klickar du på Routing -> Design Rules Check för att automatiskt kontrollera din skapelse för missade anslutningar / överlappande eller korsande spår.

Försök att eliminera alla fel och upprepa DRC tills det inte finns några fler problem. Designen är klar!

Exportera ditt kretskort som.svg -filer genom att klicka på "Exportera för kretskort" längst ner. Klicka på den lilla pilen på knappen Export och välj "Etchable (SVG)".

Du kommer att få en massa svg -filer exporterade i din valda katalog men vi kommer bara att använda två av dem:

• *ditt filnamn*_etch_copper_bottom_mirror.svg
• *ditt filnamn*_etch_mask_bottom_mirror.svg

Alla andra filer kan tas bort.

Steg 8: Inkscape

Öppna *dittfilnamn *_etch_copper_bottom_mirror.svg i Inkscape, välj allt och tryck upprepade gånger på ctrl+shift+g tills allt är ogrupperat.

Välj vy -> visningsläge -> kontur. Du kommer nu bara att se vektorerna utan fyllning eller streck.

Markera alla spår och gå till Path -> Stroke to Path.

Markera alla spår och gå till Path -> Union.

Spara.

Filen är nu klar för CAM!

Den andra.svg som vi exporterade från fritzing behöver inte bearbetas i Inkscape.

Steg 9: Makercam

Öppna din webbläsare och gå till makercam.com.

Gå till Redigera -> Redigera inställningar och ändra standardupplösningen för SVG Import till 90 ppi.

Gå till Arkiv -> Öppna SVG -fil, navigera till din katalog och välj filen "*ditt filnamn*_etch_copper_bottom_mirror.svg".

Steg 10: Isolering Fräsning

Välj alla dina spår (men inte stiftenas inre cirklar) och gå till CAM -> profiloperation.

Om din CNC är GRBL -baserad kanske du vill göra all CAM i makercam i kejserliga enheter (se här för ytterligare referens). Så du måste konvertera alla dina millimeter till tum innan du skriver in dem.

Om du använder en 45 ° V-bit med 0,2 mm spets för isoleringsfräsningsprocessen och dyker 0,25 mm i materialet är den effektiva verktygsdiametern på ytan av din kopparklädda skiva 0,39 mm. Detta konverteras till 0, 015354331 tum, Yayy!

Som sagt vill vi gå 0,25 mm djupt i brädet, så vi skriver -0,0098425197 tum som vårt måldjup. Nedstapningsvärdet bör vara större än så att skäret går igenom i ett enda pass.

Jag fann att en matningshastighet på 150 mm/min och en störningshastighet på 50 mm/min fungerade bra på min maskin.

Klicka på OK.

Steg 11: Logotyp

Välj logotypen/texten och gå till CAM -> följ sökväg.

För mer detaljer i logotypen använde jag en 20 ° 0,2 mm V-bit. Eftersom mitten på din skärare följer denna väg med banorna (i motsats till profiloperationen där "kanten" på skäraren följer banan) är det inte kritiskt vad du skriver in för verktygsdiameter.

Måldjupet är denna tid -0,2 mm (för mer detaljer).

Alla andra värden är desamma som för isoleringsfräsning.

Klicka på OK.

Steg 12: Konturpass

Nu vill vi skära ut vårt kretskort ur det kopparklädda brädet.

Välj den yttre konturen och ange önskade värden.

Jag använde en 3 mm 4-flöjtsbit med en matning på cirka 400 mm/min och ett steg på 50 mm/min. Steg ner var 0,4 mm.

Klicka på OK.

Gå till CAM -> beräkna alla.

Gå till CAM -> exportera gcode.

Exportera varje operation i en enda fil. Eftersom varje operation behöver ett annat verktyg är det bäst att döpa filerna efter verktyget.

Steg 13: Borrning

Ladda om sidan så att du startar ett "nytt projekt".

Öppna filen "*ditt filnamn*_etch_mask_bottom_mirror.svg". Glöm inte att ändra SVG-skalningen till 90ppi innan du gör det!

Markera alla hål.

Gå till CAM -> borroperation.

Jag använde en 0,8 mm borr. Min bräda var 1,5 mm tjock, så för ett rent hål använde jag -2 mm för måldjupet. Peckavståndet bör vara större än detta värde för att borren ska gå igenom i ett enda pass. Jag använde en störningshastighet på cirka 50 mm/min.

Klicka på OK och alla hål upptäcks automatiskt.

Gå till CAM -> beräkna alla.

Exportera din gcode.

Steg 14: Förbereda maskinen

Använd några remsor av dubbelsidig tejp för att limma fast den kopparklädda brädan på maskinens spoilboard.

Se till att denna del av spoilboard är helt plan, till exempel kan du jämna ut den med att fräsa en ficka (behöver bara vara 0,5 mm djup) i den.

Eller använd en autoleveller. För GRBL -användare kan detta göras med chilipeppr.

Steg 15: Börja fräsa …

Ladda 45 ° V-bit

Nollpunkten för gcode -filerna finns i nedre vänstra hörnet och ovanpå lagerytan.

Så navigera din maskin nära det nedre vänstra hörnet av lageret och sänk spindeln så att spetsen på biten knappt vidrör ytan. Ange detta som din nollplats och starta isoleringsfräset.

Steg 16: … borrning …

Byt verktyget till en 0,8 mm borr och ställ in din nya Z -nolla när spetsen rör ytan. Börja borra hålen.

Steg 17: … gravyr

Ändra verktyget till 20 ° V-bit och starta följvägsoperationen för att gravera logotypen/texten.

Steg 18: Klipp ut

Det sista steget är att skära ut kretskortet ur lagermaterialet.

Använd 3 mm ändkvarn och den andra profiloperationen för att göra det.

Steg 19: Framgång

Där går du med din nya hemlagade PCB!

Om du är snabb (och din design inte är för komplex) kan du göra det från idé till produkt på under 1 timme.

Jag hoppas att denna handledning hjälper dig i dina projekt och om du vill kan du rösta på mig högst upp på denna sida eller här. Tack!

Andra pris i sinnet för design