Satshakit Boards: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-31 10:18

Hej beslutningstagere og fabbers derude!

Har du nogensinde drømt om at lave dit eget avancerede mikro-controller-kort derhjemme og bruge smd-komponenter?

Det er det rigtige, der kan instrueres for dig og for hjernen i dit næste projekt:)

Og når jeg mener derhjemme, mener jeg, at du kunne købe alt udstyr til at lave alle disse printkort for nogle hundrede dollars (se næste trin) og lægge det på bare et skrivebord!

Alt startede fra min Fab Academy -rejse, jeg lavede i 2015. Med det formål at lave en tappet drone besluttede jeg at frigive prototypen på flyvekontrolleren som det første satshakit -bord. Lige efter en uge blev tavlen replikeret af Jason Wang fra Fab Lab Taipei. Dette gav mig en utrolig følelse af at se nogen replikere og med succes bruge mit projekt, at jeg aldrig har stoppet siden da for at lave anden open source fabbed elektronik.

Tavlerne blev derefter replikeret og modificeret få hundrede gange fra det verdensomspændende Fab Lab -samfund som en læringsoplevelse om, hvordan man laver printkort og giver liv til mange Fab Lab -projekter. I dag er flere andre satshakits -tavler blevet frigivet på github:

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

Hvis du undrer dig over, hvad Fab Academy er, skal du bare tænke på en læringsoplevelse om "hvordan man laver (næsten) alt", der vil ændre dit liv, som det gjorde for mig:)!

Mere info her:

Mange tak til de fantastiske Fab Labs, der støttede mig i oprettelsen af satshakit boards: 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

Trin 1: Beslut, hvilken Satshakit foretager eller ændrer

Inden du laver et af satshakit -tavlerne, bør du tænke over, hvad du gerne vil gøre det med det.

Du kan sige for sjov og for at lære: D!

Og det er rigtigt, såvel som deres specifikke brug.

På billederne nogle projekter, der brugte satshakit -tavlerne.

Hvis du klikker på tavlenavnet på nedenstående liste, kommer du til github -lagrene med alle de oplysninger, du har brug for for at producere og/eller ændre dem:

• Eagle skemaer og tavler til at gøre det med CNC/Laser
• Eventuelt Eagle -filer til at producere dem i Kina, jeg bruger PcbWay
• Stykliste (BOM)
• Billeder og videoer af tavlen arbejder

Filerne på tavlen zippes også som vedhæftet fil i dette trin.

Her er en oversigt over funktionaliteterne og funktionerne i hver af tavlerne:

• satshakit

  • atmega328p baseret general board
  • fuldstændig som en ren Arduino UNO uden USB og spændingsregulatoren
  • programmerbar ved hjælp af en USB-til-seriel konverter
  • eksempler på projekter, der bruger det: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit micro

  • atmega328p baseret mini -board til generelle formål
  • lavet til at blive brugt i rumbegrænset anvendelse
  • eksempler på projekter, der bruger det: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit multicore

  • atmega328p baseret general board
  • dobbeltlagsversion af satshakit, med 2 x atmega328p en til hver side
  • stabelbart multi-board design, med 328p forbundet via I2C
  • nyttigt til multi-mcu-systemer (f.eks. hvert bord styrer et andet sæt sensorer)
  • programmerbar ved hjælp af en USB-til-seriel konverter
  • eksempelprojekter, der bruger det: Bluetooth -trilateration, satshakit IoT -system

• satshakit 128

  • atmega1284p baseret general board
  • to hardware serier, 16K ram, 128K flash, mere I/O end atmega328p
  • kompakt plade med flere hardware ressourcer end satshakit
  • programmerbar ved hjælp af en USB-til-seriel konverter
  • eksempler på projekter, der bruger det: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• satshakit flyvekontroller

  • atmega328p baseret bord
  • flyvekontroller til gør -det -selv -droner kompatible med Multiwii
  • understøtter op til 8 motorer, 6 kanalmodtagere og stand-alone IMU
  • valgfrit integreret strømfordelingsbord
  • eksempler på projekter, der bruger det: satshacopter-250X

• satshakit mini flight controller

  • mindre version af satshakit flight controller, også atmega328p baseret
  • velegnet til mini DIY -droner (som f.eks. 150 mm), kompatible med Multiwii
  • understøtter op til 4 motorer og 4 kanals modtager
  • integreret power distribution board
  • eksempler på projekter, der bruger det: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • dual microcontroller flight controller board, ved hjælp af atmega328p og atmega1284p
  • velegnet til avanceret drone -applikation
  • atmega1284p kan injicere flyvekommandoer ved hjælp af Multiwii Serial Protocol, til automatisk flyvning
  • eksempel projekt, der bruger det: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • atmega328p baseret board, tilpasset til at fungere som maskinkontroller med GRBL
  • valgfri indbygget USB-til-seriel konverter og USB-stik
  • støjfiltrerede endestop
  • GRBL arrangeret pinout
  • eksempler på projekter, der bruger det: LaserDuo, Bellissimo Drawing Machine
• satshakit-mega
  • atmega2560p baseret, general purpose board, lidt som en fabbed Arduino Mega
  • indbygget USB-til-seriel konverter og USB-stik
  • 8K ram, 256K flash, 4 hardware serier
  • eksempler på projekter, der bruger det: LaserDuo

• satshakit-m7

  • STM32F765 baseret general board
  • integreret on-chip USB-controller, USB-stik
  • 216Mhz, 512K ram, 2MB flash
  • tonsvis af funktioner, kan også køre FREE-RTOS
  • projekt ved hjælp af det: min næste drone og robotikplatforme (ikke offentliggjort endnu)

• satstep6600

  • stepper driver egnet til Nema23/Nema24 motorer
  • 4,5A spidsstrøm, 8-40V indgangsspænding
  • integreret termisk nedlukning, beskyttelse mod overstrøm og spænding
  • opto-isolerede indgange
  • projekter, der bruger det: LaserDuo, Rex filament genbrug

• satsha-ttl

  • USB til seriel konverter baseret på CH340 -chippen
  • integreret spændingsregulator
  • jumper valgbar spænding på 3.3V og 5V
  • projekter, der bruger det: satshakit-grbl, FollowMe robot tracker

Alle tavlerne er frigivet under CC BY-NC-SA 4.0.

Du er meget velkommen til at ændre de originale designs, så de passer til dine projekter;)!

Trin 2: Udstyr og forberedelser

Lad os først og fremmest tale om de processer, der bruges til at producere disse pcb’er:

1. CNC fræsning
2. Fiber/Yag lasergravering (stort set dem med 1064nm)

Som du kan bemærke, er der ingen ætsning mellem disse. Og grunden er, at jeg (og Fab Fab -samfundet) ikke kan lide at bruge syrer både af forurening og farlige årsager.

Alle plader kan også laves ved blot at bruge en stationær/lille cnc -maskine og/eller lasergravering uden specifikke begrænsninger med den ene eller den anden teknik.

Forresten kan en Fiber/Yag -lasermaskine nemt koste flere tusinde dollars, så jeg tror, at for mange af jer ville en lille CNC -maskine være bedre!

Hvis nogen er nysgerrige efter lasergraveringsprocessen, anbefaler jeg at kigge på følgende selvstudium:

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

Her er en liste over anbefalede cnc -maskiner i lille format, du kan bruge:

• FabPCBMaker, open source fabbed cnc fra en af mine elever Ahmed Abdellatif, mindre end 100 $ har brug for nogle mindre forbedringer, opdateres snart
• 3810, minimalistisk lille cnc, aldrig prøvet, men ligner det kunne
• Eleks Mill, superbillig mini cnc, personligt slebne 0,5 mm pitchpakker (LQFP100) med lidt finjustering
• Roland MDX-20, lille, men super-pålidelig løsning fra Roland
• Roland SRM-20, nyere erstatningsversion af MDX-20
• Othermill, nu BantamTools, pålidelig og præcis lille format CNC
• Roland MDX-40, større desktop cnc, kan også bruges til større ting

Jeg anbefaler at bruge følgende endefræsere til gravering af sporene:

• 0,4 mm 1/64 for de fleste pc'er, eksempel
• 0,2 mm affaset til mellemstore vanskeligheder, f.eks. (Sørg for at sengen er flad!)
• 0,1 mm faset til superpræcise opgaver, eksempel1, eksempel2 (sørg for at sengen er flad!)

Og følgende bits til at skære printkortet ud:

1 mm konturværktøj, eksempel1, eksempel2

Pas på de kinesiske, holder virkelig få snit!

Den anbefalede kobberplade, der skal bruges, er enten FR1 eller FR2 (35 µm).

Glasfiber i FR4 slider let på slutmøllerne, og dets støv kan også være ganske farligt for dit helbred.

Følgende er de værktøjer, du skal have i din loddebænk:

• loddemetal, (nogle anbefalinger: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• nedslidende fletning
• et par præcisionspincetter
• hjælpende hænder
• bordlampe med lup
• forstørrelsesapp
• loddetråd, 0,5 mm ville være godt
• elektronikkomponenter, (Digi-Key, Aliexpress og så videre …)
• en lodningsrøgsuger
• et multimeter

Trin 3: Forbered dine filer til fræsning

For at generere GCode eller have maskinkoden til det specifikke format, du har brug for, skal du bruge en CAM -software (Computer Aided Manufacturing).

Du er velkommen til at bruge enhver CAM, du kan lide, især hvis dette følger med din maskine, og føler dig tryg ved det.

I denne vejledning vil jeg vise dig, hvordan du bruger Fab Modules, en open source web-baseret CAM fra prof Neil Gershenfeld og hans samarbejdspartnere.

Fab -modulerne er tilgængelige som selvstændig installation på din pc eller online:

• Fab Modules repository og installationsinstruktioner:
• Fab Modules online version:

For enkelheds skyld vil jeg vise dig, hvordan du bruger online -versionen.

Først og fremmest tager Fab -modulerne som input et sort -hvidt-p.webp

Hvis du vil lave et eksisterende satshakit -bord uden ændringer, er alt du skal gøre at downloade de PNG'er (nogle gange SVG'er), jeg forberedte til fræsning. Vi laver normalt hullerne i hånden (med et lille proxxon -bor), men jeg vil vise, hvordan du opretter en-p.webp

Du kan finde PNG'erne herunder eller i depoterne:

• satshakit

  • spor
  • skåret ud

• satshakit micro

  • spor
  • skåret ud

• satshakit multicore

  svg

• satshakit 128

  • spor
  • skåret ud

• satshakit flyvekontroller

  • spor
  • skåret ud

• satshakit mini flight controller

  • spor
  • skåret ud

• satshakit nero

  • spor
  • skåret ud

• satshakit GRBL

  • spor
  • skåret ud
• satshakit mega
  • spor
  • skåret ud

• satshakit M7

  • spor
  • skåret ud

• satstep6600

  • øverste spor
  • øverste udskæring
  • bundspor
  • nederste udskæring

• satsha ttl

  • spor
  • skåret ud

Hvis du vil ændre et eksisterende satshakit -design, skal du gøre to andre trin:

1. brug Autodesk Eagle til at ændre tavlen efter dine behov
2. brug en rasterbillededitor til at forberede-p.webp" />

Når du har foretaget de nødvendige ændringer, skal du bruge følgende trin til at eksportere et-p.webp

1. Åbn tavlens layout
2. Tryk på lagknappen
3. Vælg kun top og puder (også VIA'er, hvis printkortet er to lag som satstep6600)

4. Sørg for, at signalnavne ikke vises på billedet ved at gå til Set-> Diverse og fjerne markeringen

   1. signalnavne på pad
   2. signalnavne på spor
   3. displaybloknavne
5. Zoom bordets design, så det passer til den synlige skærm
6. Vælg File-> Export-> Image

7. Indstil følgende i pop-up-vinduet Eksporter billede:

   1. tjek monokrom
   2. vælg Area-> vindue
   3. skriv en opløsning på mindst 1500 DPI
   4. Vælg placeringen af filen til at gemme (Gennemse)
8. tryk på ok -knappen

Herefter skal du have en sort og hvid-p.webp

Nu er det tid til at åbne billedet med Gimp og udføre følgende trin (se vedhæftede billeder):

1. hvis billedet har store sorte margener, skal du beskære det ved hjælp af værktøjerne-> markeringsværktøjer-> rektangel-valgværktøj, og derefter vælge Billede-> beskære til markering (beholde stadig en sort margen omkring, f.eks. 3-4 mm)
2. eksporter det aktuelle billede som traces.png
3. brug igen værktøjs-> markeringsværktøjer-> rektangel vælg værktøj, og vælg alle sporene (lad stadig være en sort margen omkring det, som 1 mm)
4. opret eventuelt en filet i rektangelvalget ved at klikke på Vælg-> Afrundet rektangel-> og sæt en værdi på 15
5. højreklik nu inde i det valgte område og Rediger-> Udfyld med BG-farve (sørg for at den er hvid, normalt standard)
6. eksporter dette billede som cutout.png
7. åbn nu den traces-p.webp" />
8. ved hjælp af værktøjs-> malingsværktøjer-> spandfyldning fyldes alle de sorte områder, der ikke er huller, med hvidt
9. eksporter dette billede som holes.png

Når du har-p.webp

Du skal generere GCode for hver enkelt PNG, du har, traces.png, cutout-p.webp

For filen traces-p.webp

1. gå til
2. Åbn filen traces.png

3. vælg din maskine:

   1. gcodes fungerer på de GRBL -baserede maskiner (normalt er også de små kinesiske cnc baseret på det)
   2. Roland RML til Roland
4. vælg proces 1/64
5. Hvis du har valgt Roland RML, skal du vælge din maskine (SRM-20 eller en anden osv.)

6. rediger følgende indstillinger:

   1. hastighed, anbefaler jeg 3 mm/s med 0,4 mm og 0,2 mm affasede værktøjer, 2 mm/s for 0,1 mm
   2. X0, Y0 og Z0, sæt dem alle til 0
   3. skæredybde kan være 0,1 mm med de cylindriske værktøjer 0,4 mm, 0 mm med de affasede
   4. værktøjsdiameter skal være den, du har (hvis nogle spor er umulige at lave, kan du narre det ved at lægge en lidt mindre diameter på den, du har, indtil sporene vises efter tryk på beregning)
7. tryk på beregn -knappen
8. vent på, at stien skal genereres
9. tryk på knappen Gem for at gemme G -koden

For holes-p.webp

1. indlæse holes-p.webp" />
2. vælg proces 1/32

3. rediger følgende indstillinger:

   1. reducer hastigheden, jeg anbefaler 1-2mm/s
   2. tjek og læg (lidt mere end) tykkelsen på dit PCB -kobberark
   3. tjek og indsæt værktøjsdiameteren for udskæringen (normalt 0,8 eller 1 mm)

Gem de filer, du har gemt, hos dig, da vi får brug for dem til at lave printkortet med CNC -fræsemaskinen.

Trin 4: PCB -fræsning

En enkel regel til succesfuld cnc -fræsning af dine printkort er at forberede maskinbedet godt med kobberpladen.

I denne opgave skal du prøve at være meget rolig og så meget præcis som muligt. Jo mere du investerer i disse to ting, jo bedre resultater får du.

Målet er at gøre kobberoverfladen så meget parallel (flad) som muligt med maskinsengen.

Kobberpladens planhed vil være særligt kritisk, hvis du vil fræse PCB'er med høj præcision, der kræver affasede værktøjer som dem med 0,2 mm eller 0,1 mm ende.

Overvej, at efter at have graveret PCB -sporene, skal du stadig skære printet ud, og for at dette er nødvendigt for at have det, vi kalder offerlag.

Offerlaget vil blive lidt trængt ind i udskæringsfræsemøllen for at sikre, at snittet går helt igennem kobberpladen.

Det anbefales at bruge et tyndt dobbelt sidebånd til at klæbe kobberarket til offerlaget og for at undgå eventuelle folder, som tapen kunne have.

Her er nogle grundlæggende trin til at lave en ganske flad seng (se vedhæftede billeder):

1. finde et fladt stykke materiale til offerlaget, der allerede er fremstillet ret fladt (f.eks. et stykke MDF eller ekstruderet akryl); Sørg for, at udskæringsværktøjet kan trænge ind i det og ikke går i stykker, fordi det er for hårdt
2. skær offerlaget med sengestørrelsen på din cnc
3. fastgør strimler af dobbeltsidebåndet på offerlaget, sørg for at spænde det lige før det sættes på, for at sikre, at der ikke vises folder eller luftboble; dobbeltsidebåndet skal dække det meste af overfladen på lige fordelt måde
4. fastgør kobberpladen til dobbelt sidebånd; Prøv at skubbe på lige måde hele dens overflade
5. fastgør offerlaget til sengen på din cnc -maskine, gerne med noget, der er let at fjerne bagefter, men solidt, som klemmer, skruer

Efter opsætning af sengen er det tid til at forberede cnc -maskinen til fræsning. Også denne operation kræver opmærksomhed og præcision. Afhængigt af hvilken type CNC du har, kan disse trin være lidt forskellige, men ikke rigtig meget.

Følg nedenstående trin for at forberede cnc -maskinen til fræsning:

1. installer det korrekte værktøj i spændetangen (eller værktøjsholderen)
2. Sørg for at bevæge lidt op ad Z -aksen fra sengen, før du flytter X- og Y -aksen, for at undgå at gå ned i slutmøllen
3. flyt X- og Y -aksen til det relative oprindelsespunkt, hvis du brugte Fab -modulerne, er dette nederst til venstre i PNG
4. før nulstilling af X og Y i maskinstyringssoftwaren, skal du kontrollere, om der er nok plads til at fræse kortet
5. indstil som X- og Y -nulpunkt den aktuelle maskinposition
6. langsomt gå ned med Z -aksen og placere endefræserne tæt på kobberoverfladen

7. der er forskellige teknikker, du kan bruge til at tage Z -aksens nulpunkt, målet med dette trin er at sikre, at værktøjerne rører kobberoverfladen lidt:

   1. en teknik virker ved at starte spindlen og ved at gå ned ved at bruge maskinens mindste trinstørrelse; når du hører en anden lyd forårsaget af, at slutmøllen let trænger ind i overfladen, er det dit Z -nulpunkt
   2. du kan prøve at kontrollere den elektriske forbindelse fra værktøjet til kobberoverfladen med et multimeter; fastgør multimeterproberne til slutmøllen og til kobberpladen, og prøv derefter at gå ned med Z -aksen ved minimumstrinnet; når multimeteret bipper, der er dit Z -nulpunkt
   3. gå tæt med værktøjet til overfladen og efterlader nogle mm imellem (som 2-3 mm), åbn derefter spændet og lad endefræseren gå ned for at røre kobberoverfladen; luk derefter endefræserne i spændetangen og indstil dette som Z -nulpunktet
   4. brug en sensor leveret af maskinen, i dette tilfælde når slutmøllen rører sensoren, tager maskinen automatisk Z -udgangspunktet

Og endelig nu er du klar til at starte dit PCB -graveringsjob:)

Det anbefales at holde sig tæt på maskinen for omhyggeligt at observere, hvis du begik en fejl i ovenstående trin, og måske stoppe og genstarte jobbet med de nødvendige rettelser og/eller justeringer.

Nogle hurtige tip om problemer:

• hvis dit printkort er blevet indgraveret i nogle områder og ikke i nogle andre, så er dit kobberark ikke fladt

  hvis dit værktøj har en cylindrisk ende, kan du bare tage en lidt dybere Z -akse og genstarte jobbet i samme position; det samme gælder med affasede værktøjer, og hvis forskellen i graveringsdybde ikke er stor

• hvis dine spor har skarpe kanter, kunne det være bedre at reducere skærefremføringshastigheden
• hvis du brød en (helt ny) slutmølle, så reducer hastigheden med en ensartet mængde
• hvis dine spor er ødelagt eller for tynde, er du måske for dyb, tjek også sporetykkelsen i Eagle, eller tjek dine CAM -indstillinger, især hvis diameteren på endefræserne er korrekt

Hvornår er det tid til at foretage udskæringen, husk at ændre værktøjet til slutfræsning og åbne udskæringen eller hullefilen. Efter at have gjort dette, husk kun at tage Z -aksens nulpunkt igen, denne gang behøver du ikke at være så meget præcis ved at røre overfladen af kobberpladen.

Når det er tid til at fjerne dit printkort fra offerlaget, skal du prøve langsomt at trække det af med en tynd skruetrækker. Gør dette meget forsigtigt igen for at undgå at revne brættet.

I slutningen af dette trin skulle du have en fantastisk graveret print i dine hænder:) !!