Papan Satshakit: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-31 10:21

Hei pembuat dan fabbers di luar sana!

Pernahkah Anda bermimpi membuat papan pengontrol mikro canggih Anda sendiri di rumah dan menggunakan komponen smd?

Itu instruksi yang tepat untuk Anda dan untuk otak proyek Anda selanjutnya:)

Dan ketika saya maksudkan di rumah, maksud saya Anda dapat membeli semua peralatan untuk membuat semua PCB ini dengan harga beberapa ratus dolar (lihat langkah selanjutnya) dan meletakkannya di satu ruang meja saja!

Semuanya dimulai dari perjalanan Fab Academy yang saya lakukan pada tahun 2015. Dengan tujuan membuat drone fabbed, saya memutuskan untuk merilis prototipe pengontrol penerbangan, sebagai papan satshakit pertama. Hanya setelah satu minggu, papan tersebut direplikasi oleh Jason Wang dari Fab Lab Taipei. Ini memberi saya perasaan luar biasa melihat seseorang mereplikasi dan berhasil menggunakan proyek saya, bahwa saya tidak pernah berhenti sejak itu untuk membuat elektronik fabbed open source lainnya.

Papan tersebut kemudian direplikasi dan dimodifikasi beberapa ratus kali dari komunitas Fab Lab di seluruh dunia, sebagai pengalaman belajar tentang cara membuat PCB dan menghidupkan banyak proyek Fab Lab. Saat ini beberapa papan satshakit lainnya telah dirilis di github:

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

Jika Anda bertanya-tanya apa itu Fab Academy, pikirkan saja tentang pengalaman belajar tentang "bagaimana membuat (hampir) apa saja" yang akan mengubah hidup Anda, seperti yang terjadi pada saya:)!

Info lebih lanjut di sini:

Terima kasih banyak kepada Fab Labs luar biasa yang mendukung saya dalam membuat papan satshakit: Fab Lab Kamp-Lintfort

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

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milan, Italia +39.02.36519890

Langkah 1: Putuskan Yang Satshakit Buat atau Modifikasi

Sebelum membuat salah satu papan satshakit, Anda harus memikirkan apa yang ingin Anda lakukan dengan papan itu.

Bisa dibilang untuk bersenang-senang dan untuk belajar:D!

Dan itu benar, serta penggunaan spesifiknya.

Dalam gambar beberapa proyek yang menggunakan papan satshakit.

Mengklik nama papan pada daftar di bawah ini, akan membawa Anda ke repositori github dengan semua informasi yang Anda butuhkan untuk membuat dan/atau memodifikasinya:

• Skema dan papan elang untuk membuatnya dengan CNC/Laser
• Opsional file Eagle untuk memproduksinya di Cina, saya menggunakan PcbWay
• Daftar Bahan (BOM)
• Gambar-p.webp" />
• Gambar dan video papan berfungsi

File papan juga di-zip sebagai lampiran pada langkah ini.

Berikut adalah ikhtisar fungsi dan fitur masing-masing papan:

• satshakit

  • papan tujuan umum berbasis atmega328p
  • benar-benar seperti Arduino UNO tanpa USB dan pengatur tegangan
  • dapat diprogram menggunakan konverter USB-ke-Serial
  • contoh proyek yang menggunakannya: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• mikro satshakit

  • papan mini tujuan umum berbasis atmega328p
  • dibuat untuk digunakan dalam aplikasi terbatas ruang
  • contoh proyek yang menggunakannya: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit multicore

  • papan tujuan umum berbasis atmega328p
  • versi dua lapis satshakit, dengan 2 x atmega328p satu untuk setiap sisi
  • desain multi-papan yang dapat ditumpuk, dengan 328p terhubung melalui I2C
  • berguna untuk sistem multi-mcu (mis. setiap papan mengelola serangkaian sensor yang berbeda)
  • dapat diprogram menggunakan konverter USB-ke-Serial
  • contoh proyek yang menggunakannya: trilaterasi Bluetooth, sistem satshakit IoT

• satshakit 128

  • papan tujuan umum berbasis atmega1284p
  • dua serial perangkat keras, ram 16K, flash 128K, lebih banyak I/O daripada atmega328p
  • papan kompak dengan lebih banyak sumber daya perangkat keras daripada satshakit
  • dapat diprogram menggunakan konverter USB-ke-Serial
  • contoh proyek yang menggunakannya: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• pengendali penerbangan satshakit

  • papan berbasis atmega328p
  • pengontrol penerbangan untuk drone DIY yang kompatibel dengan Multiwii
  • mendukung hingga 8 motor, 6 penerima saluran dan IMU yang berdiri sendiri
  • papan distribusi daya terintegrasi opsional
  • contoh proyek yang menggunakannya: satshacopter-250X

• pengontrol penerbangan mini satshakit

  • versi lebih kecil dari pengontrol penerbangan satshakit, juga berbasis atmega328p
  • cocok untuk drone mini DIY (seperti yang 150mm), kompatibel dengan Multiwii
  • mendukung hingga 4 motor dan 4 saluran penerima
  • papan distribusi daya terintegrasi
  • contoh proyek yang menggunakannya: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • papan pengontrol penerbangan mikrokontroler ganda, menggunakan atmega328p dan atmega1284p
  • cocok untuk aplikasi drone tingkat lanjut
  • atmega1284p dapat menyuntikkan perintah terbang menggunakan Protokol Serial Multiwii, untuk penerbangan otomatis
  • contoh proyek menggunakannya: Di Situs Robotika Noumena

• satshakit GRBL

  • papan berbasis atmega328p, disesuaikan untuk bekerja sebagai pengontrol mesin dengan GRBL
  • Konverter USB-ke-Serial onboard opsional dan konektor USB
  • endstop yang difilter kebisingan
  • Pinout yang diatur GRBL
  • contoh proyek yang menggunakannya: LaserDuo, Mesin Menggambar Bellissimo
• satshakit-mega
  • papan tujuan umum berbasis atmega2560p, agak seperti Arduino Mega yang dibuat-buat
  • Konverter USB-ke-Serial onboard dan konektor USB
  • Ram 8K, flash 256K, 4 serial perangkat keras
  • contoh proyek yang menggunakannya: LaserDuo

• satshakit-m7

  • Papan tujuan umum berbasis STM32F765
  • pengontrol USB on-chip terintegrasi, konektor USB
  • 216Mhz, ram 512K, flash 2MB
  • banyak fitur, juga dapat menjalankan FREE-RTOS
  • proyek menggunakannya: platform drone dan robotika saya berikutnya (belum dipublikasikan)

• satstep6600

  • driver stepper cocok untuk motor Nema23/Nema24
  • 4.5A arus puncak, tegangan input 8-40V
  • penutupan termal terintegrasi, perlindungan penguncian arus lebih dan di bawah tegangan
  • input opto-terisolasi
  • proyek yang menggunakannya: LaserDuo, pendaur ulang filamen Rex

• satsha-ttl

  • Konverter USB ke Serial berdasarkan chip CH340
  • pengatur tegangan terintegrasi
  • tegangan jumper yang dapat dipilih 3.3V dan 5V
  • proyek menggunakannya: satshakit-grbl, pelacak robot FollowMe

Semua papan dirilis di bawah CC BY-NC-SA 4.0.

Anda dipersilakan untuk memodifikasi desain asli agar sesuai dengan proyek Anda;)!

Langkah 2: Peralatan dan Persiapan

Pertama-tama mari kita bicara tentang proses yang digunakan untuk menghasilkan PCB ini:

1. Penggilingan CNC
2. Ukiran Laser Fiber/Yag (pada dasarnya yang memiliki 1064nm)

Seperti yang Anda lihat, tidak ada goresan di antara ini. Dan alasannya adalah karena saya (dan juga komunitas Fab Lab), tidak terlalu suka menggunakan asam baik untuk alasan polusi maupun berbahaya.

Selain itu, semua papan dapat dibuat hanya dengan menggunakan desktop/mesin cnc kecil, dan/atau pengukiran laser tanpa batasan khusus dengan satu atau teknik lainnya.

Omong-omong, mesin Laser Fiber/Yag dapat berharga beberapa ribu $ dengan mudah, jadi saya rasa bagi banyak dari Anda, mesin CNC kecil akan lebih baik!

Jika seseorang ingin tahu tentang proses pengukiran laser, saya sarankan untuk melihat tutorial berikut:

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

Berikut adalah daftar mesin cnc format kecil yang direkomendasikan yang dapat Anda gunakan:

• FabPCBMaker, open source fabbed cnc dari salah satu murid saya Ahmed Abdellatif, kurang dari $100 perlu beberapa perbaikan kecil, akan segera diperbarui
• 3810, cnc kecil minimalis, belum pernah dicoba tapi sepertinya bisa
• Eleks Mill, cnc mini super-murah, paket pitch 0.5mm yang digiling secara pribadi (LQFP100) dengan beberapa penyetelan yang bagus
• Roland MDX-20, solusi kecil namun sangat andal dari Roland
• Roland SRM-20, versi pengganti yang lebih baru dari MDX-20
• Othermill, sekarang BantamTools, CNC format kecil yang andal dan presisi
• Roland MDX-40, cnc desktop yang lebih besar, juga dapat digunakan untuk hal-hal yang lebih besar

Saya merekomendasikan untuk menggunakan pabrik akhir berikut untuk mengukir jejak:

• 0.4mm 1/64 untuk sebagian besar PCB, contoh
• 0.2mm chamfered untuk pekerjaan tingkat menengah, misalnya (pastikan tempat tidur rata!)
• 0.1mm chamfered untuk pekerjaan super presisi, contoh1, contoh2 (pastikan tempat tidur rata!)

Dan berikut bit untuk memotong PCB:

Alat kontur 1mm, contoh1, contoh2

Waspadalah terhadap yang Cina, akan bertahan sangat sedikit!

Lembaran tembaga yang direkomendasikan untuk digunakan adalah FR1 atau FR2 (35µm).

Fiberglass di FR4 akan mudah aus dan juga debunya bisa sangat berbahaya bagi kesehatan Anda.

Berikut ini adalah alat yang harus Anda miliki di bangku solder Anda:

• stasiun solder, (beberapa rekomendasi: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• kepang pematrian
• beberapa pinset presisi
• tangan membantu
• lampu meja dengan kaca pembesar
• aplikasi kaca pembesar
• kawat solder, 0.5mm akan bagus
• komponen elektronik, (Digi-Key, Aliexpress dan sebagainya…)
• ekstraktor asap solder
• multimeter

Langkah 3: Siapkan File Anda untuk Penggilingan

Untuk menghasilkan GCode, atau memiliki kode mesin dengan format khusus yang Anda butuhkan, Anda harus menggunakan perangkat lunak Computer Aided Manufacturing (CAM).

Jangan ragu untuk menggunakan CAM apa pun yang Anda suka, terutama jika ini disertakan dengan mesin Anda dan merasa nyaman dengannya.

Dalam tutorial ini, saya akan menunjukkan cara menggunakan Fab Modules, CAM berbasis web open source dari prof Neil Gershenfeld dan kolaboratornya.

Modul Fab tersedia sebagai instalasi mandiri di PC Anda, atau online:

• Repositori Fab Modules dan instruksi instalasi:
• Modul Fab versi online:

Untuk mempermudah saya akan menunjukkan cara menggunakan versi online.

Pertama-tama, Modul Fab mengambil gambar-p.webp

Jika Anda ingin membuat papan satshakit yang ada tanpa modifikasi, yang harus Anda lakukan adalah mengunduh-p.webp

Anda dapat menemukan-p.webp

• satshakit

  • jejak
  • memotong

• mikro satshakit

  • jejak
  • memotong

• satshakit multicore

  svg

• satshakit 128

  • jejak
  • memotong

• pengendali penerbangan satshakit

  • jejak
  • memotong

• pengontrol penerbangan mini satshakit

  • jejak
  • memotong

• satshakit nero

  • jejak
  • memotong

• satshakit GRBL

  • jejak
  • memotong
• satshakit mega
  • jejak
  • memotong

• satshakit M7

  • jejak
  • memotong

• satstep6600

  • jejak teratas
  • potongan atas
  • jejak bawah
  • potongan bawah

• satsha ttl

  • jejak
  • memotong

Jika Anda ingin mengubah desain satshakit yang ada, Anda harus melakukan dua langkah lain:

1. gunakan Autodesk Eagle untuk memodifikasi papan sesuai kebutuhan Anda
2. gunakan editor gambar raster untuk menyiapkan gambar PNG, dalam hal ini saya akan menampilkannya menggunakan Gimp

Setelah Anda melakukan modifikasi yang Anda butuhkan, gunakan langkah-langkah berikut untuk mengekspor gambar-p.webp

1. Buka tata letak papan
2. Tekan tombol lapisan
3. Pilih hanya atas dan bantalan (juga VIA jika PCB adalah lapisan ganda seperti satstep6600)

4. Pastikan bahwa nama sinyal tidak akan ditampilkan pada gambar dengan masuk ke Set->Lain-lain dan hapus centang

   1. nama sinyal di pad
   2. nama sinyal pada jejak
   3. menampilkan nama pad
5. Perbesar desain papan agar sesuai dengan layar yang dapat dilihat
6. Pilih File->Ekspor->Gambar

7. Setel yang berikut di jendela pop-up Ekspor Gambar:

   1. cek monokrom
   2. pilih Area->jendela
   3. ketik resolusi minimal 1500 DPI
   4. Pilih lokasi penyimpanan file (Browse)
8. tekan tombol ok

Setelah ini Anda harus memiliki-p.webp

Sekarang saatnya membuka gambar dengan Gimp dan menjalankan langkah-langkah berikut (lihat gambar terlampir):

1. jika gambar memiliki margin hitam besar, potong dengan menggunakan Tools->Selection Tools->rectangle select tool lalu pilih Image->crop to selection (masih simpan beberapa margin hitam di sekitar, seperti 3-4mm)
2. ekspor gambar saat ini sebagai traces.png
3. gunakan lagi Tools->Selection Tools->rectangle select tool dan pilih semua jejak (tinggalkan margin hitam di sekitarnya, seperti 1mm)
4. opsional buat beberapa fillet dalam pemilihan persegi panjang dengan mengklik Select->Rounded Rectangle->dan beri nilai 15
5. sekarang klik kanan di dalam area yang dipilih dan Edit->Isi dengan BG Color (pastikan berwarna putih, biasanya default)
6. ekspor gambar ini sebagai cutout.png
7. sekarang buka file traces-p.webp" />
8. menggunakan Tools->paint tools->bucket fill, isi semua area hitam yang tidak berlubang dengan warna putih
9. ekspor gambar ini sebagai hole.png

Setelah Anda memiliki file PNG, Anda siap untuk menghasilkan GCode untuk penggilingan.

Anda harus menghasilkan GCode untuk setiap-p.webp

Untuk file traces-p.webp

1. buka
2. buka file traces.png

3. pilih mesin Anda:

   1. gcodes akan bekerja untuk mesin berbasis GRBL (biasanya juga cnc cina kecil didasarkan padanya)
   2. Roland RML untuk Roland
4. pilih proses 1/64
5. Jika Anda memilih Roland RML, pilih mesin Anda (SRM-20 atau lainnya dll.)

6. edit pengaturan berikut:

   1. kecepatan, saya sarankan 3mm/s dengan 0.4mm dan 0.2mm alat chamfered, 2mm/s untuk 0.1mm
   2. X0, Y0 dan Z0, masukkan semuanya ke 0
   3. kedalaman potong bisa 0.1mm dengan alat silinder 0.4mm, 0mm dengan yang ditalang
   4. diameter alat harus yang Anda miliki (jika beberapa jejak tidak mungkin dibuat, trik dengan mengurangi diameter yang Anda miliki, sampai jejak akan ditampilkan setelah menekan hitung)
7. tekan tombol hitung
8. tunggu jalurnya dibuat
9. tekan tombol simpan untuk menyimpan Gcode

Untuk hole-p.webp

1. muat lubangnya-p.webp" />
2. pilih proses 1/32

3. edit pengaturan berikut:

   1. kurangi kecepatannya, saya sarankan 1-2mm/s
   2. periksa dan masukkan (sedikit lebih dari) ketebalan lembaran tembaga PCB Anda
   3. periksa dan masukkan diameter pahat untuk pemotongan (biasanya 0,8 atau 1mm)

Simpan file yang Anda simpan karena kami akan membutuhkannya untuk membuat PCB dengan mesin penggilingan CNC.

Langkah 4: Penggilingan PCB

Satu aturan sederhana agar cnc mill PCB Anda berhasil adalah dengan mempersiapkan alas mesin dengan lembaran tembaga dengan baik.

Dalam tugas ini Anda harus berusaha sangat tenang dan setepat mungkin. Semakin banyak Anda berinvestasi dalam dua hal ini, semakin baik hasil yang akan Anda dapatkan.

Tujuannya adalah untuk membuat permukaan tembaga sejajar (datar) mungkin dengan alas mesin.

Kerataan lembaran tembaga akan sangat penting jika Anda akan menggiling PCB presisi tinggi, yang membutuhkan alat talang seperti yang memiliki ujung 0,2 mm atau 0,1 mm.

Pertimbangkan bahwa setelah mengukir jejak PCB, Anda masih perlu memotong PCB, dan untuk ini diperlukan apa yang kita sebut lapisan pengorbanan.

Lapisan kurban akan sedikit ditembus oleh pabrik akhir potongan, untuk memastikan potongan benar-benar melalui lembaran tembaga.

Disarankan untuk menggunakan selotip dua sisi yang tipis untuk menempelkan lembaran tembaga ke lapisan pengorbanan, dan untuk menghindari lipatan yang mungkin dimiliki selotip.

Berikut beberapa langkah dasar untuk membuat tempat tidur yang cukup datar (lihat gambar terlampir):

1. cari bahan yang rata untuk lapisan kurban, yang sudah cukup rata (misalnya sepotong MDF atau akrilik yang diekstrusi); pastikan alat gunting dapat menembusnya dan tidak akan pecah karena terlalu keras
2. potong lapisan pengorbanan dengan ukuran tempat tidur cnc Anda
3. pasang strip pita sisi ganda ke lapisan pengorbanan, pastikan untuk mengencangkannya sebelum memasangnya, untuk memastikan tidak ada lipatan atau gelembung udara yang muncul; pita sisi ganda harus menutupi sebagian besar permukaan dengan cara yang didistribusikan secara merata
4. pasang lembaran tembaga ke pita sisi ganda; coba dorong dengan cara yang sama semua permukaannya
5. pasang lapisan korban ke tempat tidur mesin cnc Anda, sebaiknya dengan sesuatu yang mudah dilepas setelahnya tetapi padat, seperti klem, sekrup

Setelah menyiapkan tempat tidur saatnya untuk mempersiapkan mesin cnc untuk penggilingan. Juga operasi ini membutuhkan perhatian dan ketelitian. Tergantung pada jenis CNC yang Anda miliki, langkah-langkah ini bisa sedikit berbeda tetapi tidak terlalu banyak.

Untuk mempersiapkan mesin cnc untuk penggilingan ikuti langkah-langkah di bawah ini:

1. pasang alat yang tepat di collet (atau dudukan alat)
2. pastikan untuk memindahkan sedikit sumbu Z dari tempat tidur sebelum memindahkan sumbu X dan Y, untuk menghindari menabrak gilingan akhir
3. pindahkan sumbu X dan Y ke titik asal relatif, jika Anda menggunakan Modul Fab, ini adalah kiri bawah PNG
4. sebelum memusatkan X dan Y dalam perangkat lunak kontrol mesin, periksa apakah ada cukup ruang untuk menggiling papan
5. ditetapkan sebagai X dan Y titik nol posisi mesin saat ini
6. perlahan turun dengan sumbu Z, menempatkan pabrik akhir menutup permukaan tembaga

7. ada beberapa teknik berbeda yang dapat Anda gunakan untuk mengambil titik nol dari sumbu Z, tujuan dari langkah ini adalah untuk memastikan alat sedikit menyentuh permukaan tembaga:

   1. salah satu teknik bekerja dengan memulai spindel dan turun dengan menggunakan ukuran langkah minimum mesin; ketika Anda mendengar suara berbeda yang disebabkan oleh penggilingan akhir yang sedikit menembus permukaan, itu adalah titik nol Z Anda
   2. Anda dapat mencoba memeriksa konektivitas listrik dari alat ke permukaan tembaga dengan multimeter; pasang probe multimeter ke pabrik akhir dan ke lembaran tembaga, lalu coba turun dengan sumbu Z pada langkah minimum; ketika multimeter berbunyi bip itu adalah titik nol Z Anda
   3. dekatkan pahat ke permukaan dengan menyisakan beberapa mm di antaranya (seperti 2-3 mm), lalu buka collet dan biarkan gilingan akhir turun hingga menyentuh permukaan tembaga; kemudian tutup pabrik akhir ke dalam collet dan atur ini sebagai titik nol Z
   4. menggunakan sensor yang disediakan oleh mesin, dalam hal ini ketika end mill akan menyentuh sensor maka mesin akan secara otomatis mengambil titik asal Z

Dan akhirnya sekarang Anda siap untuk meluncurkan pekerjaan pengukiran PCB Anda:)

Disarankan untuk tetap dekat dengan mesin untuk mengamati dengan cermat jika Anda melakukan kesalahan pada langkah-langkah di atas, dan mungkin menghentikan dan meluncurkan kembali pekerjaan dengan perbaikan dan/penyetelan yang diperlukan.

Beberapa petunjuk cepat tentang masalah:

• jika PCB Anda telah terukir di beberapa area dan tidak di beberapa area lain, maka lembaran tembaga Anda tidak rata

  jika alat Anda memiliki ujung silinder, Anda bisa mengambil sumbu Z yang sedikit lebih dalam dan meluncurkan kembali pekerjaan di posisi yang sama; hal yang sama berlaku dengan alat talang dan jika perbedaan kedalaman ukiran tidak banyak

• jika jejak Anda memiliki tepi yang tajam bisa lebih baik untuk mengurangi laju pemotongan pemotongan
• jika Anda merusak pabrik akhir (cukup baru), maka kurangi kecepatan dengan jumlah yang konsisten
• jika jejak Anda hancur atau terlalu tipis, Anda mungkin terlalu dalam, periksa juga ketebalan jejak di Eagle, atau periksa pengaturan CAM Anda, terutama jika diameter pabrik akhir sudah benar

Kapan waktunya untuk melakukan cutout, jangan lupa untuk mengganti end mill tool dan membuka cutout atau lubang file. Setelah melakukan ini ingatlah untuk mengambil lagi HANYA titik nol sumbu Z, kali ini Anda tidak perlu terlalu presisi dalam menyentuh permukaan lembaran tembaga.

Kapan saatnya melepas PCB dari lapisan korban, coba tarik perlahan dengan obeng tipis. Lakukan ini lagi dengan sangat hati-hati untuk menghindari retaknya papan.

Di akhir langkah ini, Anda akan memiliki PCB terukir yang menakjubkan di tangan Anda:)!!