Cara Membuat Programmer ISP USBTiny: Dengan Memanfaatkan Mesin Penggilingan PCB CNC: 13 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Apakah Anda berpikir tentang bagaimana membangun proyek elektronik Anda sendiri dari awal?

Melakukan proyek elektronik sangat mengasyikkan dan menyenangkan bagi kami, pembuat. Tetapi sebagian besar pembuat dan penggemar perangkat keras yang baru saja melangkah maju ke budaya pembuat membangun proyek mereka dengan papan pengembangan, papan tempat memotong roti, dan modul. Dengan cara ini, kami dapat membangun versi prototipe cepat dari proyek kami. Tapi itu harus berukuran besar dan kacau dengan kabel papan tempat memotong roti. Kasus serupa saat menggunakan papan PCB Generik, juga terlihat berantakan dan tidak profesional!

Jadi, bagaimana kita bisa membangun proyek kita dengan cara yang lebih nyaman?

Cara terbaik untuk menggunakan PCB Standalone untuk proyek kami!

Merancang dan membuat PCB untuk proyek kami adalah cara yang lebih baik dan nyaman untuk mengekspresikan profesionalisme dan keahlian Anda!. Kami dapat meminimalkan ukuran proyek kami menjadi ukuran yang kompatibel dan bentuk khusus, PCB terlihat rapi dan koneksi yang kokoh adalah beberapa kelebihannya.

Jadi, yang penting adalah, bagaimana kita membangun PCB yang hemat biaya dan efektif waktu?

Kami dapat mengirim desain kami ke produsen PCB untuk membuat desain PCB kami, tetapi itu harus memakan waktu dan menguras kantong Anda. Cara lainnya adalah dengan melakukan metode transfer toner menggunakan printer laser dan kertas foto. Tetapi juga membutuhkan waktu dan menguji tingkat pasien Anda dan Anda juga memerlukan spidol permanen untuk menambal bagian yang tidak tergores. Saya menggunakan metode ini banyak waktu dan saya membencinya.

Jadi, apa cara terbaik?

Dalam kasus saya, Cara terbaik menggunakan mesin penggilingan CNC untuk membuat PCB Anda. Mesin penggilingan PCB memberi Anda PCB berkualitas baik dan membutuhkan lebih sedikit waktu, lebih sedikit sumber daya, dan cara termurah untuk menghasilkan prototipe PCB!

Jadi, mari kita bangun programmer ISP USBtiny dengan memanfaatkan mesin penggilingan CNC!

Tanpa melakukan lebih lanjut, mari kita mulai!

Langkah 1: Anda Tidak Ingin Kaya

Betulkah! Anda tidak ingin membeli mesin penggilingan PCB. Sebagian besar dari kita tidak memiliki anggaran untuk membeli mesin mahal seperti ini. Aku bahkan tidak punya.

Jadi, bagaimana saya mendapatkan akses ke mesin? Cukup, saya hanya pergi ke fablab, makerspace atau hackerspace di wilayah saya! Dalam kasus saya, saya hanya pergi ke fablab dan menggunakan mesin dengan harga murah. Jadi, temukan tempat seperti fablab atau ruang pembuat di wilayah Anda. Bagi saya, harganya 48¢/jam untuk menggunakan mesin penggilingan PCB. Harganya mungkin berbeda di wilayah Anda. Jadi, seperti yang saya katakan, Anda tidak ingin menjadi kaya!

Langkah 2: Daftar Bahan

Daftar komponen

• 1 x Mikrokontroler Attiny 45/85 (paket SOIC)
• 2x499 Ohm
• 2 x 49 Ohm
• 2 x 1K
• 2x3.3 dioda Zener
• 1 x 0.1mf kapasitor
• 1 x LED biru
• 1 x LED hijau
• 1 x 2x3 Pin header pria (smd)
• 1x20 cm 6 kawat kabel Pita
• 2 x 2x3 Konektor Transisi Kabel Pita Header Wanita IDC
• 1x4cm x 8cm FR4 Tembaga Berpakaian

Harap dicatat: (Resistor, kapasitor, dioda dan led yang digunakan dalam proyek ini adalah paket 1206)

Persyaratan alat

• Stasiun solder atau besi solder (Ujung mikro)
• Kawat timah solder
• Pinset (ujung mikro)
• Sumbu Pematrian
• Alat tangan ketiga
• Multimeter
• Pengupas Kawat
• Ekstraktor Asap (Opsional)

Persyaratan Mesin

Modela MDX20 (Mesin penggilingan PCB apa pun melakukan pekerjaan itu, tetapi perangkat lunak kontrol pekerjaan akan berubah)

Unduh sumber daya untuk proyek ini!

Langkah 3: Apa itu Mesin Penggilingan PCB?

Mesin penggilingan PCB adalah mesin CNC (Computer Numerical Control) yang digunakan untuk membuat prototipe PCB. Mesin penggilingan PCB adalah menggiling bagian tembaga dari lapisan tembaga untuk melihat jejak dan bantalan PCB. Mesin penggilingan PCB dilengkapi dengan gerakan mekanis tiga sumbu (X, Y, Z). Setiap sumbu dikendalikan oleh motor stepper untuk gerakan presisi. Gerakan sumbu ini dikendalikan oleh program komputer dengan memberikan perintah kode-G. Gcode secara luas menggunakan bahasa pemrograman kontrol Numerik, sebagian besar mesin menggunakan g-code untuk mengontrol sumbu mesin. Sebuah kepala alat (biasanya bit penggilingan) terhubung ke sumbu ini akan menggiling PCB.

:- Mesin yang saya gunakan adalah mesin milling CNC MODELA MDX20.

Mesin Penggilingan PCB Modela MDX 20

Modela MDX20 adalah mesin penggilingan PCB. Modela MDX20 biasanya digunakan untuk membuat PCB tetapi kami juga dapat membuat cetakan, etsa, dll. Modela dapat menggiling berbagai bahan seperti Kayu Lapis, Lilin, Akrilik, Bahan PCB Berbeda seperti Fr1 Fr4 dll. Modela ini ringan dan berukuran kecil. Kita dapat menempatkannya di desktop kecil sekalipun. Tempat tidur (permukaan penggilingan) dilekatkan pada sumbu Y dan kepala pahat dilekatkan pada X dan Z. Artinya, pergerakan alas dikendalikan oleh sumbu Y dan gerakan kepala pahat dikendalikan oleh sumbu X dan kepala pahat. dikendalikan oleh sumbu Z. Modela memiliki program komputer sendiri. Tapi saya menggunakan program Linux yang disebut FABModules. Modul FAB berkomunikasi dengan Modela untuk mengontrol proses pemotongan dan penggilingan. Modul Fab tidak pernah mengatur sumbu X, Y, Z secara otomatis, kita perlu mengaturnya secara manual.

Langkah 4: Memulai Modela MDX20

Jika saya ingin menggiling PCB saya, dalam hal ini, seorang programmer FabISP. Pertama saya membutuhkan tata letak desain PCB dan tata letak garis besar PCB. Penggilingan PCB adalah proses dua tahap. Pada tahap pertama, saya perlu menggiling jejak dan bantalan PCB dan pada tahap kedua, saya perlu memotong garis besar PCB. Menggunakan modul luar biasa, kita dapat mengonversi-p.webp

Spesifikasi umum

• Ruang kerja: 203,2 x 152,4 mm
• Stroke sumbu Z: 60.5mm
• Kecepatan spindel: 6500RPM

Penggilingan Bit Untuk digunakan

• Bit Penggilingan: 1/64 inci (0,4 mm) bit
• Memotong Bit: 1/32 inci (0,8 mm) bit

Langkah 5: Apa itu ISP (IN - System - Programmer)?

In System Programmer (ISP) juga dikenal sebagai In-Circuit Serial Programmer (ICSP) adalah programmer mikrokontroler. ISP akan membaca instruksi dan perintah dari USB komputer dan mengirimkannya ke Mikrokontroler melalui serial peripheral interface (SPI). Secara sederhana perangkat ISP memungkinkan kita untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler menggunakan jalur SPI. SPI adalah cara komunikasi dalam mikrokontroler. Setiap periferal dan antarmuka yang terhubung berkomunikasi dengan mikrokontroler melalui SPI. Sebagai penggemar elektronik, hal pertama yang terlintas di benak saya ketika berbicara tentang ISP adalah MISO, MOSI SCK. Ketiga pin ini merupakan pin yang penting.

Sederhananya, ISP digunakan untuk membakar program ke mikrokontroler dan juga digunakan untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler Anda!

Langkah 6: USBTiny ISP: Skema dan Tata Letak PCB

USBTiny ISP

USBTiny ISP adalah programmer USB AVR open-source sederhana dan antarmuka SPI. Ini adalah biaya rendah, mudah dibuat, bekerja sangat baik dengan avrdude, kompatibel dengan AVRStudio dan diuji di bawah Windows, Linux dan MacOS X. Sempurna untuk pelajar dan pemula, atau sebagai programmer cadangan.

Semua komponen yang digunakan dalam proyek ini Komponen SMD. Otak dari USBTinyISP adalah mikrokontroler Attiny45.

Mikrokontroler ATtiny 45

Mikrokontroler yang digunakan dalam USBTinyISP adalah Attiny 45. Attiny45 adalah mikrokontroler AVR 8-bit berkinerja tinggi dan berdaya rendah yang berjalan pada Arsitektur RISC oleh Atmel (microchip diperoleh Atmel baru-baru ini). Attiny 45 hadir dalam paket 8 pin. Attiny 45 memiliki 6 pin I/O, Tiga diantaranya adalah pin ADC (10 bit ADC) dan dua lainnya adalah pin Digital yang mendukung PWM. Muncul dengan memori flash 4KM, 256 EEPROM In-System Programmable dan 256B SRAM. Tegangan operasi sekitar 1.8V hingga 5.5v 300mA. Attiny 45 mendukung Antarmuka Serial Universal. Baik versi SMD maupun versi THT tersedia di pasaran. Attiny 85 adalah versi yang lebih tinggi dari Attiny 45, Mereka hampir sama. Perbedaannya hanya pada memori Flash, Attiny 45 memiliki flash 4KB dan Attiny 85 memiliki flash 8KB. Kita bisa memilih Attiny 45 atau Attiny 85, Bukan masalah besar tapi Attiny 45 lebih cukup untuk membuat FabTinyISP. Lihat dokumentasi resmi dari sini.

Langkah 7: Siapkan Mesin

Sekarang mari kita Membangun PCB menggunakan mesin penggilingan PCB. Saya menyertakan tata letak Jejak dan tata letak Potong dalam file zip, Anda dapat mengunduh file zip dari bawah.

Prapermintaan: Silakan unduh dan instal Fabmodules dari tautan ini

Fabmodules hanya didukung di mesin Linux, saya menggunakan Ubuntu!

Langkah1: Lapisan Pengorbanan

Pertama-tama, pelat kerja mesin penggilingan PCB (AKA milling bed) adalah pelat logam. Ini kokoh dan dibangun dengan baik. Namun dalam beberapa kasus, ini mungkin rusak saat memotong terlalu dalam karena kesalahan. Jadi, saya menempatkan lapisan korban di atas tempat tidur penggilingan (lapisan tembaga ditempatkan di atas tempat tidur penggilingan untuk menghindari menyentuh bit di pelat logam).

Langkah 2: Perbaiki bit penggilingan 1/62 di kepala alat

Setelah menempatkan lapisan pengorbanan, Sekarang saya perlu memperbaiki bit penggilingan (biasanya menggunakan bit penggilingan 1/62) di kepala alat. Saya sudah menjelaskan proses dua tahap penggilingan PCB. Untuk menggiling jejak dan bantalan PCB, gunakan bit penggilingan 1/64 dan letakkan di kepala alat menggunakan kunci Allen. Saat mengganti bit, selalu berikan perhatian ekstra untuk bit. Ujung mata bornya tipis banget, mata bornya lebih berpeluang patah saat terlepas dari tangan kita walaupun jatuhnya kecil. untuk mengatasi situasi ini, saya menempatkan sepotong kecil busa di bawah kepala alat untuk melindungi dari jatuh yang tidak disengaja.

Langkah 3: Bersihkan lapisan tembaga

Saya menggunakan tembaga berpakaian FR1 untuk proyek ini. FR-1 tahan panas dan lebih tahan lama. Tapi lapisan tembaga akan teroksidasi dengan cepat. Tembaga adalah magnet sidik jari. Jadi sebelum menggunakan pelapis tembaga walaupun baru, saya sarankan Anda untuk membersihkan PCB dengan pembersih PCB atau aseton sebelum dan sesudah menggiling PCB. Saya menggunakan pembersih PCB untuk membersihkan PCB.

Langkah 4: Perbaiki lapisan Tembaga pada bantalan penggilingan

Setelah membersihkan lapisan tembaga, letakkan lapisan tembaga di atas alas penggilingan. Saya menempatkan lapisan tembaga pada bantalan penggilingan dengan bantuan selotip dua sisi. Pita perekat dua sisi sangat mudah dilepas dan tersedia dengan harga murah. Saya menempelkan selotip dua sisi di bagian atas lapisan pengorbanan. Kemudian letakkan tembaga yang dibalut di bagian atas selotip.

Langkah 8: Siapkan Modul Fab dan Proses Penggilingan

Langkah 1: Nyalakan mesin dan Muat FabModules

nyalakan mesin dan kemudian buka perangkat lunak modul Fab di sistem Linux (saya menggunakan Ubuntu) dengan mengetikkan perintah di bawah ini di terminal Linux.

f ab

Kemudian akan muncul jendela baru. Pilih image(.png) sebagai format file input dan format output sebagai Roland MDX-20 mill(rml). Setelah itu, klik tombol Make_png_rml.

Langkah 2: Muat Gambar desain PCB

Di bagian atas jendela baru pilih bit yang akan Anda gunakan. lalu muat format-p.webp

Langkah 3: Atur Sumbu X, Y & Z

Kami belum selesai. Sekarang tekan tombol Lihat pada panel kontrol Modela MDX20. pastikan bitnya kencang. tekan sekali lagi tombol tampilan untuk kembali ke posisi default. Sekarang atur posisi X, Y dengan memasukkan pengukuran (tergantung pada posisi papan Anda) di kotak teks yang diinginkan. Saya sarankan Anda untuk mencatat posisi X & Y di suatu tempat. Jika ada yang tidak beres dan Anda harus memulai dari awal, Anda harus membutuhkan posisi X&Y yang tepat untuk melanjutkan proses penggilingan Anda, jika tidak maka akan kacau.

Turunkan kepala alat dengan menekan tombol Bawah. Berhenti ketika kepala Alat mencapai dekat dengan lapisan tembaga. Kemudian lepas sekrup kepala pahat dan turunkan sedikit ke bawah hingga menyentuh lapisan tembaga dari pelapis tembaga. Kemudian kencangkan kembali sekrup dan kembalikan kepala pahat ke posisi awal dengan menekan tombol Lihat. Sekarang kita semua siap. Tutup penutup pengaman Modela dan klik tombol Kirim. Modela akan memulai proses penggilingan.

Diperlukan minimal 10 hingga 13 menit untuk menggiling jejak dan bantalan. Setelah menyelesaikan penggilingan saya mendapat hasil yang baik.

Langkah 4: Memotong tata letak Garis Besar

Setelah menyelesaikan penggilingan Jejak, Potong tata letak garis PCB (hanya bentuk PCB). Prosesnya hampir sama. Untuk memotong tata letak, Ubah 1/64 bit menjadi 1/32 bit di kepala alat. Kemudian muat file-p.webp

Langkah 9: Selesai PCB

Berikut adalah PCB setelah proses milling!

Langkah 10: Menyolder Komponen pada PCB

Sekarang saya memiliki PCB yang sudah jadi. yang perlu saya lakukan adalah menyolder komponen pada PCB. Bagi saya, ini adalah tugas yang menyenangkan dan mudah.

Dalam hal menyolder, komponen Through-hole sangat mudah disolder jika dibandingkan dengan komponen SMD. Komponen SMD berukuran kecil. agak sulit untuk menyolder untuk pemula. Ada banyak kemungkinan untuk membuat kesalahan seperti salah penempatan komponen solder dingin dan hal yang paling umum atau membuat jembatan di antara jejak dan bantalan. Tetapi setiap orang memiliki tip dan trik menyolder sendiri, yang dipelajari dari pengalaman mereka sendiri. ini akan membuat tugas ini menyenangkan dan mudah. Jadi luangkan waktu Anda untuk menyolder komponen!

Berikut Bagaimana Saya Melakukan Solder

Saya biasanya menyolder Mikrokontroler dan IC lainnya terlebih dahulu. Kemudian saya menyolder komponen kecil seperti resistor dan kapasitor dll…

Akhirnya melalui lubang komponen, kabel dan pin header. Untuk menyolder USBTinyISP saya, saya mengikuti langkah yang sama. Untuk menyolder SMD dengan mudah, Pertama, saya memanaskan besi solder hingga 350 °C. Kemudian tambahkan beberapa fluks solder pada bantalan. Kemudian panaskan pad yang ingin saya solder komponennya, lalu saya tambahkan sedikit solder ke satu pad komponen pad. Dengan menggunakan pinset, cabut komponen dan letakkan di atas bantalan dan panaskan bantalan selama 2-4 detik. Setelah itu, solder bantalan yang tersisa. Jika Anda membuat jembatan antara pin dan jejak atau memberikan banyak solder ke komponen, gunakan pita sumbu solder untuk menghilangkan solder yang tidak diinginkan. Saya melanjutkan langkah yang sama sampai PCB sepenuhnya disolder tanpa masalah. Jika ada yang tidak beres, pertama-tama saya memeriksa dengan cermat semua jejak dan komponen yang putus atau menjembatani menggunakan kaca pembesar dan multimeter. Jika saya menemukan, maka saya memperbaikinya!

Langkah 11: Membuat Kabel ISP

Untuk menghubungkan mikrokontroler atau programmer ISP lain untuk mem-flash firmware. kita membutuhkan kawat pita pita enam baris dengan dua conector kawat betina 2x3. Saya menggunakan kabel pita saluran 4/3 kaki 6 dan dengan hati-hati menghubungkan header perempuan di kedua sisi. Untuk melakukannya dengan baik saya menggunakan penjepit G. Lihat gambarnya.

Langkah 12: Flashing Firmware

Sekarang kita dapat mem-flash firmware ke ISP kita. Untuk melakukan itu kita membutuhkan programmer ISP lain. Saya menggunakan USBTinyISP lain, Tetapi Anda dapat menggunakan Arduino sebagai ISP untuk melakukan tugas ini. Hubungkan kedua ISP tersebut menggunakan konektor ISP yang telah kita buat sebelumnya. Kemudian hubungkan USBinyISP (Yang kita gunakan untuk pemrograman) ke komputer. Pastikan ISP terdeteksi di sistem Anda dengan mengetikkan perintah di bawah ini di terminal Linux.

lsusb

Langkah 1: Instal rantai alat AVR GCC

Pertama-tama, kita perlu memasang rantai alat. Untuk melakukan itu, buka terminal Linux dan ketik.

sudo apt-get install avrdude gcc-avr avr-libc make

Langkah 2: Unduh dan unzip firmware

Sekarang unduh dan unzip file firmware. Anda dapat mengunduhnya dari sini. Setelah mengunduh file zip, ekstrak ke lokasi bagus yang dapat Anda temukan dengan mudah (untuk menghindari kebingungan yang tidak perlu).

Langkah 3: Buat file

Sebelum membakar firmware. kita perlu memastikan makefile dikonfigurasi untuk mikrokontroler Attiny. Untuk melakukan ini, buka Makefile di editor teks apa pun. kemudian konfirmasikan MCU = Attiny45. Lihat gambar di bawah ini.

Langkah 4: Flash firmware

Sekarang kita dapat mem-flash firmware ke ISP kita. Untuk melakukan itu kita membutuhkan programmer ISP lain, seperti yang saya katakan sebelumnya. Saya menggunakan FabTinyISP, yang saya buat sebelumnya. Tetapi Anda dapat menggunakan ISP apa pun atau menggunakan Arduino sebagai programmer ISP. Hubungkan kedua ISP tersebut menggunakan konektor ISP yang saya buat sebelumnya. Kemudian hubungkan FabTinyISP (yang saya gunakan untuk memprogram ISP saya) ke komputer. Pastikan Isp terdeteksi di sistem Anda dengan mengetikkan perintah di bawah ini di terminal Linux.

lsusb

Sekarang kita siap untuk mem-flash. Buka terminal di jalur folder firmware yang berada dan ketik "make" untuk membuat file.hex. Ini akan menghasilkan. hex yang perlu kita bakar ke dalam Attiny 45.

Ketik perintah di bawah ini di terminal Linux untuk mem-flash firmware ke mikrokontroler.

membuat flash

Langkah 5: Mengaktifkan Fusebit

Itu saja kita selesai mem-flash firmware. Tapi kita perlu mengaktifkan sekering. Cukup ketik

membuat sekering

terminal untuk mengaktifkan sekering internal.

Sekarang kita perlu melepas jumper atau menonaktifkan pin reset. Menghapus koneksi jumper tidak wajib, kita dapat menonaktifkan pin reset. Ini terserah kamu. Saya memilih untuk menonaktifkan pin reset.

Harap diperhatikan: - Jika Anda menonaktifkan pin reset, maka pin Reset akan terputus secara internal. Berarti Anda tidak dapat memprogramnya lagi setelah menonaktifkan pin reset.

Jika Anda ingin menonaktifkan pin reset, ketik perintah make di bawah ini di terminal.

rstdisbl

Anda akan mendapatkan pesan sukses. Setelah mengunggah firmware dengan sukses, saya perlu memeriksa USBTinyISP berfungsi dengan benar, untuk melakukan itu Anda harus memasukkan perintah di terminal

sudo avrdude -c usbtiny -b9600 -p t45 -v

Setelah memasukkan perintah, akan mendapatkan umpan balik kembali di jendela terminal.

Langkah 13: Kita Selesai

Sekarang Anda dapat menghapus kedua perangkat dari komputer dan menggunakan USBtiny yang dibuat sekarang untuk memprogram mikrokontroler Anda mulai sekarang. Saya menggunakan ISP ini untuk mem-flash sketsa Arduino saya.