Perancangan PCB dan Penggilingan Isolasi Hanya Menggunakan Perangkat Lunak Gratis: 19 Langkah (dengan Gambar)

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

Dalam Instruksi ini saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana merancang dan membuat PCB Anda sendiri, secara eksklusif menggunakan perangkat lunak gratis yang berjalan di Windows dan juga di Mac.

Hal-hal yang Anda butuhkan:

• komputer dengan koneksi internet
• cnc mill/router, semakin akurat semakin baik
• 45 °/20 ° V-Bit
• mata bor 0.8mm
• pabrik akhir 3mm
• papan berlapis tembaga
• pita perekat dua sisi

Langkah 1: Dapatkan Perangkat Lunak

Anda memerlukan perangkat lunak berikut:

• Fritzing
• Inkscape
• kamera pembuat

Klik tautan, unduh dan instal perangkat lunak di komputer Anda. Makercam tidak perlu diunduh/diinstal karena berjalan langsung di browser Anda.

Langkah 2: Mendesain dengan Fritzing

Mulai Fritzing dan mulai sketsa baru.

Buka tampilan papan tempat memotong roti dengan mengeklik tab papan tempat memotong roti di bagian atas jendela.

Di sisi kanan adalah perpustakaan bagian Anda, pilih komponen yang Anda inginkan di sirkuit Anda dan seret & jatuhkan ke jendela papan tempat memotong roti. Pastikan bagian memiliki spesifikasi yang diinginkan seperti pinout, nilai dan ukuran. Anda dapat mengubah variabel-variabel dari komponen yang dipilih di Inspector ke kanan bawah layar Anda.

Dalam contoh ini saya membuat rangkaian yang menggunakan Arduino Nano untuk switching relay 12V. Untuk ini saya memerlukan transistor dengan resistor ke dasar serta menangkap dioda secara paralel ke kumparan relay dan dua terminal sekrup.

Sambungan/kabel antar komponen dibuat dengan mengklik dan menyeret kaki/pin komponen. Titik lengkung pada kabel dapat dibuat dengan mengklik dan menyeret ke dalam kabel.

Buat semua koneksi yang Anda butuhkan dan lakukan pada papan tempat memotong roti asli agar sirkuit berfungsi.

Langkah 3: Tampilan Skema

Sekarang arahkan ke Tampilan Skema.

Anda akan melihat diagram pengkabelan dengan semua komponen Anda dan koneksinya. Rapikan semuanya dengan menyeret komponen dalam urutan yang wajar dan mengklik dan menyeret garis koneksi putus-putus sehingga tidak berpotongan sendiri.

Langkah 4: Tampilan PCB

Pergi ke Tampilan PCB.

Seret komponen Anda dalam urutan yang wajar. Aturan praktis yang baik adalah menempatkan komponen dengan pin paling banyak ke tengah dan komponen lain di sekitarnya. Cobalah untuk mendapatkan distribusi yang kompak.

Bagian terkunci secara otomatis ke kisi yang Anda lihat di latar belakang. Untuk mengubah ukuran grid pergi ke View -> Set grid size.

Langkah 5: Rute otomatis

Klik pada Routing -> Autorouter/DRC settings dan pilih custom production type. Sekarang Anda dapat mengatur lebar jejak ke ketebalan yang diinginkan tergantung pada mesin/endmill/sirkuit Anda. saya pakai 48jt. Klik "Oke".

Pilih persegi panjang abu-abu (Papan PCB) dan di Inspector ubah layer-dropdown menjadi "one layer (single sided)".

Sekarang tekan tombol Autoroute di bagian bawah jendela dan biarkan komputer melakukan pekerjaan perutean!

Langkah 6: Beberapa Perutean Lagi

Saat Autorouting selesai, rapikan jejak dengan mengklik dan menyeret titik bengkoknya. Klik kanan pada titik lengkung dan pilih hapus titik lengkung untuk menghapusnya.

Terkadang ada koneksi yang tidak dapat dirutekan oleh Autorouter. Anda harus merutekannya dengan tangan dengan mengklik dan menyeret garis koneksi putus-putus. Gunakan Jumper dari perpustakaan bagian untuk melompati jejak yang jika tidak Anda akan berpotongan.

Anda juga dapat menambahkan teks/logo yang akan muncul di topeng tembaga dengan menyeret "Gambar Silkscreen" atau "Teks Silkscreen" dari perpustakaan ke papan Anda. Pilih logo Anda dan di Inspektur di bawah Penempatan - menu tarik-turun lapisan pcb pilih "bagian bawah tembaga". Anda juga dapat memuat file.svg Anda sendiri dengan mengklik "muat file gambar" di inspektur.

Langkah 7: Periksa Sirkuit Anda

Jika Anda merasa sudah siap dengan perutean, klik pada Perutean -> Aturan Desain Periksa untuk secara otomatis memeriksa kreasi Anda untuk koneksi yang tidak terjawab / jejak yang tumpang tindih atau berpotongan.

Cobalah untuk menghilangkan semua kesalahan dan ulangi DRC sampai tidak ada masalah lagi. Desain selesai!

Ekspor PCB Anda sebagai file.svg dengan mengklik "Ekspor untuk PCB" di bagian bawah. Klik panah kecil pada tombol Ekspor dan pilih "Etchable (SVG)".

Anda akan mendapatkan banyak svg yang diekspor di direktori yang Anda pilih, tetapi kami hanya akan menggunakan dua di antaranya:

• *namafileanda*_etch_copper_bottom_mirror.svg
• *namafileanda*_etch_mask_bottom_mirror.svg

Semua file lain dapat dihapus.

Langkah 8: Inkscape

Buka *yourfilename*_etch_copper_bottom_mirror.svg di Inkscape, pilih semuanya dan tekan ctrl+shift+g berulang kali hingga semuanya tidak dikelompokkan.

Pilih tampilan -> mode tampilan -> garis besar. Anda sekarang hanya akan melihat vektor tanpa isian atau goresan.

Pilih semua jejak dan pergi ke Path -> Stroke to Path.

Pilih semua jejak dan pergi ke Path -> Union.

Menyimpan.

File sekarang siap untuk CAM!

.svg lain yang kami ekspor dari fritzing tidak perlu diproses di Inkscape.

Langkah 9: Makercam

Buka browser Anda dan pergi ke makercam.com.

Buka Edit -> Edit preferensi dan ubah resolusi default Impor SVG menjadi 90 ppi.

Buka File -> Buka file SVG, navigasikan ke direktori Anda dan pilih file "*namafileAnda*_etch_copper_bottom_mirror.svg".

Langkah 10: Penggilingan Isolasi

Pilih semua jejak Anda (tetapi bukan lingkaran dalam pin) dan buka CAM -> operasi profil.

Jika CNC Anda berbasis GRBL, Anda mungkin ingin melakukan semua CAM di makercam dalam satuan imperial (lihat di sini untuk referensi lebih lanjut). Jadi, Anda harus mengonversi semua milimeter ke inci sebelum mengetiknya.

Jika Anda menggunakan 45° V-Bit dengan ujung 0,2 mm untuk proses penggilingan isolasi dan menyelam 0,25 mm ke dalam material, diameter pahat efektif pada permukaan papan berlapis tembaga Anda adalah 0,39 mm. Ini dikonversi ke 0, 015354331 inci, Yayy!

Seperti yang dikatakan, kami ingin memasukkan kedalaman 0,25mm di papan, jadi kami mengetik -0,0098425197 inci sebagai kedalaman target kami. Nilai step-down harus lebih besar dari itu sehingga pemotong melewati dalam satu lintasan tunggal.

Saya menemukan laju umpan 150mm/mnt dan laju terjun 50mm/mnt bekerja dengan baik di mesin saya.

Klik Oke.

Langkah 11: Logo

Pilih logo/teks dan buka CAM -> ikuti operasi jalur.

Untuk detail lebih lanjut pada logo, saya menggunakan V-Bit 20° 0.2mm. Karena dengan operasi ini bagian tengah pemotong Anda mengikuti jalur (berlawanan dengan operasi profil di mana "tepi" pemotong mengikuti jalur), tidak penting apa yang Anda ketikkan untuk diameter pahat.

Kedalaman target kali ini -0,2mm (untuk detail lebih lanjut).

Semua nilai lainnya sama seperti untuk penggilingan isolasi.

Klik Oke.

Langkah 12: Pass Kontur

Sekarang kami ingin memotong PCB kami dari papan berlapis tembaga.

Pilih kontur luar dan ketik nilai yang diperlukan.

Saya menggunakan bit 4-flute 3mm dengan umpan sekitar 400mm/mnt dan penurunan 50mm/mnt. Langkah turun adalah 0.4mm.

Klik Oke.

Buka CAM -> hitung semua.

Buka CAM -> ekspor gcode.

Ekspor setiap operasi dalam satu file. Karena setiap operasi memerlukan alat lain, yang terbaik adalah memberi nama file setelah alat tersebut.

Langkah 13: Pengeboran

Muat ulang halaman sehingga Anda memulai "proyek baru".

Buka file "*namafileAnda*_etch_mask_bottom_mirror.svg". Jangan lupa untuk mengubah penskalaan SVG ke 90ppi sebelum melakukannya!

Pilih semua lubang.

Pergi ke CAM -> operasi bor.

Saya menggunakan mata bor 0,8 mm. Papan saya tebalnya 1,5mm, jadi untuk lubang yang bersih saya menggunakan -2mm untuk kedalaman target. Jarak peck harus lebih besar dari nilai ini agar bor dapat dilalui dalam sekali lintasan. Saya menggunakan tingkat terjun sekitar 50mm/menit.

Klik OK dan semua lubang terdeteksi secara otomatis.

Buka CAM -> hitung semua.

Ekspor gcode Anda.

Langkah 14: Mempersiapkan Mesin

Gunakan beberapa strip selotip dua sisi untuk merekatkan papan berlapis tembaga ke spoilboard mesin Anda.

Pastikan bahwa bagian spoilboard ini benar-benar rata, misalnya Anda dapat meratakannya dengan menggiling kantong (hanya perlu sedalam 0,5 mm) ke dalamnya.

Atau gunakan autoleveller. Untuk pengguna GRBL ini bisa dilakukan dengan menggunakan chilipeppr.

Langkah 15: Mulai Penggilingan…

Muat 45° V-Bit

Lokasi nol file gcode ada di sudut kiri bawah dan di atas permukaan stok.

Jadi arahkan mesin Anda di dekat sudut kiri bawah stok dan turunkan spindel sehingga ujung bit hampir tidak menyentuh permukaan. Tetapkan ini sebagai lokasi nol Anda dan mulai penggilingan isolasi.

Langkah 16: …pengeboran…

Ubah pahat menjadi mata bor 0,8 mm dan setel Z nol baru Anda saat ujungnya menyentuh permukaan. Mulai mengebor lubang.

Langkah 17: … ukiran

Ubah alat ke 20 ° V-Bit dan mulai operasi jalur ikuti untuk mengukir logo/teks.

Langkah 18: Potong

Langkah terakhir adalah memotong PCB dari bahan stok.

Gunakan endmill 3mm dan operasi profil kedua untuk melakukannya.

Langkah 19: Sukses

Ini dia dengan PCB buatan sendiri yang baru!

Jika Anda cepat (dan desain Anda tidak terlalu rumit), Anda dapat membuatnya dari ide menjadi produk dalam waktu kurang dari 1 jam.

Saya harap Tutorial ini membantu Anda dalam proyek Anda dan jika Anda mau, Anda dapat memilih saya di bagian atas halaman ini atau di sini. Terima kasih!

Hadiah Kedua dalam Pikiran untuk Desain