PCB-ontwerp voor lijnvolgerrobot - Arnab Kumar Das - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Dit project gaat ervan uit dat we de componentselectie al hebben gedaan. Om een systeem goed te laten werken, is het belangrijk om te begrijpen wat elk onderdeel nodig heeft in termen van stroom, spanning, stroom, ruimte, koeling enz. Het is ook belangrijk om de afhankelijkheden tussen elk onderdeel te begrijpen. Afhankelijkheden zoals logisch niveau, transmissieruis, impedantie etc. Lees de eerdere artikelen over Systeemvereisten, Component / Materiaalkeuze.

Een zeer belangrijk ontwerpaspect van dit project is de PCB, aangezien ons doel is om de vormfactor van de lijnvolgerrobot zoveel mogelijk te verminderen, wat op zijn beurt het gewicht vermindert. Klein formaat en minder gewicht verhogen de efficiëntie en verminderen ook het verlies door aerodynamische wrijving. Als je een F1-racewagen ziet, begrijp je hoe efficiënt hij is op het gebied van aerodynamica. Om de efficiëntie te verbeteren en het gewicht te verminderen, moeten we alle onnodige componenten verwijderen en het zwaartepunt zo laag mogelijk verplaatsen. Om dit te doen, dacht ik aan het gebruik van de PCB als het chassis. Dit zal het gewicht verminderen en de CM veel lager maken, wat op zijn beurt de stabiliteit tijdens het draaien verhoogt. Door het chassis met PCB te maken, wordt ook de montagetijd verkort en wordt het eenvoudiger omdat we alleen de componenten op de juiste plaats hoeven te solderen en beginnen met het testen van de software. Omdat de PCB's worden vervaardigd door robots en CNC-machines, ziet het er beter uit dan elk ander chassis.

Stap 1: Gebruikte software

Voor dit project heb ik specifiek Freeware en Open Source-software gebruikt, zodat studenten en iedereen die geen toegang heeft tot betaalde software, het project ook efficiënt en professioneel kan uitvoeren.

Ik heb KiCad gebruikt voor de schema's en het PCB-ontwerp en geloof me, het is geweldige software. Voordat ik Eagle CAD en Altium heb gebruikt, maar hoewel KiCad gratis is, heeft het alle belangrijke mogelijkheden en hulpmiddelen om uw PCB professioneel te ontwerpen en te laten vervaardigen. Zelfs het heeft 3D-visualisatie beschikbaar voor uw PCB.

De KiCad-suite bestaat uit vijf hoofdonderdelen:

• KiCad – de projectmanager.
• Eeschema - de schematische vastlegeditor.
• Pcbnew – het PCB-layoutprogramma. Het heeft ook een 3D-weergave.
• GerbView – de Gerber-viewer.
• Bitmap2Component - een tool om afbeeldingen om te zetten in footprints voor PCB-illustraties.

Ik ga niet in detail laten zien hoe je een schematische en PCB-lay-out ontwerpt, omdat dit niet de reikwijdte van dit bericht / artikel is. Het belangrijkste belang van dit artikel is om de output van KiCad te laten zien en te laten zien hoe het wordt besteld en geproduceerd. Voordat we beginnen met het Schematische ontwerp is het raadzaam om een projectmap aan te maken en alle bestanden daarin te bewaren. Hieronder staat een voorbeeld.

Stap 2: Schema

Voor het schema moeten we de Edit Schema Tool van of Eeschema openen. Eenmaal geopend zou u een leeg document moeten zien in een venster zoals hieronder.

Soms moeten we nieuwe schematische symbolen maken, omdat de standaardbibliotheek deze mogelijk niet heeft. Je moet de datasheet voor die componenten bestuderen en ze toevoegen aan een aangepaste bibliotheek zoals ik deed in mijn geval. Ik heb bibliotheeksymbolen gemaakt voor QTR-8RC Sensor, OLED Display SSD1306, TB6612FNG Motor Driver Board, N20 Motor with Encoders. Zodra de bibliotheeksymbolen zijn gemaakt, heb ik ze met elkaar verbonden om een systeem te vormen.

Via onderstaande link kunt u het schema downloaden. Later, aan het einde van de tutorial, zal ik een aantal goede tutorials voor KiCad toevoegen die je zelf kunt leren en doen.

OM HET ONTWERP TE DOWNLOADEN, BEZOEKT U MIJN WEBSITE:

Stap 3: PCB-layout

Zodra het schema klaar is, is het tijd om de printplaat te gaan uitzetten. Soms moet u ook de footprint van sommige componenten maken als deze niet in de bibliotheek aanwezig zijn. Om footprint te creëren, kunt u de Footprint Library Editor Tool in KiCad gebruiken.

Ik heb hier een ontwerp met twee lagen gebruikt, omdat het heel gemakkelijk is om te lay-outen als je veel componenten op het bord hebt verdeeld. Om met het PCB-ontwerp te beginnen, moeten we het programma PCB Layout Editor openen in KiCad. Je zou zoiets als hieronder moeten zien, maar met een leeg document erin.

We zullen NextPCBas gebruiken, de PCB-productieservice, dus het is belangrijk om te zien wat de minimale en maximale technische limieten zijn die ze hebben voor hun productie. Om te controleren of we de pagina met hun capaciteiten moeten bezoeken. De belangrijkste parameters die we moeten controleren zijn:

• Maximaal Afmeting 510*590mm
• Min. Traceren 4mil/0.1mm
• Min. Sporenafstand 4mil / 0,1 mm
• Min. gatgrootte0.3mm
• Min. Via diameter 0,45 mm
• Via om afstand te traceren ≥5mil
• Boorgatmaat 0.2-6.3 mm
• Traceren naar omtrek (0.4 mm)

Op basis van de bovenstaande parameters moeten we onze ontwerpregels aanpassen in de KiCad Layout Editor.

Aan het einde van de tutorial zal ik een goede tutorial over PCB-ontwerpen in KiCad bijvoegen waar je van kunt leren. Hieronder vindt u het bijgevoegde PCB-ontwerp dat u ter referentie kunt gebruiken.

OM HET ONTWERP TE DOWNLOADEN, BEZOEKT U MIJN WEBSITE:

Stap 4: PCB-productie

Voordat we de PCB vervaardigen in een PCB Fabrication House / Industry zoals NextPCB, moeten we ons ontwerp omzetten in een maakbaar formaat dat kan worden gelezen door de machines van de industrie.

De bovenstaande instellingen zijn gebruikt voor het genereren van alle Gerber-bestanden. het is aan te raden om de bestanden in een aparte Gerber-map te exporteren, zoals ik heb gedaan.

De informatie over gaten van de print is opgeslagen in een apart boorbestand en om te genereren dat ik bovenstaande configuratie heb gebruikt voor NextPCB. Andere fabrikanten kunnen andere instellingen hebben. Er zijn veel redenen om voor NextPCBone te kiezen, onder andere vanwege hun transparantie over hun productieproces. Hieronder enkele foto's van hun fabriek.

Ze accepteren ook verschillende betalingsopties: PayPal, bankoverschrijving, Western Union, contante betaling op het hoofdkantoor. Voor de verzendmethoden hebben ze DHL, FedEx, Hongkong Post, wat handig is met verschillende prijzen en voordelen. Voor het bestelproces moeten we een account aanmaken op de website. U kunt de aanmeldingslink gebruiken en een nieuw account maken. nadat het account is aangemaakt, ziet u zoiets als hieronder.

De volgende stap is om uw Gerber-bestanden te uploaden en een succesvolle bestelling te plaatsen om met de productie te beginnen. Zodra je Gerber is gegenereerd, is het aan te raden om ze samen in een enkel bestand te zippen en te uploaden

Zodra het uploaden is voltooid, kunt u de bestelling zien op uw accountpagina.

Uw bestelling wordt correct geanalyseerd en zodra deze klaar is voor productie, zullen ze om de betaling vragen en zodra de betaling is verwerkt, wordt de productie gestart.

Ze besteden veel moeite aan het analyseren van uw Gerber-bestanden, omdat deze fouten kunnen bevatten en mogelijk niet goed worden geproduceerd als de gaten te klein zijn of als er andere ontwerpfouten in zitten.

Zodra de PCB is geverifieerd en vervaardigd, ontvangt u de PCB binnen een paar dagen en kunt u eraan werken.

BEZOEK VOOR SPECIALE KORTING DE LINK: NextPCB en u kunt 10% korting krijgen op de bestelling van PCB's en PCB's (Activiteitsvalidatie: 26 maart 2020 - 30 april 2020)

Bedankt voor het lezen van dit artikel, ik hoop dat het je helpt. Vergeet niet om andere artikelen in deze serie te bekijken.