PCB-ontwerp en isolatiefrezen met alleen gratis software - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

In deze Instructable laat ik je zien hoe je je eigen PCB's kunt ontwerpen en fabriceren, uitsluitend met behulp van gratis software die zowel op Windows als op een Mac draait.

Dingen die je nodig hebt:

• computer met internetverbinding
• cnc-frees/router, hoe nauwkeuriger hoe beter
• 45°/20° V-bit
• 0,8 mm boor:
• 3 mm frees
• koper beklede plaat
• dubbelzijdig plakband

Stap 1: Download de software

Je hebt de volgende software nodig:

• Fritsing
• Inkscape
• Makercam

Klik op de links, download en installeer de software op uw computer. Makercam hoeft niet te worden gedownload/geïnstalleerd, omdat het rechtstreeks in uw browser wordt uitgevoerd.

Stap 2: Ontwerpen in Fritzing

Start Fritzing en start een nieuwe schets.

Ga naar de breadboard-weergave door op het breadboard-tabblad bovenaan het venster te klikken.

Aan de rechterkant bevindt zich uw deelbibliotheek, selecteer de componenten die u in uw circuit wilt en sleep ze naar het breadboard-venster. Zorg ervoor dat de onderdelen de gewenste specificaties hebben, zoals pinout, waarde en grootte. U kunt deze variabelen van het geselecteerde onderdeel wijzigen in het infovenster rechtsonder in uw scherm.

In dit voorbeeld maak ik een circuit dat een Arduino Nano gebruikt voor het schakelen van een 12V-relais. Hiervoor heb ik een transistor nodig met een weerstand naar de basis en een vangstdiode parallel aan de relaisspoel en twee schroefklemmen.

De verbindingen/draden tussen de componenten worden gemaakt door op een poot/pin van het component te klikken en te slepen. Buigpunten in de draden kunnen worden gemaakt door in een draad te klikken en te slepen.

Maak alle verbindingen die je nodig hebt en zou doen op een echt breadboard om het circuit te laten werken.

Stap 3: Schematische weergave

Navigeer nu naar de Schematische weergave.

U ziet een bedradingsschema met al uw componenten en hun aansluitingen. Ruim de zaken op door de componenten in een redelijke volgorde te slepen en op de gestreepte verbindingslijnen te klikken en te slepen, zodat ze zichzelf niet kruisen.

Stap 4: PCB-weergave

Ga naar PCB-weergave.

Sleep uw componenten in een redelijke volgorde. Een goede vuistregel is om de componenten met de meeste pinnen naar het midden te plaatsen en de andere componenten eromheen. Probeer een compacte distributie te krijgen.

De onderdelen worden automatisch vergrendeld op het raster dat u op de achtergrond ziet. Ga voor het wijzigen van de rastergrootte naar Beeld -> Rastergrootte instellen.

Stap 5: Autoroute

Klik op Routing -> Autorouter/DRC-instellingen en selecteer aangepast productietype. Nu kunt u de spoorbreedte instellen op de gewenste dikte, afhankelijk van uw machine/frees/circuit. Ik gebruikte 48mil. Klik OK".

Selecteer de grijze rechthoek (de printplaat) en verander in de Inspector de vervolgkeuzelijst voor lagen in "één laag (enkelzijdig)".

Druk nu op de Autoroute-knop onderaan het venster en laat de computer het routeringswerk doen!

Stap 6: wat meer routering

Wanneer de Autorouting is voltooid, ruimt u de sporen op door op hun buigpunten te klikken en te slepen. Klik met de rechtermuisknop op het buigpunt en selecteer buigpunt verwijderen om het te verwijderen.

Soms zijn er verbindingen die de Autorouter niet kan routeren. U moet ze met de hand routeren door op de gestippelde verbindingslijnen te klikken en te slepen. Gebruik Jumpers uit de onderdelenbibliotheek om over sporen te springen die u anders zou kruisen.

Je kunt ook tekst/logo's toevoegen die in het koperen masker verschijnen door "Zeefdrukafbeelding" of "Zeefdruktekst" van de bibliotheek naar je bord te slepen. Selecteer uw logo en selecteer in de Inspector onder Plaatsing - pcb laag dropdown menu "koperen bodem". u kunt ook uw eigen.svg-bestanden laden door in de infovenster op "afbeeldingsbestand laden" te klikken.

Stap 7: Controleer uw circuit

Als je denkt dat je klaar bent met de routering, klik dan op Routing -> Design Rules Check om je creatie automatisch te controleren op gemiste verbindingen / overlappende of kruisende sporen.

Probeer alle fouten te elimineren en herhaal de DRC totdat er geen problemen meer zijn. Ontwerp is klaar!

Exporteer je PCB als.svg-bestanden door onderaan op "Export for PCB" te klikken. Klik op de kleine pijl op de knop Exporteren en selecteer "Etchable (SVG)".

U krijgt een aantal svg's geëxporteerd naar de door u geselecteerde map, maar we zullen er slechts twee gebruiken:

• *uwbestandsnaam*_etch_copper_bottom_mirror.svg
• *uwbestandsnaam*_etch_mask_bottom_mirror.svg

Alle andere bestanden kunnen worden verwijderd.

Stap 8: Inkscape

Open de *yourfilename*_etch_copper_bottom_mirror.svg in Inkscape, selecteer alles en druk herhaaldelijk op ctrl+shift+g totdat alles is gedegroepeerd.

Selecteer weergave -> weergavemodus -> overzicht. U ziet nu alleen de vectoren zonder vulling of lijn.

Selecteer alle sporen en ga naar Pad -> Beroerte naar pad.

Selecteer alle sporen en ga naar Pad -> Unie.

Opslaan.

Het bestand is nu klaar voor CAM!

De andere.svg die we van fritzing hebben geëxporteerd, hoeft niet in Inkscape te worden verwerkt.

Stap 9: Makercam

Open uw browser en ga naar makercam.com.

Ga naar Bewerken -> Voorkeuren bewerken en wijzig de standaardresolutie voor SVG-import in 90 ppi.

Ga naar Bestand -> SVG-bestand openen, navigeer naar uw map en selecteer het bestand "*uwbestandsnaam*_etch_copper_bottom_mirror.svg".

Stap 10: Isolatiefrezen

Selecteer al je sporen (maar niet de binnenste cirkels van de pinnen) en ga naar CAM -> profielbewerking.

Als uw CNC GRBL-gebaseerd is, wilt u misschien alle CAM in makercam in Engelse eenheden doen (zie hier voor verdere referentie). Je moet dus al je millimeters omrekenen naar inches voordat je ze intypt.

Als u een 45° V-bit met een punt van 0,2 mm gebruikt voor het isolatiefreesproces en 0,25 mm in het materiaal duikt, is de effectieve gereedschapsdiameter aan het oppervlak van uw met koper beklede plaat 0,39 mm. Dit wordt omgezet in 0, 015354331 inch, Yayy!

Zoals gezegd, we willen 0,25 mm diep in het bord gaan, dus we typen -0,0098425197 inch als onze doeldiepte. De step-down waarde moet groter zijn dan dat, zodat de snijplotter er in één keer doorheen gaat.

Ik vond een voedingssnelheid van 150 mm/min en een duiksnelheid van 50 mm/min goed werken op mijn machine.

Klik OK.

Stap 11: Logo

Selecteer het logo/de tekst en ga naar CAM -> volg padbediening.

Voor meer details in het logo heb ik een V-Bit van 20° 0,2 mm gebruikt. Aangezien bij deze bewerking het midden van uw frees de paden volgt (in tegenstelling tot de profielbewerking waarbij de "rand" van de frees het pad volgt), is het niet kritisch wat u typt voor de gereedschapsdiameter.

De doeldiepte is deze keer -0,2 mm (voor meer details).

Alle andere waarden zijn hetzelfde als voor het isolatiefrezen.

Klik OK.

Stap 12: Contourpas

Nu willen we onze PCB uit de standaard met koper beklede plaat snijden.

Selecteer de buitencontour en typ de gewenste waarden in.

Ik gebruikte een 3 mm 4-groefs bit met een voeding van ongeveer 400 mm/min en een duik van 50 mm/min. Stap naar beneden was 0,4 mm.

Klik OK.

Ga naar CAM -> bereken alles.

Ga naar CAM -> export gcode.

Exporteer elke bewerking in een enkel bestand. Aangezien elke bewerking een ander gereedschap nodig heeft, is het het beste om de bestanden naar het gereedschap te vernoemen.

Stap 13: Boren

Herlaad de pagina zodat je een "nieuw project" start.

Open het bestand "*uwbestandsnaam*_etch_mask_bottom_mirror.svg". Vergeet niet om de SVG-schaling te wijzigen in 90ppi voordat u dit doet!

Selecteer alle gaten.

Ga naar CAM -> boorbewerking.

Ik heb een boor van 0,8 mm gebruikt. Mijn bord was 1,5 mm dik, dus voor een schoon gat gebruikte ik -2 mm voor de doeldiepte. De pikafstand moet groter zijn dan deze waarde om de boor in één keer door te laten gaan. Ik gebruikte een duiksnelheid van ongeveer 50 mm/min.

Klik op OK en alle gaten worden automatisch gedetecteerd.

Ga naar CAM -> bereken alles.

Exporteer uw gcode.

Stap 14: De machine voorbereiden

Gebruik enkele stroken dubbelzijdig plakband om het met koper beklede bord vast te lijmen aan het spouwblad van uw machine.

Zorg ervoor dat dit deel van de spouwplaat volledig waterpas is, u kunt het bijvoorbeeld waterpas maken door er een zak in te frezen (hoeft slechts 0,5 mm diep te zijn).

Of gebruik een autoleveller. Voor de GRBL gebruikers kan dit door gebruik te maken van chilipeppr.

Stap 15: Begin met frezen…

Laad de 45° V-bit

De nullocatie van de gcode-bestanden bevindt zich in de linkerbenedenhoek en bovenop het voorraadoppervlak.

Dus navigeer uw machine in de buurt van de linkerbenedenhoek van de kolf en laat de spil zakken zodat de punt van het bit het oppervlak nauwelijks raakt. Stel dit in als uw nullocatie en start het isolatiefrezen.

Stap 16: …boren…

Verander het gereedschap in een boor van 0,8 mm en stel uw nieuwe Z-nul in wanneer de punt het oppervlak raakt. Begin met het boren van de gaten.

Stap 17: …graveren

Verander het gereedschap in de 20° V-Bit en start de volgpadbewerking voor het graveren van het logo/de tekst.

Stap 18: Uitknippen

De laatste stap is om de printplaat uit het voorraadmateriaal te snijden.

Gebruik hiervoor de 3 mm-vingerfrees en de tweede profielbewerking.

Stap 19: Succes

Daar ga je met je nieuwe zelfgemaakte PCB!

Als je snel bent (en je ontwerp is niet te complex), kun je het in minder dan 1 uur van idee tot product maken.

Ik hoop dat deze Tutorial je helpt bij je projecten en als je wilt kun je op mij stemmen bovenaan deze pagina of hier. Bedankt!

Tweede prijs in de geest voor design