Thiết kế PCB cho Robot theo dòng - Arnab Kumar Das: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Dự án này giả định rằng chúng ta đã thực hiện việc lựa chọn thành phần. Để một hệ thống hoạt động tốt, điều quan trọng là phải hiểu nhu cầu của từng thành phần về công suất, điện áp, dòng điện, không gian, làm mát, v.v. Điều quan trọng là phải hiểu sự phụ thuộc giữa từng thành phần. Các yếu tố phụ thuộc như mức logic, nhiễu truyền, trở kháng, v.v. Vui lòng đọc các bài viết trước về Yêu cầu hệ thống, lựa chọn Thành phần / Vật liệu.

Một khía cạnh thiết kế rất quan trọng của dự án này là PCB, vì mục tiêu của chúng tôi là giảm yếu tố hình thức của robot theo dòng càng nhiều càng tốt, từ đó giảm trọng lượng. Kích thước nhỏ và trọng lượng ít hơn làm tăng hiệu quả và cũng giảm tổn thất do ma sát khí động học. Nếu bạn nhìn thấy một chiếc xe đua F1, bạn có thể hiểu nó hiệu quả như thế nào trong khí động học. Để nâng cao hiệu quả và giảm trọng lượng, chúng tôi phải loại bỏ bất kỳ thành phần không cần thiết nào và di chuyển Trung tâm của khối lượng càng thấp càng tốt. Để làm được điều này, tôi đã nghĩ đến việc sử dụng PCB làm Khung máy. Điều này sẽ làm giảm trọng lượng và làm cho CM thấp hơn nhiều, do đó tăng độ ổn định trong khi rẽ. Việc chế tạo khung máy bằng PCB cũng giúp giảm thời gian lắp ráp và giúp mọi thứ dễ dàng hơn vì chúng tôi chỉ cần hàn các thành phần vào đúng vị trí và bắt đầu bằng việc kiểm tra phần mềm. Vì PCB sẽ được sản xuất bởi robot và máy CNC, nó trông đẹp hơn bất kỳ khung gầm nào khác.

Bước 1: Phần mềm được sử dụng

Đối với dự án này, tôi đã đặc biệt sử dụng Phần mềm miễn phí và Phần mềm nguồn mở để Sinh viên và bất kỳ ai khác không có quyền truy cập vào phần mềm trả phí cũng có thể thực hiện dự án một cách hiệu quả và chuyên nghiệp.

Tôi đã sử dụng KiCad cho Sơ đồ và Thiết kế PCB và tôi tin rằng đó là phần mềm tuyệt vời. Trước khi tôi sử dụng Eagle CAD và Altium nhưng mặc dù KiCad miễn phí nhưng KiCad có tất cả các khả năng và công cụ quan trọng để thiết kế PCB của bạn một cách chuyên nghiệp và sản xuất nó. Thậm chí nó còn có hình ảnh 3D cho PCB của bạn.

Bộ KiCad có năm phần chính:

• KiCad - người quản lý dự án.
• Eeschema - trình biên tập chụp giản đồ.
• Pcbnew - chương trình bố trí PCB. Nó cũng có chế độ xem 3D.
• GerbView - trình xem Gerber.
• Bitmap2Component - một công cụ để chuyển đổi hình ảnh thành dấu chân cho tác phẩm nghệ thuật PCB.

Tôi sẽ không trình bày chi tiết cách thiết kế Sơ đồ và Bố cục PCB vì đây không phải là phạm vi của bài đăng / bài viết này. Điều quan trọng chính của bài viết này là giới thiệu đầu ra của KiCad và chỉ ra cách thức nó được đặt hàng và sản xuất. Trước khi chúng ta bắt đầu với thiết kế Schematic, bạn nên tạo một thư mục dự án và giữ tất cả các tệp bên trong đó. Dưới đây là một ví dụ.

Bước 2: Sơ đồ

Đối với giản đồ, chúng ta phải mở Công cụ chỉnh sửa lược đồ từ hoặc Eeschema. Sau khi mở, bạn sẽ thấy một tài liệu trống trong một cửa sổ như bên dưới.

Đôi khi chúng ta cần tạo các Biểu tượng lược đồ mới vì thư viện mặc định có thể không có chúng. Bạn cần nghiên cứu biểu dữ liệu cho các thành phần đó và thêm chúng vào thư viện tùy chỉnh như tôi đã làm trong trường hợp của mình. Tôi đã tạo các ký hiệu thư viện cho Cảm biến QTR-8RC, Màn hình OLED SSD1306, Bảng điều khiển động cơ TB6612FNG, Động cơ N20 với Bộ mã hóa. Sau khi các ký hiệu thư viện được tạo, tôi kết nối chúng với nhau để tạo thành một hệ thống.

Bạn có thể tải xuống Sơ đồ từ liên kết bên dưới. Sau đó, ở phần cuối của hướng dẫn, tôi sẽ thêm một số hướng dẫn hay về KiCad để các bạn tự học và làm.

ĐỂ TẢI VỀ THIẾT KẾ THAM QUAN TRANG WEB CỦA TÔI: https://www.arnabkumardas.com/line-follower-robot-0-1-x/pcb-design-and-man Produceuring/

Bước 3: Bố cục PCB

Khi Schematic hoàn thành, đã đến lúc chuyển sang bố cục bảng mạch PCB. Đôi khi bạn cũng cần tạo dấu chân của một số thành phần nếu chúng không có trong thư viện. Để tạo dấu chân, bạn có thể sử dụng Công cụ biên tập thư viện dấu chân trong KiCad.

Tôi đã sử dụng thiết kế hai lớp ở đây vì nó giúp bố trí rất dễ dàng khi bạn có nhiều thành phần được phân bổ trên bo mạch. Để bắt đầu với Thiết kế PCB, chúng ta phải mở chương trình Trình biên tập Bố cục PCB trong KiCad. Bạn sẽ thấy một cái gì đó giống như bên dưới nhưng với một tài liệu trống trong đó.

Chúng tôi sẽ sử dụng NextPCBas Dịch vụ sản xuất PCB, vì vậy điều quan trọng là phải xem giới hạn kỹ thuật tối thiểu và tối đa mà họ có đối với sản xuất của họ là gì. Để kiểm tra xem chúng ta cần truy cập Trang khả năng của họ. Các thông số chính mà chúng tôi phải kiểm tra là:

• Tối đa Kích thước 510 * 590mm
• Min. Theo dõi 4 triệu / 0,1mm
• Min. Khoảng cách theo dõi 4mil / 0,1mm
• Min. kích thước lỗ0,3mm
• Min. Đường kính qua 0,45mm
• Via To Trace Spacing ≥5 phút
• Kích thước lỗ khoan 0,2-6,3mm
• Theo dõi để Outline≥0,4mm

Dựa trên các Tham số trên, chúng tôi phải điều chỉnh Quy tắc thiết kế của mình trong Trình chỉnh sửa bố cục KiCad.

Ở phần cuối của hướng dẫn, tôi sẽ đính kèm một số hướng dẫn hay về Thiết kế PCB trong KiCad mà bạn có thể học hỏi. Dưới đây là Thiết kế PCB đính kèm mà bạn có thể sử dụng để tham khảo.

ĐỂ TẢI THIẾT KẾ THAM QUAN TRANG WEB CỦA TÔI:

Bước 4: Sản xuất PCB

Trước khi chúng tôi sản xuất PCB trong Nhà chế tạo PCB / Công nghiệp nhưNextPCB, chúng tôi cần chuyển đổi thiết kế của mình sang định dạng có thể sản xuất được mà các máy móc trong ngành có thể đọc được.

Các cài đặt trên được sử dụng để tạo tất cả các tệp Gerber. chúng tôi khuyên bạn nên xuất các tệp trong một thư mục Gerber riêng biệt như tôi đã làm.

Thông tin về các lỗ của PCB được lưu trữ trong một tệp khoan riêng biệt và để tạo ra, tôi đã sử dụng cấu hình trên cho NextPCB. Các nhà sản xuất khác có thể có các cài đặt khác nhau. Có nhiều lý do để chọn NextPCB Một trong những lý do đó là sự minh bạch về quy trình sản xuất của họ. Dưới đây là một số hình ảnh từ nhà máy của họ.

Họ cũng chấp nhận nhiều lựa chọn thanh toán: PayPal, Chuyển khoản Ngân hàng, Công đoàn phương Tây, Thanh toán tiền mặt tại HQ. Đối với Phương thức Vận chuyển, họ có DHL, FedEx, Hongkong Post thuận tiện với giá cả và lợi ích khác nhau. Đối với quá trình đặt hàng, chúng ta cần tạo một tài khoản trên trang web. Bạn có thể sử dụng liên kết đăng ký và tạo một tài khoản mới. sau khi tài khoản được tạo, bạn sẽ thấy một cái gì đó như dưới đây.

Bước tiếp theo là Tải lên tệp Gerber của bạn và đặt hàng thành công để bắt đầu sản xuất. Khi Gerber của bạn được tạo, bạn nên nén chúng lại với nhau trong một tệp duy nhất và tải chúng lên

Sau khi quá trình tải lên hoàn tất, bạn có thể thấy đơn đặt hàng trong trang tài khoản của mình.

Đơn đặt hàng của bạn sẽ được phân tích chính xác và khi nó đã sẵn sàng để sản xuất, họ sẽ yêu cầu thanh toán và sau khi thanh toán được hoàn tất, quá trình sản xuất sẽ được bắt đầu.

Họ dành nhiều công sức để phân tích Tệp Gerber của bạn vì nó có thể chứa lỗi và có thể không được sản xuất tốt nếu lỗ quá nhỏ hoặc bất kỳ lỗi thiết kế nào khác trong đó.

Sau khi PCB được Xác minh và Sản xuất, bạn sẽ nhận được PCB trong vài ngày và sẵn sàng để xử lý nó.

ĐỂ ĐƯỢC GIẢM GIÁ ĐẶC BIỆT, VUI LÒNG TRUY CẬP LIÊN KẾT: NextPCB và bạn có thể được giảm giá 10% cho đơn hàng lắp ráp PCB và PCB (Xác thực hoạt động: 26 tháng 3 năm 2020 - 30 tháng 4 năm 2020)

Cảm ơn Bạn đã đọc bài viết này hy vọng nó sẽ giúp bạn. Đừng quên kiểm tra các bài viết khác trong loạt bài này.