Tận dụng tối đa thứ tự PCB của bạn (và sửa chữa sai lầm): 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Khi đặt mua PCB trực tuyến, bạn thường nhận được 5 hoặc nhiều PCB giống nhau và không phải lúc nào cũng cần tất cả chúng. Chi phí thấp để có những PCB được sản xuất theo đơn đặt hàng tùy chỉnh này rất hấp dẫn và chúng tôi thường không lo lắng về việc phải làm gì với những PCB bổ sung. Trong một dự án trước đây, tôi đã cố gắng sử dụng lại chúng tốt nhất có thể và lần này, tôi quyết định lên kế hoạch trước. Trong một thiết bị có thể hướng dẫn khác, tôi cần một PCB để chứa một vài bảng phát triển vi điều khiển dựa trên Espressif và tôi nghĩ đây sẽ là trường hợp lý tưởng cho các PCB có thể tái sử dụng. Tuy nhiên, không phải mọi thứ đều diễn ra như kế hoạch.

Bước 1: Thiết kế

Dự án đó cần một PCB để chứa một bảng phát triển ESP32 và một bảng phát triển ESP8266 loại Lolin. Hai bảng này có một số chân IO khá hữu ích mà sẽ không được sử dụng trong dự án đó. Các bảng bổ sung có thể khá hữu ích sau này nếu có thể truy cập được nhiều chân cắm không sử dụng hơn. Tôi cũng muốn có hai biến thể của bảng nhà phát triển ESP32. Tôi đã có phiên bản 38-pin và 30-pin. So sánh sơ đồ chân của cả hai, người ta có thể thấy rằng nếu chân '1' của biến thể 30 chân được cắm vào vị trí của chân 2 của phiên bản 38 chân, thì hầu hết các chân ở phía bên trái sẽ khớp. Tôi quyết định rằng tôi có thể khắc phục điều đó bằng cách sử dụng cẩn thận một số jumper.

Ở phía bên phải của bàn cờ, họ không khớp với nhau cho lắm. Các chân I2C (IO22 và IO21), cũng tốt như UART0 (TX0 và RX0), tuy nhiên các chân SPI và UART2 đều bị dịch chuyển. Tôi nghĩ rằng tôi có thể sửa chữa điều này với jumper. Vì vậy, kế hoạch đó là có thể sử dụng cả hai loại bảng ESP32 và cũng có thể lấp đầy PCB bằng nhiều đầu cắm chân IO như tôi nghĩ rằng tôi có thể sử dụng một ngày nào đó. Tôi cũng muốn có khả năng sử dụng hai bo mạch (ESP32 và ESP8266) riêng biệt, vì vậy cách bố trí sẽ phải cho phép cắt PCB.

Bước 2: Bố cục PCB

Tôi bắt đầu với thiết kế ban đầu (cơ bản) mà tôi cần cho dự án đó và sau đó quyết định nâng cấp nó để phù hợp với nhiều mục đích sử dụng mà tôi có thể vừa vặn trên bảng. Bạn có thể thấy trong giản đồ thứ hai rằng nó khá đông đúc hơn một chút.

PCB có thể không lớn hơn 100mmx100mm (nhỏ hơn sẽ tốt hơn), vì vậy điều này thêm một chút hạn chế về không gian. Tôi đã có bố cục ban đầu trong Fritzing và quyết định tiếp tục với nó, nhưng tôi không bận tâm lắm với chế độ xem breadboard vì bạn có thể thấy nó gần như khó hiểu.

Tôi đã thiết lập nhiều đầu nối cổng I2C cho cả bảng ESP32 và ESP8266, tôi thiết lập mỗi cái để có bộ kết nối nguồn riêng và đưa ra một số chân IO kỹ thuật số cho cả hai. Tôi đã đặt thêm các lỗ gắn kết để cho phép chúng được cắt và gắn riêng biệt. Tôi quyết định rằng tôi sẽ không bận tâm với IO00, IO02 hoặc IO15 nào cả và tôi đã kết thúc với bố cục được mô tả.

Để sử dụng với bo mạch ESP32 38 chân, cần nối tắt các jumper sau: JG1, JG2 và JG4

Để sử dụng với bo mạch ESP32 30 chân, các jumper này cần được rút ngắn: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT và JPR.

Bước 3: PCB

Tôi đã đặt mua PCB từ PCBWay, nhưng có những nhà sản xuất khác có dịch vụ tiết kiệm và nhanh chóng tương tự. Chúng trông rất tuyệt … cho đến khi tôi nhìn kỹ hơn. Chiều rộng của dấu chân bảng ESP32 và ESP8266 không đúng. Chiều rộng dấu chân (giữa các chân) là 22,9mm thay vì 25,4mm đối với bảng ESP32 và 27,9mm đối với bảng ESP8266. Cách bố trí lỗ giắc cắm nguồn DC cũng không khớp với giắc cắm nguồn của tôi (và các lỗ quá nhỏ). Đây không phải là lỗi của nhà sản xuất PCB, tất cả là do tôi. Tất nhiên, tôi nên kiểm tra lại tất cả những thứ này và bây giờ tôi phải tìm một công việc xung quanh. Tôi cũng đã thực hiện một cuộc thử nghiệm để xem những vấn đề nào sẽ xuất hiện và tất nhiên nó làm hỏng cấu hình jumper SPI (tình cờ không hoạt động như kế hoạch).

Tôi thấy rằng nếu tôi uốn cong các chân cắm đầu cái ở góc 90 độ, tôi có thể hàn chúng vào bề mặt của PCB cho phép điều chỉnh độ rộng. Sau khi hàn cẩn thận các chốt ở góc và kiểm tra độ rộng, tôi hàn tất cả chúng vào vị trí và kiểm tra độ vừa vặn. Nó đã làm việc!

Giắc cắm nguồn yêu cầu một cách giải quyết tương tự, nhưng phần còn lại của các tiêu đề đều phù hợp. Tôi đã điền một PCB chưa cắt và thử nghiệm nó với thiết lập Máy chủ trang web của mình và nó chạy tốt. Sau đó tôi chuyển sang phần PCB đã cắt. Bo mạch Lolin ESP8266 hoạt động tốt, nhưng khoảng cách đến các lỗ gắn kết hơi gần.

Bo mạch ESP32 30 chân cũng hoạt động tốt, tuy nhiên cổng SPI không hoạt động và cách khắc phục duy nhất là dây jumper ở mặt dưới của bo mạch.

Bước 4: Ghi chú cuối cùng

Nhìn chung, tôi nghĩ rằng nó đáng để nỗ lực để làm cho các bảng có thể tái sử dụng nhiều hơn. và tôi đã bắt đầu sử dụng một trong những PCB đã cắt để thử nghiệm một dự án trong tương lai. Tôi thích nó hơn sử dụng breadboards. Tôi có thể sẽ không sử dụng Fritzing nữa, vì nó không thân thiện với người dùng để tạo dấu chân / biểu tượng so với các gói khác (ví dụ: KiCad). Nó giúp bạn dễ dàng đọc các khung nhìn breadboard miễn là chúng không quá phức tạp.

Bài học kinh nghiệm là:

1. Luôn xác minh dấu chân từ các nguồn khác để đảm bảo chúng khớp với phần bạn đang cầm trên tay.
2. Sử dụng phần mềm EDA cho phép dễ dàng sửa đổi (hợp lý) các ký hiệu và dấu chân.
3. Hãy chờ đợi những điều bất ngờ và tận dụng nó!

Một lưu ý bổ sung là luôn đảm bảo các đầu ra giống nhau khi tìm nạp các ký hiệu của bên thứ ba cho sơ đồ của bạn. Tôi không gặp bất kỳ vấn đề nào với điều này, nhưng trước đây tôi đã gặp sự cố khi bộ điều chỉnh điện áp thông thường có các đầu ra khác nhau giữa các nhà sản xuất.