Доски сатшакит: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-31 10:24

Привет, производители и фабберы!

Вы когда-нибудь мечтали создать свою собственную усовершенствованную плату микроконтроллера дома и использовать компоненты smd?

Это правильная инструкция для вас и для мозга вашего следующего проекта:)

И когда я имею в виду дома, я имею в виду, что вы можете приобрести все оборудование для изготовления всех этих печатных плат за несколько сотен долларов (см. Следующие шаги) и разместить его всего на одном рабочем месте!

Все началось с моего путешествия в Fab Academy в 2015 году. С целью создания фантастического дрона я решил выпустить прототип полетного контроллера в качестве первой платы сатшакита. Буквально через неделю доска была скопирована Джейсоном Вангом из Fab Lab Taipei. Это дало мне невероятное ощущение того, что кто-то копирует и успешно использует мой проект, и с тех пор я никогда не останавливался, чтобы делать другую фантастическую электронику с открытым исходным кодом.

Затем платы были скопированы и модифицированы несколько сотен раз мировым сообществом Fab Lab в качестве учебного опыта о том, как создавать печатные платы и дать жизнь многим проектам Fab Lab. В настоящее время на github выпущено несколько других плат сатшакитов:

• https://github.com/satshakit
• https://github.com/satstep/satstep6600
• https://github.com/satsha-utilities/satsha-ttl

Если вам интересно, что такое Fab Academy, просто подумайте об опыте обучения тому, «как сделать (почти) все, что изменит вашу жизнь, как это сделал я:)!

Подробнее здесь:

Большое спасибо замечательным Fab Labs, которые поддержали меня в создании досок satshakit: Fab Lab Kamp-Lintfort

Hochschule Rhein-Waal Friedrich-Heinrich-Allee 25, 47475 Камп-Линтфорт, Германия

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Милан, Италия +39.02.36519890

Шаг 1. Решите, какой сатшакит сделать или изменить

Перед тем, как сделать одну из досок для сатшакита, вы должны подумать, что бы вы хотели с ней сделать.

Можно сказать для удовольствия и для обучения: D!

И это правильно, как и их конкретное использование.

На изображениях некоторые проекты, в которых использовались доски сатшакит.

Щелкнув имя платы в списке ниже, вы попадете в репозитории github со всей информацией, необходимой для их создания и / или изменения:

• Схемы и платы Eagle для изготовления на станках с ЧПУ / лазером
• Необязательно файлы Eagle для их производства в Китае, я использую PcbWay
• Спецификация материалов (BOM)
• Изображения и видео работы платы

На этом шаге файлы платы также заархивируются в виде вложения.

Вот обзор функций и характеристик каждой из плат:

• сатшакит

  • плата общего назначения на базе atmega328p
  • полностью как голая Arduino UNO без USB и регулятора напряжения
  • программируется с помощью преобразователя USB-to-Serial
  • примеры проектов, использующих его: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• сатшакит микро

  • мини-плата общего назначения на базе atmega328p
  • предназначен для использования в условиях ограниченного пространства
  • примеры проектов, использующих его: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• сатшакит многоядерный

  • плата общего назначения на базе atmega328p
  • двухслойная версия сатшакита, с 2 x atmega328p по одной с каждой стороны
  • стекируемая многоплатная конструкция с подключением 328p через I2C
  • полезно для систем с несколькими микроконтроллерами (например, каждая плата управляет своим набором датчиков)
  • программируется с помощью преобразователя USB-to-Serial
  • примеры проектов, использующих его: трилатерация Bluetooth, система satshakit IoT

• satshakit 128

  • плата общего назначения на базе atmega1284p
  • два аппаратных последовательных порта, оперативная память 16K, флэш-память 128K, больше операций ввода-вывода, чем у atmega328p
  • компактная плата с большим количеством аппаратных ресурсов, чем у сатшакита
  • программируется с помощью преобразователя USB-to-Serial
  • примеры проектов, использующих его: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• satshakit полетный контроллер

  • плата на базе atmega328p
  • полетный контроллер для самодельных дронов, совместимый с Multiwii
  • поддерживает до 8 двигателей, 6-канальные приемники и автономный IMU
  • дополнительная встроенная плата распределения питания
  • примеры проектов с его использованием: satshacopter-250X

• satshakit mini полетный контроллер

  • уменьшенная версия полетного контроллера satshakit, также на базе atmega328p
  • подходит для мини-дронов DIY (например, 150 мм), совместим с Multiwii
  • поддерживает до 4 двигателей и 4 канала приемника
  • встроенный блок распределения питания
  • примеры проектов с его использованием: satshacopter-150X

• сатшакит неро

  • плата контроллера полета с двумя микроконтроллерами, использующая atmega328p и atmega1284p
  • подходит для продвинутого применения дронов
  • atmega1284p может вводить команды полета, используя последовательный протокол Multiwii, для автоматического полета
  • пример проекта с его использованием: On Site Robotics Noumena

• сатшакит GRBL

  • Плата на базе atmega328p, настроенная для работы в качестве контроллера машины с GRBL
  • дополнительный встроенный преобразователь USB-to-Serial и разъем USB
  • ограничители с фильтром шума
  • Распиновка GRBL
  • примеры проектов с его использованием: LaserDuo, Bellissimo Drawing Machine

• сатшакит-мега

  • Плата общего назначения на базе atmega2560p, чем-то напоминающая легендарную Arduino Mega
  • встроенный USB-последовательный преобразователь и USB-разъем
  • ОЗУ 8K, флэш-память 256K, 4 аппаратных последовательных порта
  • примеры проектов с его использованием: LaserDuo

• satshakit-m7

  • Плата общего назначения на базе STM32F765
  • встроенный контроллер USB, разъем USB
  • 216 МГц, 512 КБ оперативной памяти, 2 МБ флэш-памяти
  • множество функций, также может запускать FREE-RTOS
  • проект с его использованием: мой следующий дрон и робототехнические платформы (еще не опубликованы)

• satstep6600

  • шаговый драйвер подходит для двигателей Nema23 / Nema24
  • Пиковый ток 4,5 А, входное напряжение 8-40 В
  • встроенная защита от перегрева, перегрузки по току и под напряжением
  • оптоизолированные входы
  • проекты с его использованием: LaserDuo, Rex filament recycler

• сатша-ттл

  • Преобразователь USB в Serial на базе микросхемы CH340
  • встроенный регулятор напряжения
  • выбираемое перемычкой напряжение 3,3 В и 5 В
  • проекты, использующие его: satshakit-grbl, FollowMe robot tracker

Все платы выпущены под лицензией CC BY-NC-SA 4.0.

Приглашаем вас изменить исходный дизайн, чтобы он соответствовал вашим проектам;)!

Шаг 2: оборудование и подготовка

Прежде всего, давайте поговорим о процессах, используемых при производстве этих печатных плат:

1. Фрезерование с ЧПУ
2. Волоконная / Yag-лазерная гравировка (в основном 1064 нм)

Как вы можете заметить, между ними нет травления. Причина в том, что я (а также сообщество Fab Lab) не очень люблю использовать кислоты как по причинам загрязнения, так и по опасным причинам.

Кроме того, все доски могут быть изготовлены с помощью простого настольного / небольшого станка с ЧПУ и / или лазерной гравировки без особых ограничений с использованием той или иной техники.

Между прочим, станок для волоконного / Yag-лазера может легко стоить несколько тысяч долларов, поэтому я думаю, что для многих из вас будет лучше небольшой станок с ЧПУ!

Если кто-то интересуется процессом лазерной гравировки, я рекомендую взглянуть на следующий урок:

fabacademy.org/archives/2015/doc/fiber-lase…

Вот список рекомендуемых машин с ЧПУ небольшого формата, которые вы можете использовать:

• FabPCBMaker, fabbed cnc с открытым исходным кодом от одного из моих учеников Ахмеда Абделлатифа, менее 100 долларов требует незначительных улучшений, скоро будет обновлен
• 3810, минималистичный маленький ЧПУ, никогда не пробовал, но похоже, что может
• Eleks Mill, сверхдешевый мини-станок с ЧПУ, фрезеровал лично паковки с шагом 0,5 мм (LQFP100) с некоторой тонкой настройкой
• Roland MDX-20, небольшое, но сверхнадежное решение от Roland
• Roland SRM-20, более новая версия замены MDX-20
• Othermill, теперь BantamTools, надежный и точный малогабаритный ЧПУ
• Roland MDX-40, более крупный настольный компьютер с ЧПУ, также может использоваться для больших вещей

Для гравировки следов рекомендую использовать следующие концевые фрезы:

• 0,4 мм 1/64 для большинства печатных плат, например
• Фаска 0,2 мм для работ средней сложности, например (убедитесь, что кровать ровная!)
• Фаска 0,1 мм для сверхточных работ, например, пример1, пример2 (убедитесь, что станина ровная!)

И следующие биты для вырезания печатной платы:

Инструмент для контура 1 мм, пример1, пример2

Остерегайтесь китайских, действительно мало продержится!

Рекомендуется использовать медный лист FR1 или FR2 (35 мкм).

Стекловолокно FR4 легко изнашивает концевые фрезы, а также его пыль может быть довольно опасной для вашего здоровья.

Ниже приведены инструменты, которые должны быть в вашем паяльном столе:

• паяльная станция, (некоторые рекомендации: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• распайка оплетки
• пара прецизионных пинцетов
• рука помощи
• настольная лампа с лупой
• лупа приложение
• проволока для пайки, 0,5 мм было бы хорошо
• компоненты электроники (Digi-Key, Aliexpress и так далее…)
• вытяжка паяльного дыма
• мультиметр

Шаг 3: подготовьте файлы для фрезерования

Чтобы сгенерировать GCode или получить машинный код нужного вам формата, вы должны использовать программное обеспечение для автоматизированного производства (CAM).

Не стесняйтесь использовать любой CAM, который вам нравится, особенно если он идет в комплекте с вашей машиной и вы чувствуете себя комфортно с ним.

В этом уроке я покажу вам, как использовать Fab Modules, веб-CAM с открытым исходным кодом от профессора Нила Гершенфельда и его сотрудников.

Модули Fab можно установить отдельно на ваш компьютер или через Интернет:

• Репозиторий Fab Modules и инструкции по установке:
• Онлайн-версия Fab Modules:

Для простоты я покажу вам, как пользоваться онлайн-версией.

Прежде всего, модули Fab принимают в качестве входных данных черно-белое изображение-p.webp

Если вы хотите создать существующую доску сатшакита без модификаций, все, что вам нужно сделать, это загрузить файлы-p.webp

Вы можете найти-p.webp

• сатшакит

  • следы
  • отрезать

• сатшакит микро

  • следы
  • отрезать

• сатшакит многоядерный

  svg

• satshakit 128

  • следы
  • отрезать

• satshakit полетный контроллер

  • следы
  • отрезать

• satshakit mini полетный контроллер

  • следы
  • отрезать

• сатшакит неро

  • следы
  • отрезать

• сатшакит GRBL

  • следы
  • отрезать

• сатшакит мега

  • следы
  • отрезать

• сатшакит М7

  • следы
  • отрезать

• satstep6600

  • верхние следы
  • верхний вырез
  • нижние следы
  • нижний вырез

• сатша ттл

  • следы
  • отрезать

Если вы хотите изменить существующий дизайн сатшакита, вы должны сделать еще два шага:

1. используйте Autodesk Eagle, чтобы изменить доску в соответствии с вашими потребностями
2. используйте редактор растровых изображений, чтобы подготовить изображения PNG, в этом случае я покажу его с помощью GIMP

После внесения необходимых изменений выполните следующие действия для экспорта изображения-p.webp

1. Откройте макет платы
2. Нажмите кнопку слоя
3. Выберите только верх и контактные площадки (также VIA, если печатная плата двухслойная, как у satstep6600)

4. Убедитесь, что имена сигналов не будут отображаться на изображении, перейдя в Set-> Misc и снимите флажок

   1. имена сигналов на пэде
   2. имена сигналов на трассах
   3. отображать имена пэдов
5. Увеличьте размер платы до размера видимого экрана
6. Выберите Файл-> Экспорт-> Изображение.

7. Во всплывающем окне экспорта изображения установите следующие параметры:

   1. проверить монохромный
   2. выберите Область-> окно
   3. введите разрешение не менее 1500 DPI
   4. Выберите место для сохранения файла (Обзор)
8. нажмите кнопку ОК

После этого у вас должен получиться черно-белый-p.webp

Теперь пора открыть изображение с помощью GIMP и выполнить следующие шаги (см. Прикрепленные изображения):

1. в случае, если изображение имеет большие черные поля, обрежьте его, используя Инструменты-> Инструменты выделения-> инструмент выделения прямоугольника, затем выберите Изображение-> Обрезать по выделению (по-прежнему оставляйте черные поля вокруг, например, 3-4 мм)
2. экспортировать текущее изображение как traces.png
3. снова используйте Инструменты-> Инструменты выделения-> инструмент выбора прямоугольника и выберите все следы (оставьте вокруг него черный край, например, 1 мм)
4. при желании создайте скругление в выделении прямоугольника, нажав Select-> Rounded Rectangle-> и установите значение 15
5. теперь щелкните правой кнопкой мыши внутри выделенной области и выберите Edit-> Fill in with BG Color (убедитесь, что белый цвет, обычно по умолчанию)
6. экспортировать это изображение как cutout.png
7. теперь откройте файл traces.png, который вы сохранили ранее
8. используя Инструменты-> Инструменты рисования-> заливка ведра, залейте все черные области, которые не являются отверстиями, белым цветом.
9. экспортировать это изображение как hole.png

После того, как у вас есть файлы PNG, вы готовы сгенерировать GCode для фрезерования.

Вам нужно сгенерировать GCode для каждого отдельного PNG, который у вас есть, traces.png, cutout-p.webp

Для файла traces-p.webp

1. перейдите на
2. откройте файл traces.png

3. выберите свою машину:

   1. gcodes будут работать для машин на базе GRBL (обычно на нем также основаны маленькие китайские ЧПУ)
   2. Roland RML для Roland
4. выберите процесс 1/64
5. Если вы выбрали Roland RML, выберите свою машину (SRM-20 или другой и т. Д.)

6. отредактируйте следующие настройки:

   1. скорость, я рекомендую 3 мм / с для инструментов с фаской 0,4 мм и 0,2 мм, 2 мм / с для инструментов 0,1 мм
   2. X0, Y0 и Z0, поместите их всех в 0
   3. глубина реза может составлять 0,1 мм для цилиндрических инструментов 0,4 мм, 0 мм для инструментов с фаской
   4. диаметр инструмента должен быть таким, который у вас есть (если невозможно сделать некоторые следы, обманите его, поставив немного меньший диаметр того, который у вас есть, пока следы не отобразятся после нажатия кнопки «вычислить»)
7. нажмите кнопку расчета
8. подождите, пока путь будет сгенерирован
9. нажмите кнопку сохранения, чтобы сохранить Gcode

Для файлов Hole-p.webp

1. загрузите файл Holes-p.webp" />
2. выберите процесс 1/32

3. отредактируйте следующие настройки:

   1. уменьшить скорость, рекомендую 1-2 мм / с
   2. проверьте и вставьте (немного больше) толщину медного листа вашей печатной платы
   3. проверьте и введите диаметр инструмента для выреза (обычно 0,8 или 1 мм)

Сохраните файлы при себе, так как они нам понадобятся для изготовления печатной платы на фрезерном станке с ЧПУ.

Шаг 4: фрезерование печатной платы

Одно простое правило для успешного фрезерования печатных плат с ЧПУ - это хорошо подготовить станину станка с медным листом.

В этом задании вы должны стараться быть максимально спокойным и точным. Чем больше вы вкладываете в эти две вещи, тем лучше у вас будут результаты.

Цель состоит в том, чтобы сделать медную поверхность как можно более параллельной (плоской) станине станка.

Плоскостность медного листа будет особенно критичной, если вы будете фрезеровать высокоточные печатные платы, для чего требуются инструменты с фаской, например, с концом 0,2 мм или 0,1 мм.

Учтите, что после гравировки следов печатной платы вам все равно нужно вырезать печатную плату, а для этого необходимо иметь то, что мы называем жертвенным слоем.

Жертвенный слой будет слегка проникать концевой фрезой с вырезом, чтобы гарантировать, что разрез полностью проходит через медный лист.

Рекомендуется использовать тонкую двустороннюю ленту, чтобы приклеить медный лист к жертвенному слою и избежать складок, которые могут быть на ленте.

Вот несколько основных шагов, чтобы сделать довольно ровную кровать (см. Приложенные изображения):

1. найдите плоский кусок материала для жертвенного слоя, который уже получился довольно плоским (например, кусок МДФ или экструдированного акрила); убедитесь, что режущий инструмент может проникнуть в него и не сломается, потому что он слишком твердый
2. отрежьте жертвенный слой по размеру кровати вашего ЧПУ
3. прикрепите полоски двустороннего скотча к жертвенному слою, обязательно натяните его перед наклеиванием, чтобы не образовывались складки и пузырьки воздуха; двусторонняя лента должна покрывать большую часть поверхности равномерно
4. прикрепите медный лист к двухстороннему скотчу; постарайтесь равномерно протолкнуть всю его поверхность
5. прикрепите жертвенный слой к станине вашего станка с ЧПУ, желательно с помощью чего-то, что впоследствии легко удалить, но прочного, например, зажимов, шурупов

После установки станины пора подготовить станок с ЧПУ к фрезерованию. Также эта операция требует внимания и аккуратности. В зависимости от типа ЧПУ эти шаги могут немного отличаться, но не сильно.

Чтобы подготовить станок с ЧПУ к фрезерованию, выполните следующие действия:

1. установите соответствующий инструмент в цангу (или держатель инструмента)
2. перед перемещением осей X и Y обязательно сдвиньте ось Z немного вверх от станины, чтобы избежать поломки концевой фрезы
3. переместите оси X и Y в относительную исходную точку, если вы использовали Fab-модули, это нижний левый угол PNG
4. перед обнулением X и Y в программном обеспечении для управления станком проверьте, достаточно ли места для фрезерования доски
5. установить в качестве нулевой точки X и Y текущее положение станка
6. медленно опустите ось Z, поместив концевые фрезы вплотную к медной поверхности

7. существуют различные методы, которые вы можете использовать для определения нулевой точки оси Z, цель этого шага - убедиться, что инструменты слегка касаются медной поверхности:

   1. один метод работает при запуске шпинделя и опускании с использованием минимального шага станка; когда вы слышите другой звук, вызванный легким проникновением концевой фрезы в поверхность, это ваша нулевая точка Z
   2. можно попробовать мультиметром проверить электрическую связь инструмента с медной поверхностью; прикрепите щупы мультиметра к концевой фрезу и к медному листу, затем попробуйте спуститься по оси Z с минимальным шагом; когда мультиметр издает звуковой сигнал, это ваша нулевая точка Z
   3. подойдите инструментом вплотную к поверхности, оставив расстояние в несколько миллиметров (например, 2-3 мм), затем откройте цангу и дайте концевой фрезы опуститься вниз, чтобы коснуться медной поверхности; затем закройте концевые фрезы в цангу и установите ее как нулевую точку Z
   4. используйте датчик, предоставленный станком, в этом случае, когда концевая фреза коснется датчика, станок автоматически примет исходную точку Z

И, наконец, теперь вы готовы приступить к гравировке печатной платы:)

Рекомендуется оставаться рядом с машиной, чтобы внимательно наблюдать, не допустили ли вы какую-либо ошибку в описанных выше шагах, и, возможно, остановить и перезапустить работу с необходимыми исправлениями и / или настройками.

Несколько быстрых подсказок по проблемам:

• Если ваша печатная плата была выгравирована в некоторых областях, а не в некоторых других, то ваш медный лист не плоский

  если ваши инструменты имеют цилиндрический конец, вы можете просто взять немного более глубокую ось Z и перезапустить работу в том же положении; то же самое относится и к инструментам с фаской, и если разница в глубине гравировки небольшая

• если ваши следы имеют острые края, может быть лучше уменьшить скорость подачи резания
• если вы сломали (совсем новую) концевую фрезу, уменьшите скорость на постоянную величину
• если ваши следы разрушены или слишком тонкие, возможно, вы слишком глубокие, также проверьте толщину следа в Eagle или проверьте настройки CAM, особенно если диаметр концевых фрез правильный

Когда пора делать вырез, не забудьте сменить концевую фрезу и открыть вырез или файл отверстий. После этого не забудьте снова взять ТОЛЬКО нулевую точку оси Z, на этот раз вам не нужно быть очень точным при касании поверхности медного листа.

Когда пришло время удалить печатную плату из жертвенного слоя, попробуйте медленно вытащить его с помощью тонкой отвертки. Сделайте это снова очень осторожно, чтобы не треснуть доску.

В конце этого шага у вас в руках должна быть потрясающая печатная плата с гравировкой:) !!