Печатная плата, которая помогает с прокладкой кабелей: 6 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Некоторое время назад я сделал нестандартный настольный фрезерный станок с ЧПУ. С тех пор я обновлял его новыми компонентами. В прошлый раз я добавил второй Arduino с 4-значным дисплеем для управления скоростью вращения шпинделя с помощью контура PID. Мне пришлось соединить его с основной платой Arduino с помощью 5 проводов, чтобы они могли общаться. Но во время первого теста у меня сломался контроллер мотора, поэтому я купил новый, более мощный. У него также было еще 5 проводов, которые мне пришлось подключить. На этом этапе вывод + 5V на основной плате был разделен на 4 отдельных соединения, и мне просто не хотелось снова разделять провод. Итак, я сделал кое-что еще.

Шаг 1. Рисование соединений

Я набросал все необходимые соединения (за исключением проводов двигателя и концевых выключателей, потому что они идут прямо к контроллеру GRBL и больше никуда). Я также внес некоторые изменения в уже существующие соединения - аварийная остановка теперь также сбрасывает основной Arduino, и он использует только нормально разомкнутый контакт, тогда как раньше он использовал как NO, так и NC для управления реле. С новым контроллером мотора также было упрощено подключение к реле.

Шаг 2. Проблемы с подключением

Предыдущий контроллер двигателя, который я использовал, был простой платой с оптопарой и МОП-транзистором. Он мог вращать шпиндель только в одном направлении, поэтому нет необходимости использовать направляющий штифт. Новый немного сложнее. У него есть контакты, называемые INA и INB, и в зависимости от того, хочу ли я вращать по часовой стрелке или против часовой стрелки, я должен тянуть один из них к VCC. Это не звучит так сложно, проблема в том, что GRBL имеет только один штырь, называемый SP-DIR (штифт направления шпинделя), который подтягивается к VCC для движения по часовой стрелке и к GND для движения против часовой стрелки. Я не знаю, можно ли это изменить внутри GRBL (для меня это слишком сложная программа), поэтому я сделал это с другим метидом.

Я только что добавил в схему логический вентиль НЕ, который инвертирует сигнал SP-DIR и помещает его в INB. Следовательно, когда на выводе DIR высокий уровень, INA также имеет высокий уровень (они соединены вместе), а INB инвертируется в низкий уровень (CW), а когда DIR низкий, INA также низкий, а INB высокий (CCW).

Шаг 3. Умный, но не такой простой дизайн

Затем я разработал печатную плату в Eagle, в которой были все необходимые соединения. Но с таким количеством проводов все было не так просто.

Во-первых, я сделал специальную библиотеку Eagle для своих клеммных колодок. Это очень просто, в основном это обычный штифт, только большего размера - расстояние 5,08 мм (0,2 дюйма).

Я фрезеровал ее на ЧПУ и поэтому хотел, чтобы это была односторонняя доска. Но с 26 клеммными колодками и некоторыми внутренними подключениями к логическому вентилю спроектировать его было сложной задачей. Это можно было сделать, но с большим количеством перемычек. По этой причине все мои клеммные колодки (в Eagle) - это всего лишь один контакт. Таким образом, я могу перемещать их в рабочем пространстве Board и избегать использования перемычек. Недостатком является то, что расположение некоторых соединений кажется случайным. Например, если посмотреть внизу, то есть GND, затем SP-EN, а затем VCC, что очень редко. Но таким образом я смог уменьшить количество перемычек до двух, и мне стало проще изготовить печатную плату.

Имена клеммных колодок тоже особенные. Они были сгруппированы, поэтому, например, A обозначает Arduino, поэтому все винтовые клеммы, называемые A_, должны быть размещены в нижней части платы, потому что Arduino с GRBL размещается под печатной платой.

В конце я также добавил простой светодиод для индикации состояния Z-зонда.

Шаг 4: Изготовление доски

Как я уже говорил, я фрезеровал плату на своем ЧПУ DIY, просверлил отверстия и припаял все компоненты. В этом процессе не было ничего особенного, делая печатную плату такой же, как и любую другую.

Если у вас нет ЧПУ, вы можете изготовить печатную плату термотрансферным методом или заказать ее у профессионального производителя.

Также не забудьте проверить все соединения с помощью мультиметра, чтобы найти и исправить любые ошибки.

Шаг 5: соединяем все вместе

Одним из последних шагов было размещение готовой печатной платы в машине и подключение всех проводов. Я распечатал небольшую схему платы, чтобы помочь мне подключить все провода там, где они должны быть. После очередной проверки соединений он был готов к тестированию!