Получение максимальной отдачи от заказа печатной платы (и исправление ошибок): 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Заказывая печатные платы через Интернет, вы часто получаете 5 или более одинаковых печатных плат и не всегда нуждаетесь в них. Низкая стоимость изготовления этих печатных плат на заказ очень заманчива, и мы часто не беспокоимся о том, что делать с дополнительными. В прошлом проекте я пытался использовать их как можно лучше, и на этот раз решил спланировать заранее. В другом Instructable мне понадобилась печатная плата для пары плат для разработки микроконтроллеров на базе Espressif, и я подумал, что это будет идеальный случай для многоразовых печатных плат. Однако не все идет по плану.

Шаг 1. Дизайн

Этому проекту требовалась печатная плата для размещения платы разработки ESP32 и платы разработчика ESP8266 типа Lolin. На этих двух платах есть несколько полезных выводов ввода-вывода, которые вообще не собирались использовать в этом проекте. Дополнительные платы могли бы пригодиться позже, если бы было доступно больше неиспользуемых контактов. Я также хотел разместить два варианта плат для разработчиков ESP32. У меня были 38-контактная и 30-контактная версии. Сравнивая распиновку этих двух, можно увидеть, что если контакт «1» 30-контактного варианта вставлен в положение контакта 2 38-контактного варианта, то большинство контактов на левой стороне будут совпадать. Я решил, что могу исправить это, осторожно используя перемычки.

На правой стороне доски они не очень хорошо совпадали. Контакты I2C (IO22 и IO21) были в порядке, как и UART0 (TX0 и RX0), однако контакты SPI и UART2 были сдвинуты. Я думал, что смогу исправить это и с помощью перемычек. Таким образом, этот план состоял в том, чтобы иметь возможность использовать оба типа плат ESP32, а также заполнить печатную плату таким количеством разъемов ввода-вывода, которое я думал, что когда-нибудь смогу использовать. Я также хотел иметь возможность использовать две платы (ESP32 и ESP8266) отдельно, чтобы компоновка позволяла разрезать печатную плату.

Шаг 2: компоновка печатной платы

Я начал с первоначального (базового) дизайна, который мне был нужен для этого проекта, а затем решил обновить его, чтобы приспособить столько вариантов использования, сколько я мог разумно разместить на плате. Вы можете видеть на второй схеме, что здесь гораздо больше людей.

Размер печатной платы не может быть больше 100 мм x 100 мм (лучше было бы меньше), поэтому это немного ограничивало пространство. У меня был первоначальный макет во Fritzing, и я решил продолжить его, но я не особо беспокоился о макете, поскольку вы можете видеть, что он почти неразборчивый.

Я установил несколько разъемов порта I2C для плат ESP32 и ESP8266, я настроил каждую так, чтобы у каждой был собственный разъем питания, и вытащил некоторые из цифровых контактов ввода-вывода для обоих. Я разместил дополнительные монтажные отверстия, чтобы их можно было вырезать и монтировать отдельно. Я решил, что вообще не буду заморачиваться с IO00, IO02 или IO15, и в итоге остановился на изображенном макете.

Для использования с 38-контактной платой ESP32 необходимо замкнуть следующие перемычки: JG1, JG2 и JG4.

Для использования с 30-контактными платами ESP32 эти перемычки необходимо закоротить: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT и JPR.

Шаг 3: печатные платы

Я заказал печатные платы в PCBWay, но есть и другие производители, которые предлагают аналогичные экономичные и быстрые услуги. Они выглядели великолепно… пока я не присмотрелся. Ширина отпечатков плат ESP32 и ESP8266 была неправильной. Ширина отпечатка (между контактами) составляла 22,9 мм вместо 25,4 мм для платы ESP32 и 27,9 мм для платы ESP8266. Расположение отверстий для разъема питания постоянного тока также не соответствовало моим разъемам питания (и отверстия были слишком маленькими). Это была не вина производителя печатной платы, это была моя вина. Я, конечно, должен был дважды проверить все это, и теперь мне нужно было найти обходной путь. Я также сделал тестовую резку, чтобы увидеть, какие еще проблемы могут возникнуть, и, конечно же, это испортило конфигурацию перемычки SPI (которая, кстати, не собиралась работать, как планировалось).

Я обнаружил, что если я согну штыри разъема под углом 90 градусов, я смогу припаять их к поверхности печатной платы, что позволит немного отрегулировать ширину. Тщательно припаяв угловые штыри и проверив ширину, я припаял их все на место и проверил посадку. Это сработало!

Разъем питания потребовал аналогичного обходного пути, но все остальные разъемы подошли нормально. Я заполнил одну неразрезанную печатную плату и протестировал ее с помощью своего веб-сервера, и она работала нормально. Затем я перешел к вырезанным печатным платам. Плата Lolin ESP8266 работала нормально, но расстояние до монтажных отверстий было немного близким.

30-контактная плата ESP32 также работала нормально, однако порт SPI не работал, и единственным решением проблемы были перемычки на нижней стороне платы.

Шаг 4: Заключительные примечания

В целом, я думаю, что усилия по тому, чтобы сделать платы более пригодными для повторного использования, того стоили. и я уже начал использовать одну из вырезанных печатных плат для тестирования будущего проекта. Я предпочитаю это использование макетов. Я, скорее всего, больше не буду использовать Fritzing, поскольку он не удобен для создания посадочных мест / символов по сравнению с другими пакетами (например, KiCad). Это позволяет очень легко читать макетные изображения, хотя при условии, что они не слишком сложны.

Извлеченные уроки:

1. Всегда проверяйте следы из других источников, чтобы убедиться, что они соответствуют той части, которую вы держите в руках.
2. Используйте программное обеспечение EDA, которое позволяет легко (разумно) изменять символы и посадочные места.
3. Ожидайте неожиданного и извлекайте из этого максимум пользы!

Дополнительное примечание - всегда следить за тем, чтобы распиновка была одинаковой при извлечении сторонних символов для вашей схемы. У меня не было никаких проблем с этим, но в прошлом у меня была проблема, когда общий регулятор напряжения имел разную распиновку у разных производителей.