PCB-Design für Linienfolger-Roboter - Arnab Kumar Das - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Dieses Projekt geht davon aus, dass wir bereits die Komponentenauswahl durchgeführt haben. Damit ein System ordnungsgemäß funktioniert, ist es wichtig zu verstehen, was jede Komponente in Bezug auf Leistung, Spannung, Strom, Platz, Kühlung usw. benötigt. Es ist auch wichtig, die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Komponenten zu verstehen. Abhängigkeiten wie Logikpegel, Übertragungsrauschen, Impedanz etc. Bitte lesen Sie die vorherigen Artikel zu Systemanforderungen, Komponenten- / Materialauswahl.

Ein sehr wichtiger Designaspekt dieses Projekts ist die Leiterplatte, da unser Ziel darin besteht, den Formfaktor des Linienfolgerroboters so weit wie möglich zu reduzieren, was wiederum das Gewicht reduziert. Kleine Abmessungen und geringeres Gewicht erhöhen die Effizienz und reduzieren auch die Verluste durch aerodynamische Reibung. Wenn Sie einen F1-Rennwagen sehen, können Sie verstehen, wie effizient er in Bezug auf die Aerodynamik ist. Um die Effizienz zu verbessern und das Gewicht zu reduzieren, müssen wir alle unnötigen Komponenten entfernen und den Massenschwerpunkt so tief wie möglich verschieben. Um dies zu tun, dachte ich daran, die Platine als Chassis zu verwenden. Dies reduziert das Gewicht und macht den CM viel niedriger, was wiederum die Stabilität bei Kurvenfahrten erhöht. Die Herstellung des Chassis mit PCB reduziert auch die Montagezeit und erleichtert die Arbeit, da wir nur die Komponenten an der richtigen Stelle verlöten und mit dem Testen der Software beginnen müssen. Da die Leiterplatten von Robotern und CNC-Maschinen hergestellt werden, sieht es besser aus als jedes andere Chassis.

Schritt 1: Verwendete Software

Für dieses Projekt verwende ich speziell Freeware und Open Source Software, damit auch Studenten und alle anderen, die keinen Zugang zu kostenpflichtiger Software haben, das Projekt effizient und professionell durchführen können.

Ich habe KiCad für den Schaltplan und das PCB-Design verwendet und glaube mir, es ist eine erstaunliche Software. Vorher habe ich Eagle CAD und Altium verwendet, aber obwohl KiCad kostenlos ist, bietet es alle wichtigen Funktionen und Werkzeuge, um Ihre Leiterplatte professionell zu entwerfen und herzustellen. Sogar eine 3D-Visualisierung für Ihre Leiterplatte ist verfügbar.

Die KiCad-Suite besteht aus fünf Hauptteilen:

• KiCad – der Projektmanager.
• Eeschema – der Schaltplan-Erfassungseditor.
• Pcbnew – das PCB-Layout-Programm. Es hat auch eine 3D-Ansicht.
• GerbView – der Gerber-Viewer.
• Bitmap2Component – ein Tool zum Konvertieren von Bildern in Footprints für PCB-Grafiken.

Ich werde nicht im Detail zeigen, wie man einen Schaltplan und ein PCB-Layout entwirft, da dies nicht der Umfang dieses Beitrags / Artikels ist. Die Hauptbedeutung dieses Artikels besteht darin, die Ausgabe von KiCad zu präsentieren und zu zeigen, wie sie bestellt und hergestellt wird. Bevor wir mit dem Schemaentwurf beginnen, ist es ratsam, einen Projektordner zu erstellen und alle Dateien darin zu speichern. Unten ist ein Beispiel.

Schritt 2: Schema

Für den Schaltplan müssen wir das Edit Schema Tool from oder Eeschema öffnen. Nach dem Öffnen sollten Sie ein leeres Dokument in einem Fenster wie unten sehen.

Manchmal müssen wir neue Schaltplansymbole erstellen, da die Standardbibliothek sie möglicherweise nicht enthält. Sie müssen das Datenblatt für diese Komponenten studieren und sie einer benutzerdefinierten Bibliothek hinzufügen, wie ich es in meinem Fall getan habe. Ich habe Bibliothekssymbole für QTR-8RC-Sensor, OLED-Display SSD1306, TB6612FNG-Motortreiberplatine, N20-Motor mit Encodern erstellt. Sobald die Bibliothekssymbole erstellt sind, habe ich sie zu einem System verbunden.

Sie können den Schaltplan über den unten stehenden Link herunterladen. Später am Ende des Tutorials werde ich einige gute Tutorials für KiCad hinzufügen, damit Sie es selbst lernen und tun können.

UM DAS DESIGN HERUNTERZULADEN, BESUCHEN SIE MEINE WEBSITE:

Schritt 3: PCB-Layout

Sobald der Schaltplan fertig ist, ist es an der Zeit, die Leiterplatte zu belegen. Manchmal müssen Sie auch den Footprint einiger Komponenten erstellen, wenn diese nicht in der Bibliothek vorhanden sind. Um einen Footprint zu erstellen, können Sie das Footprint Library Editor Tool in KiCad verwenden.

Ich habe hier ein zweischichtiges Design verwendet, da es das Layout sehr einfach macht, wenn viele Komponenten auf der Platine verteilt sind. Um mit dem PCB-Design zu beginnen, müssen wir das PCB-Layout-Editor-Programm in KiCad öffnen. Sie sollten etwas wie unten sehen, jedoch mit einem leeren Dokument darin.

Wir werden NextPCBas als PCB Manufacturing Service nutzen, daher ist es wichtig zu sehen, was die minimalen und maximalen technischen Grenzen für ihre Herstellung sind. Um zu überprüfen, ob wir ihre Capabilities-Seite besuchen müssen. Die wichtigsten Parameter, die wir überprüfen müssen, sind:

• max. Abmessung 510*590mm
• Mindest. Spur 4mil / 0.1mm
• Mindest. Spurabstand 4mil / 0.1mm
• Mindest. Lochgröße0.3mm
• Mindest. Durchgangsdurchmesser 0,45 mm
• Via zum Trace-Abstand ≥5mil
• Bohrlochgröße 0,2-6,3 mm
• Zum Umriss verfolgen≥0.4mm

Basierend auf den obigen Parametern müssen wir unsere Designregeln im KiCad Layout Editor anpassen.

Am Ende des Tutorials werde ich ein gutes Tutorial zum PCB-Design in KiCad anhängen, von dem Sie lernen können. Unten ist das beigefügte PCB-Design, das Sie als Referenz verwenden können.

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Schritt 4: Leiterplattenherstellung

Bevor wir die Leiterplatte in einem PCB-Fabrikationshaus / einer Industrie wie NextPCB herstellen, müssen wir unser Design in ein herstellbares Format umwandeln, das von den Maschinen der Industrie gelesen werden kann.

Die obigen Einstellungen wurden für die Generierung aller Gerber-Dateien verwendet. Es wird empfohlen, die Dateien in einen separaten Gerber-Ordner zu exportieren, wie ich es getan habe.

Die Informationen zu den Löchern der Platine werden in einem separaten Drill-File gespeichert und zum Generieren habe ich die obige Konfiguration für NextPCB verwendet. Andere Hersteller haben möglicherweise andere Einstellungen. Es gibt viele Gründe, sich für NextPCBone zu entscheiden. Der Grund ist die Transparenz über ihren Herstellungsprozess. Unten sind einige Fotos von ihrer Fabrik.

Sie akzeptieren auch eine Vielzahl von Zahlungsoptionen: PayPal, Banküberweisung, Western Union, Barzahlung am Hauptsitz. Für die Versandmethoden haben sie DHL, FedEx, Hongkong Post, was mit unterschiedlichen Preisen und Vorteilen praktisch ist. Für den Bestellvorgang müssen wir ein Konto auf der Website erstellen. Sie können den Anmeldelink verwenden und ein neues Konto erstellen. Nachdem das Konto erstellt wurde, sehen Sie etwas wie unten.

Der nächste Schritt besteht darin, Ihre Gerber-Dateien hochzuladen und eine erfolgreiche Bestellung aufzugeben, um mit der Herstellung zu beginnen. Sobald Ihr Gerber generiert ist, wird empfohlen, sie in einer einzigen Datei zu zippen und hochzuladen

Sobald der Upload abgeschlossen ist, können Sie die Bestellung auf Ihrer Kontoseite sehen.

Ihre Bestellung wird ordnungsgemäß analysiert und sobald sie zur Herstellung bereit ist, wird die Zahlung angefordert und sobald die Zahlung eingegangen ist, wird die Herstellung gestartet.

Sie investieren viel Mühe in die Analyse Ihrer Gerber-Dateien, da sie Fehler enthalten und möglicherweise nicht gut hergestellt werden können, wenn die Löcher zu klein sind oder andere Konstruktionsfehler enthalten sind.

Sobald die Leiterplatte verifiziert und hergestellt ist, erhalten Sie die Leiterplatte in wenigen Tagen und können damit bearbeitet werden.

FÜR SONDERRABATT BESUCHEN SIE BITTE DEN LINK: NextPCB und Sie erhalten 10% Rabatt auf Bestellungen von Leiterplatten und Leiterplatten (Aktivitätsvalidierung: 26. März 2020 - 30. April 2020)

Vielen Dank, dass Sie diesen Artikel gelesen haben, ich hoffe, er hilft Ihnen. Vergessen Sie nicht, andere Artikel dieser Serie zu überprüfen.