Machen Sie das Beste aus Ihrer PCB-Bestellung (und beheben Sie Fehler) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Bei der Online-Bestellung von Leiterplatten erhalten Sie oft 5 oder mehr identische Leiterplatten und benötigen nicht immer alle. Die geringen Kosten für diese maßgefertigten Leiterplatten sind sehr verlockend und wir machen uns oft keine Gedanken darüber, was wir mit den zusätzlichen machen sollen. In einem früheren Projekt habe ich versucht, sie so gut wie möglich wiederzuverwenden, und diesmal habe ich beschlossen, im Voraus zu planen. In einem anderen Instructable brauchte ich eine Platine, um ein paar Espressif-basierte Mikrocontroller-Entwicklungsplatinen zu halten, und ich dachte, dies wäre der ideale Fall für wiederverwendbare Platinen. Allerdings läuft nicht alles nach Plan.

Schritt 1: Design

Dieses Projekt benötigte eine Platine, um ein ESP32-Entwicklungsboard und ein Lolin-Entwicklerboard vom Typ ESP8266 unterzubringen. Diese beiden Boards haben einige nützliche IO-Pins, die in diesem Projekt überhaupt nicht verwendet werden würden. Die zusätzlichen Platinen könnten später sehr nützlich sein, wenn mehr dieser unbenutzten Pins zugänglich wären. Ich wollte auch zwei Varianten der ESP32-Entwicklungsplatinen unterbringen. Ich hatte die 38-Pin- und die 30-Pin-Version. Vergleicht man die Pinbelegung der beiden, kann man sehen, dass, wenn Pin ‘1’ der 30-Pin-Variante in die Position von Pin 2 der 38-Pin-Version gesteckt wird, die meisten Pins auf der linken Seite übereinstimmen würden. Ich beschloss, dass ich das durch vorsichtige Verwendung einiger Jumper beheben könnte.

Auf der rechten Seite des Boards passten sie nicht sehr gut zusammen. Die I2C-Pins (IO22 und IO21) waren in Ordnung, ebenso wie UART0 (TX0 und RX0), jedoch waren die SPI-Pins und UART2 alle verschoben. Ich dachte, ich könnte das auch mit Jumpern beheben. Dieser Plan war also, beide Arten von ESP32-Boards verwenden zu können und die Platine auch mit so vielen IO-Stiftleisten zu füllen, wie ich dachte, dass ich eines Tages verwenden könnte. Ich wollte auch die Möglichkeit haben, die beiden Platinen (ESP32 und ESP8266) separat zu verwenden, damit das Layout das Schneiden der Platine ermöglichen muss.

Schritt 2: Das PCB-Layout

Ich begann mit dem anfänglichen (grundlegenden) Design, das ich für dieses Projekt benötigte, und beschloss dann, es zu aktualisieren, um so viele Anwendungen zu ermöglichen, wie ich vernünftigerweise auf das Board passen konnte. Sie können im zweiten Schema sehen, dass es etwas überfüllter ist.

Die Platine durfte nicht größer als 100 mm x 100 mm sein (kleiner wäre besser), so dass dies etwas Platzmangel verursachte. Ich hatte das anfängliche Layout in Fritzing und entschied mich, damit fortzufahren, aber ich habe mich nicht viel mit der Steckbrettansicht beschäftigt, da Sie sehen können, dass sie fast unverständlich ist.

Ich habe mehrere I2C-Port-Anschlüsse sowohl für die ESP32- als auch für die ESP8266-Platinen eingerichtet, ich habe jeweils einen eigenen Stromanschluss eingerichtet und einige der digitalen IO-Pins für beide herausgebracht. Ich platzierte zusätzliche Befestigungslöcher, damit sie separat geschnitten und montiert werden können. Ich entschied mich, mich überhaupt nicht mit IO00, IO02 oder IO15 zu beschäftigen und landete bei dem abgebildeten Layout.

Für die Verwendung mit der 38-poligen ESP32-Platine müssen die folgenden Jumper kurzgeschlossen werden: JG1, JG2 und JG4

Für die Verwendung mit 30-poligen ESP32-Boards müssen diese Jumper kurzgeschlossen werden: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT und JPR.

Schritt 3: Die Leiterplatten

Ich habe die Leiterplatten bei PCBWay bestellt, aber es gibt auch andere Hersteller, die einen ähnlich günstigen und schnellen Service bieten. Sie sahen toll aus … bis ich genauer hinsah. Die Breite der ESP32- und ESP8266-Board-Footprints stimmte nicht. Die Breite des Footprints (zwischen den Pins) betrug 22,9 mm anstelle von 25,4 mm für das ESP32-Board und 27,9 mm für das ESP8266-Board. Das Lochlayout der DC-Strombuchse passte auch nicht zu meinen Strombuchsen (und die Löcher waren zu klein). Dies war nicht die Schuld des PCB-Herstellers, es war alles meine. Ich hätte das alles natürlich noch einmal überprüfen sollen und jetzt musste ich einen Workaround finden. Ich habe auch einen Testschnitt gemacht, um zu sehen, welche Probleme noch auftauchen würden, und natürlich hat dies die SPI-Jumper-Konfiguration ruiniert (die übrigens nicht wie geplant funktioniert).

Ich fand, dass, wenn ich die Buchsenleistenstifte um 90 Grad gebogen hätte, ich sie an die Oberfläche der Platine löten konnte, um eine gewisse Breitenanpassung zu ermöglichen. Nachdem ich die Eckstifte sorgfältig angelötet und die Breite überprüft habe, löte ich sie alle an und testete die Passform. Es funktionierte!

Die Strombuchse erforderte eine ähnliche Problemumgehung, aber der Rest der Header passte alle gut. Ich habe eine ungeschnittene Platine bestückt und mit meinem Webserver-Setup getestet und es lief gut. Dann ging ich zu den geschnittenen Leiterplatten über. Das Lolin ESP8266 Board funktionierte gut, aber der Abstand zu den Befestigungslöchern war etwas eng.

Die 30-polige ESP32-Platine funktionierte auch gut, jedoch funktionierte der SPI-Port nicht und die einzige Lösung dafür waren Überbrückungsdrähte auf der Unterseite der Platine.

Schritt 4: Abschließende Hinweise

Insgesamt denke ich, dass es sich gelohnt hat, die Boards wiederverwendbarer zu machen. und ich habe bereits begonnen, eine der geschnittenen Leiterplatten zum Testen eines zukünftigen Projekts zu verwenden. Ich bevorzuge es viel mehr als mit Steckbrettern. Ich werde Fritzing wahrscheinlich nicht mehr verwenden, da es im Vergleich zu anderen Paketen (z. B. KiCad) nicht benutzerfreundlich ist, um Footprints / Symbole zu erstellen. Es macht jedoch sehr einfach, Breadboard-Ansichten zu lesen, solange sie nicht zu komplex sind.

Gelernte Lektionen sind:

1. Überprüfen Sie immer Fußabdrücke von anderen Quellen, um sicherzustellen, dass sie mit dem Teil übereinstimmen, das Sie in Ihren Händen halten.
2. Verwenden Sie EDA-Software, mit der Symbole und Footprints (vernünftig) einfach geändert werden können.
3. Erwarten Sie das Unerwartete und machen Sie das Beste daraus!

Ein zusätzlicher Hinweis ist, sicherzustellen, dass die Pinbelegung immer gleich ist, wenn Sie Symbole von Drittanbietern für Ihren Schaltplan abrufen. Ich hatte damit keine Probleme, aber in der Vergangenheit hatte ich ein Problem, bei dem ein gemeinsamer Spannungsregler unterschiedliche Pinbelegung zwischen den Herstellern hatte.