Faça PCBs Hobbyist com ferramentas CAD profissionais modificando " Regras de design ": 15 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

É bom que existam algumas ferramentas profissionais de placa de circuito disponíveis para os entusiastas. Aqui estão algumas dicas para usá-los em pranchas de design que não precisam de um fabricante profissional para FAZÊ-los de fato …

Etapa 1: Introdução, Parte 1 - Minha reclamação

Existem inúmeros tutoriais na rede sobre como fazer suas próprias placas de circuito impresso (PCBs). Transferência de toner, PCBs fotossensibilizados, agulhas; todos os tipos de informação …

Da mesma forma, há uma série de pacotes de design auxiliado por computador (CAD) projetados para ajudar a criar designs de PCB, possivelmente com os respectivos esquemas. Alguns deles têm versões de baixo custo destinadas a estudantes e amadores. Mas vejo em várias páginas da web PCBs criados com esses pacotes CAD, por amadores, que não são "amigáveis" para serem realmente fabricados por amadores usando os métodos descritos nas páginas de PCB. Um adorável PCB publicado não é tão útil se requer o preço mínimo de $ 50 + típico de um fabricante profissional de placas. Não tenho dúvidas de que com o equipamento e os suprimentos corretos e alguma prática, você pode obter boas técnicas de fabricação de PCB em casa (faça sua escolha) para produzir placas de alta qualidade de complexidade significativa, com traços finos, pequenos orifícios, e assim por diante. Mas muitos PCBs realmente não precisam dessa complexidade, e seria bom se eles fossem PROJETADOS de tal forma que você não precisasse de muita experiência em fazer PCBs para obter um PCB funcional. Este documento contém algumas dicas sobre como configurar um pacote CAD para criar placas que são mais fáceis de fabricar em um ambiente amador. É baseado no pacote CAD Eagle da Cadsoft, mas os princípios são relativamente gerais e devem ser aplicáveis a outros pacotes CAD também.

Etapa 2: introdução, parte 2 - Cadsoft EAGLE

Cadsoft EAGLE: https://www.cadsoftusa.com/Cadsoft é uma empresa alemã que é uma verdadeira meca do esclarecimento da distribuição de software. Além dos pacotes de design de PCB profissionais com preços razoáveis (US $ 1200), eles têm licenças freeware, lite, sem fins lucrativos e outras licenças intermediárias. Seu software é executado em Windows, Linux e MacOSX. É um pouco peculiar, com uma curva de aprendizado íngreme (mas não muito alta) no início, mas, de acordo com a maioria dos relatórios, não é mais do que outros pacotes CAD profissionais. Eles têm fóruns de suporte online que são ativos tanto da empresa quanto de outros usuários, o pacote está em desenvolvimento e fica melhor a cada lançamento. Vários fabricantes de PCBs aceitarão seus arquivos CAD diretamente. É bom material. Use-o. Propague-o. Compre quando for "profissional". Este documento não é um tutorial sobre como usar o EAGLE, embora provavelmente seja útil nessa função. É mais sobre como configurar e personalizar uma instalação do Eagle para melhor se adequar ao amador.--- Veja também: Esquemático de entradaCriar PCB a partir do esquemaCriação de peças de bibliotecaModificação de regras de designEnviar arquivos CAD para fabricantes

Etapa 3: Nosso circuito de amostra: piscar alguns LEDs

Como exemplo, vou usar um circuito "intermitente" simples e bastante padrão com dois transistores e dois LEDs. Se parece com isso.

(Se você decidir realmente construí-lo, os transistores podem ser de qualquer tipo NPN de silício de uso geral, como 2n4401, 2n2222, 2n3904.) O tempo de LIGADO para cada LED é de cerca de R * C (um segundo para os valores aqui.) A bateria pode seja de 3 V até … seja o que for, embora você possa precisar ajustar os resistores de limitação de corrente para tensões mais altas.) Os capacitores devem ter uma classificação de tensão um pouco mais alta do que a fonte de alimentação que você pretende usar. Para uma bateria de 9V, usei tampas de 16V. Os resistores são 1/4 watt.)

Etapa 4: Colocando as peças

Parece muito simples, então vamos jogar os componentes em uma placa da mesma forma que aparecem no esquema:

Etapa 5: roteamento automático usando os padrões e o que há de errado com isso …

Em seguida, mexemos um pouco no roteador automático, tomando cuidado para definir a direção superior posterior como "N. A." para obter uma placa de um lado (mas usando todas as outras configurações padrão). Obtemos algo parecido com isso.

Isso realmente parece muito bom. Então qual é o problema? O problema é que, se você tentar fazer essa tábua em sua cozinha, provavelmente ficará frustrado. Existem dois problemas principais: 1) Largura do traço. A largura padrão do traço é de 10mil (um mil é 1/1000 de uma polegada) ou cerca de 0,2 mm. Isso é bom para a maioria dos fabricantes de PCB profissionais; a maioria pode fazer de forma rotineira e confiável pranchas de até 6mils. Mas é MUITO bom realizar usando algo como a transferência de toner (lembre-se de que uma lapiseira de grafite fino tem 0,5 mm - quase 3 vezes maior!). Há um problema semelhante com a quantidade de almofada deixada ao redor dos orifícios; embora seja bom para uma máquina de perfuração CNC sofisticada, se você tentar fazer os furos com um equipamento doméstico típico, provavelmente acabará removendo a almofada inteira. 2) Liberação. Este é o espaço deixado entre as trilhas (ou entre as trilhas e blocos). Como a largura do traço, o padrão é um número pequeno: 8 mils. isso simplesmente não é um valor realista para um aquarista …

Etapa 6: vamos corrigir as regras de design

Coletivamente, esses parâmetros (e muitos outros) são chamados de "Regras de design" para a placa. Felizmente, eles são projetados para poderem ser trocados para atender aos requisitos de diferentes fabricantes de PCBs, e também podem ser trocados para atender melhor às necessidades do aquarista. Você pode obter a verificação de regra de design e opções com o comando ou botão DRC. Se parece com isso.

O painel DRC é geralmente usado para fazer uma regra de design CHECK. Depois que um tabuleiro é colocado (geralmente com roteamento de mãos significativo), você clica no botão "VERIFICAR" e o Eagle vai e se certifica de que o que você fez está de acordo com as regras de design que você especificou. No entanto, o roteador automático também presta atenção às regras de design que você definiu; não seria um recurso muito útil se o roteador automático criasse placas que fossem "ilegais". Como você pode ver, existem MUITOS parâmetros que você pode alterar. Estamos interessados apenas em alguns deles. (os parâmetros individuais geralmente são ilustrados com uma bela imagem mostrando o objeto que você está realmente mudando. Um bom recurso de ajuda …)

Etapa 7: Modificando as regras de liberação

No painel CLEARANCE, podemos controlar a folga desejada entre vários tipos diferentes de objetos. A folga padrão é 8mils para tudo …

Em algum momento, você precisa decidir quais são os valores que deseja. Este é apenas um exemplo, então posso escolher. Eu gosto de 0,8 mm, que é muito próximo de 1/32 polegada. Portanto, podemos definir vários valores de folga para 0,8 mm: As folgas do "mesmo sinal" podem permanecer em números pequenos; não nos importamos muito com isso. A folga PAD para PAD deve ser significativamente menor de 0,5 mm; mais sobre isso depois …

Etapa 8: Modificando as regras de SIZES

O painel SIZES possui o próximo conjunto de parâmetros a serem alterados.

Não precisamos nos preocupar com micro ou vias cegas, porque elas não são apropriadas para entusiastas em primeiro lugar, e não são suportadas pelo freeware Eagle em segundo lugar. Podemos definir a largura mínima e a broca mínima para (novamente) 0,8 mm (aliás, 0,8 mm é cerca de uma broca número 68).

Etapa 9: Alterar o tamanho do bloco com as regras RESTRING

O painel RESTRING controla o tamanho dos pads. Seria bom se pudéssemos fazer o anel ter 0,8 mm de espessura também, mas quando você tiver 0,8 mm de orifício e 0,8 mm de anel em cada lado, você terá almofadas de 2,4 mm de diâmetro. Uma vez que muitas peças têm as almofadas em centros de 0,1 polegada (2,54 mm), isso não deixa espaço suficiente ENTRE

almofadas. Portanto, usarei 0,6 mm aqui e ainda terei que usar os valores de folga menores entre as almofadas que mencionei acima. Ainda terei problemas com PADs que são muito maiores do que 0,8 mm (leva cerca de um orifício de 1 mm para segurar um poste quadrado de 0,025 polegadas, como encontrado em muitos conectores.) Você pode trocar a folga do pad-pad contra os diâmetros do pad forçados pelo restringir as configurações, dependendo de onde você tem mais problemas com qualquer técnica de PCB que estiver usando. Uma vantagem de uma almofada grande é que ela o torna menos sensível à broca que você realmente usa; mesmo que a biblioteca esteja configurada para uma broca de 0,6 mm e você use uma broca de 0,8 mm, você deve ter cobre suficiente para não ter um grande problema. Você não precisa definir valores de camada interna ou micro-via:

Etapa 10: Opcional: ajuste as FORMAS da almofada

No painel SHAPES, gosto de forçar a forma da almofada para REDONDA, pois já fiz as almofadas muito grandes no painel RESTRING. As almofadas ovais ficam MUITO grandes quando você usa grandes valores de restring … Isso é opcional, no entanto:

Etapa 11: salve suas regras escolhidas e autoroute novamente

Tendo alterado todos esses parâmetros, devemos APLICÁ-los, e então podemos voltar ao painel ARQUIVO e salvá-los em algum lugar apropriado:

Ao criar placas futuras, você pode usar o painel ARQUIVO da janela DRC para ler os parâmetros amigáveis para amadores, em vez de redigitar todos eles. (Ou apenas pegue o arquivo honny.dru no topo da página.) Você pode até mesmo sugá-los em seu arquivo init. Voltando ao circuito, se eu executar o roteador automático AGORA, obtenho um resultado de aparência muito mais razoável …

Etapa 12: Mas por que parar aí?

Poderíamos parar por aí, mas não precisamos. O roteador automático opera em uma grade (o padrão é 50mils), então o que ele faz é colocar trilhas ao longo da grade em lugares que não violam as regras de design. Isso provavelmente significa que há muito MAIS espaço para faixas ou folgas ainda mais largas. Se agruparmos a placa inteira, podemos "alterar a largura 1,0 mm" ou equiv e usar a opção "verificar" do DRC para ver se AINDA passamos nossas especificações. Ou poderíamos ter

outro arquivo DRC com parâmetros diferentes. Na verdade, esta placa pode ter sua largura de traço aumentada para 1,4 mm sem violar nossas regras de liberação:

Etapa 13: Finalizando o Design da PCB

Neste ponto, existem alguns rastros que estão razoavelmente próximos e pode fazer sentido separá-los um pouco mais manualmente e limpar algumas das coisas mais estranhas que o roteador automático fez. E posso decidir que quero que esta seja uma daquelas luzes de advertência de ponta que se sustenta sozinha em virtude da bateria de 9V, o que significa que devo reposicionar um pouco alguns dos componentes. Posso mover a serigrafia para usar a transferência de toner para isso também. Eu acabo com isso:

Etapa 14: Mas funcionou?

Vamos ver. Posso ser intencionalmente descuidado aqui, para melhor emular alguém sem muita experiência, certo? (Claro. Essa é uma boa desculpa. Eu normalmente corro minhas placas em um "plotter" LPKF PCB, então eu realmente sou péssimo em fazer isso da maneira mais difícil.)

Sucata de cartão, papel de revista / transferência de toner; não parece tão maravilhoso neste momento. Retoque com uma faca afiada.. gravar, furar, limpar… Mais transferência de toner para a "serigrafia", adicionar componentes e ligá-la…

Etapa 15: Resumo

Este é apenas um exemplo, baseado em algumas opiniões pessoais. O pensamento chave é

que quanto mais largos seus traços e quanto mais espaço entre eles, mais fácil será sua prancha fabricada por amadores. E a maioria dos pacotes PCB tem configurações que podem ser modificadas para que façam a maior parte do trabalho para você …