Navrhněte si vlastní plán pro plošné spoje

Navrhnout si vlastní desku plošných spojů je proveditelnější, než se zdá. Díky bezplatnému softwaru, levné výrobě prototypů a rozumnému prvnímu projektu se začátečník může během několika týdnů dostat od nápadu k funkční deske na míru. Trik spočívá v tom, začít v malém, počítat s alespoň jednou revizí a rozhodovat se ve správném pořadí. Tento plán ukazuje, jak si navrhnout vlastní desku plošných spojů , od rozhodnutí, zda do toho vůbec něco udělat, přes výběr nástrojů a realistický první projekt až po výrobu desek s upřímnými očekáváními ohledně nákladů, času a chyb na cestě.

Měli byste si navrhnout vlastní desku?

Vlastní deska není vždy správným řešením, takže stojí za to se na chvíli rozhodnout. Existují tři cesty.

• Použijte něco z police. Pokud danou práci zvládne stávající modul nebo vývojová deska, je to často nejrychlejší cesta, která není nutná k žádnému konstrukčnímu návrhu.
• Upravte design s otevřeným zdrojovým kódem. Mnoho osvědčených desek je publikováno otevřeně. Začít od jedné a její upravovat je šetrná cesta k návrhu desek plošných spojů a snižuje riziko zásadních chyb.
• Navrhněte si vlastní od nuly. Pokud potřebujete specifickou velikost, tvar, sadu funkcí nebo cenovou nabídku, kterou nic ze stávajících řešení nesplňuje, je tou správnou cestou deska na míru a její výroba je velmi uspokojivá.

Zvolte si vlastní desku, pokud skutečně potřebujete něco, co vám stávající hardware nemůže poskytnout, nebo pokud je cílem naučit se danou dovednost. Pro první pokus je vhodné upravit open-source návrh nebo začít s jednoduchou originální deskou.

Co potřebujete, abyste mohli začít

Vstupní bariéra je nízká. Potřebujete tři věci a žádná z nich není drahá.

• Obvod, který funguje. Než se do výroby desky pustíte, mějte jasnou a ověřenou představu o elektronice, ideálně otestovanou na nepájivé desce nebo v simulátoru.
• Návrhářský software. Bezplatný nástroj EDA (popsaný dále) pro zachycení schématu a rozvržení desky.
• Malý první projekt. Něco dostatečně jednoduchého na to, abyste to dokončili, abyste se naučili celý postup od začátku do konce, a ne se zasekli v háji.

Všimněte si, co na seznamu není: nepotřebujete laboratoř plnou vybavení ani dlouholeté zkušenosti. Výrobu zajišťuje výrobce, takže vaším úkolem je návrh. Začátek s těmito třemi prvky zabrání zastavení prvního projektu.

Výběr prvního návrhářského nástroje

Dva nejoblíbenější bezplatné nástroje vhodné pro začátečníky jsou KiCad a EasyEDA. Oba vás mohou přenést od schémat až po výrobní soubory. Tabulka je porovnává.

Zde není špatná volba. EasyEDA vám pomůže s nejrychlejším návrhem, bez nutnosti instalace a s rozsáhlou knihovnou součástek; KiCad je plně open-source a škálovatelný pro seriózní práci. Vyberte si jeden, pořádně se ho naučte a nezapomeňte, že oba exportují standardní soubory, které můžete vzít s sebou k jakémukoli výrobci desek plošných spojů , takže nikdy nejste vázáni.

Cesta od nápadu k hotové desce

Na vysoké úrovni se každá vlastní deska řídí stejným obloukem. Nemusíte zvládnout každý detail napoprvé, stačí pochopit tvar cesty.

1. Zachyťte schéma, nakreslení obvodu a zapojení součástek.
2. Přiřadit stopy, čímž se každé části přiřadí její fyzický zemský vzor.
3. Rozložte desku, nastavení obrysu, umístění dílů a frézování mědi.
4. Zkontrolujte design, spuštění kontroly návrhových pravidel a oprava každého porušení.
5. Export a objednávka, generování výrobních souborů a jejich odeslání výrobci.
6. Stavějte a testujte, sestavení desky a sledování jejího chování.

To je celý proces. Detail v každém kroku je to, co tvoří daný produkt, ale první projekt vás naučí vše v zvládnutelném měřítku. Každá navržená deska vám usnadní práci s dalším.

Výběr realistického prvního projektu

Jediným nejlepším rozhodnutím pro začátečníky je zvolit si malý první projekt. Příliš ambiciózní první deska je nejčastějším důvodem, proč se lidé nechají odradit. Mezi dobré výchozí body patří:

Každý z nich je dostatečně jednoduchý na dokončení, ale zároveň naučí základní dovednosti, schéma zapojení, vytyčení stop, umístění, směrování a řazení. Dokončete jeden, poučte se z něj a na něm pokračujte. Odolejte nutkání udělat z vaší první desky projekt snů.

Co očekávat: Náklady, čas a revize

Cena a dodací lhůta

Prototypové desky jsou levné, zejména v malých množstvích, což dělá učení dostupným. Dodací lhůty pro jednoduchý prototyp jsou obvykle krátké a cenu za vaši konkrétní desku si můžete vyžádat prostřednictvím rychlé cenové nabídky . Pokud chcete desku smontovat, nikoli ji ručně pájet, služby osazování desek plošných spojů ji pro vás osadí.

Naplánujte si revizi

Upřímnost je následující: vaše první deska bude pravděpodobně mít alespoň jeden problém, špatný rozměr, chybějící spojení, hodnotu, kterou je třeba změnit. To je normální, a to i pro zkušené designéry, a to je přesně důvod, proč jsou prototypy levné a objednávají se v malých počtech. Berte první desku jako učební iteraci, opravte, co najdete, a objednejte si revidovanou verzi. Pokud to od začátku očekáváte, proměníte „selhání“ v pouhý další krok.

Chyby, kterých se dělají začátečníci

Téměř každý začátečník narazí na stejnou hrstku problémů. Pokud je budete znát předem, můžete se většině z nich vyhnout.

• Špatné stopy. Nejčastější příčina nefunkční první desky. Vždy ověřte každý rozměr desky s datovým listem.
• Chybí oddělovací kondenzátory. Čipy potřebují malé kondenzátory blízko napájecích pinů; jejich vynechání způsobí nespolehlivé chování.
• Pravidla návrhu ponechána na výchozích hodnotách. Nastavte pravidla tak, aby odpovídala vašemu výrobci, a poté skutečně opravte porušení, která kontrolor nahlásí.
• Ignorování DRC. Kontrola návrhových pravidel existuje k odhalení chyb; každou položku považujte za opravu, nikoli za návrh.
• Díly příliš malé na ruční sestavení. Pokud plánujete ručně pájet, vyhněte se nejmenším pouzdrům nebo si raději nechte desku sestavit.

Nic z toho se není těžké vyhnout, jakmile si to uvědomíte. Bezplatná kontrola DFM od výrobce před objednáním je cennou záchrannou sítí pro začátečníky, která odhalí problémy, které si možná ještě neuvědomujete.

Pochopení toho, co ovlivňuje náklady

Vědět, co zvyšuje cenu desky, vám pomůže udržet si první projekt dostupný. Cenu ovlivňuje několik faktorů.

Jak udržet první projekt levným

U první desky ji volte malou, se dvěma vrstvami, s malým množstvím a standardní povrchovou úpravou, a náklady zůstanou nízké. Jak se návrh osvědčuje a objednáváte více, cena za desku klesá, což je ekonomický důvod velkoobjemové montáže desek plošných spojů . Pokud se raději nepájíte ručně, pak se často vyplatí zvážit montáž desek plošných spojů od samého začátku a provést drobné úpravy.

Výroba vašich prvních desek

Jakmile návrh projde kontrolou, exportujte výrobní soubory a odešlete je výrobci. Pro první desku je užitečné vybrat si výrobce, který nabízí také montáž a kontrolu návrhu, protože ze stejných souborů lze vyrobit holou desku a naplnit ji a další sada odborných očí odhalí chyby začátečníků.

S tím, jak se vaše dovednosti rozvíjejí a návrh se osvědčuje, se stejné soubory škálují od hrstky prototypů až po velkoobjemovou montáž desek plošných spojů bez nutnosti přepracování a jeden partner zvládne vše od základní dvouvrstvé desky až po specializované konstrukce, jako jsou flexibilní desky plošných spojů . Tato kontinuita znamená, že nástroje a návyky, které se naučíte na svém prvním projektu, se přenesou až do výroby.

Navrhování vlastní desky plošných spojů je dovednost, které se lze naučit, nikoli skok vyhrazený pro experty. Začněte v malém, vyberte si snadno použitelný nástroj, očekávejte revize a nechte si vyrobit první desku. Každá z nich vás naučí něco, co ta předchozí ne. Můžete si přečíst více o společnosti Highleap Electronics a o tom, jak podporujeme konstruktéry od prvního prototypu až po výrobu.

Často kladené dotazy

Může si začátečník opravdu navrhnout vlastní plošný spoj?

Ano. S bezplatným softwarem jako KiCad nebo EasyEDA, ověřeným obvodem a malým prvním projektem může začátečník dokončit výrobu vlastní desky. Výrobu zajišťuje výrobce, takže úkolem je návrh. Začít jednoduše a očekávat jednu revizi je velmi snadné.

Mám použít KiCad nebo EasyEDA?

Oba fungují a oba jsou zdarma. EasyEDA běží v prohlížeči, nemusí se nic instalovat a má obrovskou knihovnu součástek, takže návrh zvládnete nejrychleji. KiCad je open-source a velmi schopný. Vyberte si jeden, dobře se ho naučte a vězte, že oba exportují standardní soubory, které dokáže vytvořit jakýkoli výrobce.

Co je dobrý první projekt?

Něco jednoduchého, co zvládnete: LED odznak nebo blikač, propojovací desku pro senzor, malý nosič mikrokontroléru nebo základní regulační desku. Každá z nich popisuje kompletní postup, schéma zapojení, rozměry, umístění, směrování a řazení v zvládnutelném měřítku. Vyhněte se příliš ambicióznímu prvnímu návrhu.

Kolik stojí výroba desky na míru?

Prototypové desky jsou levné, zejména v malých množstvích, což dělá učení dostupným. Náklady závisí na velikosti, počtu vrstev a množství, proto si vyžádejte cenovou nabídku na vaši konkrétní desku. Pokud si nepřejete ruční pájení, je k dispozici kompletace.

Bude moje první deska fungovat?

Často má alespoň jeden problém, špatný otisk, vynechané spojení, hodnotu ke změně, což je zcela normální i pro experty. První desku berte jako učební iteraci, opravte, co najdete, a objednejte si revizi. Prototypy jsou levné právě z tohoto důvodu.

Jaká je nejčastější chyba začátečníků?

Nejčastější příčinou nefunkční první desky jsou nesprávné rozměry desky, následované chybějícími oddělovacími kondenzátory a ignorováním kontroly konstrukčních pravidel. Všem se lze snadno vyhnout, jakmile je znáte, a kontrola DFM výrobcem před objednáním mnoho z nich odhalí.

Co dělá desku na míru dražší?

Hlavními faktory jsou velikost desky, počet vrstev, množství, povrchová úprava, zda je strojově sestavována a dodací lhůta. Pro levnou první desku zvolte malou, dvouvrstvou, mírné množství a standardní povrchovou úpravu; cena za desku pak klesá s objednávkou větších objemů.

Potřebuji k návrhu desky testovací vybavení?

Nejde o návrh, návrh se provádí v softwaru a výrobce si desku vyrobí a sestaví. K otestování hotové desky se hodí základní multimetr a s růstem projektu se hodí i pokročilejší vybavení, ale první jednoduchá deska potřebuje jen velmi málo.