Ontwerp je eigen printplaat-stappenplan

Het ontwerpen van je eigen printplaat is makkelijker dan je denkt. Met gratis software, goedkope prototypefabricage en een verstandig eerste project kan een beginner binnen een paar weken van een idee naar een werkende, op maat gemaakte printplaat gaan. De truc is om klein te beginnen, rekening te houden met minstens één revisie en beslissingen in de juiste volgorde te nemen. Deze stappenplan laat zien hoe je je eigen printplaat ontwerpt , van de beslissing of je het überhaupt wilt doen, via het kiezen van gereedschap en een realistisch eerste project, tot het laten maken van de printplaten, met eerlijke verwachtingen over kosten, tijd en fouten onderweg.

Moet je je eigen bord ontwerpen?

Een op maat gemaakt moederbord is niet altijd de juiste oplossing, dus het is de moeite waard om even na te denken. Er zijn drie mogelijkheden.

• Gebruik iets dat al in de winkel verkrijgbaar is. Als een bestaande module of ontwikkelingskaart volstaat, is dat vaak de snelste route en is er geen ontwerpwerk nodig.
• Een open-source ontwerp aanpassen. Veel beproefde printplaten zijn openbaar gepubliceerd. Beginnen met een ontwerp en dat aanpassen is een laagdrempelige manier om PCB-ontwerp te leren en verlaagt het risico op fundamentele fouten.
• Ontwerp je eigen ontwerp helemaal zelf. Als je een specifieke afmeting, vorm, functionaliteit of prijsklasse nodig hebt die niet op de markt verkrijgbaar is, dan is een op maat gemaakt moederbord de oplossing. Bovendien geeft het veel voldoening om er zelf een te bouwen.

Kies voor een zelfontwikkeld printplaatje als je echt iets nodig hebt wat de bestaande hardware niet kan bieden, of als het leren van de vaardigheid zelf het doel is. Voor een eerste poging zijn het aanpassen van een open-source ontwerp of het beginnen met een eenvoudig, origineel printplaatje beide goede opties.

Wat je nodig hebt om te beginnen

De drempel om te beginnen is laag. Je hebt drie dingen nodig, en geen daarvan is duur.

• Een circuit dat werkt. Zorg dat je een duidelijk en geverifieerd beeld hebt van de elektronica, idealiter getest op een breadboard of in een simulator, voordat je met de bouw begint.
• Ontwerpsoftware. Een gratis EDA-tool (die hierna aan bod komt) om het schema vast te leggen en de printplaat te ontwerpen.
• Een klein eerste project. Iets dat eenvoudig genoeg is om af te maken, zodat je het hele proces van begin tot eind leert kennen in plaats van vast te lopen.

Let op wat er níét op de lijst staat: je hebt geen laboratorium vol apparatuur of jarenlange ervaring nodig. De fabricage wordt door een fabrikant verzorgd, dus jouw taak is het ontwerpen. Door met deze drie zaken te beginnen, voorkom je dat het eerste project vastloopt.

Je eerste ontwerptool kiezen

De twee populairste gratis, beginnersvriendelijke tools zijn KiCad en EasyEDA. Met beide kun je van schema's naar productiebestanden gaan. De tabel vergelijkt ze.

Er is hier geen verkeerde keuze. Met EasyEDA kunt u het snelst aan de slag met ontwerpen, zonder installatie en met een uitgebreide onderdelenbibliotheek; KiCad is volledig open-source en geschikt voor serieuze projecten. Kies er één, leer het goed kennen en onthoud dat beide standaardbestanden exporteren die u naar elke fabrikant kunt sturen voor de productie van printplaten , zodat u nooit aan één programma vastzit.

Het pad van idee tot afgewerkt bord

In grote lijnen volgt elk custom board dezelfde boog. Je hoeft niet elk detail meteen perfect te beheersen, maar begrijp wel de vorm van het proces.

1. Leg het schema vast.Teken je circuit en verbind de componenten.
2. Wijs voetafdrukken toewaarbij elk deel zijn eigen fysieke landschapspatroon krijgt.
3. Leg het bord klaar.Het uitzetten van de contouren, het plaatsen van de onderdelen en het aanleggen van de koperen leidingen.
4. Controleer het ontwerpwaarbij de ontwerpregelcontrole wordt uitgevoerd en elke overtreding wordt gecorrigeerd.
5. Exporteren en bestellen, waarbij de productiebestanden worden gegenereerd en naar een fabrikant worden verzonden.
6. Bouwen en testenHet bord in elkaar zetten en kijken hoe het zich gedraagt.

Dat is het hele proces. De details in elke stap vormen de kern van het vakmanschap, maar een eerste project leert je dit alles op een behapbare schaal. Elk ontwerp dat je maakt, maakt het volgende ontwerp makkelijker.

Een realistisch eerste project kiezen

De allerbeste beslissing die een beginner kan nemen, is kiezen voor een klein eerste project. Een te ambitieus eerste project is de meest voorkomende reden waarom mensen ontmoedigd raken. Goede startpunten zijn onder andere:

Elk van deze projecten is eenvoudig genoeg om te voltooien, maar leert je wel de essentiële vaardigheden: schematisch vastleggen, footprints maken, plaatsing, routing en volgorde bepalen. Voltooi er één, leer ervan en bouw van daaruit verder. Weersta de verleiding om van je eerste printplaat meteen je droomproject te maken.

Wat u kunt verwachten: kosten, tijd en herzieningen

Kosten en doorlooptijd

Prototype printplaten zijn goedkoop, vooral in kleine aantallen, waardoor leren betaalbaar is. De levertijd voor een eenvoudig prototype is doorgaans kort en u kunt snel een prijsopgave aanvragen voor uw specifieke printplaat . Als u de printplaat liever geassembleerd wilt hebben in plaats van zelf te solderen, kunt u terecht bij printplaatassemblagebedrijven .

Plan voor een herziening

Eerlijk gezegd: je eerste printplaat zal waarschijnlijk minstens één probleempje hebben, een verkeerde voetafdruk, een gemiste verbinding, een waarde die aangepast moet worden. Dat is normaal, zelfs voor ervaren ontwerpers, en dat is precies de reden waarom prototypes goedkoop zijn en in kleine aantallen worden besteld. Beschouw de eerste printplaat als een leerproces, los de problemen op en bestel een herziene versie. Door dit vanaf het begin te verwachten, wordt een "mislukking" gewoon de volgende stap.

Fouten die beginners maken

Vrijwel elke beginner loopt tegen dezelfde paar problemen aan. Als je die van tevoren kent, kun je de meeste ervan voorkomen.

• Verkeerde voetsporen. De belangrijkste oorzaak van een niet-werkend eerste printplaatje. Controleer altijd elke footprint aan de hand van het datasheet.
• Ontbrekende ontkoppelingscondensatoren. Chips hebben kleine condensatoren nodig vlak bij hun voedingspinnen; als deze weggelaten worden, leidt dat tot onbetrouwbaar gedrag.
• Ontwerpregels die op de standaardinstellingen zijn gelaten. Stel regels op die overeenkomen met die van uw fabrikant en los vervolgens daadwerkelijk de overtredingen op die de controleur meldt.
• De Democratische Republiek Congo wordt buiten beschouwing gelaten. De controle op basis van ontwerpregels is bedoeld om fouten op te sporen; beschouw elk item als een correctie, niet als een suggestie.
• Onderdelen te klein om met de hand in elkaar te zetten. Als je van plan bent om zelf te solderen, vermijd dan de kleinste componenten of laat de printplaat in elkaar zetten.

Geen van deze problemen is moeilijk te vermijden als je er eenmaal van op de hoogte bent. Een gratis DFM-controle van de fabrikant vóór je bestelt, is een waardevolle vangnet voor iemand die voor het eerst een product koopt, omdat het problemen aan het licht brengt die je anders misschien nog niet zou herkennen.

Inzicht in de factoren die de kosten bepalen

Weten wat de prijs van een printplaat verhoogt, helpt je om je eerste project betaalbaar te houden. Een paar factoren zijn doorslaggevend voor de prijs.

Een eerste project goedkoop houden

Voor een eerste printplaat is het verstandig om deze klein te houden, met twee lagen, een bescheiden oplage en een standaardafwerking. Zo blijven de kosten laag. Naarmate een ontwerp zich bewijst en je meer bestelt, daalt de prijs per printplaat. Dit is de economische kant van printplaatassemblage in grote volumes . Als je liever geen fijne onderdelen met de hand soldeert, is het vaak de moeite waard om vanaf het begin rekening te houden met printplaatassemblage, ondanks de kleine extra opstartkosten.

Je eerste boards laten maken

Als het ontwerp de controles doorstaat, exporteer dan de productiebestanden en stuur ze naar een fabrikant. Voor een eerste printplaat is het handig om een ​​fabrikant te kiezen die ook assemblage en een ontwerpbeoordeling aanbiedt, omdat dezelfde bestanden gebruikt kunnen worden voor de productie van de kale printplaat én de componenten, en een extra paar deskundige ogen beginnersfouten opspoort.

Naarmate je vaardigheden groeien en een ontwerp zich bewijst, schalen dezelfde bestanden van een handvol prototypes tot grootschalige PCB-assemblage zonder herontwerp, en kan één partner alles aan, van een eenvoudige tweelaagse printplaat tot gespecialiseerde constructies zoals flexibele PCB's . Die continuïteit betekent dat de tools en werkwijzen die je leert tijdens je eerste project, ook in de productiefase van pas komen.

Het ontwerpen van je eigen printplaat is een vaardigheid die je kunt leren, geen sprong die alleen voor experts is weggelegd. Begin klein, kies een gebruiksvriendelijk programma, wees voorbereid op aanpassingen en maak je eerste printplaat. Elke printplaat leert je iets nieuws. Lees meer over Highleap Electronics en hoe wij ontwerpers ondersteunen, van het eerste prototype tot de uiteindelijke productie.

Veelgestelde Vragen / FAQ

Kan een beginner echt zelf een printplaat ontwerpen?

Ja. Met gratis software zoals KiCad of EasyEDA, een gevalideerd circuit en een klein eerste project, kan een beginner een printplaat op maat maken. De fabricage wordt door een fabrikant gedaan, dus de taak is het ontwerpen. Begin eenvoudig en ga ervan uit dat er maar één revisie nodig is, dan is het heel goed te doen.

Moet ik KiCad of EasyEDA gebruiken?

Beide programma's werken prima en zijn gratis. EasyEDA draait in de browser, vereist geen installatie en heeft een enorme onderdelenbibliotheek, waardoor je snel aan de slag kunt met ontwerpen. KiCad is open-source en zeer veelzijdig. Kies er één, leer het goed kennen en weet dat beide standaardbestanden exporteren die elke fabrikant kan gebruiken.

Wat is een goed eerste project?

Begin met iets eenvoudigs dat je kunt afmaken: een LED-badge of -knipperlicht, een sensorprintplaat, een kleine microcontrollerdrager of een eenvoudige spanningsregelaarprintplaat. Elk project leert je het volledige proces, inclusief schema, footprints, plaatsing, routing en volgorde, op een beheersbare schaal. Vermijd een te ambitieus eerste ontwerp.

Wat zijn de kosten voor een op maat gemaakt skateboard?

Prototype printplaten zijn voordelig, vooral in kleine aantallen, waardoor leren betaalbaar is. De kosten zijn afhankelijk van de grootte, het aantal lagen en de hoeveelheid, dus vraag een offerte aan voor uw specifieke printplaat. Montage is mogelijk als u liever niet zelf soldeert.

Zal mijn eerste printplaat werken?

Vaak heeft het minstens één probleem: een verkeerde voetafdruk, een gemiste verbinding, een waarde die moet worden aangepast. Dat is volkomen normaal, zelfs voor experts. Beschouw de eerste printplaat als een leerproces, los de problemen op en bestel een revisie. Prototypes zijn juist daarom goedkoop.

Wat is de meest voorkomende beginnersfout?

Foutieve voetafdrukken zijn de belangrijkste oorzaak van een niet-werkend eerste printplaatje, gevolgd door ontbrekende ontkoppelingscondensatoren en het negeren van de ontwerpvoorschriften. Al deze problemen zijn gemakkelijk te voorkomen als je ze eenmaal kent, en een DFM-controle door de fabrikant vóór de bestelling spoort er veel op.

Waarom is een custom board duurder?

De belangrijkste factoren zijn de afmetingen van de printplaat, het aantal lagen, de hoeveelheid, de oppervlakteafwerking, of de printplaat machinaal geassembleerd wordt en de levertijd. Voor een goedkope eerste printplaat is het verstandig om deze klein te houden, met twee lagen, een bescheiden hoeveelheid en een standaardafwerking; de kosten per printplaat dalen dan naarmate u grotere aantallen bestelt.

Heb ik testapparatuur nodig om een ​​printplaat te ontwerpen?

Het ontwerp wordt niet in software gemaakt, maar door een fabrikant gefabriceerd en eventueel geassembleerd. Om de voltooide printplaat te testen, volstaat een eenvoudige multimeter. Naarmate projecten groter worden, wordt geavanceerdere apparatuur nuttig, maar voor een eerste, simpele printplaat is weinig nodig.