Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Печатная плата

Гены Ардуинщика

21.06.2020 16:16:20 | Автор: admin


В очередной раз, при обдумывании самоделки на Atmega, встал вопрос проектирования соединений. В моем случае 12 внешних коннекторов и 21 связь. Расположение, соединение, пересечения, программирование, ошибки, ошибки, ошибки.

При кажущейся простоте задачи поломать мозг придется день, а то и два. Без опыта месяц.
И лень взяла свое.

Как это делается


Обычный алгоритм в таком случае:

  • используем макетную плату (самодельную или Arduino) не меняя или добавляя разъемы и разводку
  • подгоняем под макетку внешние коннекторы, чтобы не было пересечений
  • пишем программный код для настройки контроллера и макросы-переменные.

А что если последовательность пинов в коннекторах уже жестко заданы?

Как например у драйвера L298N. Пересечения проводов или дорожек сильно усложнят проектирование, сборку и эксплуатацию.

Попробуем решить задачу с помощью генетического алгоритма. И для начала определимся с моделью.

Список разъемов


  • Шина i2c для компаса I2C(SDA, SCL)
  • UART для связи с внешним миром UART(RXD, TXD)
  • Ультразвуковой сенсор SONAR1(Echo, Trig)
  • Управление маршевыми двигателями DRIVE(ENA, IN1, IN2, IN3, IN4, ENB) с помощью L298N длинный коннектор как раз для шлейфа
  • Энкодер на колесе:
  • левый ENCODER_L(IN)
  • правый ENCODER_R(IN)
  • Сенсор-выключатель впереди робота:
  • левый SENS_L(IN)
  • правый SENS_R(IN)
  • Включение питания Мозга (OPI PC) CPU(EN)
  • Включение турбины VAC_CLEAN(EN)
  • Включение веника BROOM(EN)
  • Напряжение батареи и потребляемый ток PWR(LVL, CUR).

Модель


Получается ген длиной 21 хромосом, которые отображают пины микроконтроллера, а точнее их соединения с коннекторами.

VCC и GND пины коннекторов игнорируем, так как шины мы можем вынести за коннекторы.
Каждая ячейка может иметь значение от 1 до 32 (количество лап у микросхемы). Значения в гене не могут повторяться.

Не допускается пересечений проводников (соединения делаются последовательно, если следующий пин занят проскакиваем далее)

Количество вариантов соединений:

$32^{21}=$ 40564819207303340847894502572032.

Правда это количество рассчитано для сочетаний с повторениями, но такой способ позволяет быстро оценить сложность.

Ускоряемся


Для уменьшения пространства поиска используем функции пина коннектора (ADC, INT, PWM, PCINT). Например, если пин может быть только ADC, то вести к нему линию PWM или дискретного входа бессмысленно.

Данный фильтр уменьшает количество вариантов до 8 748 869 014 201 881 088. Разница ощутима. Но миллиарды миллиардов вариантов это тоже много.

Так же ранее использовались ручные эмпирические правила:

  • начинаем процесс соединения с уникальных пинов (SDA, SCL, RXD, TXD)
  • после соединяем разъемы с большим количеством пинов
  • последними соединяем пины с более общим спектром функций.

Но волшебный Collections.shuffle задающий последовательность коннекторов для обработки, решает эту задачу успешно на автомате.

Решение


Запускаем алгоритм и получаем решение для Atmega328p TQFP32. У меня на бюджетном ноутбуке находит менее чем за минуту.

1 SONAR1.Echo
2 SONAR1.Trig
9 DRIVE.ENB
10 DRIVE.IN4
11 DRIVE.IN3
12 DRIVE.IN2
13 DRIVE.IN1
14 DRIVE.ENA
15 ENCODER_L.IN
16 VAC_CLEAN.EN
17 CPU.EN
22 PWR.LVL
23 PWR.CUR
24 SENS_R.IN
25 SENS_L.IN
26 ENCODER_R.IN
27 I2C.SDA
28 I2C.SCL
30 UART.RXD
31 UART.TXD
32 BROOM.EN

Алгоритм находит решение за пару тысяч эпох. Иногда не находит и за миллион. В таком случаем просто надо перезапустить программу, потому что инициализация происходит случайно.
Без фильтра по функциям пинов алгоритм так же находит решение. Правда за 74 минуты и 13 перезапусков алгоритма по миллиону эпох на каждый. Перед каждым запуском делаем shuffle последовательности соединений.

Остается только соединить проводами макетку или нарисовать дорожки на плате с микроконтроллером.

Детали


Чтобы описать всё, надо будет написать не одну статью. Я постарался комментировать непонятные и самые интересные моменты в java-коде.

Желающие углубиться в тему могут заглянуть в git-проекта.
Подробнее..

Моя USB визитка

01.07.2020 22:06:22 | Автор: admin
Всем привет!

Помимо основной работы я делаю достаточно много пет-проектов, но никогда о них не писал. Сейчас я решил исправить ситуацию и написать о проекте, который только что завершил. На его создание меня вдохновила вот эта работа Джорджа Хиллиарда.



Цель проекта


Сделать максимально дешёвую версию USB Flash визитки, на которой бы содержалось моё резюме, исходный код и ещё несколько файлов. При этом использовать доступные комплектующие, которые можно заказать на LCSC и JLCPCB.

Что мне нужно было для этого сделать?


Подобрать дешёвые, но не ширпотребные компоненты, развести под них печатную плату, запаять их и написать прошивку.

Что в итоге делает моя визитка?


Как можно догадаться, моя визитка имитирует маленький USB Flash накопитель, на котором содержится резюме на двух языках, исходный код, прошивка, гербер файлы, схемотехника и печатная плата, а также моё фото.

Основные узлы проекта


Микроконтроллер STM32F070F6 это был самый дешевый вариант контроллера с USB device на борту из тех что я нашёл;
Winbond W25Q32 последовательная флэш память на 4 Мб;
Светодиоды 0805 белый и синий цвета, для красоты;
LP3992 понижающий преобразователь напряжения на 3.3В, питание микросхем;
USBLC6-2 защита USB разъема от статики.

Мой подход к разработке пет-проектов


Есть определенный путь, которого я придерживаюсь программируя микроконтроллеры:
1) Не использовать SPL, HAL и другие библиотеки для программирования периферии. Этого правила я придерживаюсь и на основной работе;
2) Не использовать ОС. Я считаю что мои домашние проекты не настолько сложны, чтобы использовать этот полезный инструмент;
3) Не использовать Кучу. Касается только домашних проектов (нет необходимости);
4) Не использовать динамическое выделение памяти. Касается только домашних проектов (нет необходимости).

Проектирование


Компоненты
Для начала мне было необходимо подобрать компоненты для моей задумки т.к. помимо рассыпухи у меня ничего не было. Для этого я решил использовать сервис LCSC, как дешёвый и доступный вариант для домашних разработок. Как оказалось, по многим параметрам я вошёл тютелька в тютельку. Например, использовал все ножки микроконтроллера, уложился в оперативную память в 6кБ, из которых 4кБ у меня занял буфер для передачи данных с USB на SPI Flash, использовал ноги для USB которых физически нету на данном контроллере и т.п.

По цене в итоге вышло следующее:
Микроконтроллер STM32F070F6 -0.64$
Последовательная флэш память Winbond W25Q32 0.35$
Понижающий преобразователь LP3992-33B5F 0.04$
Защита от статики USBLC6-2SC6 -0.08$
Кварц 0.15$

Резисторы и конденсаторы использовал в форм факторе 0603, светодиоды 0805. Всё это у меня уже было, поэтому подсчитать их стоимость не представляется возможным. Однако можно с уверенностью сказать, что по цене всё уместилось в 1.5$ с запасом. Это не выглядит дешёвым по сравнению с проектом Хиллиарда, но и цены у меня не оптовые.

Печатная плата и схемотехника
Схему и печатную плату проектировал в Altium designer, скрины прилагаю.





Все компоненты обвязаны согласно даташитам. Микросхема флэш памяти запускается с контроллера через МДП транзистор.
Тут проблемой был USB разъем. Согласно спецификации USB он имеет толщину 2мм. Плату такой толщины заказывать дорого, да и для визитки не очень практично. Выход из ситуации я подсмотрел у одного человека, который делал музыкальную визитку. Он использовал плату 1мм, и делал на ней дополнительный разъем, который отрывается и запаивается поверх основного. Я поступил также.



Пайка
Пайка компонентов в основном проблем не вызывала. Всё запаял феном и паяльной пастой. Единственной проблемой для меня стало запаивание микроконтроллера. От паяльной пасты получалось слишком много клякс, паяльником такие ножки запаять тяжело. В итоге я просто промазал припоем все пады, а затем феном впаял микроконтроллер.

Программирование
Тут мне особо сказать нечего, программировал всё на низком уровне, на языке C++.Исходный код прикрепляю. Обращение к регистрам делал по статьям lamerok. USB реализовано с помощью средств микроконтроллера. Микросхема флэш памяти работает по SPI через DMA на самой высокой скорости. Диоды мигают по очереди по прерыванию таймера на 250мС.





Заключение


На этом думаю всё, основные моменты я описал. Если нужно что-то раскрыть более подробно (программирование USB, Flash или схемотехнику), то пишите, обязательно сделаю.

Всех благ!
Подробнее..

Часы Взрыв Рубика

13.08.2020 16:14:35 | Автор: admin
Мы любим взрывы. Любим и боимся. Взрыв это красиво. Неконтролируемый выброс энергии это страшно! Не будем подходить близко! Хотя интересно. Когда-то Большой Взрыв породил Вселенную

А у нас красиво, не страшно и интересно. Хотя получилась не Вселенная, а лишь много кубиков. Взрыв цвета управляем вращаем кубики на спицах и создаем приятный нам узор цветового хаоса. Потом при желании приводим всё в гармонию. И смотрим на часы сколько там натикало, не пора ли переходить к новому этапу творения?

Соорудить себе бутерброд, например

Часы Взрыв Рубика оригинальная дизайнерская идея, вращаемые элементы, тренажёр креативности в действии.



Как я делал эти часы.

Я постарался собрать материнки с цветами паяльных масок, которые соответствуют цветам кубика. Знакомые сервисники подогнали мне даже оранжевые! В общем не выкинули платы, сберегли природу!



Увы не было белого цвет. Вместо белого думал применить фиолетовый. Но есть на свете ДОБРЙ человек выручил! И у меня появились платы от светодиодных линеек с белой паяльной маской!

С материнок удалил все элементы. Нарезал квадратики. Кроме материнок использовал велосипедные спицы и детали, напечатанные на 3д принтере.

Распишу подробней, как собирал крестовины своих кубиков:



  1. На велосипедную спицу насадил одну половину крестовины п2 и две половинки сферы п1. Половинки сферы закрепил на спице цианоакрилатом.
  2. Насадил вторую половину крестовины.
  3. Половинки крестовин скрепил площадками п3. Предварительно в углубление площадки капнул цианоакрилат, но уже гель, чтобы он не дополз до сферы. В половинках крестовин есть полость, в которую попадает закрепленная на спице сфера. Вокруг этой сферы и вращается крестовина.
  4. Вклеиваю пятую и шестую оси крестовины п4 и на них площадки
  5. Крестовина собрана и вращается

Упустил вот что: перед сборкой крестовины спица продевается в отверстие основания и в отверстие закрепленной на основании печатной платы. Ниже несколько скринов 3д-модели основания. Там особо пояснять не чего.









Дальше фото сборки самих часов: сначала спица в основание, собираю малую крестовину, затем среднюю и большую. В завершении на площадки крестовин наклеиваю квадраты печатных плат.









Ниже фото обратной стороны основания.





Тут видно, как крепятся часы на стену. Т.к. центр тяжести часов несколько вынесен вперед от основания (от стены), то правильней было использовать дюбель крючок. Но под рукой крюка не оказалось, выручила большая шайба.

В заключении хочу сказать, что без 3д печати, я бы не сделал Или так: с 3д печатью намного проще вытворять.






Подробнее..

Как немного облегчить себе жизнь при проектировании электроники?

27.02.2021 00:16:25 | Автор: admin
GALILEO by Intel. Честно взято тут (http://personeltest.ru/aways/www.ema-eda.com/sites/ema/files/Constraint%20Management.zip)GALILEO by Intel. Честно взято тут (http://personeltest.ru/aways/www.ema-eda.com/sites/ema/files/Constraint%20Management.zip)

Я пишу эту заметку с целью поделиться некоторым опытом, который, на мой взгляд, позволит упростить заинтересованному читателю последующие отладку и обслуживание разрабатываемого электронного изделия.

Тут не будет каких-то секретных знаний или откровений. Просто опишу ряд приёмов, помогающих сэкономить на отладке немного времени и еще чуточку собственных нервов. Всё это по отдельности, очевидно, можно найти в сети в том или ином виде.

Всё нижеизложенное - ни в коем случае не истина в последней инстанции, а всего лишь частное профессиональное мнение автора.

И ещё. Если вы признаёте только ЭПСН-40, твёрдую канифоль и паяльный жир, накладываете колбаски герметика руками и трассируете в спринтлэйауте, скорее всего некоторые советы и идеи вам не подойдут, так что смело пропускайте их мимо и не тратьте своё время и нервы на доказывание того, что и так всё работает.

На самом деле, по любому обозначенному ниже вопросу можно написать от целой статьи до монографии, я постараюсь ограничиться разумным минимумом. Пытливый читатель вполне сможет продолжить изыскания на интересующие темы самостоятельно.

Много часов спустя: пока я писал эту статью, понял, что всё одной простынёй будет, наверное, слишком утомительно и стоит всё же немного разбить то, о чём я хотел поведать.

Посадочные места и трёхмерные модели

В чём основная боль разработчика электроники? В основном в том, что даже если вы работаете по эджайл методологии (спринты, бэклоги и прочее), всё равно все ваши процессы сильно растянуты по времени и начинают напоминать водопад с точки зрения сложности исправления проблем. Не будем рассматривать очевидные проблемы с неправильной схемотехникой. Обратимся к базовой вещи.

А что является таковой для печатных плат?

Правильно. Посадочные места ЭРИ!

Прежде всего, забудьте про такую вещь, как чужие посадочные места из непонятной (или понятной) библиотеки из интернета. Только своё, только хардкор! Да, это сложно, особенно, когда проектирование электроники - не ваша основная область деятельности. Но если вы хотите делать действительно качественную электронику - начните делать футпринты самостоятельно. Так в них будут ваши и только ваши ошибки, а не чьи-то чужие. Это не так сложно, особенно если пользоваться адекватными генераторами. Например, с недостатками бесплатной версии PCB Library Expert вполне можно мириться. Зато вы получаете посадочные по IPC из коробки. Вместе с адекватными трёхмерками. При этом, создавая свою библиотеку ЭРИ, вам лучше заранее договориться, как будут называться файлы. Логично, если вы рисуете посадочные по IPC, и называть их так же по методологии IPC. Вы ведь в курсе (да?), что те же конденсаторы, одинаковые по размерам в плоскости, могут иметь совершенно разную высоту, и иногда это может иметь решающее значение.

RESC100X50X40L25NRESC100X50X40L25N

Почему это так важно? Следование рекомендациям IPC позволяет в большинстве случаев получить гарантированно адекватную пайку (для многих стандартных корпусов). Потому что люди старались, вкладывали свой опыт и знания в информацию, которая содержится в IPC-7351B и прочих документах этой замечательной организации (долой почти два с половиной часа времени и мои уши слегка подвяли от акцента Роберта, но оно того стоит, рекомендую!). Сколько моих плат было спаяно что вручную, что на конвейере в печи оплавления - практически не было проблем. При этом посадочные по IPC вполне годятся и для ручной пайки. Может при помощи ЭПСН вы их и не спаяете (на самом деле, сильно зависит от жала), но каким-нибудь клоном серии T12 - запросто!

Есть еще распространенный вариант: рисовать посадочное место по рекомендации производителя. Я так поступаю, если корпус не принадлежит к каким-либо стандартным и для него нет адекватного генератора.

Типичный пример нестандартного трындеца от TIТипичный пример нестандартного трындеца от TI

Для совсем ленивых есть такие сервисы, как SnapEDA, Ultra Librarian и прочие, которые предоставляют вам услуги генерации посадочных мест, УГО и трёхмерок интересующих вас ЭРИ. Поскольку эти сервисы ориентированы на массовость экспорта, как правило, они не учитывают некоторых особенностей конкретных электрических САПР. Например, в SnapEDA невозможно выдать посадочные с площадками с закруглёнными углами. А переделывать сгенерированные из таких сервисов посадочные - то ещё удовольствие. Если берёте оттуда трёхмерки, обязательно проверяйте размеры. То же самое касается и 3D ContentCentral и GrabCAD. Сколько ни пытался оттуда что-то использовать в неизменном виде, всегда были расхождения по размерам.

Паяльная маска (слева) и импортированные из pdf контуры (справа)Паяльная маска (слева) и импортированные из pdf контуры (справа)

Если производитель ЭРИ даёт в документации нормальный векторный чертёж своего изделия (вы же умеете на глаз отличать векторную картинку в pdf от растровой?), бывает чрезвычайно полезно перевести его в, например, dxf, который уже потом, как правило, можно импортировать в вашу любимую САПР, чтобы убедиться, что всё то, что вы понарисовали, соответствует действительности. Это альтернативный безбумажный (а не как советует замечательный Роберт) метод проверки адекватности вашего посадочного места. В комментариях к видео еще предлагают печатать для проверки не на бумаге, а на прозрачной плёнке, но это тоже такое себе. Что делать со статикой? Как быть, если компоненты ещё только в закупке и приедут недель через десять? В общем, спорно. Кстати, импортируя dxf, всегда хорошо проверять, а соответствуют ли расставленные размеры реальным (и дело не только в чудесных словах not to scale на чертеже из документации). Я так и не разобрался, откуда возникают ошибки в импортированных из pdf размерах, но это бывает. Поэтому проверяйте, проверяйте и еще раз проверяйте! На фото ниже дорогущий компас почему-то не работал. Интересно, почему?

Реальный косяк разработчика (выбран неправильный шаг площадок) с размерами из моей практики. И ведь было припаяно. Александр, если вы узнали свой дизайн, не обижайтесь, пожалуйста! И на старуху, как говоритсяРеальный косяк разработчика (выбран неправильный шаг площадок) с размерами из моей практики. И ведь было припаяно. Александр, если вы узнали свой дизайн, не обижайтесь, пожалуйста! И на старуху, как говорится

Зачем вообще заморачиваться с трёхмерками в библиотеке? Всё очень просто: чтобы облегчить себе и коллегам проектирование корпуса и вообще любой сопутствующей механики. Намного проще при создании компонента сразу привязывать к нему модель, чем после трассировки всей платы натужно сопоставлять примененные посадочные места с имеющимися моделями. И опять же, не ленитесь использовать конкретные трёхмерные модели, а не единый условный конденсатор "0603" на всю пассивку 0603. К тому же, многие производители предоставляют трёхмерки своих изделий, по которым в том числе можно проконтролировать адекватность создания посадочного места.

Почти все современные электрические САПР умеют в том или ином виде генерировать трёхмерку. Её бывает полезно показывать сборщику перед монтажом. Иногда одного взгляда на неё хватает, чтобы понять какие-то нюансы.

Шёлк

Некоторые считают следующий совет колхозом, но лично я ничего колхозного в этом не вижу: делайте разный шёлк для резисторов и конденсаторов. Разумеется, это касается SMD комплектующих.

Догадаетесь, где у этого источника питания резисторы обратной связи?

Не идеальная плата, но работаетНе идеальная плата, но работает

Очевидно, что если на плате нет шёлка, то это не поможет. В основном такой шёлк полезен, когда осуществляется ручная пайка. Бывает, глаз монтажника замыливается, и площадки для установки путаются между собой. Или некоторые путают конденсаторы и резисторы (да-да, бывают и такие монтажники). На этапе отладки опытных образцов подобная маркировка существенно облегчает первичную диагностику сборки.

Ещё один совет по шёлку - старайтесь всегда и везде при необходимости расставлять дополнительный признак первого вывода. Будь это разъем, микросхема или транзистор, обозначение первого вывода всегда полезно. Причём, с годами я пришел к выводу, что наиболее удобным символом для этого является равносторонний треугольник, а не точка, плюсик или что там еще иногда рисуют.

Вот смотрите:

Шёлковые треугольникиШёлковые треугольники

Вполне очевидно из фотографии, где первый вывод у разъемов и транзистора. А если бы это были просто три точки? Ну.... может быть и было бы понятно, но шёлк не всегда бывает хорошего качества и иногда намеренную точку можно спутать просто с условной кляксой.

opt3001opt3001

Что делать, когда шёлк нет смысла заказывать, а показать первый вывод хочется? А всё просто. Переносите треугольник в слой меди (или вскрытия маски). Разумеется, если окружающее пространство позволяет. Ещё один удобный приём, когда вы планируете заказывать шелкографию: рисуйте на многоногих разъемах не только первый вывод, но и с определённым шагом номера других выводов. При отладке устройства это очень облегчает тыканье осциллографом, поскольку вам не приходится вручную отсчитывать какой-нибудь семьдесят третий вывод от начала или считать, какой он там будет по порядку с конца, если в разъеме у вас 120 контактов.

Как было спроектировано и как получилось. Напаянное всё уже в работе, но смысл понятенКак было спроектировано и как получилось. Напаянное всё уже в работе, но смысл понятенЭто разъем для UART. Сами разберётесь, почему земля в центре, а не сбоку?Это разъем для UART. Сами разберётесь, почему земля в центре, а не сбоку?

Т.е. вам, практически, не требуется монтажная схема. Достаточно будет только электрической принципиальной с подписанными номерами контактов. Что делать со сквозными разъемами? Меня очень расстраивают печатные платы, на которых первый контакт в разъемах никак не обозначен отличающейся по форме медью. Ведь сразу очевидно, где тут первый контакт. Это бывает очень полезно при отладке в полях, когда плата установлена в корпусе, вы в форме буквы зю изогнулись со щупом осциллографа и еле подлезаете к разъему, а шёлк-то остался с другой стороны и вы, подсвечивая себе зиппой, думаете - а где же тут первый вывод в разъеме? С таким никогда не запутаетесь. Кстати, буду очень признателен, если кто-нибудь в комментариях объяснит мне смысл овально-вытянутых eagle-style площадок для выводных разъемов. Я вот как-то до сих пор этого не понимаю.

Порядок слоёв

Как было и как сделалиКак было и как сделали

Вполне понятно, что если вы делаете двухслойку, то скорее всего герберы (я очень надеюсь, что в производство вы отдаёте герберы, а не проекты) имеют имена для меди вида TOP\BOT или Верх\Низ и тому подобное. А как убедиться, что вашу заметку о том, в каком порядке идёт медь, технолог прочитал? Или что банально слои не перепутали местами? У меня было несколько раз такое. Благодаря описанному ниже способу, завод без особых проблем и проволочек признавал брак и переделывал всё за свой счёт. Приём прост и эффективен. Добавляйте номера слоёв прямо в медь. Вот очередной пример слева. Вверху показано то, как это спроектировано, а далее вид сверху и снизу. Не забывайте делать вскрытие маски в месте размещения такой маркировки. При необходимости для просвечивания пользуйтесь фонариком. Да, разумеется, всё зависит от толщины слоёв диэлектрика, но, как правило, всё достаточно хорошо видно на четырёхслойках. На шестислойках просто с цифрами всё уже гораздо хуже. Что делать в таком случае? Лесенку. Типа вот такой:

Лесенка из меди (http://personeltest.ru/aways/dornerworks.com/blog/pcb-stacking-stripes-could-change-the-way-you-look-at-hardware)Лесенка из меди (http://personeltest.ru/aways/dornerworks.com/blog/pcb-stacking-stripes-could-change-the-way-you-look-at-hardware)

И вот как это выглядит на реальной плате:

Вид торца печатной платы (http://personeltest.ru/aways/resources.altium.com/p/pcb-design-test-test-structures-and-types-tests-part-1)Вид торца печатной платы (http://personeltest.ru/aways/resources.altium.com/p/pcb-design-test-test-structures-and-types-tests-part-1)

Очень рекомендую прочитать статью в блоге Altium и посмотреть видео из другой статьи. Сам пока что такие лесенки не делал, поскольку в основном всё, что делаю, - двухслойки и четырехслойки. Очевидный минус таких лесенок заключается в том, что многие производители крайне не любят фрезеровать медь той фрезой (тупится, видать, и задиры остаются), которой выгрызают контур печатной платы. И отдельно пишут о том, что между фрезеруемым контуром и ближайшей медью должно быть определённое минимальное расстояние. Но, полагаю, если обратить внимание технолога на то, что в проекте так специально заложено, никто особо возражать не будет.

Инженеры из Gigabyte (http://personeltest.ru/away/www.xtremesystems.org/forums/showthread.php?267340-Sandybridge-for-overclocking-two-solutions-review) одобряют. Такую же маркировку я наблюдал и на некоторых материнках AsusИнженеры из Gigabyte (http://personeltest.ru/away/www.xtremesystems.org/forums/showthread.php?267340-Sandybridge-for-overclocking-two-solutions-review) одобряют. Такую же маркировку я наблюдал и на некоторых материнках Asus

Выравнивание

Хотя сам монтаж - это совсем отдельная тема, стоит упомянуть про вещь, которая может его немного облегчить.

В идеальном мире есть схемотехник, тополог, SI, PI и многие другие инженеры, которые по-хорошему должны работать над проектом. Но, жизнь часто вносит свои коррективы, и иногда паять, трассировать, моделировать и многое другое делать приходится самому (да-да, колхоз как он есть!). А когда в проекте есть ЭРИ, которые из-за размеров, веса или технологии пайки не смогут нормально гарантированно самоцентрироваться из-за поверхностного натяжения припоя, хочется изначально установить их максимально точно. Хорошо, когда есть специальный манипулятор для установки компонентов. А что делать, когда есть только пинцет, да и тот вовсе не вакуумный?

А есть вот такой приём:

Вскрытие маски по углам под корпусом (слева), оно же с периметром корпуса (центр), как это выглядит в ортографической проекции в 3D (справа)Вскрытие маски по углам под корпусом (слева), оно же с периметром корпуса (центр), как это выглядит в ортографической проекции в 3D (справа)

Идея очень проста: в углах компонента делаем вскрытие паяльной маски (если позволяет окружающая топология, очевидно). Ширины линии вскрытия в 0,15мм вполне достаточно. Поскольку точность совмещения при производстве печатной платы слоёв маски с медью существенно лучше точности совмещения меди и шёлка, то можно надеяться, что вскрытые уголки будут на своём месте. С шёлком такое иногда не прокатывает, особенно на многорядных BGA корпусах, когда сместил всё на 0.5мм и уже промахнулся на целый ряд. Очевидно, что надо понимать, для какого т.н. material condition вы делаете свои модели и посадочные места, для nominal или maximum (я всё делаю для nominal) и, соответственно, можно ожидать, что уголки будут работать не всегда идеально.

В жизни это выглядит примерно так. Мой микроскоп не делает ортографическую проекцию (странно, да?), поэтому показан только один уголВ жизни это выглядит примерно так. Мой микроскоп не делает ортографическую проекцию (странно, да?), поэтому показан только один угол

Как с этим работать в реальности? А очень просто. Вы нанесли пасту через трафарет (не экономьте на трафарете, кстати!) и начинаете расставлять комплектующие. Вместо того, чтобы с одного захода сразу опускать и придавливать компонент на пасту, аккуратно опускайте его на поверхность пасты и, обсматривая с углов, добивайтесь максимальной симметричности расположения. И только после этого прижимайте компонент к пасте, тоже не усердствуя, чтобы не сдвинуть. Как правило, если паста третьего типа, не просрочена и не бодяжилась самодельным флюсом, суспензия будет совсем слегка пачкать площадки компонента. При необходимости до прижима можно даже снять компонент и не перенаносить пасту и не чистить площадки компонента.

И последнее, но далеко не последнее

А то будет как тут https://www.eevblog.com/forum/projects/silk-screen-on-exposed-pcb-padsА то будет как тут https://www.eevblog.com/forum/projects/silk-screen-on-exposed-pcb-pads

Проверяйте герберы, которые отправляете на завод, не ленитесь! Я не буду советовать конкретный софт здесь, поскольку есть много разных просмотрщиков с разной сложностью использования и задачами, которые они могут решать. Лучше, если вы смотрите герберы не в той же программе, которая их генерирует. Ну так, на всякий случай. Наверное, очень здорово, если в таком просмотрщике можно что-то измерить (те же минимальные зазоры и толщины, например, чтобы убедиться, что ваша плата соответствует определенному классу точности). Сверка герберов даже чисто визуально помогает избежать глупых ошибок. Вы инженер, который проектирует печатную плату. Технолог на заводе в общем случае не обязан за вас думать. Его задача - изготовить вам плату максимально близко к тому, что вы прислали. А уж что вы там напроектировали, это не его забота. Может вам так надо.

Надеюсь, получилось не слишком скучно, и вы смогли почерпнуть для себя что-нибудь полезное.

Об остальных фишечках, которыми я стараюсь пользоваться, я попробую рассказать в следующий раз.

Stay tuned, как говорится!

Подробнее..

Делаем гибкую печатную плату

02.03.2021 22:15:14 | Автор: admin

Материал по мотивам методики создания магнитопланарных излучателей для наушников и колонок. Подход имеет широкий спектр применения, не только для создания электроакустических систем. Например, для гибких шлейфов взамен порванных, антенн и прочего, на что хватит воображения и терпения. Один из вариантов использования фоторезистивного метода вместо популярного ЛУТ.

Введение

Все началось с поиска если не идеального, то хорошего звука. В моей предыдущей статье я сделал ссылку на эту разработку и пообещал выпустить эту статью. Сразу хочу поблагодарить сообщество энтузиастов, создающих магнитопланарные излучатели, вдохновивших меня на создание очередного велосипеда. А также запоздалая благодарность к предыдущей статье, вновь за вдохновение, сообществу, занимающемуся созданием ленточных драйверов. Но, однако, вернусь к теме.

Необходимость в тонкой гибкой печатной плате (PCB), коей и является, по сути, магнитопланарная катушка, может возникнуть много где и много у кого. В случае большой серии изделий самым разумным шагом является заказ у крупного производителя, но на более ранних стадиях работы весьма разумно выглядит создание этой платы самостоятельно.

Однако, данное занятие требует весьма значительных вложений сил, денег и времени, так что насчет оптимальности ещё есть о чем поговорить. Мой подход совместим для работы с весьма и весьма тонкими пленками и слоем металла, к тому же имеет весьма большую точность. Правда эта точность по факту ограничивается огромной кучей факторов, с которыми, тем не менее, можно бороться. Теоретически неустранимое ограничение разрешение фоторезиста, обычные листы которого имеют показатель что-то порядка 50 мкм. Конечно, в гаражных условиях это недостижимая утопия, для показателя хотя бы в 100 мкм нужны условия, приближающиеся к т.н. чистой комнате. По итогу обычно можно получать платы с шириной дорожек порядка 0.3-0.2 мм в условиях достаточно подготовленного места, относительно чистого (никаких котов!) и при наличии всех инструментов.

А в данной методике используется большой набор инструментов. Понадобится.

  • ЧПУ станок с лазером 405 нм. Я использовал 450 нм, это неверно, но тоже работает (об этом позже). Обязательно использование защитных очков! Мощность 50 мВт. Важно наличие качественной оптики.

  • Пленочный фоторезист. Аэрозольный не подходит. Не наткнитесь на просрочку, фоторезист хранится относительно не долго.

  • Раствор для травления. В случае алюминия медный купорос достаточной степени очистки, это важно, тот что продается в дачных магазинах, как правило, с большой примесью железного купороса, его можно отличить по более зеленому цвету, он травит сильно хуже. В случае меди всё, что и обычно.

  • Гидроксид натрия. Щелочь для смывания фоторезиста. Лучше брать чистый, а не в смеси а.к.а. крот. Едкая субстанция, работайте в перчатках.

  • Фен.

  • Утюг.

  • Ровная, чистая, термостойкая поверхность для работы.

Техпроцесс

Фоторезист

Для начала нужно составить топологию и создать программу для ЧПУ. Это весьма важный этап и не стоит его недооценивать. Дело все в том, как лазер индуцирует фоторезист.

Пятно лазера может иметь совершенно разную форму и интенсивность, далекую от идеальной. Здесь важно учитывать особенности вашего лазера. Например, мой китайский лазер имеет отвратительную оптику с огромным пятном фокуса и кривым распределением пучка, так что пришлось импровизировать. Чтобы частично исправить недостаток этой оптики, я сделал следующее взял лист фольги, сделал в нем аккуратную маленькую дырочку и поставил после выхода лазера. Таким образом удалось получить очень маленькое пятно лазера с относительно равномерным световым потоком. Мой лазер также не подходил по длине волны (450 нм) и мощности (1 Вт), но это я исправил, частично перекрыв поток лазера и снизив мощность на самый минимум.

Чтобы получить максимальное качество засвета, необходимо минимизировать тепловую активацию фоторезиста и паразитный засвет. Тепловая активация фоторезиста снижается путем кратного уменьшения мощности и добавления пары дополнительных проходов.

Паразитную засветку я уменьшил так. Вместо нанесения фоторезиста непосредственно на печатную плату, я взял нужный кусок фоторезиста, под него подложил материал, поглощающий световое излучение (лист бумаги с тремя слоями тонера на нем) и, придавив сверху стеклом, отправил под лазер. Темный материал удаляет большую часть энергии, не позволяя отраженному свету засветить то, что не нужно. Чем лучше этот поглощающий материал, тем точнее и тоньше получается дорожка. Мой вариант с листом бумаги и тонером не идеален, под лазером углерод начинает сам излучать свет, хоть и не в том диапазоне, в котором активируется фоторезист, но частично все-таки пересвечивает. Что же касательно длины волны, как вообще 450 нм могут засветить фоторезист? На самом деле в моем случае активация происходила тепловой, а не световой энергией. Здесь свои особенности и так лучше не делать, а брать лазер точно под фоторезист. Иначе снижается качество границы дорожки и сложнее сделать тонкие промежутки между ними.

И так, на выходе получаем простой лист засвеченного фоторезиста. Строго говоря, он так может храниться в подходящих условиях до истечения срока годности, что оказалось довольно удобно заготовить засвеченный фоторезист, а потом по мере необходимости использовать.

Подготовка основы

В моем случае использовался алюминий по причине лучшей доступности и простоты и скорости травления. Я брал обычную пленку для запекания, она выдерживает нагрев до 200 градусов, что при последующей пайке играло мне на руку. Кроме того, она достаточно тонкая и неплохо подходила под мои задачи. В вашем случае это может быть что угодно, хоть кусок скотча, хотя пайку он переживает плохо. Можно использовать фольгированные материалы, но иногда это ввиду каких-то требований невозможно или нецелесообразно, и иногда можно делать металлизацию самостоятельно.

В моем случае наносился слой фольги на пленку. Я нашел весьма хороший вариант для себя УФ клей для модулей смартфонов. Также может подойти клей марки БФ-6.

Удобство УФ клея в том, что он не затвердеет раньше времени и идеально подошел по механическим характеристикам, легко смывается ацетоном. Какой бы вы клей не выбрали, склеиваем по инструкции, делая как можно меньший равномерный слой между диэлектриком и металлом.

Нанесение фоторезиста

Важный и ответственный этап. Он заключается в правильной склейке готового фоторезиста на подготовленную основу. На самом деле это такой же важный этап и для традиционного способа, который подразумевает предварительное нанесение фоторезиста на основу. Крайне важно не допустить мелких пузырей. Это сложно, так что достаем утюг. Он выполняет сразу две задачи надежную склейку фоторезиста с металлом и, при должной сноровке, поможет выгнать пузыри из слоя между металлом и фоторезистом в слой между фоторезистом и внешней защитной пленкой, где этот пузырек безвреден. Важно не перегревать фоторезист, он может активироваться там, где не надо. Действуем аккуратно и короткими подходами для остывания, разглаживая фоторезист, из центра на края. Лучше всего это делать через слой бумаги, так как фоторезист обязательно проступит из-за краев защитной пленки и начнет клеиться ко всему, что достанет.

Промывание

На самом деле тут всё делается по инструкции к фоторезисту. Просто мешаем щелочь в нужных пропорциях, и ждем растворения не активированного фоторезиста. Это происходит быстро и важно не прозевать. Иначе вообще весь фоторезист отойдет от металла. Если все-таки немного упустили момент и пара дорожек начала отходить, не страшно, не всё потеряно.

Берём фен (можно обычный бытовой) и тщательно просушиваем фоторезист. Просушили, теперь снова тщательно пройдитесь утюгом через ту же бумагу. Здесь уже можно прижимать утюг более тщательно. Это обеспечит хорошее прилипание даже отошедшего фоторезиста. На крайний случай можно заделать пропуски маркером. Обязательно проконтролируйте качество смывания не активированного фоторезиста. После просушки можно повторить смывание.

Травление

Травление производится в соответствии с металлом, нанесенным на подложку. В моем случае травился алюминий с помощью раствора медного купороса. Происходит реакция восстановления меди из раствора с замещением его в сульфате алюминием. Так как алюминий очень хороший восстановитель, травится он очень быстро с выделением большого количества медного порошка, который я рекомендую счищать мягкой щеткой с мелкой щетиной. Температура раствора максимальная, в которой сможете комфортно держать пальцы, порядка 40 градусов. Концентрация раствора медного купороса подбирается по правилу: чем больше, тем лучше, лишь бы полностью растворился. Я размешивал в пропорциях 15 грамм купороса на 150 грамм воды, но можно разводить в пропорциях до 30 грамм на 100 грамм воды, чтобы при остывании раствор не становился перенасыщенным.

На гибкой подложке медь я не травил, однако, имею опыт работы с обычным фольгированным стеклотекстолитом и думаю советы здесь будут излишни, так как весь интернет полон рецептами растворов и методиками и все они вполне рабочие, я лично пользовался раствором лимонной кислоты, перекиси водорода и поваренной соли.

На этом этапе важно выдержать время, чтобы не слишком истончить дорожки. Если передержать, то раствор въестся под фоторезист. Я определял готовность визуально, на пленке у меня осталось небольшое количество частичек алюминия. Научился определять это на глаз. Кроме того, скорость зависит от раствора, время травления вам придется подбирать самостоятельно исходя из качества медного купороса, температуры и толщины материала. Ничего страшного в этих частицах нет они прекрасно смываются с ацетоном вместе с клеем. Особо стойкие перемычки между дорожками я удалял механически ваткой, или же щеткой с тонкими щетинками. При таких размерах полезно иметь увеличительное стекло, иначе можно просто пропустить перемычку или ещё как-то мусор.

Собственно, после промывки растворителем получается готовая гибкая печатная плата. При желании можно паять (но очень аккуратно и быстро, чтобы не расплавить подложку). Как вариант, не лучший, но всё же можно использовать сплав Розе. Или паять обычным припоем, но очень быстро и точечно.

Послесловие

Почему же я не использовал здесь ЛУТ. Главным образом из-за того, что этот метод очень плохо работает с алюминием. Кроме того, добиться высокой точности с ним тяжелее.

Я получил ширину промежутка между дорожками в среднем порядка 0.27 мм, что для домашних условий весьма неплохо. Особенно если учесть перспективы с более конкретным подходом: с точным замером времени на травление, использованием хороших материалов и подходящего оборудования. В общем, фоторезист подходит для гибких материалов так же хорошо, как и для стеклотекстолита.

Подробнее..

Как правильно подготовить проект печатной платы, чтобы не пришлось его переделывать

11.08.2020 10:19:42 | Автор: admin
Новички в деле изготовления печатных плат считают, что это довольно легко: достаточно подготовить проект и техническое описание, а дальше изготовлением платы займется производство на определенном оборудовании. Но это далеко не так. Ведь только в 5% из 100% файлы, подготовленные конструктором, можно выгрузить и отправить в работу. В остальных случаях требуется процесс адаптации топологии печатной платы под производство.

Поэтому я задал нашим адаптаторам вопрос, на что стоит обратить внимание при подготовке к производству платы.

1. Проанализируйте технические требования, прописанные в конструкторской документации.
2. Проведите DFM-анализ платы то есть проектируйте печатную плату таким образом, чтобы в дальнейшем, при производстве и монтаже, возникло как можно меньше проблем. Причем здесь надо проводить проверку не только по стандартным функциям САПР, но и с учетом собственного опыта работы.


3. Проверяйте целостность цепей во время и после технологической проработки файла. В идеале, у вас должен быть исходный файл проекта, а не комплект гербер-файлов.


4. Если плата многослойная, то составьте ее стек порядок следования проводящих слоев и слоев диэлектрика. Не стоит полностью доверять конструктору, спроектировавшему плату, ведь, как показывает практика, допустить ошибку может каждый, вероятность велика и составляет более 30%. Часто встречаются следующие ошибки: в проектах используются редкие материалы, которые целесообразнее было бы заменить; отсутствует информация о технологических особенностях сборки и симметричность платы в разрезе.



5. Проверяйте слои защитной маски, чтобы избежать проблемы при монтаже изделий.
6. Обязательно проверяйте и прорабатывайте слои шелкографии. Иначе на готовой плате может быть отзеркаленный или нечитаемый текст, который может наползать на монтажные отверстия или элементы рисунка схемы, необходимые для последующего монтажа. Многие стандартные шрифты имеют особенности для русского текста появляются иероглифы или другие обозначения.
7. Проверяйте спецификацию, сборочный чертеж и посадочные места платы на соответствие тем изделиям, в которые эти платы будут монтироваться.


8. Подготавливайте слои для изготовления металлических трафаретов для поверхностного монтажа.
9. Сгенерите программы для оборудования, которые будут задействованы в производстве печатной платы и монтаже изделий, и экспортируйте их.


Помимо перечисленных выше моментов по подготовке схемы к производству платы, сейчас набирает популярность и процесс предварительной оценки проектов. В этом случае разработчики совместно с производителями производят технологическую отладку печатной платы и в итоге готовый проект практически не имеет ошибок.

На что стоит обратить внимание при проведении предварительной проверки:

1. Наличие слепых и скрытых отверстий. Иногда при анализе проекта мы понимаем, что скрытые или слепые отверстия нужны. Но чаще всего без них можно обойтись и заложить связи слоев в сквозные отверстия.


2. Свойства тех или иных отверстий.Часто бывает так, что при импорте гербер-файлов и файлов сверловки, все крепежные отверстия имеют металлизацию, и система обработки файлов ориентируется как раз на слои, в которых находятся эти отверстия.


3. Симметричность многослойной печатной платы. Очень важно следить, чтобы у многослойной печатной платы была симметричная сборка относительно центра.
<img src="

4. Расположение переходных отверстий. От того, насколько правильно расположены эти отверстия, будет зависеть качество дальнейшей пайки. Мы советуем располагать переходные отверстия не ближе, чем в 0,3 мм от контактных площадок элементов.


5. Реперные знаки. Использование таких знаков в проектах важно для автоматизации процесса поверхностного монтажа печатной платы. Реперные знаки служат для повышения точности совмещения компонента с контактными площадками и монтажным основанием.
6. Непроработанные слои маркировки в проектах. Наравне с наложением текста на места, где должна быть пайка, часто встречается и такое, что позиционные обозначения элементов располагаются на переходных отверстиях. Если переходные отверстия относительно большого размера, то текст становится нечитаемым. Поэтому мы советуем обращать внимание на расположение надписей, их свойства и единое направление текста.


Так что, прежде, чем приступать к изготовлению печатной платы, уделите особое внимание процессу подготовки и перепроверьте возможные места, где в последующем может произойти ошибка, которая повлечет за собой переделку проекта.
Подробнее..

Юмор для конструкторов

20.08.2020 12:11:50 | Автор: admin
Вот такую Микросхемку, проводницу в мир радиоэлектроники, придумали у нас на заводе. Получился забавный, но познавательный, комикс о том, как делается печатная плата.

Прошу всерьез не воспринимать, ничьи чувства оскорбить не хотели) Сделали, чтобы немного отвлечься от серьезных рабочих процессов.


Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru