ใช้คำสั่ง PCB ให้เกิดประโยชน์สูงสุด (และแก้ไขข้อผิดพลาด): 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

เมื่อสั่งซื้อ PCB ทางออนไลน์ คุณมักจะได้รับ PCB ที่เหมือนกันตั้งแต่ 5 ตัวขึ้นไป และไม่จำเป็นต้องใช้ทั้งหมดเสมอไป ต้นทุนต่ำในการมี PCB แบบสั่งทำพิเศษเหล่านี้ช่างน่าดึงดูดใจมาก และเรามักจะไม่กังวลว่าจะทำอย่างไรกับ PCB ที่เกินมา ในโครงการที่ผ่านมา ฉันพยายามที่จะนำมันกลับมาใช้ใหม่ให้ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้ และครั้งนี้ ฉันตัดสินใจวางแผนล่วงหน้า ในคำแนะนำอื่นฉันต้องการ PCB เพื่อเก็บบอร์ดพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ Espressif สองสามตัวและฉันคิดว่านี่จะเป็นกรณีในอุดมคติสำหรับ PCB ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกอย่างเป็นไปตามแผนที่วางไว้

ขั้นตอนที่ 1: ออกแบบ

โครงการนั้นต้องการ PCB เพื่อติดตั้งบอร์ดพัฒนา ESP32 และบอร์ดพัฒนา Lolin ประเภท ESP8266 บอร์ดทั้งสองนี้มีพิน IO ที่มีประโยชน์อยู่สองสามอันที่จะไม่ได้ใช้ในโครงการนั้นเลย บอร์ดเพิ่มเติมอาจมีประโยชน์ในภายหลังหากมีการเข้าถึงพินที่ไม่ได้ใช้มากขึ้น ฉันยังต้องการรองรับบอร์ดพัฒนา ESP32 สองรุ่น ฉันมีรุ่น 38 พินและ 30 พิน เมื่อเปรียบเทียบพินเอาต์ของทั้งสอง จะเห็นได้ว่าหากพิน '1' ของตัวแปร 30 พินถูกเสียบเข้ากับตำแหน่งของพิน 2 ของรุ่น 38 พิน พินส่วนใหญ่ทางด้านซ้ายจะตรงกัน ฉันตัดสินใจว่าจะแก้ไขมันได้โดยใช้จัมเปอร์อย่างระมัดระวัง

ทางด้านขวาของกระดานพวกเขาไม่เข้ากันมากนัก หมุด I2C (IO22 และ IO21) นั้นใช้ได้เช่นเดียวกับ UART0 (TX0 และ RX0) อย่างไรก็ตาม หมุด SPI และ UART2 ถูกเลื่อนทั้งหมด ฉันคิดว่าฉันสามารถแก้ไขได้ด้วยจัมเปอร์เช่นกัน ดังนั้นแผนดังกล่าวจึงจะสามารถใช้บอร์ด ESP32 ทั้งสองประเภทและเติม PCB ด้วยส่วนหัวพิน IO ได้มากเท่าที่ฉันคิดว่าอาจใช้สักวันหนึ่ง ฉันยังต้องการความเป็นไปได้ในการใช้บอร์ดทั้งสอง (ESP32 และ ESP8266) แยกกัน ดังนั้นเลย์เอาต์จึงต้องยอมให้ตัด PCB ได้

ขั้นตอนที่ 2: เค้าโครง PCB

ฉันเริ่มต้นด้วยการออกแบบเบื้องต้น (พื้นฐาน) ที่ฉันต้องการสำหรับโปรเจ็กต์นั้น จากนั้นจึงตัดสินใจอัปเกรดเพื่อรองรับการใช้งานให้มากที่สุดเท่าที่จะพอดีกับบอร์ดได้ คุณสามารถเห็นในแผนผังที่สองว่ามันค่อนข้างแออัด

PCB ต้องมีขนาดไม่เกิน 100 มม. x 100 มม. (เล็กกว่าจะดีกว่า) ดังนั้นจึงเพิ่มข้อจำกัดด้านพื้นที่เล็กน้อย ฉันมีเลย์เอาต์เริ่มต้นใน Fritzing และตัดสินใจทำต่อ แต่ฉันก็ไม่ได้กังวลอะไรมากกับมุมมองแบบเขียงหั่นขนม เพราะคุณจะเห็นว่ามันแทบจะอ่านไม่ออก

ฉันตั้งค่าคอนเน็กเตอร์พอร์ต I2C หลายพอร์ตสำหรับทั้งบอร์ด ESP32 และ ESP8266 ฉันตั้งค่าให้แต่ละตัวมีคอนเน็กเตอร์จ่ายไฟของตัวเองและนำพิน IO ดิจิทัลสำหรับทั้งคู่ออกมา ฉันวางรูยึดเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถตัดและติดตั้งแยกกันได้ ฉันตัดสินใจว่าจะไม่ยุ่งเกี่ยวกับ IO00, IO02 หรือ IO15 เลย และจบลงด้วยเค้าโครงที่แสดงไว้

สำหรับใช้กับบอร์ด ESP32 38 พิน จัมเปอร์ต่อไปนี้ต้องถูกลัดวงจร: JG1, JG2 และ JG4

สำหรับใช้กับบอร์ด ESP32 30 พิน จัมเปอร์เหล่านี้จำเป็นต้องมีการลัดวงจร: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT และ JPR

ขั้นตอนที่ 3: PCBs

ฉันสั่ง PCB จาก PCBWay แต่มีผู้ผลิตรายอื่นที่ให้บริการที่ประหยัดและรวดเร็วเหมือนกัน พวกเขาดูดีมาก … จนกระทั่งฉันมองใกล้ขึ้น ความกว้างของรอยเท้าของบอร์ด ESP32 และ ESP8266 ไม่ถูกต้อง ความกว้างของรอยเท้า (ระหว่างหมุด) คือ 22.9 มม. แทนที่จะเป็น 25.4 มม. สำหรับบอร์ด ESP32 และ 27.9 มม. สำหรับบอร์ด ESP8266 เลย์เอาต์ของรูแจ็คไฟ DC ไม่ตรงกับแจ็คจ่ายไฟของฉัน (และรูนั้นเล็กเกินไป) นี่ไม่ใช่ความผิดของผู้ผลิต PCB แต่เป็นของฉันทั้งหมด ฉันควรจะตรวจสอบสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดสองครั้งแล้ว และตอนนี้ฉันต้องหาวิธีแก้ไข ฉันยังทำการทดสอบเพื่อดูว่าจะเกิดปัญหาอะไรขึ้นอีก และแน่นอนว่ามันทำลายการกำหนดค่าจัมเปอร์ SPI (ซึ่งบังเอิญจะไม่ทำงานตามที่วางแผนไว้)

ฉันพบว่าถ้าฉันงอหมุดส่วนหัวของตัวเมียที่ 90 องศา ฉันสามารถประสานพวกมันกับพื้นผิวของ PCB เพื่อให้สามารถปรับความกว้างได้ หลังจากบัดกรีหมุดที่มุมอย่างระมัดระวังและตรวจสอบความกว้างแล้ว ฉันบัดกรีพวกมันทั้งหมดเข้าที่และทดสอบความพอดี มันได้ผล!

แจ็คไฟต้องการวิธีแก้ปัญหาที่คล้ายกัน แต่ส่วนหัวที่เหลือก็เข้ากันได้ดี ฉันใส่ PCB ที่ไม่ได้เจียระไนหนึ่งอันแล้วทดสอบด้วยการตั้งค่าเว็บเซิร์ฟเวอร์ของฉันและมันทำงานได้ดี จากนั้นฉันก็ย้ายไปที่ PCB ที่ตัดแล้ว บอร์ด Lolin ESP8266 ทำงานได้ดี แต่ระยะห่างของรูยึดใกล้กันเล็กน้อย

บอร์ด ESP32 30 พินยังทำงานได้ดี แต่พอร์ต SPI ไม่ทำงานและวิธีแก้ไขเพียงอย่างเดียวคือสายจัมเปอร์ที่ด้านล่างของบอร์ด

ขั้นตอนที่ 4: บันทึกย่อสุดท้าย

โดยรวมแล้วฉันคิดว่ามันคุ้มค่ากับความพยายามที่จะทำให้บอร์ดกลับมาใช้ใหม่ได้มากขึ้น และฉันได้เริ่มใช้หนึ่งใน PCB แบบตัดแล้วเพื่อทดสอบโครงการในอนาคต ฉันชอบมันมากกว่าการใช้เขียงหั่นขนม ฉันจะไม่ใช้ Fritzing อีกต่อไป เนื่องจากไม่เป็นมิตรกับผู้ใช้ในการสร้างรอยเท้า/สัญลักษณ์ เมื่อเทียบกับแพ็คเกจอื่นๆ (เช่น KiCad) มันทำให้ง่ายต่อการอ่านมุมมองเขียงหั่นขนม ตราบใดที่ไม่ซับซ้อนเกินไป

บทเรียนที่ได้รับคือ:

1. ตรวจสอบรอยเท้าจากแหล่งอื่นเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าตรงกับส่วนที่คุณถืออยู่ในมือ
2. ใช้ซอฟต์แวร์ EDA ที่อนุญาตให้แก้ไขสัญลักษณ์และรอยเท้า (อย่างสมเหตุสมผล) ได้อย่างง่ายดาย
3. คาดหวังสิ่งที่ไม่คาดคิดและทำให้ดีที่สุด!

หมายเหตุเพิ่มเติมคือเพื่อให้แน่ใจว่าพินเอาต์เหมือนกันเสมอเมื่อดึงสัญลักษณ์บุคคลที่สามสำหรับแผนผังของคุณ ฉันไม่ได้มีปัญหาใดๆ กับสิ่งนี้ แต่ในอดีต ฉันเคยมีปัญหาที่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าทั่วไปมีพินเอาต์ที่แตกต่างกันระหว่างผู้ผลิต