Hoe om 'n USBTiny ISP -programmeerder te bou: deur CNC -freesmasjien te gebruik: 13 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Het u daaraan gedink hoe u u eie elektroniese projek van nuuts af kan bou?

Elektroniese projekte is baie opwindend en lekker vir ons, makers. Maar die meeste vervaardigers en hardeware -entoesiaste wat net vooruitstap na die vervaardigingskultuur, het hul projekte gebou met ontwikkelingsborde, broodborde en modules. Op hierdie manier kan ons die vinnige prototipe weergawe van ons projek bou. Maar dit sal groot wees en deurmekaar wees met broodborddraad. Soortgelyke geval, terwyl 'n Generiese PCB -bord gebruik word, lyk dit ook morsig en onprofessioneel!

Dus, hoe kan ons ons projekte op 'n meer gerieflike manier bou?

Die beste manier om selfstandige PCB's vir ons projek te gebruik!

Die ontwerp en vervaardiging van 'n PCB vir ons projek is 'n beter en gerieflike manier om u professionaliteit uit te druk en te spesialiseer! Ons kan die grootte van ons projek tot 'n verenigbare grootte en pasgemaakte vorms verminder, die PCB's lyk netjies en stewige verbindings is 'n paar voordele.

Dus, wat saak maak, is hoe ons 'n PCB koste -effektief en tyd -effektief bou?

Ons kan ons ontwerp na 'n PCB -vervaardiger stuur om ons PCB -ontwerp te vervaardig, maar dit moet tyd neem en u sak blaas. 'N Ander metode is om 'n toneroordragmetode met behulp van 'n laserprinter en fotopapier uit te voer. Maar dit neem ook tyd om u pasiëntvlak te toets en te toets, en u benodig ook 'n permanente merker om die nie-geëtsde dele te plak. Ek het hierdie metode baie tyd gebruik en ek haat dit.

So, wat is die beste manier?

In my geval, die beste manier om CNC -freesmasjiene te gebruik om u PCB te bou. PCB -freesmasjiene gee u PCB van goeie gehalte en dit neem minder tyd, minder hulpbronne en die goedkoopste manier om PCB -prototipes te vervaardig!

Laat ons dus 'n USBtiny ISP -programmeerder bou deur 'n CNC -freesmasjien te gebruik!

Sonder om verder te doen, laat ons begin!

Stap 1: U wil nie ryk wees nie

Regtig! u wil nie 'n PCB -freesmasjien koop nie. Die meeste van ons het nie die begroting om 'n duur masjien soos hierdie te koop nie. Ek het nie eers een nie.

Dus, hoe kry ek toegang tot 'n masjien? Ek gaan eenvoudig na 'n fablab, makerspace of 'n hackerspace in my omgewing! In my geval gaan ek net na 'n fablab en gebruik die masjien vir 'n goedkoop prys. Soek dus 'n plek soos fablab of 'n makersruimte in u omgewing. Vir my is die prys 48 ¢/uur vir die gebruik van PCB -freesmasjien. Die prys kan in u omgewing wissel, so soos ek gesê het, wil u nie ryk wees nie!

Stap 2: Staatsbrief

Lys van komponente

• 1 x Attiny 45/85 mikrobeheerder (SOIC -pakket)
• 2 x 499 ohm
• 2 x 49 ohm
• 2x1K
• 2 x 3.3 Zenerdiode
• 1 x 0.1mf kapasitor
• 1 x blou led
• 1 x groen led
• 1 x 2x3 manlike kopspelde (smd)
• 1 x 20 cm 6 -draad lintkabel
• 2 x 2x3 vroulike kop IDC lintkabeloorgangskonneksie
• 1x 4cm x 8cm FR4 koper bekleed

Let wel: (weerstande, kapasitors, diodes en LED's word in hierdie projekte gebruik in 'n pakket van 1206)

Gereedskap vereistes

• Soldeerstasie of soldeerbout (mikro punt)
• Soldeer lood draad
• Pincet (mikrotip)
• Desolderende Wick
• Derdehandse hulpmiddel
• Multimeter
• Draadstropper
• Afzuigkap (opsioneel)

Masjienvereiste

Modela MDX20 (enige PCB -freesmasjien doen die werk, maar die sagteware vir werkbeheer sal verander)

Laai die hulpbronne vir hierdie projek af!

Stap 3: Wat is 'n PCB -freesmasjien?

PCB -freesmasjien is 'n CNC -masjien (Computer Numerical Control) wat voorheen PCB -prototipes vervaardig het. PCB -freesmasjiene maal die koperdele van die koper om die spore en pads van die PCB uit te vind. Die PCB-freesmasjien het 'n drie-as meganiese beweging (X, Y, Z). Elke as word beheer deur 'n stapmotor vir presiese bewegings. Hierdie asbewegings word deur 'n rekenaarprogram beheer deur G-kode opdragte te gee. Gcode gebruik wyd numeriese programmeertale, die meeste masjiene gebruik g-kode om die as van die masjiene te beheer. 'N Gereedskapkop (gewoonlik 'n frees) wat aan hierdie asse gekoppel is, maak die PCB's uit.

:- Die masjien wat ek gebruik, is 'n MODELA MDX20 CNC-freesmasjien.

Modela MDX 20 PCB freesmasjien

Modela MDX20 is 'n PCB -freesmasjien. Modela MDX20 word gewoonlik gebruik om PCB's te vervaardig, maar ons kan ook gietwerk, etse, ens maak … Modela kan op verskillende materiale soos laaghout, was, akriel, verskillende PCB -materiale soos Fr1 Fr4, ens. Vervaardig. Ons kan dit op selfs 'n klein lessenaar plaas. Die bed (freesoppervlak) is aan die Y-as vasgemaak en die werktuigkop is aan X en Z geheg. Dit beteken dat die beweging van die bed deur die Y-as beheer word en die beweging van die werktuigkop deur die X-as en die werktuigkop word beheer deur die Z-as. Modela het sy eie rekenaarprogram. Maar ek gebruik 'n Linux -program genaamd FABModules. FABmodules kommunikeer met Modela om die sny- en freesproses te beheer. Fab -modules stel nooit die X-, Y-, Z -as outomaties in nie; ons moet dit met die hand instel.

Stap 4: Begin met Modela MDX20

As ek my PCB wil maal, in hierdie geval, 'n FabISP -programmeerder. Eerstens benodig ek 'n PCB -ontwerpuitleg en 'n PCB -uiteensetting. Die PCB-frees is 'n tweestadige proses. In die eerste fase moet ek die spore en pads van die PCB uitfyn, en in die tweede fase moet ek die PCB -omtrek uitsny. Met behulp van fantastiese modules kan ons-p.webp

Algemene spesifikasie

• Werkruimte: 203,2 x 152,4 mm
• Z-as slag: 60,5 mm
• Spil spoed: 6500 RPM

Freesstukke om te gebruik

• Freesbit: 0,64 mm (1/64 duim) bits
• Snybits: 1/32 duim (0,8 mm) bits

Stap 5: Wat is ISP (IN - System - Programmer)?

In System Programmer (ISP), ook bekend as In-Circuit Serial Programmer (ICSP), is 'n mikrobeheerderprogrammeerder. Die ISP sal die instruksies en opdragte vanaf die rekenaar se USB lees en deur die seriële perifere koppelvlak (SPI) na die mikrokontroleerder stuur. Net deur ISP -toestelle kan ons met die mikrobeheerder kommunikeer met behulp van SPI -lyne. SPI is die manier van kommunikasie in die mikrobeheerder. Elke gekoppelde randapparatuur en koppelvlak kommunikeer met mikrobeheerders via SPI. As elektroniese entoesias kom die eerste ding by my op wanneer ek oor ISP sê: MISO, MOSI SCK. Hierdie drie penne is die belangrike penne.

Eenvoudig, ISP word gebruik om programme na die mikrobeheerder te verbrand en ook om met u mikrobeheerder te kommunikeer!

Stap 6: USBTiny ISP: skema's en PCB -uitleg

USB -klein ISP

USBTiny ISP is 'n eenvoudige open source USB AVR-programmeerder en SPI-koppelvlak. Dit is goedkoop, maklik om te maak, werk uitstekend met avrdude, is AVRStudio-versoenbaar en getoets onder Windows, Linux en MacOS X. Ideaal vir studente en beginners, of as 'n rugsteunprogrammeerder.

Al die komponente word gebruik in hierdie projekte SMD Components. Die brein van die USBTinyISP is 'n Attiny45 -mikrobeheerder.

ATtiny 45 mikrokontroleerder

Die mikrobeheerder wat in USBTinyISP gebruik word, is Attiny 45. Attiny45 is 'n hoë-prestasie en lae-bits 8-bis AVR-mikrobeheerder wat op RISC Architecture deur Atmel werk (mikroskyfie het onlangs Atmel verkry). Attiny 45 word in 'n 8 -pen -pakket aangebied. Attiny 45 het 6 I/O -penne, drie daarvan is ADC -penne (10 bis ADC) en twee ander is digitale penne wat PWM ondersteun. Dit het 'n 4KM-flitsgeheue, 256 in-stelsel programmeerbare EEPROM en 256B SRAM. Bedryfspanning rondom 1.8V tot 5.5v 300mA. Attiny 45 ondersteun Universal Serial Interface. Beide die SMD -weergawe en die THT -weergawe is op die mark beskikbaar. Attiny 85 is 'n hoër weergawe van Attiny 45, dit is byna dieselfde. Die enigste verskil is in die Flash -geheue, Attiny 45 het 4KB -flits en Attiny 85 het 8KB -flits. Ons kan óf Attiny 45 óf Attiny 85 kies, nie 'n groot probleem nie, maar Attiny 45 is meer genoeg om FabTinyISP te maak. Sien die amptelike dokumentasie van hier af.

Stap 7: Stel die masjien op

Laat ons nou die PCB bou met behulp van die PCB -freesmasjien. Ek het die Trace -uitleg en Cut -uitleg in die zip -lêer ingesluit; u kan die zip -lêer van onder aflaai.

Voorvereiste: Laai die Fabmodules af en installeer dit vanaf hierdie skakel

Fabmodules word slegs ondersteun in Linux -masjiene, ek gebruik Ubuntu!

Stap 1: Opofferingslaag

In die eerste plek is die werkplaat van die PCB -freesmasjien (AKA freesbed) 'n metaalplaat. Dit is stewig en goed gebou. Maar in sommige gevalle kan dit beskadig word as u per ongeluk diepte insny. Ek plaas dus 'n offerlaag bo-op die maalbed ('n koperbedekking bo-op die maalbed om te voorkom dat stukkies in die metaalplaat raak).

Stap 2: Maak die 1/62 frees in die gereedskapkop vas

Nadat ek die offerlaag geplaas het, moet ek nou die freesbit (gewoonlik 'n 1/62 freesborstel) in die werktuigkop regmaak. Ek het reeds die tweestadige proses van die maal van PCB's verduidelik. Om die spore en pads van die PCB te maal, gebruik 'n 1/64 frees en plaas dit met behulp van die inbussleutel op die werktuigkop. Gee altyd ekstra aandag aan die stukkies terwyl u die stukkies verander. Die punt se punt is so dun dat dit meer kanse het om die stukkie te breek terwyl dit uit ons hande gly, selfs al is dit 'n klein val. Om hierdie situasie te oorkom, het ek 'n klein stukkie skuim onder die werktuigkop geplaas om te beskerm teen toevallige val.

Stap 3: Maak die koperbedekking skoon

Ek gebruik 'n FR1 -koperbedekking vir hierdie projek. Die FR-1 is hittebestand en duursamer. Maar koperplate sal vinnig oksideer. Kopers is vingerafdrukmagnete. Dus, voordat u 'n koperbedekking gebruik, selfs al is dit 'n nuwe een, raai ek u aan om die PCB skoon te maak met 'n PCB -skoonmaker of asetoon voor en na die frees van die PCB. Ek het 'n PCB -skoonmaker gebruik om die PCB skoon te maak.

Stap 4: Maak die koperbedekking op die maalblok vas

Nadat u die koperbedekking skoongemaak het, plaas die koper bo -op die maalbed. Ek het die koper op die maalblok gesit met behulp van 'n dubbelzijdige kleeflint. Die dubbelzijdige kleefbande is so maklik om te verwyder en is teen 'n goedkoop prys beskikbaar. Ek plak die dubbelzijdige band bo -op die offerlaag vas. Plaas dan die koper bo -op die kleeflint.

Stap 8: Stel Fab -modules en freesproses op

Stap 1: Skakel die masjien aan en laai FabModules

word die masjien aangeskakel en maak dan die Fab -modulesagteware oop in 'n Linux -stelsel (ek gebruik Ubuntu) deur die onderstaande opdrag in die Linux -terminale in te tik.

f ab

Dan verskyn 'n nuwe venster. Kies beeld (.png) as invoerlêerformaat en uitvoerformaat as Roland MDX-20 mill (rml). Klik daarna op die knoppie Make_png_rml.

Stap 2: Laai die PCB -ontwerpafbeelding

Kies bo in die nuwe venster die bietjie wat u gaan gebruik. laai dan u-p.webp

Stap 3: Stel X-, Y- en Z -as op

Ons is nog nie klaar nie. Druk nou die View -knoppie op die Modela MDX20 -bedieningspaneel. maak seker dat die stuk goed vas is. druk nog 'n keer op die view -knoppie om terug te keer na die standaardposisie. Stel nou die X-, Y -posisies in deur die metings in te voer (hang af van u bord se posisie) in die verlangde tekskaste. Ek beveel u aan om die X & Y -posisies iewers neer te skryf. As iets verkeerd loop en u eers moet begin, moet u die presiese X & Y -posisies benodig om voort te gaan met die maalproses, anders sal dit 'n deurmekaarspul wees.

Laai die gereedskapskop af deur op die afknoppie te druk. Stop wanneer die werktuigkop naby die koperbedekking kom. Verloor dan die skroef van die werktuigkop en laat die stukkie 'n bietjie sak totdat dit die koperlaag van die koperbedekking raak. Draai dan die skroef weer vas en bring die werktuigkop terug na die huisposisie deur op die View -knoppie te druk. Nou is ons almal reg. Maak die veiligheidsdeksel van die Modela toe en klik op Stuur dit -knoppie. Die modela begin met die maalproses.

Dit sal 'n minimum van 10 tot 13 minute neem om die spore en pads te maal. Nadat ek die frees voltooi het, het ek 'n goeie resultaat gekry.

Stap 4: Sny die uiteensetting van die buitelyn

Nadat u die Trace -frees voltooi het, sny u die buitelyn van die PCB -omtrek uit (eenvoudig die vorm van die PCB). Die proses is byna dieselfde. Om die uitleg te sny, verander die 1/64 bis in 1/32 bit in die gereedskapskop. Laai dan die sny -uitleg-p.webp

Stap 9: Klaar PCB

Hier is die PCB na die maalproses!

Stap 10: Soldeer die komponente op PCB

Nou het ek 'n klaar PCB. al wat ek hoef te doen is om die komponente op die PCB te soldeer. Vir my is dit 'n prettige en maklike taak.

As dit kom by soldeer, is deur-gat-komponente so maklik om te soldeer as dit vergelyk word met SMD-komponente. SMD -komponente is klein in hul voetspore. dit is 'n bietjie moeilik om vir beginners te soldeer. Daar is baie kanse om foute te maak, soos dat koue soldate die komponente en die algemeenste nie plaas nie, of brue tussen spore en pads maak. Maar almal het hul eie wenke en truuks vir soldeer, wat hulle uit hul eie ervarings geleer het. dit sal hierdie taak lekker en maklik maak. Neem dus tyd om die komponente te soldeer!

Hier is hoe ek soldeer

Ek soldeer eers eerstens Microcontrollers en ander IC's. Dan soldeer ek klein komponente, soos weerstande en kapasitors, ens.

Uiteindelik deur-gat-komponente, drade en koppenne. Om my USBTinyISP te soldeer, volg ek dieselfde stappe. Om SMD's maklik te soldeer, verhit ek eers die soldeerbout tot 350 ° C. Voeg dan 'n bietjie soldeermiddel by die pads. Verhit dan die kussing waarmee ek die komponente wil soldeer, en voeg dan 'n bietjie soldeer by 'n enkele stuk van die komponentblok. Met 'n pincet, pluk die komponent en plaas dit op die kussing en verhit die kussing vir 2-4 sekondes. Soldeer daarna die oorblywende pads. As u brûe tussen penne en spore maak of baie soldeer aan 'n komponent gee, gebruik die soldeerlint om die ongewenste soldeer te verwyder. Ek gaan voort met dieselfde stappe totdat die PCB sonder probleme heeltemal gesoldeer is. As iets verkeerd loop, kyk ek eers deeglik na alle spore en komponente met breuke of brûe met behulp van 'n vergrootglas en 'n multimeter. As ek dit gevind het, dan stel ek dit reg!

Stap 11: Maak die ISP -kabel

Om die mikrobeheerder of 'n ander ISP -programmeerder aan te sluit om die firmware te flits. ons benodig 'n sesdraad lintdraad met twee 2x3 vroulike draadverbindings. Ek het 'n 6 -kanaals lintdraad gebruik en die vroulike kopstuk aan beide kante versigtig verbind. Om mooi te doen, het ek 'n G -klem gebruik. sien die prentjie.

Stap 12: Knipperende firmware

Nou kan ons die firmware na ons ISP flits. Om dit te kan doen, benodig ons nog 'n ISP -programmeerder. Ek het 'n ander USBTinyISP gebruik, maar u kan 'n Arduino as ISP gebruik om hierdie taak uit te voer. Koppel albei die ISP's met die ISP -aansluiting wat ons voorheen gemaak het. Koppel dan USBinyISP (die een wat ons vir programmering gebruik) aan op die rekenaar. Maak seker dat die ISP in u stelsel opgespoor word deur die onderstaande opdrag in die Linux -terminale in te tik.

lsusb

Stap 1: Installeer AVR GCC -gereedskapsketting

In die eerste plek moet ons die gereedskapsketting installeer. Om dit te doen, maak 'n Linux -terminale oop en tik.

sudo apt-get install avrdude gcc-avr avr-libc maak

Stap 2: Laai die firmware af en pak dit uit

Laai nou die firmware -lêers af en pak dit uit. U kan dit hier aflaai. Nadat u die zip -lêer afgelaai het, haal u dit uit op 'n goeie plek wat u maklik kan vind (om onnodige verwarring te voorkom).

Stap 3: Maak lêer

Voordat u die firmware brand. ons moet seker maak dat die makelebestand vir die Attiny -mikrobeheerders gekonfigureer is. Om dit te doen, maak die Makefile oop in enige teksredakteur. bevestig dan MCU = Attiny45. Sien die prentjie hieronder.

Stap 4: Flits die firmware

Nou kan ons die firmware na ons ISP flits. Om dit te kan doen, benodig ons 'n ander ISP -programmeerder, soos ek vroeër gesê het. Ek het 'n FabTinyISP gebruik wat ek vroeër gemaak het. Maar u kan enige ISP gebruik of 'n Arduino as ISP -programmeerder gebruik. Koppel albei die ISP's aan met behulp van die ISP -aansluiting wat ek voorheen gemaak het. Koppel dan FabTinyISP (die een wat ek gebruik om my ISP te programmeer) aan op die rekenaar. Maak seker dat die Isp in u stelsel opgespoor word deur die onderstaande opdrag in die Linux -terminale in te tik.

lsusb

Nou is ons gereed om te flits. Maak die terminaal oop in die gidspad van die firmware en tik "maak" om die.hex -lêer te maak. Dit sal 'n. hex -lêer wat ons in die Attiny 45 moet inbrand.

Tik die onderstaande opdrag in Linux -terminale om die firmware na die mikrobeheerder te flits.

flits maak

Stap 5: Aktiveer Fusebit

Ons het klaar met die firmware flits. Maar ons moet die lont aktiveer. Tik net in

maak lont

die terminaal om die interne lont te aktiveer.

Nou moet ons die trui verwyder of die resetpen uitskakel. Die verwydering van die verbindingsverbinding is nie verpligtend nie; ons kan die resetpen deaktiveer. Dit is aan jou. Ek kies om die reset pin uit te skakel.

Let wel:- As u die reset-pin uitskakel, word die Reset-pen intern ontkoppel. Dit beteken dat u dit nie meer kan programmeer nadat u die reset -pen uitgeskakel het nie.

As u die reset -pin wil deaktiveer, tik dan die onderstaande opdrag in terminale.

rstdisbl

U kry 'n suksesboodskap. Nadat ek die firmware suksesvol opgelaai het, moet ek kyk of die USBTinyISP korrek werk. Om dit te kan doen, moet u 'n opdrag in die terminaal invoer

sudo avrdude -c usbtiny -b9600 -p t45 -v

Nadat u die opdrag ingevoer het, kry u die terugvoer terugvoer in die terminale venster.

Stap 13: Ons is klaar

Nou kan u albei toestelle van die rekenaar verwyder en die USBtiny wat nou gebou is, gebruik om u mikrobeheerders voortaan te programmeer. Ek gebruik hierdie ISP om my Arduino -sketse te flits.