Tableros Satshakit: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-31 10:18

¡Hola, creadores y fabbers!

¿Alguna vez ha soñado con hacer su propia placa de microcontrolador avanzada en casa y usar componentes smd?

Ese es el instructable adecuado para ti y para el cerebro de tu próximo proyecto:)

Y cuando me refiero a casa, me refiero a que podría comprar todo el equipo para fabricar todos estos PCB por unos cientos de dólares (consulte los siguientes pasos) y colocarlo en un solo espacio de escritorio.

Todo comenzó desde mi viaje por la Fab Academy que hice en 2015. Con el objetivo de hacer un dron fabuloso, decidí lanzar el prototipo del controlador de vuelo, como la primera placa satshakit. Justo después de una semana, el tablero fue replicado por Jason Wang de Fab Lab Taipei. Esto me dio la increíble sensación de ver a alguien replicando y usando con éxito mi proyecto, que nunca dejé desde entonces para hacer otros fabulosos dispositivos electrónicos de código abierto.

Luego, las placas se replicaron y modificaron unos cientos de veces de la comunidad mundial de Fab Lab, como una experiencia de aprendizaje sobre cómo hacer PCB y para dar vida a muchos proyectos de Fab Lab. Hoy en día, se han lanzado varios otros tableros de satshakits en github:

• https://github.com/satshakit
• https://github.com/satstep/satstep6600
• https://github.com/satsha-utilities/satsha-ttl

Si te preguntas qué es Fab Academy, solo piensa en una experiencia de aprendizaje sobre "cómo hacer (casi) cualquier cosa" que cambiará tu vida, ¡como lo hizo para mí:)!

Más información aquí:

Muchas gracias a los increíbles Fab Labs que me apoyaron en la creación de los tableros satshakit: Fab Lab Kamp-Lintfort

Hochschule Rhein-Waal Friedrich-Heinrich-Allee 25, 47475 Kamp-Lintfort, Alemania

Fab Lab OpenDot

Via Tertulliano N70, 20137, Milán, Italia +39.02.36519890

Paso 1: Decide qué Satshakit crear o modificar

Antes de hacer uno de los tableros satshakit, debes pensar en lo que te gustaría hacer con él.

Puedes decir para divertirte y aprender: ¡D!

Y eso es correcto, así como su uso específico.

En las imágenes algunos proyectos que utilizaron los tableros satshakit.

Al hacer clic en el nombre del tablero en la lista a continuación, lo llevará a los repositorios de github con toda la información que necesita para producirlos y / o modificarlos:

• Esquemas de Eagle y tableros para realizarlo con CNC / Laser
• Opcionalmente los archivos Eagle para producirlos en China, uso PcbWay
• Lista de materiales (BOM)
• Imágenes-p.webp" />
• Imágenes y videos del tablero funcionando

Los archivos del tablero también se comprimen como archivo adjunto en este paso.

Aquí hay una descripción general de las funcionalidades y características de cada uno de los tableros:

• satshakit

  • placa de propósito general basada en atmega328p
  • totalmente como un Arduino UNO desnudo sin USB y el regulador de voltaje
  • programable mediante un convertidor de USB a serie
  • proyectos de ejemplo que lo utilizan: AAVOID Drone, FabKickBoard, RotocastIt

• satshakit micro

  • mini placa de propósito general basada en atmega328p
  • hecho para ser utilizado en aplicaciones con limitaciones de espacio
  • proyectos de ejemplo que lo usan: MyOrthotics 2.0, Hologram, FABSthetics

• satshakit multinúcleo

  • placa de propósito general basada en atmega328p
  • versión de doble capa del satshakit, con 2 x atmega328p uno para cada lado
  • diseño de placa múltiple apilable, con el 328p conectado a través de I2C
  • útil para sistemas multi-mcu (por ejemplo, cada placa gestiona un conjunto diferente de sensores)
  • programable mediante un convertidor de USB a serie
  • proyectos de ejemplo que lo utilizan: trilateración Bluetooth, sistema satshakit IoT

• satshakit 128

  • tablero de propósito general basado en atmega1284p
  • dos seriales de hardware, 16K ram, 128K flash, más E / S que el atmega328p
  • placa compacta con más recursos de hardware que el satshakit
  • programable mediante un convertidor de USB a serie
  • proyectos de ejemplo que lo utilizan: LedMePlay, FabScope, WorldClock

• controlador de vuelo satshakit

  • tablero basado atmega328p
  • controlador de vuelo para drones DIY compatible con Multiwii
  • admite hasta 8 motores, receptores de 6 canales e IMU independiente
  • tablero de distribución de energía integrado opcional
  • proyectos de ejemplo que lo usan: satshacopter-250X

• mini controlador de vuelo satshakit

  • versión más pequeña del controlador de vuelo satshakit, también basado en atmega328p
  • adecuado para mini drones de bricolaje (como los de 150 mm), compatible con Multiwii
  • admite hasta 4 motores y receptor de 4 canales
  • tablero de distribución de energía integrado
  • proyectos de ejemplo que lo usan: satshacopter-150X

• satshakit nero

  • placa controladora de vuelo de microcontrolador dual, usando atmega328p y atmega1284p
  • adecuado para aplicaciones avanzadas de drones
  • el atmega1284p puede inyectar comandos de vuelo usando el protocolo serie Multiwii, para vuelo automático
  • proyecto de ejemplo que lo usa: On Site Robotics Noumena

• satshakit GRBL

  • Placa basada en atmega328p, personalizada para funcionar como controlador de máquina con GRBL
  • convertidor USB a serie y conector USB opcionales
  • topes finales con filtro de ruido
  • Pinout arreglado GRBL
  • proyectos de ejemplo que lo utilizan: LaserDuo, Bellissimo Drawing Machine
• satshakit-mega
  • placa de propósito general basada en atmega2560p, algo así como una fabulosa Arduino Mega
  • convertidor de USB a serie integrado y conector USB
  • RAM de 8K, flash de 256K, 4 series de hardware
  • proyectos de ejemplo que lo utilizan: LaserDuo

• satshakit-m7

  • Placa de propósito general basada en STM32F765
  • controlador USB integrado en chip, conector USB
  • 216 Mhz, 512 K de RAM, 2 MB de memoria flash
  • toneladas de funciones, también puede ejecutar FREE-RTOS
  • proyecto que lo usa: mi próximo dron y plataformas robóticas (aún no publicado)

• satstep6600

  • controlador paso a paso adecuado para motores Nema23 / Nema24
  • Corriente máxima de 4.5A, voltaje de entrada de 8-40V
  • protecciones integradas de bloqueo térmico, sobrecorriente y bajo voltaje
  • entradas optoaisladas
  • proyectos que lo utilizan: LaserDuo, reciclador de filamentos Rex

• satsha-ttl

  • Convertidor de USB a Serie basado en el chip CH340
  • regulador de voltaje integrado
  • voltaje seleccionable por puente de 3.3V y 5V
  • proyectos que lo utilizan: satshakit-grbl, rastreador de robots FollowMe

Todas las placas se lanzan bajo CC BY-NC-SA 4.0.

Le invitamos a modificar los diseños originales para que se ajusten a sus proyectos;)!

Paso 2: equipo y preparativos

En primer lugar, hablemos de los procesos utilizados para producir estos PCB:

1. Fresado CNC
2. Grabado láser de fibra / Yag (básicamente los que tienen 1064 nm)

Como puede notar, no hay grabado entre estos. Y la razón es que a mí (y también a la comunidad de Fab Lab) no me gusta mucho el uso de ácidos tanto por motivos de contaminación como peligrosos.

Además, todos los tableros se pueden hacer simplemente usando una pequeña máquina cnc de escritorio y / o grabado con láser sin limitaciones específicas con una u otra técnica.

Por cierto, una máquina láser de fibra / Yag puede costar varios miles de dólares fácilmente, así que supongo que para muchos de ustedes una pequeña máquina CNC sería mejor.

Si alguien tiene curiosidad sobre el proceso de grabado láser, le recomiendo que le eche un vistazo al siguiente tutorial:

fabacademy.org/archives/2015/doc/fiber-lase…

Aquí hay una lista de máquinas cnc de formato pequeño recomendadas que puede usar:

• FabPCBMaker, cnc fabuloso de código abierto de uno de mis estudiantes Ahmed Abdellatif, menos de 100 $ necesita algunas mejoras menores, se actualizará pronto
• 3810, cnc pequeño y minimalista, nunca lo probé, pero parece que podría funcionar
• Eleks Mill, mini cnc súper barato, paquetes de paso de 0,5 mm molidos personalmente (LQFP100) con algunos ajustes finos
• Roland MDX-20, solución pequeña pero súper confiable de Roland
• Roland SRM-20, versión sustituta más nueva del MDX-20
• Othermill, ahora BantamTools, CNC de pequeño formato fiable y preciso
• Roland MDX-40, cnc de escritorio más grande, también se puede usar para cosas más grandes

Recomiendo utilizar las siguientes fresas para grabar las trazas:

• 0,4 mm 1/64 para la mayoría de los PCB, ejemplo
• 0,2 mm biselado para trabajos de dificultad media, por ejemplo (¡asegúrese de que la cama sea plana!)
• 0.1 mm biselado para trabajos súper precisos, ejemplo1, ejemplo2 (¡asegúrese de que la cama sea plana!)

Y los siguientes bits para cortar el PCB:

Herramienta de contorno de 1 mm, ejemplo1, ejemplo2

Cuidado con los chinos, ¡durarán muy pocos cortes!

La lámina de cobre recomendada que se utilizará es FR1 o FR2 (35 µm).

La fibra de vidrio en el FR4 fácilmente desgastaría las fresas de extremo y también su polvo puede ser bastante peligroso para su salud.

Las siguientes son las herramientas que debe tener en su banco de soldadura:

• estación de soldadura, (algunas recomendaciones: ATTEN8586, ERSA I-CON Pico)
• trenza desoldadora
• par de pinzas de precisión
• manos amigas
• lámpara de mesa con lupa
• aplicación de lupa
• alambre de soldadura, 0.5 mm sería bueno
• componentes electrónicos (Digi-Key, Aliexpress, etc.)
• un extractor de humos de soldadura
• un multimetro

Paso 3: Prepare sus archivos para fresar

Para generar el GCode, o para tener el código de máquina del formato específico que necesita, debe usar un software de Fabricación Asistida por Computadora (CAM).

Siéntase libre de usar cualquier CAM que desee, especialmente si viene con su máquina y se siente cómodo con ella.

En este tutorial, le mostraré cómo usar los Fab Modules, un CAM de código abierto basado en la web del profesor Neil Gershenfeld y sus colaboradores.

Los módulos Fab están disponibles como instalación independiente en su PC o en línea:

• Repositorio de Fab Modules e instrucciones de instalación:
• Versión en línea de Fab Modules:

Para simplificar, le mostraré cómo usar la versión en línea.

En primer lugar, los Fab Modules toman como entrada una imagen-p.webp

Si desea crear un tablero satshakit existente sin modificaciones, todo lo que tiene que hacer es descargar los-p.webp

Puede encontrar los-p.webp

• satshakit

  • huellas
  • separar

• satshakit micro

  • huellas
  • separar

• satshakit multinúcleo

  svg

• satshakit 128

  • huellas
  • separar

• controlador de vuelo satshakit

  • huellas
  • separar

• mini controlador de vuelo satshakit

  • huellas
  • separar

• satshakit nero

  • huellas
  • separar

• satshakit GRBL

  • huellas
  • separar
• satshakit mega
  • huellas
  • separar

• satshakit M7

  • huellas
  • separar

• satstep6600

  • rastros superiores
  • recorte superior
  • huellas inferiores
  • recorte inferior

• satsha ttl

  • huellas
  • separar

En caso de que desee modificar un diseño de satshakit existente, debe realizar otros dos pasos:

1. utilice Autodesk Eagle para modificar la placa según sus necesidades
2. use un editor de imágenes rasterizadas para preparar las imágenes PNG, en este caso lo mostraré usando Gimp

Una vez que haya realizado las modificaciones que necesita, siga los siguientes pasos para exportar una imagen-p.webp

1. Abra el diseño de la placa
2. Presione el botón de capa
3. Seleccione solo la parte superior y las almohadillas (también VIA en caso de que el PCB sea de doble capa como el satstep6600)

4. Asegúrese de que los nombres de las señales no se muestren en la imagen yendo a Set-> Misc y desmarque

   1. nombres de señales en el pad
   2. nombres de señales en trazas
   3. mostrar nombres de pad
5. Amplíe el diseño de la placa para que se ajuste a la pantalla visible
6. Seleccione Archivo-> Exportar-> Imagen

7. Configure lo siguiente en la ventana emergente Exportar imagen:

   1. comprobar monocromo
   2. seleccione Área-> ventana
   3. escriba una resolución de al menos 1500 DPI
   4. Seleccione la ubicación para guardar el archivo (Examinar)
8. presiona el botón ok

Después de esto, debe tener un-p.webp

Ahora es el momento de abrir la imagen con Gimp y ejecutar los siguientes pasos (ver imágenes adjuntas):

1. en caso de que la imagen tenga grandes márgenes negros, recórtela usando Herramientas-> Herramientas de selección-> herramienta de selección de rectángulo y luego seleccione Imagen-> recortar a la selección (aún mantenga un margen negro alrededor, como 3-4 mm)
2. exportar la imagen actual como traces.png
3. use nuevamente las Herramientas-> Herramientas de selección-> herramienta de selección de rectángulo y seleccione todos los trazos (deje todavía un margen negro alrededor, como 1 mm)
4. opcionalmente cree un filete en la selección del rectángulo haciendo clic en Seleccionar-> Rectángulo redondeado-> y ponga un valor de 15
5. ahora haga clic derecho dentro del área seleccionada y Editar-> Rellenar con Color BG (asegúrese de que sea blanco, generalmente predeterminado)
6. exportar esta imagen como cutout.png
7. ahora abre el archivo traces-p.webp" />
8. usando Herramientas-> herramientas de pintura-> relleno de balde, rellene todas las áreas negras que no sean agujeros con blanco
9. exportar esta imagen como holes.png

Una vez que tenga los archivos PNG, estará listo para generar el GCode para el fresado.

Tienes que generar el GCode para cada-p.webp

Para el archivo traces.png, esos son los pasos con los módulos Fab:

1. vaya a
2. abre el archivo traces.png

3. seleccione su máquina:

   1. gcodes funcionará para las máquinas basadas en GRBL (generalmente también el pequeño cnc chino se basa en él)
   2. Roland RML para Roland
4. seleccionar proceso 1/64
5. En caso de que haya seleccionado Roland RML, seleccione su máquina (SRM-20 u otra, etc.)

6. editar las siguientes configuraciones:

   1. velocidad, recomiendo 3 mm / s con las herramientas biseladas de 0,4 mm y 0,2 mm, 2 mm / s para las de 0,1 mm
   2. X0, Y0 y Z0, ponlos todos en 0
   3. la profundidad de corte puede ser de 0,1 mm con las herramientas cilíndricas de 0,4 mm, 0 mm con las biseladas
   4. El diámetro de las herramientas debe ser el que tienes (si algunos trazos son imposibles de hacer, engaña poniendo un poco menos de diámetro del que tienes, hasta que los trazos se muestren después de presionar calcular)
7. presione el botón calcular
8. esperar a que se genere la ruta
9. presione el botón guardar para guardar el código G

Para los agujeros-p.webp

1. cargar los agujeros-p.webp" />
2. seleccionar proceso 1/32

3. editar las siguientes configuraciones:

   1. reducir la velocidad, recomiendo 1-2 mm / s
   2. verifique y coloque (un poco más que) el grosor de la hoja de cobre de su PCB
   3. Verifique y coloque el diámetro de la herramienta para el corte (generalmente 0,8 o 1 mm)

Guarde los archivos que guardó con usted ya que los vamos a necesitar para hacer el PCB con la fresadora CNC.

Paso 4: Fresado de PCB

Una regla simple para fresar cnc con éxito sus PCB es preparar bien la base de la máquina con la hoja de cobre.

En esta tarea debes intentar estar muy tranquilo y lo más preciso posible. Cuanto más invierta en estas dos cosas, mejores resultados obtendrá.

El objetivo es hacer que la superficie de cobre sea lo más paralela (plana) posible con la bancada de la máquina.

La planitud de la hoja de cobre será especialmente crítica si va a fresar PCB de alta precisión, que requieren herramientas biseladas como las que tienen un extremo de 0,2 mm o 0,1 mm.

Tenga en cuenta que después de grabar las trazas de PCB, todavía necesita cortar el PCB, y para esto es necesario tener lo que llamamos capa de sacrificio.

La capa de sacrificio será penetrada ligeramente por la fresa de punta recortada, para asegurarse de que el corte atraviese completamente la hoja de cobre.

Se recomienda utilizar una cinta fina de doble cara para pegar la lámina de cobre a la capa de sacrificio y evitar los pliegues que pudiera tener la cinta.

Aquí algunos pasos básicos para hacer una cama bastante plana (ver imágenes adjuntas):

1. busque una pieza plana de material para la capa de sacrificio, que ya se haya producido bastante plana (por ejemplo, una pieza de MDF o acrílico extruido); asegúrese de que la herramienta de corte pueda penetrarlo y no se rompa porque es demasiado duro
2. corte la capa de sacrificio por el tamaño de la cama de su cnc
3. coloque tiras de la cinta de doble cara en la capa de sacrificio, asegúrese de tensarla justo antes de colocarla, para asegurarse de que no aparezcan pliegues ni burbujas de aire; la cinta de doble cara debe cubrir la mayor parte de la superficie de manera distribuida equitativamente
4. pegue la hoja de cobre a la cinta de doble cara; intenta empujar de igual manera toda su superficie
5. coloque la capa de sacrificio en la base de su máquina cnc, preferiblemente con algo que sea fácil de quitar después pero sólido, como abrazaderas, tornillos

Después de configurar la cama es el momento de preparar la máquina cnc para el fresado. Además, esta operación requiere atención y precisión. Dependiendo del tipo de CNC que tenga, estos pasos pueden ser ligeramente diferentes, pero no mucho.

Para preparar la máquina cnc para el fresado, siga los pasos a continuación:

1. instale la herramienta adecuada en la pinza (o portaherramientas)
2. asegúrese de mover un poco hacia arriba el eje Z desde la cama antes de mover los ejes X e Y, para evitar que la fresa se estrelle
3. mueva los ejes X e Y al punto de origen relativo, en caso de que haya utilizado los módulos Fab, esta es la parte inferior izquierda del PNG
4. antes de poner a cero X e Y en el software de control de la máquina, verifique si hay suficiente espacio para fresar la placa
5. establecer como punto cero X e Y la posición actual de la máquina
6. baja lentamente con el eje Z, colocando las fresas cerca de la superficie de cobre

7. Existen diferentes técnicas que podría utilizar para tomar el punto cero del eje Z, el objetivo de este paso es asegurarse de que las herramientas toquen ligeramente la superficie de cobre:

   1. una técnica funciona poniendo en marcha el husillo y bajando utilizando el tamaño de paso mínimo de la máquina; cuando escuche un sonido diferente causado por la fresa que penetra ligeramente en la superficie, ese es su punto cero Z
   2. puede intentar verificar la conectividad eléctrica de la herramienta a la superficie de cobre con un multímetro; conecte las sondas del multímetro a la fresa y a la hoja de cobre, luego intente bajar con el eje Z en el paso mínimo; cuando el multímetro emite un pitido, ese es su punto cero Z
   3. acérquese con la herramienta a la superficie dejando algunos mm entre ellos (como 2-3 mm), luego abra la pinza y deje que la fresa del extremo descienda hasta tocar la superficie de cobre; luego cierre las fresas en la pinza y establezca esto como el punto cero Z
   4. use un sensor provisto por la máquina, en este caso cuando la fresa toque el sensor, la máquina tomará automáticamente el punto de origen Z

Y finalmente ahora está listo para iniciar su trabajo de grabado de PCB:)

Se recomienda permanecer cerca de la máquina para observar cuidadosamente si cometió algún error en los pasos anteriores, y tal vez detener y reiniciar el trabajo con las correcciones y / o ajustes necesarios.

Algunos consejos rápidos sobre problemas:

• Si su PCB ha sido grabada en algunas áreas y no en otras, entonces su hoja de cobre no es plana.

  si sus herramientas tienen un extremo cilíndrico, puede simplemente tomar un eje Z un poco más profundo y relanzar el trabajo en la misma posición; lo mismo se aplica a las herramientas biseladas y si la diferencia en la profundidad de grabado no es mucha

• si sus trazas tienen bordes afilados, podría ser mejor disminuir la velocidad de avance de corte
• Si rompió una fresa (bastante nueva), disminuya la velocidad en una cantidad constante
• si sus trazas están destruidas o son demasiado delgadas, es posible que sea demasiado profundo, verifique también el grosor de las trazas en Eagle o verifique la configuración de su CAM, especialmente si el diámetro de las fresas de extremo es correcto

Cuando sea el momento de hacer el recorte, recuerde cambiar la herramienta de fresa y abrir el recorte o el archivo de agujeros. Después de hacer esto, recuerde tomar nuevamente SOLO el punto cero del eje Z, esta vez no necesita ser tan preciso al tocar la superficie de la hoja de cobre.

Cuando sea el momento de quitar su PCB de la capa de sacrificio, intente sacarlo lentamente con un destornillador delgado. Vuelva a hacer esto con mucho cuidado para evitar que se rompa el tablero.

Al final de este paso, deberías tener un PCB grabado increíble en tus manos:) !!