Conception de circuits imprimés pour robot suiveur de ligne - Arnab Kumar Das : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Ce projet suppose que nous avons déjà fait la sélection des composants. Pour qu'un système fonctionne correctement, il est important de comprendre ce que chaque composant demande en termes de puissance, de tension, de courant, d'espace, de refroidissement, etc. Il est également important de comprendre les dépendances entre chaque composant. Dépendances telles que le niveau logique, le bruit de transmission, l'impédance, etc. Veuillez lire les articles précédents sur la configuration système requise, la sélection des composants / matériaux.

Un aspect de conception très important de ce projet est le PCB, car notre objectif est de réduire autant que possible le facteur de forme du robot suiveur de ligne, ce qui à son tour réduit le poids. Une petite taille et moins de poids augmente l'efficacité et réduit également les pertes dues à la friction aérodynamique. Si vous voyez une voiture de course F1, vous pouvez comprendre à quel point elle est efficace en aérodynamique. Pour améliorer l'efficacité et réduire le poids, nous devons supprimer tout composant inutile et déplacer le centre de masse aussi bas que possible. Pour ce faire, j'ai pensé à utiliser le PCB comme châssis. Cela réduira le poids et rendra le CM beaucoup plus bas, ce qui augmentera à son tour la stabilité lors des virages. Faire le châssis avec PCB réduit également le temps d'assemblage et facilite les choses car il suffit de souder les composants au bon endroit et de commencer par tester le logiciel. Comme les PCB seront fabriqués par des robots et des machines CNC, ils sont plus beaux que tout autre châssis.

Étape 1: Logiciel utilisé

Pour ce projet, j'ai spécifiquement utilisé des logiciels gratuits et open source afin que les étudiants et toute autre personne n'ayant pas accès à des logiciels payants puissent également réaliser le projet de manière efficace et professionnelle.

J'ai utilisé KiCad pour les schémas et la conception de circuits imprimés et croyez-moi, c'est un logiciel incroyable. Auparavant, j'utilisais Eagle CAD et Altium, mais même si KiCad est gratuit, il possède toutes les capacités et tous les outils importants pour concevoir votre PCB de manière professionnelle et le faire fabriquer. Même il a une visualisation 3D disponible pour votre PCB.

La suite KiCad comprend cinq parties principales:

• KiCad – le chef de projet.
• Eeschema - l'éditeur de capture schématique.
• Pcbnew – le programme de mise en page PCB. Il dispose également d'une vue 3D.
• GerbView – la visionneuse Gerber.
• Bitmap2Component - un outil pour convertir des images en empreintes pour les illustrations de PCB.

Je ne vais pas montrer en détail comment concevoir un schéma et une mise en page PCB car ce n'est pas la portée de ce post/article. L'importance principale de cet article est de présenter la sortie de KiCad et de montrer comment il est commandé et fabriqué. Avant de commencer avec la conception schématique, il est conseillé de créer un dossier de projet et de conserver tous les fichiers à l'intérieur. Ci-dessous un exemple.

Étape 2: Schéma

Pour le schéma, nous devons ouvrir l'outil Edit Schema Tool depuis ou Eeschema. Une fois ouvert, vous devriez voir un document vide dans une fenêtre comme ci-dessous.

Parfois, nous devons créer de nouveaux symboles schématiques car la bibliothèque par défaut peut ne pas les avoir. Vous devez étudier la fiche technique de ces composants et les ajouter à une bibliothèque personnalisée comme je l'ai fait dans mon cas. J'ai créé des symboles de bibliothèque pour le capteur QTR-8RC, l'écran OLED SSD1306, la carte de commande de moteur TB6612FNG, le moteur N20 avec encodeurs. Une fois les symboles de la bibliothèque créés, je les ai connectés ensemble pour former un système.

Vous pouvez télécharger le schéma à partir du lien ci-dessous. Plus tard, à la fin du didacticiel, j'ajouterai quelques bons didacticiels pour KiCad pour que vous puissiez apprendre et le faire par vous-même.

POUR TÉLÉCHARGER LE DESIGN, VISITEZ MON SITE WEB:

Étape 3: mise en page PCB

Une fois le schéma terminé, il est temps de passer à la disposition de la carte PCB. Parfois, vous devez également créer l'empreinte de certains composants s'ils ne sont pas présents dans la bibliothèque. Pour créer une empreinte, vous pouvez utiliser l'outil Éditeur de bibliothèque d'empreintes dans KiCad.

J'ai utilisé la conception à deux couches ici car cela facilite la mise en page lorsque de nombreux composants sont répartis sur la carte. Pour commencer avec la conception de PCB, nous devons ouvrir le programme PCB Layout Editor dans KiCad. Vous devriez voir quelque chose comme ci-dessous mais avec un document vide dedans.

Nous utiliserons NextPCBas le service de fabrication de PCB, il est donc important de voir quelles sont les limites techniques minimales et maximales qu'ils ont pour leur fabrication. Pour vérifier que nous devons visiter leur page Capacités. Les principaux paramètres que nous devons vérifier sont:

• Max. Dimensions 510*590mm
• Min. Trace 4 mil / 0,1 mm
• Min. Espacement des traces 4 mil / 0,1 mm
• Min. taille du trou0.3mm
• Min. Par diamètre 0,45 mm
• Espacement Via To Trace ≥5mil
• Taille du trou de forage 0.2-6.3mm
• Trace au contour≥0.4mm

Sur la base des paramètres ci-dessus, nous devons ajuster nos règles de conception dans KiCad Layout Editor.

À la fin du didacticiel, je joindrai un bon didacticiel sur la conception de circuits imprimés dans KiCad dont vous pourrez apprendre. Vous trouverez ci-dessous la conception de PCB ci-jointe que vous pouvez utiliser pour votre référence.

POUR TÉLÉCHARGER LE DESIGN, VISITEZ MON SITE WEB:

Étape 4: Fabrication de PCB

Avant de fabriquer le PCB dans une maison / industrie de fabrication de PCB comme NextPCB, nous devons convertir notre conception dans un format manufacturable qui peut être lu par les machines de l'industrie.

Les paramètres ci-dessus ont été utilisés pour la génération de tous les fichiers Gerber. il est conseillé d'exporter les fichiers dans un dossier Gerber séparé comme je l'ai fait.

Les informations sur les trous du PCB sont stockées dans un fichier de forage séparé et pour générer que j'ai utilisé la configuration ci-dessus pour NextPCB. D'autres fabricants peuvent avoir des paramètres différents. Il existe de nombreuses raisons de sélectionner NextPCB, l'une des raisons est leur transparence sur leur processus de fabrication. Ci-dessous, quelques photos de leur usine.

Ils acceptent également une variété d'options de paiement: PayPal, virement bancaire, Western Union, paiement en espèces au siège. Pour les méthodes d'expédition, ils ont DHL, FedEx, Hongkong Post, ce qui est pratique avec différents prix et avantages. Pour le processus de commande, nous devons créer un compte sur le site Web. Vous pouvez utiliser le lien d'inscription et créer un nouveau compte. une fois le compte créé, vous verrez quelque chose comme ci-dessous.

La prochaine étape consiste à télécharger vos fichiers Gerber et à passer une commande réussie pour commencer la fabrication. Une fois votre Gerber généré, il est recommandé de les compresser ensemble dans un seul fichier et de les télécharger

Une fois le téléchargement terminé, vous pouvez voir la commande sur la page de votre compte.

Votre commande sera analysée correctement et une fois prête pour la fabrication, ils vous demanderont le paiement et une fois le paiement effectué, la fabrication commencera.

Ils consacrent beaucoup d'efforts à l'analyse de vos fichiers Gerber car ils peuvent contenir des erreurs et peuvent ne pas bien se fabriquer si les trous sont trop petits ou si d'autres erreurs de conception s'y trouvent.

Une fois le PCB vérifié et fabriqué, vous recevrez le PCB en quelques jours et prêt à être travaillé dessus.

POUR UNE RÉDUCTION SPÉCIALE, VEUILLEZ VISITER LE LIEN: NextPCB et vous pourriez obtenir 10 % de réduction sur la commande d'assemblage de PCB et de PCB (validation d'activité: 26 mars 2020 - 30 avril 2020)

Merci d'avoir lu cet article en espérant qu'il vous aide. N'oubliez pas de consulter les autres articles de cette série.