Tirer le meilleur parti de votre commande de PCB (et corriger les erreurs) : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Lorsque vous commandez des PCB en ligne, vous obtenez souvent 5 ou plus de PCB identiques et n'avez pas toujours besoin de tous. Le faible coût d'avoir ces circuits imprimés sur mesure est très attrayant et nous ne nous soucions souvent pas de ce qu'il faut faire avec les supplémentaires. Dans un projet précédent, j'ai essayé de les réutiliser du mieux que je pouvais et cette fois, j'ai décidé de planifier à l'avance. Dans un autre Instructable, j'avais besoin d'un PCB pour contenir quelques cartes de développement de microcontrôleurs Espressif et j'ai pensé que ce serait le cas idéal pour les PCB réutilisables. Cependant, tout ne se passe pas comme prévu.

Étape 1: Concevoir

Ce projet nécessitait un PCB pour héberger une carte de développement ESP32 et une carte de développement ESP8266 de type Lolin. Ces deux cartes ont pas mal de broches d'E/S utiles qui n'allaient pas du tout être utilisées dans ce projet. Les cartes supplémentaires pourraient être très utiles plus tard si davantage de ces broches inutilisées étaient accessibles. Je voulais également accueillir deux variantes des cartes de développement ESP32. J'avais la version 38 broches et la version 30 broches. En comparant les brochages des deux, on peut voir que si la broche "1" de la variante à 30 broches est branchée sur la position de la broche 2 de la version à 38 broches, alors la plupart des broches du côté gauche correspondraient. J'ai décidé que je pouvais résoudre ce problème en utilisant soigneusement des cavaliers.

Sur le côté droit du tableau, ils ne correspondaient pas très bien. Les broches I2C (IO22 et IO21) étaient bonnes, tout comme UART0 (TX0 et RX0), mais les broches SPI et UART2 étaient toutes décalées. J'ai pensé que je pourrais également résoudre ce problème avec des cavaliers. Ce plan était donc de pouvoir utiliser les deux types de cartes ESP32 et également de remplir le PCB avec autant d'en-têtes de broches IO que je pensais pouvoir en utiliser un jour. Je voulais aussi la possibilité d'utiliser les deux cartes (ESP32 et ESP8266) séparément, donc la disposition devrait permettre de couper le PCB.

Étape 2: La disposition du PCB

J'ai commencé par la conception initiale (de base) dont j'avais besoin pour ce projet, puis j'ai décidé de la mettre à niveau pour l'adapter à autant d'utilisations que je pouvais raisonnablement en tenir sur la carte. Vous pouvez voir dans le deuxième schéma qu'il est un peu plus chargé.

Le PCB ne pouvait pas être plus grand que 100 mm x 100 mm (plus petit serait mieux), donc cela ajoutait un peu de contrainte d'espace. J'avais la mise en page initiale dans Fritzing et j'ai décidé de continuer, mais je ne me suis pas trop soucié de la vue de la maquette car vous pouvez le voir, elle est presque inintelligible.

J'ai configuré plusieurs connecteurs de port I2C pour les cartes ESP32 et ESP8266, j'ai configuré chacun pour avoir leur propre connecteur d'alimentation et j'ai sorti certaines des broches d'E/S numériques pour les deux. J'ai placé des trous de montage supplémentaires pour leur permettre d'être coupés et montés séparément. J'ai décidé que je ne m'embêterais pas du tout avec IO00, IO02 ou IO15 et je me suis retrouvé avec la disposition représentée.

Pour une utilisation avec la carte ESP32 à 38 broches, les cavaliers suivants devaient être court-circuités: JG1, JG2 et JG4

Pour une utilisation avec des cartes ESP32 à 30 broches, ces cavaliers devaient être court-circuités: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT et JPR.

Étape 3: Les PCB

J'ai commandé les PCB auprès de PCBWay, mais il existe d'autres fabricants qui proposent des services économiques et rapides similaires. Ils avaient fière allure… jusqu'à ce que je regarde de plus près. La largeur des empreintes des cartes ESP32 et ESP8266 n'était pas correcte. La largeur de l'empreinte (entre les broches) était de 22,9 mm au lieu de 25,4 mm pour la carte ESP32 et de 27,9 mm pour la carte ESP8266. La disposition des trous de la prise d'alimentation CC ne correspondait pas non plus à mes prises d'alimentation (et les trous étaient trop petits). Ce n'était pas la faute du fabricant de PCB, c'était la mienne. J'aurais dû vérifier tout cela bien sûr et maintenant je devais trouver un moyen de contourner le problème. J'ai également fait un test pour voir quels autres problèmes surgiraient et, bien sûr, cela a ruiné la configuration du cavalier SPI (qui d'ailleurs n'allait pas fonctionner comme prévu).

J'ai découvert que si je pliais les broches femelles à 90 degrés, je pouvais les souder à la surface du PCB en permettant un certain ajustement de la largeur. Après avoir soigneusement soudé les broches d'angle et vérifié la largeur, je les ai tous soudés en place et j'ai testé l'ajustement. Ça a marché!

La prise d'alimentation nécessitait une solution de contournement similaire, mais le reste des en-têtes s'adapte bien. J'ai rempli un PCB non coupé et l'ai testé avec ma configuration de serveur Web et il a bien fonctionné. Je suis ensuite passé aux circuits imprimés coupés. La carte Lolin ESP8266 a bien fonctionné, mais l'espacement des trous de montage était un peu proche.

La carte ESP32 à 30 broches a également bien fonctionné, mais le port SPI ne fonctionnait pas et la seule solution à cela était les câbles de raccordement sur la face inférieure de la carte.

Étape 4: Notes finales

Dans l'ensemble, je pense que cela valait la peine de rendre les planches plus réutilisables. et j'ai déjà commencé à utiliser l'un des PCB coupés pour tester un futur projet. Je le préfère de loin à l'utilisation de planches à pain. Je n'utiliserai probablement plus Fritzing, car il n'est pas convivial pour créer des empreintes/symboles par rapport à d'autres packages (par exemple KiCad). Cela rend très facile la lecture des vues de la maquette, tant qu'elles ne sont pas trop complexes.

Les leçons apprises sont:

1. Vérifiez toujours les empreintes d'autres sources pour vous assurer qu'elles correspondent à la pièce que vous tenez dans vos mains.
2. Utilisez un logiciel EDA qui permet de modifier (raisonnablement) facilement les symboles et les empreintes.
3. Attendez-vous à l'inattendu et profitez-en au mieux !

Une note supplémentaire est de toujours s'assurer que les brochages sont les mêmes lors de la récupération de symboles tiers pour votre schéma. Je n'ai eu aucun problème avec cela, mais dans le passé, j'ai eu un problème où un régulateur de tension commun avait des brochages différents entre les fabricants.