月度存档: 2月 2024

DIY USB 电流表(2):PCB 布局布线

在前一篇 《DIY USB 电流表(1):元件选型和原理图绘制》 中介绍了 DIY 一个 USB 电流表的需求列表,以及将它所需要的元件确定下来,并在立创 EDA 中将整体功能的原理图绘制完成,现在就可以开始在立创 EDA 中进行布局布线了。

PS. 我也还是一个初学者,如果文章中有一些错误或不足,还请多多指教。

布局布线效果预览

pcb preview

转换原理图到 PCB

通过立创 EDA 的 设计>更新/转换原理图到PCB 菜单,就可以将原理图中所有元件放置到 PCB 设计页面中,并且已经都将每个元件的网络配置且连接好。

pcb design 1

布局布线

设计预期外形

我们首先需要做的就是将元件根据用途大概放置到对应的区域,先来根据目标的形态绘制一个草图。

pcb design 2

初步确定布局

首先使用放置板框功能,画一个 PCB 的边框,可以根据实际预期 PCB 大小,将板框设置成那个尺寸,例如这里先设置成 45mm*70mm。

这里可以使用立创 EDA 的交叉选择功能,在原理图中选择对应功能区域的元件,然后按 Shift+X,就可以在 PCB 设计页面中选择对应的元件,方便将归属于同一功能的元件都选中,然后放置到目标位置去。

pcb layout

这样就可以大概将整体布局确定下来,后续就可以在这个基础上进行布线了,当然最终效果会比这个紧凑很多,可以在布线过程中不断调整。

精细调整布局

在初步确定布局之后,就可以根据每个模块的功能,将它们目标的布局确定下来,例如这里 DC-DC 模块,就可以根据一般 DC-DC 模块布局的需求,先把相关电阻、电容、电感的位置放置完毕,再进行最后的布线。

像 …

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DIY USB 电流表(1):元件选型和原理图绘制

USB 电流表在电子 DIY 中还是比较常用的,可以用它来观察目标设备的实时电流、电压以及功耗。

作为电子 DIY 爱好者,做一个自己的 USB 电流表也是一件顺理成章的事。这里把之前已经开源的一个 USB 电流表的原理图来添加一些详细说明,对于初学者来说可以大概搞明白一个简单设备的原理图该怎么画。

当然我也还是一个初学者,如果文章中有一些错误或不足,还请多多指教。

USB 电流表成品效果

电压、电流、功率、容量界面

ui-1

功率历史图表界面

ui-2

需求分析和元件选型

在最开始搞一个入门 DIY 的产品,还是不要搞太复杂,尽量从简单的开始,先确定一下需求范围,降低整体开发难度,一方面减少原理图绘制之类的工作量,另外一方面,也可以增加成功率,防止半路弃坑 🤣。

需求分析

作为一个 USB 电流表,主要功能就是电流、电压等指标的采集,以及作为现在已经普及度非常高的 USB Type-C 接口和 USB PD 充电都需要支持一下,然后再通过屏幕展示出来采集的数据就可以了。

因此根据需求大概确定以下功能点:

  • USB Type-C 输入与输出
  • PD 协议透传
  • 支持 5~20V 电压检测
  • 支持 0~5A 电流检测
  • 支持功率计算、容量统计
  • 支持功率历史图表显示
  • 支持统计数据记录与清除
  • 按键切换电压电流数据与功率历史图表
  • 使用 12864 OLED


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将节省进行到底,使用激光雕刻机和牛皮纸 DIY SMT 钢网

将节省进行到底

自从有了嘉立创 PCB 免费打样之后,我玩电子 DIY 基本上都是直接上 PCB 而不是洞洞板 + 模块了。在打样完 PCB 之后,一般都是选择手工焊接元件,以前都是直接使用针筒式锡膏点锡的方式来进行上锡,然后再用电铬铁或者加热台完成手工焊接操作。

但是在面临越来越复杂的 PCB,并且使用了 0603 甚至 0402 封装的元件之后,针筒式锡膏就很难控制挤出量了,并且一块板子几百个焊盘需要点锡的话,工作量实在太大了。

这个时候就可以按照 SMT 标准流程,使用钢网刷锡膏的方式来给焊盘上锡了。最开始也是使用了嘉立创的钢网服务来配备钢网,但是他们的费用还是比较高的,不管板子大小,一个钢网就需要 50 元,打样都已经白嫖的,再花 50 元似乎不太值。

后来再在淘宝上找到了一些钢网制作店铺,可以针对打样的 PCB 大小制作钢网,价格就便宜不少,加上运费在 15 元左右,这个价格也还算实惠了。

不过在 B 站看到一些视频使用 3D 打印机制作钢网的视频之后,启发了我,想到闲置的那台激光雕刻机,似乎也可以用激光雕刻机来完成钢网的制作。

最终在尝试几次之后,选择了 90 克覆膜牛皮纸来作为制作钢网的材料,毕竟一般激光雕刻机的功率并不够用来雕刻钢片。

准备工具

  • 激光雕刻机
  • 90 克覆膜牛皮纸
  • 立创 EDA 专业版
  • LaserWeb

制作激光雕刻 Gcode 文件

对于使用 …

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