लाइन फॉलोअर रोबोट के लिए पीसीबी डिजाइन - अर्नब कुमार दास: 4 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

यह परियोजना मान रही है कि हमने पहले ही घटक चयन कर लिया है। एक प्रणाली को ठीक से चलाने के लिए यह समझना महत्वपूर्ण है कि प्रत्येक घटक बिजली, वोल्टेज, करंट, स्पेस, कूलिंग आदि के संदर्भ में क्या मांग करता है। प्रत्येक घटक के बीच निर्भरता को समझना भी महत्वपूर्ण है। तर्क स्तर, संचरण शोर, प्रतिबाधा आदि जैसी निर्भरताएँ। कृपया सिस्टम आवश्यकताएँ, घटक / सामग्री चयन के बारे में पिछले लेखों के बारे में पढ़ें।

इस परियोजना का एक बहुत ही महत्वपूर्ण डिजाइन पहलू पीसीबी है, क्योंकि हमारा लक्ष्य लाइन फॉलोअर रोबोट के फॉर्म फैक्टर को जितना संभव हो उतना कम करना है जो बदले में वजन कम करता है। छोटा आकार और कम वजन दक्षता बढ़ाता है और वायुगतिकीय घर्षण के कारण होने वाले नुकसान को भी कम करता है। यदि आप एक F1 रेसिंग कार देखते हैं तो आप समझ सकते हैं कि यह वायुगतिकी में कितनी कुशल है। दक्षता में सुधार और वजन कम करने के लिए, हमें किसी भी अनावश्यक घटक को हटाना होगा और द्रव्यमान के केंद्र को जितना संभव हो उतना नीचे ले जाना होगा। ऐसा करने के लिए, मैंने पीसीबी को चेसिस के रूप में उपयोग करने के बारे में सोचा। यह वजन कम करेगा और सीएम को बहुत कम कर देगा, जो बदले में मोड़ के दौरान स्थिरता बढ़ाता है। पीसीबी के साथ चेसिस बनाने से असेंबली में लगने वाला समय भी कम हो जाता है और चीजें आसान हो जाती हैं क्योंकि हमें बस घटकों को सही जगह पर मिलाना होता है और सॉफ्टवेयर का परीक्षण शुरू करना होता है। चूंकि पीसीबी का निर्माण रोबोट और सीएनसी मशीनों द्वारा किया जाएगा, यह किसी भी अन्य चेसिस से बेहतर दिखता है।

चरण 1: प्रयुक्त सॉफ्टवेयर

इस परियोजना के लिए, मैंने विशेष रूप से फ्रीवेयर और ओपन सोर्स सॉफ्टवेयर्स का उपयोग किया है ताकि छात्र और कोई अन्य व्यक्ति जिसके पास भुगतान किए गए सॉफ़्टवेयर तक पहुंच नहीं है, वह भी परियोजना को कुशलतापूर्वक और पेशेवर रूप से कर सके।

मैंने स्कीमैटिक्स और पीसीबी डिजाइन के लिए KiCad का उपयोग किया और मेरा विश्वास है कि यह अद्भुत सॉफ्टवेयर है। इससे पहले मैंने ईगल सीएडी और अल्टियम का उपयोग किया है, लेकिन भले ही KiCad मुफ्त है, लेकिन इसमें आपके पीसीबी को पेशेवर रूप से डिजाइन करने और इसे निर्मित करने के लिए सभी महत्वपूर्ण क्षमताएं और उपकरण हैं। यहां तक कि इसमें आपके PCB के लिए 3D विज़ुअलाइज़ेशन भी उपलब्ध है।

KiCad सुइट में पाँच मुख्य भाग हैं:

• KiCad - परियोजना प्रबंधक।
• Eeschema - योजनाबद्ध कैप्चर एडिटर।
• पीसीबीन्यू - पीसीबी लेआउट प्रोग्राम। इसमें 3डी व्यू भी है।
• GerbView - Gerber दर्शक।
• Bitmap2Component - PCB आर्टवर्क के लिए छवियों को पैरों के निशान में बदलने का एक उपकरण।

मैं विवरण में यह नहीं दिखाने जा रहा हूं कि एक योजनाबद्ध और पीसीबी लेआउट कैसे डिजाइन किया जाए क्योंकि यह इस पोस्ट / लेख का दायरा नहीं है। इस लेख का मुख्य महत्व KiCad के आउटपुट को प्रदर्शित करना और यह दिखाना है कि इसे कैसे ऑर्डर और निर्मित किया जाता है। इससे पहले कि हम योजनाबद्ध डिजाइन के साथ शुरू करें, एक प्रोजेक्ट फ़ोल्डर बनाने और उसके अंदर सभी फाइलों को रखने की सलाह दी जाती है। नीचे एक उदाहरण है।

चरण 2: योजनाबद्ध

योजनाबद्ध के लिए, हमें स्कीमा टूल संपादित करें या Eeschema से खोलना होगा। एक बार खोलने के बाद आपको नीचे की तरह एक विंडो में एक खाली दस्तावेज़ देखना चाहिए।

कभी-कभी हमें नए योजनाबद्ध प्रतीक बनाने की आवश्यकता होती है क्योंकि डिफ़ॉल्ट पुस्तकालय में वे नहीं हो सकते हैं। आपको उन घटकों के लिए डेटाशीट का अध्ययन करने और उन्हें एक कस्टम लाइब्रेरी में जोड़ने की आवश्यकता है जैसा कि मैंने अपने मामले में किया था। मैंने QTR-8RC सेंसर, OLED डिस्प्ले SSD1306, TB6612FNG मोटर ड्राइवर बोर्ड, एन्कोडर्स के साथ N20 मोटर के लिए लाइब्रेरी सिंबल बनाए। एक बार पुस्तकालय के प्रतीक बन जाने के बाद मैंने उन्हें एक प्रणाली बनाने के लिए एक साथ जोड़ा।

आप नीचे दिए गए लिंक से योजनाबद्ध डाउनलोड कर सकते हैं। बाद में ट्यूटोरियल के अंत में, मैं KiCad के लिए कुछ अच्छे ट्यूटोरियल जोड़ूंगा ताकि आप इसे स्वयं सीख सकें और कर सकें।

डिजाइन डाउनलोड करने के लिए मेरी वेबसाइट देखें:

चरण 3: पीसीबी लेआउट

एक बार योजनाबद्ध समाप्त हो जाने के बाद पीसीबी बोर्ड को लेआउट करने का समय आ गया है। कभी-कभी आपको कुछ घटकों के पदचिह्न बनाने की भी आवश्यकता होती है यदि वे पुस्तकालय में मौजूद नहीं हैं। फ़ुटप्रिंट बनाने के लिए आप KiCad में फ़ुटप्रिंट लाइब्रेरी एडिटर टूल का उपयोग कर सकते हैं।

मैंने यहां दो-परत डिज़ाइन का उपयोग किया है क्योंकि जब आपके पास बोर्ड पर कई घटक वितरित होते हैं तो यह लेआउट करना बहुत आसान बनाता है। पीसीबी डिजाइन के साथ शुरू करने के लिए हमें KiCad में PCB लेआउट एडिटर प्रोग्राम खोलना होगा। आपको नीचे जैसा कुछ दिखना चाहिए लेकिन उसमें एक खाली दस्तावेज़ होना चाहिए।

हम पीसीबी मैन्युफैक्चरिंग सर्विस नेक्स्टपीसीएएस का उपयोग करेंगे, इसलिए यह देखना महत्वपूर्ण है कि उनके निर्माण के लिए उनके पास न्यूनतम और अधिकतम तकनीकी सीमाएं क्या हैं। यह जांचने के लिए कि हमें उनके क्षमता पृष्ठ पर जाने की आवश्यकता है। मुख्य पैरामीटर जिन्हें हमें जांचना है वे हैं:

• मैक्स। आयाम 510 * 590 मिमी
• न्यूनतम। ट्रेस 4mil / 0.1mm
• न्यूनतम। ट्रेस स्पेसिंग 4mil / 0.1mm
• न्यूनतम। छेद का आकार 0.3 मिमी
• न्यूनतम। व्यास 0.45 मिमी. के माध्यम से
• वाया टू ट्रेस स्पेसिंग 5mil
• ड्रिल होल आकार 0.2-6.3 मिमी
• आउटलाइन का पता लगाएं≥0.4mm

उपरोक्त मापदंडों के आधार पर हमें KiCad Layout Editor में अपने डिजाइन नियमों को समायोजित करना होगा।

ट्यूटोरियल के अंत में, मैं KiCad में PCB डिज़ाइनिंग के बारे में कुछ अच्छे ट्यूटोरियल संलग्न करूँगा जिनसे आप सीख सकते हैं। नीचे संलग्न पीसीबी डिज़ाइन है जिसे आप अपने संदर्भ के लिए उपयोग कर सकते हैं।

डिज़ाइन डाउनलोड करने के लिए मेरी वेबसाइट पर जाएँ:

चरण 4: पीसीबी विनिर्माण

इससे पहले कि हम पीसीबी फैब्रिकेशन हाउस / इंडस्ट्री जैसे नेक्स्टपीसीबी में पीसीबी का निर्माण करें, हमें अपने डिजाइन को एक मैन्युफैक्चरेबल फॉर्मेट में बदलने की जरूरत है जिसे उद्योग की मशीनों द्वारा पढ़ा जा सकता है।

उपरोक्त सेटिंग्स का उपयोग सभी Gerber फ़ाइलों की पीढ़ी के लिए किया गया था। यह सलाह दी जाती है कि आप फ़ाइलों को एक अलग Gerber फ़ोल्डर में निर्यात करें जैसा मैंने किया है।

पीसीबी के छेद के बारे में जानकारी एक अलग ड्रिल फ़ाइल में संग्रहीत की जाती है और यह उत्पन्न करने के लिए कि मैंने नेक्स्टपीसीबी के लिए उपरोक्त कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया है। अन्य निर्माताओं की अलग-अलग सेटिंग्स हो सकती हैं। NextPC का चयन करने के कई कारण हैं, इसका एक कारण उनकी निर्माण प्रक्रिया के बारे में उनकी पारदर्शिता है। नीचे उनके कारखाने से कुछ तस्वीरें हैं।

वे विभिन्न प्रकार के भुगतान विकल्प भी स्वीकार करते हैं: पेपाल, बैंक ट्रांसफर, वेस्टर्न यूनियन, मुख्यालय में नकद भुगतान। शिपिंग विधियों के लिए, उनके पास डीएचएल, फेडेक्स, हांगकांग पोस्ट है जो विभिन्न कीमतों और लाभों के साथ सुविधाजनक है। ऑर्डर करने की प्रक्रिया के लिए, हमें वेबसाइट पर एक खाता बनाना होगा। आप साइनअप लिंक का उपयोग कर सकते हैं और एक नया खाता बना सकते हैं। अकाउंट बन जाने के बाद आपको नीचे जैसा कुछ दिखाई देगा।

अगला कदम है अपनी Gerber फ़ाइलें अपलोड करना और निर्माण शुरू करने के लिए एक सफल ऑर्डर देना। एक बार आपका Gerber जनरेट हो जाने के बाद, उन्हें एक फ़ाइल में एक साथ ज़िप करने और उन्हें अपलोड करने की अनुशंसा की जाती है

अपलोड समाप्त होने के बाद आप अपने खाता पृष्ठ में आदेश देख सकते हैं।

आपके आदेश का ठीक से विश्लेषण किया जाएगा और एक बार जब यह निर्माण के लिए तैयार हो जाएगा तो वे भुगतान के लिए कहेंगे और भुगतान को मंजूरी मिलने के बाद निर्माण शुरू हो जाएगा।

वे आपकी Gerber फ़ाइलों का विश्लेषण करने में अच्छा प्रयास करते हैं क्योंकि इसमें त्रुटियां हो सकती हैं और यदि छेद बहुत छोटे हैं या इसमें कोई अन्य डिज़ाइन त्रुटियां हैं तो वे अच्छी तरह से निर्माण नहीं कर सकते हैं।

एक बार जब पीसीबी सत्यापित और निर्मित हो जाता है तो आप कुछ दिनों में पीसीबी प्राप्त कर लेंगे और उस पर काम करने के लिए तैयार होंगे।

विशेष छूट के लिए कृपया लिंक पर जाएं: NextPCB और आप PCB और PCB असेंबली ऑर्डर के लिए 10% छूट प्राप्त कर सकते हैं (गतिविधि सत्यापन: 26 मार्च, 2020 - 30 अप्रैल, 2020)

इस लेख को पढ़ने के लिए धन्यवाद आशा है कि यह आपकी मदद करेगा। इस श्रृंखला के अन्य लेखों को देखना न भूलें।