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绝佳的数字电子技术实践

TD4 CPU 原理详细教程

简介


如何使用 9 种 14 个 74 系列芯片,自己构造一个 4 位 CPU(中央处理)的可编程计算机系统

CPU 的核心原理其实非常简单,其实任何人都只需要非常基础的一点数字电子技术知识,就可以用 14 个 74 系列芯片,完成一个 4 位简单计算机的设计。这本大概在十几年前就已经在日本出版并风靡电子爱好者圈子的一本好书,既可以给对计算机工作原理好奇的青年爱好者作为制作范例,又可以成为让大学本科学完数字电子技术等相关课程后用于学生大作业或课程设计改进的雏形和范例(实话说,比交通的什么之类的例子实在是好太多,因为今天是计算机的时代,大家显然会对这样的例子兴趣更加浓厚)。我花了大概一天半的时间,就基本搞懂了这个例子的原理,写下这篇文档分享给大家,希望大家也能向我一样动手坐一坐,对数字计算机的工作原理感悟体会更深刻,共勉!

总电路图(点击可放大)

使用EAGLE画原理图

介绍

用EAGLE设计PCB需要两步。首先设计你的原理图,然后进行基于该原理图的印刷电路板PCB的布线。EAGLE的电路板编辑器和原理图编辑器紧密结合在一起。一个好的原理图是方便进行PCB布线的前提。它将在制作电路板前帮助您查找可能的错误,然后当某个部分不能正常工作时它能协助你反过来查看电路原理图是否存在问题。

本教程的第一部分是使用EAGLE系列,这部分讲述的是EAGLE的原理图设计。第二部分是:使用EAGLE对电路板布局,我们将使用在本教程中设计的原理图作为基础实例去展示我们的主板布局。

Schematic and board layout from Using EAGLE tutorials

推荐阅读

如果你想要完成本教程,请确保您已经安装了EAGLE软件。在继续阅读教程之前,肯定通读以下教程:

创建项目

我们将由为我们的设计创建一个新工程文件夹开始。在控制面板,在“Project”树下,右击你想放置工程的目录(默认EAGLE在你的home文件夹里创建一个“eagle"目录),然后选择”New Project"

How to create a project folder

给新创建的、 红色的项目文件夹一个描述性名称。比如" Bare Bones Arduino "。

Project folder created

项目文件夹像任何正常的文件系统文件夹,除了他们含有一个被称为”eagle.epf"的文件。EPF文件链接你的原理图和电路板在一起,并且也保存一些你可能特别为这个项目设置的参数。

创建原理图

项目文件夹将包含原理图和电路板设计文件(也有最终我们的gerber文件)。开始设计过程,我们需要展示一个原理图。

添加一个原理图到一个工程文件夹,右键文件夹,鼠标悬停在“New"然后选择”Schematic“。

Creating a new schematic

一个新的,空窗口应该立即弹出。欢迎到原理图编辑器!

给原理图添加元件

原理图设计是两步过程。第一你要添加所有的元件到原理图表,然后这些元件需要连接到一块。你可以混合步骤——添加少量元件,连线少量元件,然后添加多一点——但是因为我们已经有一个参考设计我们将一下子添加所有。

使用ADD工具

添加工具5.1(在左边的工具栏上,或在编辑菜单下)——就是你将使用来在原理图上放置每个单一元件。ADD工具打开一个库导航器,你可以扩展特定的库查看它含有的元件。一个元件在左边被选中,右边的视图更新显示元件的原理图符号和它的封装。

An example of navigating the ADD tool

ADD工具也有查找功能——非常有用当你浏览许多库去找一个元件。查找非常按文字的,所以不要拼错东西!你可以通过放置一个星号(*)在你的条目之前或之后添加通配符到你的查找。例如如果你搜索atmega328你应该在库里找到单一元件或包组,但是如果你搜索*atmega328*(注意前后星号),你将发现更多版本的集成电路(因为他们实际上被命名为”ATMEGA328P").你将可能想熟悉总是添加星号在你条目前后。

Searching the ADD tool. Wildcards!

实际上从库中添加一个元件选择你想要的元件点击“OK",或者双击你的元件。

第一步:添加框架

框架不是最终PCB布局的重要组件,但是它使你的原理图看起来整洁和有组织。这个框架我们相应的应该在SparkFun-Aesthetics库,它被命名为FRAME-LETTER。通过查找或浏览找到它然后添加它到你的原理图。

Adding the frame

在你选择你想添加的组件后,它将”发光“然后开始悬浮跟随你的鼠标。为了放置这个元件,左击(一次!)。让我们放置这个框架所以它的左下角正好从原点开始(小的点十字,原理图的静态位置)。

Frame added

放置元件之后,ADD工具假定你想添加令一个——一个新的框架应该出现跟随你的鼠标。为了摆脱添加模式ESC按两次或仅仅选择一个不同的工具。

第二步:保存(经常保存)

现在你的原理图是一个没有标题的缓存文件。为了保存到File>Save,或点击蓝色软盘按钮 — —9。用一些描述性的东西命名你的原理图。”BareBonesArduino.sch"(SCH是所有EAGLE原理图的文件格式)。

作为奖励,保存之后,你的框架应该相应更新(你可能移动屏幕,或到View>Redraw)。

第三步:添加电源输入

下次我们将添加四个不同元件专门用于我们的电压供应输入。使用添加工具用于这些元件:

元件描述 元件名称 数量
5.5mm Barrel Jack (PTH) SparkFun-Connectors POWER_JACKPTH 1
0.1µF Ceramic Capacitor SparkFun-Capacitors CAPPTH 1
Voltage Supply Symbol SparkFun-Aesthetics VCC 1
Ground Symbol SparkFun-Aesthetics GND 2

所有的这些元件将走在原理图框架的左上方。像这样安排︰

Power circuitry placed

如果你需要移动元件,使用MOVE工具——11(左工具条或者在Edit菜单下)。在元件上左击一次选取它(你的鼠标应该悬浮在元件的红“+”原点)。然后在一次左击当它需要放在的地方。

第四步:微处理器和支持电路

下一步我们将设计的主要组件——ATmega328微控制器——包括一些支持它的组件。这是我们将要添加的组件:

元件描述 精确元件名 数量
ATmega328P (PTH) SparkFun-DigitalIC ATMEGA328P_PDIP 1
¼W Resistors SparkFun-Resistors RESISTORPTH-1/4W 4
5mm LEDs SparkFun-LED LED5MM 3
0.1µF Ceramic Capacitor SparkFun-Capacitors CAPPTH 1
Voltage Supply Symbol SparkFun-Aesthetics VCC 2
Ground Symbol SparkFun-Aesthetics GND 4

当你放置它们旋转元件时,选择四个旋转工具条之一——12——或右击在放置元件之前。放置你的微控制器在框架中心,然后在它周围添加其它的元件像这样:
Microcontroller circuit added

第五步:添加连接端子

三个连接端子将结束我们的设计。一个8脚接头分开模拟引脚,一个6脚串行编程头,然后是一个2x3脚ICSP编程头。这里是这步要添加的3个元件:

元件描述 精确元件名 数量
8-Pin 0.1" Header SparkFun-Connectors M081X08 1
2x3 AVR Programming Header SparkFun-Connectors AVR_SPI_PRG_6PTH 1
6-Pin Serial Programming Header SparkFun-Connectors ARDUINO_SERIAL_PROGRAMPTH 1
Voltage Supply Symbol SparkFun-Aesthetics VCC 2
Ground Symbol SparkFun-Aesthetics GND 2

最终!这是你的添加了每一个元件原理图看起来的样子:

Microcontroller circuit added

下面我们便一起来连接它们。

连接原理图

当所有组件添加到了我们的原理图,是时候把它们连在一起了。在我们开始之前有一个重要的警告:即使我们在原理图中连接元件,我们不使用WIRE工具——15——去连接它们。相反,我们用的是NET工具——16——(在左边的工具栏或者在Draw菜单下)。wire工具更应该说是一个几何画线工具,仅仅起到标示的作用。NET工具才是用在连接元件,建立电气连接的工具。

Use NET not WIRE

使用NET工具

为了使用NET工具,悬浮在引脚的尾端(尽可能近,如果需要的话放大),然后左击一次开启一条线。现在一条绿色的线应该跟随你的鼠标移动。终止这条网线,左击其它的引脚或网线。

Routing GIF

 最难的部分,有时候,是确定电路符号的哪一部分是真正的引脚。通常它们由细的,水平,元件一侧出发的红线识别。有时(不总是)它们用引脚数字标记。当你开始或结束一条网线时确保你点在引脚的终端。

连接电源输入电路

回到左上角,像这样连接电源输入电路:

Power circuit wired up

无论何时一条网线分成两个方向,一个连接节点将会产生。这表示所有三个交叉的网线是连在一块的。如果没有节点,这些网线没有连在一块。

连接ATmega328电路

下一步,我们将连接ATmega328到它的支持电路。有LED,一个连接端子,电阻,电容和VCC/GND符号要连接:

Wiring the ATmega circuit

 不要忘记在LED,电阻,和GND符号添加网线!

给总线命名和做标记

最后的我们要连的网线不会轻松的简单连接。例如,我们需要连接JP2上的TXO脚到ATmega328的RXD脚,自始至终在另一边。你可以直接连,它可以工作,但是它将真的很难看。相反,我们将使用网络存根然后给它们独特的名字连接它们。

我们将开始添加短的,一边网线到串行接头的六个脚的每一个脚。以一个脚的一个网线开始,就像你已经做的。通过左击到右侧引脚有一些格子长度终止这个网线。然后,不是连接到另外的引脚,只是点击ESC结束连线。当你完成,它应该像这样:

Net stubs added to connector pins

接下来,我们使用NAME工具——28——(在左边的工具栏或者在编辑菜单下)——去命名六根线。当NAME工具被选择后,单击一个线路就会出现一个新的对话框。先给最上面的线路命名为GND引脚,删除自动匹配的名字(比如N$14),然后用GND代替它。这会导致一个警告对话框,询问你是否想要连接这个线路到其他所有都叫GND的线路。点击YES。

在命名了一个线路后,你应该使用LABEL工具——22——去添加一个文本标签。当选择了这个工具。单击你刚刚命名的线路。它再生出一个写着GND的文本,再次单击把文本放在你的线路上方。

接着,剩下的五个线路也是同样的方法。最后,他们看起来想这样(给TXO引脚的线路一个命名为RX,连接RXI的线路叫做TX):

Net stubs named and labeled

 VCC应该仅仅是其它的网线警告你,你将被连到其它被称为“VCC"(连到VCC电压节点的一切)。至于其它命名的网线,我们将需要在其它地方创建同样的存根。到底哪儿?是的,我们需要在ATmega328上添加一个”RX"和“TX"网线,还有附近的”DTR":

Naming and labeling RX, TX, and DTR

虽然这里没有绿色连接线连接这些引脚,但是这些有相同名字的线路都已经被连接。

我们需要做很多名字把2*3编程接线头和ATmega328相连接。首先,像下面连接接线头(标记为MOSI, MISO, SCK, 和 RESET)

ICSP connecter wired

然后,回到ATmega328,添加四个同样的命名的/标签的网线:

ATmega328 SPI pins named/labeled

啊——你完成了。兴奋,是时候使用EAGLE对电路板布局啦!当你的原理图完成,它看起来应该像这样:

Final schematic


原理图设计已经完成,但是在进行到pcb布线教程前,我们想分享一些要点:

提示与技巧

命名和取值

每个在你的原理图上的元件都有两个可编辑文本区域:名字和值。名字是身份标记比如R1,R2,LED等等。每个在原理图上的元件都有一个独特的名字,你可以用NAME工具——28——改变任何一个元件的名字?

一个元件的值允许你去分辨元件的不同特性。比如,你可以设置一个电阻的电阻值和一个电容的电容值。元件值的重要性主要取决于它是什么类型的元件。像电阻电容等等,当你积累了一堆材料或者一沓表格时,它们的值是很重要的信息。要调整元件的值,使用 VALUE 工具——29 .

检查连线

SHOW工具————30对于查证你的原理图上引脚的连接是否正确是很有用的。如果你在一个线路上使用SHOW,每个连接的引脚都被标亮。如果你不确定两个相同名字的线路是否正确连接,那么就使用SHOW工具吧。比如,用该工具选定GND,那么将有一批GND被标亮。

SHOWing a GND trace

除了使用SHOW,你还可以暂时移动元件检查线路是否与它连接。用MOVE移动元件,跟该元件连接的线路将调整去适应它。这个只是去检查。你点击ESC退出移动(或者当你无意中移动了元件,你可以选择撤销)

Moving a part to verify a connection

如果所有的线路跟随元件一起移动,那么所有的线路连接都是对的。

如果一个线路不跟随元件移动,那么它没有与元件正确连接。重复确认你是否连接了每个引脚的终端,而不是超过终端或者没有连接。

Poorly routed net

如果你有一些没有正确连接的线路,删除34 它,然后重新连接。

整组移动/删除/等等

任何你使用在单个元件上了工具,都可以用在组上。建立组和在组上操作只需要两步。首先,使用组工具35去选择你想要修改的元件,您可以按住鼠标左键,并拖动一个框在他们周围,或单击多次在一个组的周围绘制一个多边形。一旦一个组做成,每个在组里面的物体都会放大。

在建立了组后,选择你要使用的工具。在左边底层的状态框将给出你选择的工具的一些有用信息:

Group move status box

为了操作一个组,你必须选择一些工具,然后按住CTRL键,在组上单击右键。在你CTRL+单击右键后,那么工具将会像操作单个元件一样操作一个组。

复制/粘贴

EAGLE的复制和粘贴工具并不像其他的复制粘贴一样使用。当使用复制工具36时,它实际上就使用了复制和粘贴功能。当你复制了原理图上任意物体的一个部分名字,文本,线路,等等。真正的复制将立即再生一个元件,并按照你的鼠标放在等待的位置。这对于你多次重复添加相同元件有很大作用。

粘贴工具37只能用于粘贴之前被你复制在剪切板的组。在用粘贴工具之前,你必须先创立一个组,然后(选用复制工具)CTRL+单击右键去复制它,此时按住ESC退出而不是粘贴。这个过程是把复制的组保存到你的剪切板里,然后你可以使用粘贴工具把它放在任何地方。当你需要复制一个原理图里的元件到另外的原理图上时,这个工具是很有用的。


cc

原始文章采用CC BY-SA 4.0,您可以自由地:

  • 演绎 — 修改、转换或以本作品为基础进行创作
  • 在任何用途下,甚至商业目的。
  • 只要你遵守许可协议条款,许可人就无法收回你的这些权利。

本文由翻译美国开源硬件厂商Sparkfun(火花快乐)的相关教程翻译,原始教程采用同样的CC BY-SA 4.0协议,为便于理解和方便读者学习使用,部分内容为适应国内使用场景稍有删改或整合,这些行为都是协议允许并鼓励的。

原始文章及相关素材链接:

https://learn.sparkfun.com/tutorials/using-eagle-schematic

导线的基本知识

引言

当有人们提到金属线材一词时,他们很可能指的是一种柔软的圆柱形金属体,其直径从几毫米到几厘米不等。金属线材可以用于受力或导电场合。 金属线材的受力载荷的场合例如使用Guy规格线,但本指南将介绍的是导电场合的线材。

wire

多股导线的内部

电线是我们社会进步与建设的重要基石。 房子里的电线使我们可以打开灯,加热炉子,甚至可以打电话。 电线用于使电流从一个地方流向另一个地方。 大多数电线在金属芯周围都有绝缘层。绝缘层是其内部电荷不能自由流动并因此不传导电流的材料。 不存在绝对的绝缘体,但是具有高电阻率的一些材料例如玻璃,纸和特氟龙是非常好的电绝缘材料。 存在绝缘是因为触摸裸线可能会使电流无意中流过人体(糟糕了)或其他不应受到影响的电线。

建议阅读:

在您开始阅读本文之前,请确保您已经知道或者学习了以下教程中所罗列的内容:

单股导线与多股导线

电线的金属线芯有两种形式,多股或单股。

Solid Wire

颜色各异的单股导线

单股导线由单根金属丝构成。 一种非常常见的单股导线被称为绕线。 多股导线由许多根金属丝组成,全部束成一组。

Stranded Wire

颜色各异的多股导线

单股导线比相同尺寸的单股导线柔韧得多。 由于这个原因,当电线需要频繁地扭曲时(例如在机器人手臂中)使用多股导线。 相反,当需要很少或不需要扭曲时,例如面包板上的原型电路,使用单股线。 使用坚固的单股线可以很容易地将电线推入面包板。 尝试在面包板上使用多股线可能非常困难,因为多股线在被压入时会分开。

线径

术语“规格”用于定义线的直径。 电线的尺寸用于确定电线可安全流过的电流。 线规可以指电气性能和机械性能。 本教程将仅涵盖电气性能。 表达导线规格有两种主要系统:美国线规(AWG)标准线规(SWG) 这两者之间的差异仅限于规格定义的表格不同,对本指南并不重要。

Wire Gauges

几种不同规格导线的近似比例示意

导线可以承载的电流取决于几个不同的因素,例如导线的成分,导线长度和导线的状态。 一般来说,较粗的电线可以承载更多的电流。Amps to Gauge

导线直径与电流载荷能力参考表

在我们的项目中,通常使用22 AWG线进行原型设计和面包板搭建。 当使用面包板时,可以用单股线,因为它非常适合面包板孔。 对于涉及焊接的其他原型设计和搭建,就应该首选多股导线了。需要注意的是不要让太大的电流流经导线,它会发热热并可能熔化绝缘层!

如何剥线

安全耐用的导线连接首先需要彻底、准确的剥线。 去除外层塑料而不削到内部的电线是至关重要的。 如果电线有缺口,连接可能会断开或发生短路。

Nice Wires

没有划伤或凹坑。 这些电线已被正确剥离

工具

一个简单的手动剥线钳是一对非常像剪刀的相对的刀片。 有几个不同大小的凹槽。这允许用户将缺口尺寸与导线尺寸相匹配,这对于不损坏导线非常重要。

Wire Strippers - 30AWG (Hakko)

 

尽管使用小刀也能剥离导线,但常会因切到金属部分而损坏导线。 用刀去掉钢丝也是非常危险的! 这把刀很容易滑倒并造成使用者受伤。

剥线

Wire in Stripper

通过简单地将手柄从导线端部或所需长度约1/4英寸处挤压,使用工具上正确的凹槽,然后稍微扭曲一点,绝缘层将被切下来。

Wire After Strip

然后,通过将剥线钳拉向导线末端,绝缘层就从导线上滑下。

技巧与提示

将导线的尺寸与剥线钳中正确的槽口相匹配非常重要。 如果缺口太大,电线不会被剥离。 如果缺口太小,则存在损坏电线的风险。 使用尺寸过小的切口意味着剥离器将收口太细,挖入下面的电线。 用于多股导线时,该工具会切断电线的外环,减小电线的总直径并降低电线的强度。 实心芯线中的缺口将严重降低线材的强度和柔韧性。弯曲时导线被折断的可能性将显著增加。Damaged Wire

这根导线没有被正确地剥离,有划伤、凹坑或缺失的线股

如果电线意外地在其中留下缺口,那么最好的行动方案是切断电线的损坏部分并重新再剥一次。

如何压接接线端子

接线端子是使用机械组件用于将电路连接在一起的装置。 连接可能是暂时的,或者永久的电气连接。

有数百种类型的接线端子。 接线端子可将两段电线连接在一起,或将电线连接到电气终端上。

Connector Types

工具

压线一词再这里表达的意思是使其中一片金属或者两者共同变形来达到固定导线的目的。这个变形过程称为压线。

crimped

金属已变形,将电线夹住并固定

为了将接线端子压接到导线上,需要使用专用工具。 注意:钳子不是压线用途的! 也不是用锤子,钳子,尖嘴钳或石头。 正确使用好的压线钳将在导线和接线端子的筒体之间形成冷焊接。 如果你将一个接线端子处卷成恰好两半,你会看到一个坚固的线与端子之间的连接。错误使用工具不会实现良好的压线效果!

为什么要达到这种完美程度? 不良的压接会在电线和连接器之间留下气穴。 气穴会吸收水分,水分会导致腐蚀,腐蚀导致电阻增加,电阻增加导致热量,并最终导致连接被破坏。

Crimper Tools

上面的压线钳会给出更好的结果,但下面的压线钳也可以很好地工作

有几种不同款式的压线钳可供选择。 显示在最上面的最好的压线钳有一个内置的棘轮。 当按下把手时,它会使用棘轮传动以防止钳口向上打开。 当施加足够的压力时,棘轮将脱开并释放压线部分。 这确保了足够的压力。 这种类型的压线钳还具有宽的底座以覆盖连接器上更多的表面区域。

下图的压线钳可以达到近乎相同的结果,但它要求用户操作更加仔细。 这种压线钳的结构通常不那么坚固。 压接时必须注意确保钳口在接线端子上正确排列。 未对准将导致不理想的压接连接。 随着时间的推移,正常使用时的磨损和撕裂也会导致钳口分离而不能完全闭合。 一般来说,尽可能地挤压它就足够了。

压接线端子

有几个原因导致人们争论和反对使用单股导线与接线端子压接连接。 许多人认为压接实芯电线会在电线上产生薄弱点,从而导致断裂。 由于导线与端子不一致,因此压接连接松动的可能性也更大。 如果您必须使用实芯电线,则在将电线轻压接后将其焊接是个不错的补充措施。

首先,必须为接线端子选择正确尺寸的导线,反之亦然。 接下来,剥去导线。 裸露的导线长度应等于接线端子上金属筒的长度,通常约为6毫米左右。如果剥离的导线适合插入筒体的金属部分而没有什么空余空间,则接线端子尺寸合适。

Good Length

一个对于筒体恰当的剥线长度

请记住:如果导线不适合筒体,或过于松动,则选择导线或接线端子的尺寸错误。

然后插入导线,直到导线上的绝缘层接触到枪管末端。

Good Crimp Example

良好的示例:导线稍稍穿过筒体

然后将电线和端子放进压线钳中。 端子绝缘层的颜色需要与压接工具上的颜色相匹配。 因此,如果端子绝缘层为红色,请使用压线钳上红点标记的点。 或者,如果压线钳没有颜色标记,请参考使用侧面的标记。

接线端子应该水平放置,筒体朝上。 然后将工具垂直于端子并放置在筒体上,最靠近环(或其他连接类型)。 为了完成压接,虽然该工具受到相当大的挤压。 一般来说,过压的连接几乎是不可能的。crimped

压接完成后,试着用力将其拉开,导线和接线端子仍应保持在一起。 如果连接可以拉断开,说明压接不正确。 这是重要的测试,如果有问题就应该现在让它断开,而不是在其应用中安装之后。 以下是接线端子连接的军用规格参考表。

Mil Spec Chart

常见错误

错误尺寸的接线端子用于导线或错误的导线规格用于接线端子。

bad crimp 1

错误的压线:接线端子对于导线规格太小

小心不要剥去太多的绝缘层。

bad crimp 2

剥离的绝缘部分太多,裸露的导线部分太多

还值得一提的是,尽管不一定有害,但导线不应超出套筒的外部。 如果发生这种情况,建议修剪导线。

bad crimp 3

超出的裸露部分导线应被修剪

更多可供深入学习的资料

你现在应该熟悉导线的基本知识及其在电子领域的实用性。 无论您正在进行原型设计,改造还是制造最终产品,导线都可以成为您最好的朋友。

请查看其他链接以更多地了解与导线相关的知识。

  • 导线是用于创建电路的最基本元件。
  • 关于如何选用接线端子
  • 搭建原型电路项目,可以看看如何使用面包板

 


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原始文章采用CC BY-SA 4.0,您可以自由地:

  • 演绎 — 修改、转换或以本作品为基础进行创作
  • 在任何用途下,甚至商业目的。
  • 只要你遵守许可协议条款,许可人就无法收回你的这些权利。

本文由翻译美国开源硬件厂商Sparkfun(火花快乐)的相关教程翻译,原始教程采用同样的CC BY-SA 4.0协议,为便于理解和方便读者学习使用,部分内容为适应国内使用场景稍有删改或整合,这些行为都是协议允许并鼓励的。

原始文章及相关素材链接:

https://learn.sparkfun.com/tutorials/working-with-wire

WS2812模块接线教程

序言

WS2812是一种集成了电流控制芯片的低功耗的RGB三色灯。我们特别钟爱这款简单的组合LED。它已经在很多款商品中得到应用,包括下面这个的WS2812 Breakout板。

而 LilyPad Pixel 也是这样一类电路板,但是它的LED则是位于一个紫色的圆环之内。这种做法使它有利于缝合在衣物或者其他纺织物,那么就可以很方便的嵌入一个智能纺织物的项目中。

最后,WS2812还是各种LED灯带的灵魂所在,这种灯带有以下四种规格:密封的5m,密封的1m,裸露的5m,裸露的1m。

让WS2812真正独特的是它的控制方式。嵌入在LED里面的IC通过一种独一无二的单总线接口和外界进行通讯。有了已经写好的驱动库,使得我们可以很容易去控制它。加上他们可以级联,也就是我们可以通过将一个LED的信号输出端连接至另外一个LED,以此类推,创造出数以百计的LED组成的灯带。要是你连接的LED足够多,那么你就可以作出很棒的动画了!

在这个教程里,我们将会带你熟悉一下WS2812的工作方式。首先,我们先说明一下上面提到的几块板子是的连接方式,也就是LilyPad或者LED灯带。然后我们先把教程放一边,把Arduino的代码了解了解。

材料准备

显然,你先需要一个WS2812的板子或者灯带。LED连得越多就越好玩!在例子里我们会把5块板子连接在一起用,不过这并不妨碍你把例程很方便地应用于到其他的项目。

在我们开始展示例程给你们看之前,你还需要一个微型处理器。使用它我们才能给LED发送0/1的控制信号。我们用的板子是 Arduino Uno,但是一些其他的Arduino板子也是可以的。而且你也可以把例程的代码移植到你喜欢的微处理器上。

现在,你还需要把LED板和Arduino板进行连接。你可以用洞洞板,也可以用杜邦线直接连接它们,随你喜欢。

工具

为了我们的电路板足够稳定,你还需要把所要用到的引脚都焊接好。那意味着你至少一把电烙铁和一些焊锡。你可以点击我们的“如何焊接”教程去学习焊接如果你是第一次焊接的话。

建议阅读

这些板子都不难使用。如果你之前有用过任何的Arduino板,那你应该能很快上手WS2812了。如果你还没搞懂什么是Arduino,或者你还不熟悉下面的这些东西,那你应该考虑阅读一下这些教程。

W2812 上视图

WS2812比我们乍一看以为的复杂的多,它看起来像一个普通的5050-sized(5x5mm)LED,但实际上远不止这么简单,它里面是有一个电流控制集成电路的。如果你仔细看的话,你会看到那些藏在里面的微小的芯片, 芯片上还有几根金丝连接到LED上。

非常细腻的WS2812的内部细节

这款LED本身很像普通的RGB(红、绿、黄)LED。每一种颜色的亮度可以通过脉宽调制,,,实现256级的分级控制。这意味着它能通过组合RGB的亮度,实现16,777,216(2563)种颜色。所以你可以调制出任何的颜色,无论是白色到黑色(关闭RGB),还是到橙色到红褐色。

电路板的引出脚

这款电路板安置有一颗多彩LED在板上,并且留出了几个引脚用于控制LED。

下面我们来介绍一下四个独立的引脚:

5V-这个引脚需要由一个5V-7V的直流电源接入。电压过高(7V)的话会烧毁LED,电压太低(5V)的话则会造成亮度过低,甚至造成LED不工作。

GND-公共引脚,接地,即接电源的负极。

DI-微控制器(或者是另外一个WS2812)的数据从这个引脚传入LED。

DO-数据从这里输出给下一级的WS2812,如果这个WS2812是最后一级,则可直接悬空此引脚。

数据传输接口

注意:

以下的介绍很简单,甚至对你理解这块板子如何使用也没有太大的作用.(那应该是库应该做的,对吧?!)之所以我还是要谈及,是因为这个接口实在是太特别了。

这个用于微处理器和WS2812数据传输的接口很奇怪。它只有一条线,但是却不像已有的标准,如UART串行接口。这个接口的时序很特别。只有逻辑0和逻辑1,而逻辑0或1各有它们自己对应的脉冲宽度。

逻辑0和逻辑1的时序图

在一个低电平的复位脉冲(至少维持50us)后,这些数据以24位二进制数--每种颜色8位二进制数,被按顺序地发送出去.

一串24位二进制数--每种颜色8位二进制数。先是绿色,然后是红色,最后是蓝色。

某种特定的颜色(RGB之一)的值越大,则这种颜色的亮度越大。如果每种颜色(RGB)都被设置为0,则LED被关闭。如果每种颜色都被设置为最大,即255,那么LED会显示为它能显示的最亮的白色。

综上所述,这个接口的时序是非常的特别的。为了让这些灯亮起来,你需要一个能发出精确时间脉冲的处理器,例如Arduino;而树莓派或者pcDuino是不能发出精确时间脉冲的。如果有一位数据的脉冲周期短于1ms,则可能会造成LED发出深紫色的光而不是你要的纯紫色。

硬件连接

这种LED最棒的地方就在于它们很容易连在一起。微控制器的的一个引脚就可以控制起整个灯带。在下面这个例子里,我们将会连接5个LED以做示范,而你可以连接十倍数目甚至更多的LED,都是可以的。

焊接/缝制/接线

组装电路的第一步就是要实现控制板和LED的可靠连接。你需要焊接所有的接头或者直接接线。又或者把你的LilyPad Pixel板用电线缝起来,或者用线把LED串起来,连成一条灯带。

如果你打算把LED和面包板或者其他定型的板连接起来,那么用杜邦线是最好的选择。

面包板上连接在一起的WS2812板。藏在下方的白线是用于连接上级的DO和下级的DI的。

如果你打算做一条大的灯带,你可能需要把接口焊接在一起

通过连接DI和DO将WS2812板连成链状(不要忘了供电)。

选择一个直流电源

WS2812需要大约5V才能工作。它可以在4V到7V的范围内工作,但是5V的电源可以直接在很多的板子上引用过来。例如Arduino上的5V电源,就是一个很好的LED电源。

同时,你也要考虑到你的灯带需要多少的电流去驱动。一般来说,一个亮度全开的LED,他的板子需要至少60mA(每个通道20mA)。如果你把10块LED板连到一起,那么你最好找一个600mA的电源。是的!如果你串了很多个这些LED,那就要确保你的电源能提供上这些电流。如果你最后决定你要用一个外部电源,那你要确保你的电源地和Arduino的地有连到一起。

连接Arduino

和Arduino的连接是想当容易的。你可以用Arduino上的5V和GND给LED板供电。然后你仅需要挑出一个空闲的I/O口用来控制LED。那么在例程里我们是用了pin 4口。要连接很多LED板的话,只需要把信号输出口和下一级的信号输入口连接。同时,要确保每块板子都有被供电。

保护你的WS2812

除了上述的连接,我们推荐添加以下的步骤以确保你的WS2812工作更加稳定。

加一个大的电解电容

在WS2812连接电源前,在电源和地之间并联一个大电容。它的容值在100uF到1000uF间最好。

这个电容可以让你的电源输出更加平滑。WS2812的负载电流的变化范围很广,当电流上下变化时,它可以补偿电源的电流变化,保证电源的稳定输出。这个电容的作用相当于一个电源储备库,在电源充足的时候把能量储存起来。

另外,尝试把这个电容尽量靠近你的WS2812。

串联一个电阻在信号线中间

在Arduino的输出口和WS2812的输入口间串联一个小电阻将会有助于保护输出口。阻值的话在220到470欧比较合适。

尽量把电阻放得离WS2812更近一些。

不要把线接的过长!

导线其实是没办法完美地导电的。很多时候导线是会造成一定的压降的,特别是当它们很长的时候。为了保证电源的有效供应,电源和Arduino、WS2812间的连线要尽可能的短以保证压降最小。

添加固件

为了我们的例程,我们最好先使用 Adafruit’s fantastic NeoPixel库。

点击这里下载例程,还有Adafruit’s fantastic NeoPixel库。这个库在 Adafruit NeoPixel文件夹里,例程是在WS2812_Breakout_Example文件夹里。

你需要先装好这个库。点击这里,可以看如何安装Arduino的库。

库装好了之后,打开WS2812_Breakout_Example.ino。在你下载代码前,先确认你已经调整过了宏定义PIN和LED_COUNT了。PIN定义了哪个引脚和第一块pixel板连接,LED_COUNT定义了一共有多少LED要驱动。接着,让我们下载代码然后玩起来吧!

NeoPixel的库

设置

在使用库之前,有几行代码需要你设置一下。首先,在最一开始那里的代码,有个结构体,你可能希望它是一个全局变量。

COPY CODE

#define PIN 4

#define LED_COUNT 8

 

// Create an instance of the Adafruit_NeoPixel class called "leds".

// That'll be what we refer to from here on...

Adafruit_NeoPixel leds = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

PIN和LED——COUNT参数也需要设置一下,PIN定义了哪个引脚和第一块pixel板连接,LED_COUNT定义了一共有多少LED要驱动。

剩下的设置就是在setup()函数前的leds.begin()函数。

点亮一颗LED

用Adafruit NeoPixel库点亮一颗LED只需要两个步骤。第一步,你必须按要求用leds.setPixelColor(position, color) 函数设置它的颜色。函数里的颜色参数可以是任意的24位RGB值,或者是3各颜色用3个独立的字节。例如:

COPY CODE

leds.setPixelColor(4, 0xFF00FF);    // Set fourth LED to full red, no green, full blue

leds.setPixelColor(4, 0xFF, 0x00, 0xFF)  // Also set fourth LED to full red, no green, full blue

设置好了一个LED的颜色后,不代表它就会开始工作。为了让它真正工作,你需要调用函数callleds.show()。注意,调用这个函数会让所有的LED以设置好的颜色工作。

Setting a pixel’s color does not equate to that pixel actually turning on though. For that, you need to callleds.show(). Note that when this function is called any LED that was previously set will turn on.

代码的其他部分

在你已经掌握如何使用NeoPixel库后,剩下的代码都是在控制LED的颜色的。在这个例程里还有一些有趣的功能,例如实现彩虹灯等。希望你可以利用它们去做一些更有创造力的动画。

在WS2812_Definitions.h这个头文件里,还定义了一些标准颜色的列表。里面有从黑色到白色的所有颜色。

祝你玩得开心!


cc

原始文章采用CC BY-SA 4.0,您可以自由地:

  • 演绎 — 修改、转换或以本作品为基础进行创作
  • 在任何用途下,甚至商业目的。
  • 只要你遵守许可协议条款,许可人就无法收回你的这些权利。

本文由翻译美国开源硬件厂商Sparkfun(火花快乐)的相关教程翻译,原始教程采用同样的CC BY-SA 4.0协议,为便于理解和方便读者学习使用,部分内容为适应国内使用场景稍有删改或整合,这些行为都是协议允许并鼓励的。

原始文章及相关素材链接:

https://learn.sparkfun.com/tutorials/ws2812-breakout-hookup-guide?_ga=1.266035463.946766378.1445226389

接线端子和各类连接器的基础知识

引言

接线端子用于将分开的电路连接到一起。通常这些连接器用于常需要切换和断开的场合,如连接电源,连接外围电路,或者需要更换的扩展部分。

该教程涵盖内容

在本教程中,我们将介绍下面主题

  • 关于接线端子的常见术语
  • 将接线端子进行区别分类
  • 介绍上述分类之间的区别
  • 介绍如何使用极性防反的接线端子
  • 介绍如何使用极性防反的接线端子

建议先阅读

在您开始阅读本文之前,请确保您已经知道或者学习了以下教程中所罗列的内容:

接线端子术语

在我们开始讨论一些常用的连接器之前,让我们来探讨用于描述接线端子的术语。

公母端子Gender - 接线端子的公母性说明了它是用来插入还是被插入的。(哈哈,如果你还是单纯的孩子,更详细的解释估计你得去问问你父母)遗憾的是,有些被称为公头的端子,实际上是按照母头的端子来使用的。在接下来的示例中,我们将将说明这些缘由。

Male and female 2.0mm PH series JST connectors

左边公右边母的 2.0mm PH系列的JSP接线端子

极性-大多数接线端子有约定的极性方向。这种特性使得接线端子可以防止接反。

North America wall plug

有极性的美规墙上插头。 通过为插头叶片两种不同的宽度,插头只能单向进入插座

触点-触点是接线端子真正起作用的功能部分。 它们是彼此接触的金属部件,形成电气导通的连接。 这里也往往是导致连接不良的地方:触点可能变脏或氧化、或者金属弹片的弹性随时间蠕化变小而将导致触点松脱或连接不可靠。

ADH8066 mating connector

该连接器上的触点清晰可见。

间距 - 许多连接器由重复排列的一组触点组成。 连接器的间距是从一个触点的中心到下一个触点的中心的距离。这一点很重要,因为有许多接线端子外观和触点看起来非常相似,但间距可能不同,所以往往一个型号系列的端子仅仅因为这个参数不同而不同,因此在不知道此参数情况下,很容易在购买了不能配对连接端子。 

 

.1" pin header connector examples

标准Arduino上标题的引脚间距为0.1英寸。

插拔次数 - 接线端子的使用寿命都是有限的,每次接上和断开接线端子都会导致部分磨损。 数据表通常以插拔次数这一指标来表示其使用寿命,使用不同技术的接线端子插拔次数差别很大。 USB连接器可能具有数千或数万次插拔的寿命,而设计用于消费电子产品内部的板对板连接器可能会被限制为数十次插拔的寿命。 选择适合应用场景寿命的接线端子非常重要。

Connector for GS406 GPS module

GS406 GPS模块的匹配连接器。 该连接器的数据表显示该零件的插拔次数是50次。

安装方法 - 这个可能会让人有些困惑。 术语“安装”指以下几种情况:连接器如何在使用中安装(安装在面板上,自由悬挂着,电路板安装),连接器相对于其附件的角度(直角或直角),它如何机械连接(焊片焊接,表面贴片焊接,通孔焊接)。 我们将用示例对接线端子中的安装方法进一步讨论。Comparison of different mounting methods for barrel-type connectors

比较三种相同管连接器的不同安装方法:(从左到右)电路板板安装,内联电缆安装和板面安装。

抗弯折延伸部分(用于减缓应变) - 当连接器安装在电路板或电缆上时,线材拐弯处的连接往往有点脆弱。 通常提供某种类型的抗弯折延伸部分用于减缓应变,以将作用于该连接器的任何应变传递到更多更合理的结构上。 后面还有这类型的例子。

1/8" Headphone jack showing strain relief

这个1/8英寸耳机插孔带有一个应力消除”靴子“,滑过电缆以防止电缆上的力量直接传输到电气接头。

USB连接器

USB连接器有两种类型:主机和从机。 在USB标准中,两者有所不同,电缆和设备上的连接器反映了这一点。 但是,所有USB连接器都有一些共同之处

  • 极化 - USB连接器只能按正确一面插入。 从不对的方向无法插入,强行插入连接器不会工作,并可能导致其损坏。
  • 四个触点 - 所有USB连接器至少有四个触点(尽管有些可能有五个,而USB 3.0连接器有更多)。
  • 这些用于电源,接地和两条数据线(D +和D-)。 USB连接器是设计用于传输5V,高达500mA电流的连接器。
  • 屏蔽 - USB连接器是自带屏蔽的,外部包围了不属于电路的金属外壳。 这对于在具有大量电流“噪音”的环境中保持信号完好无损很重要。
  • 强大的电源连接 - 电源引脚在数据线之前先完成连接这点非常重要,以避免试图通过数据线供电。 所有USB连接器的设计都考虑到了这一点。
  • 减缓应变 - 所有USB电缆都在连接器上进行塑料包覆成型,以防止电缆上出现可能损坏电气连接的应变。

Labeled image of USB extension cable

USB延长线,标有USB连接器的一些常见功能。

USB-A接口

USB-A母头是标准的“主机”连接器类型。 这可以在计算机,集线器或任何打算将外围设备上找到。 也可以在另一端找到带有A型连接器和A型连接器的延长电缆。

USB-A ports on a laptop computer.

笔记本电脑侧面的女性USB-A端口。 蓝色连接器符合USB 3.0标准。

USB-A公头是标准的连接外围扩展设备的连接器。 大多数USB电缆的一端将以USB-A公头连接器终结,而许多设备(例如键盘和鼠标)将具有内置电缆端接有USB-A公头连接器。 也可以找到可安装在板上的USB-A公头连接器,适用于U盘等设备。

USB-A male connector examples

两种类型的USB-A公头接口,SparkFun Cerberus电缆和AVR Stick开发板。

USB-B接口

USB-B母头是外围设备的标准。 它体积稍大,但坚固耐用,所以在不限制尺寸的应用场景中,它是为USB连接提供可移动连接器的首选方法。 它通常是通孔板安装的连接器,以获得最大的可靠性,但也有板面安装的方式。

USB-B connector on an Arduino Uno

由于其低成本和耐用性,包括Uno在内的Arduino主板早已使用了USB-B母头连接器。

USB-B公头多数位于电缆的末端。 USB-B电缆无处不在,价格低廉,这也有助于USB-B连接的普及。

Male USB-B connector

SparkFun Cerberus电缆末端的USB-B公头连接器

USB-mini接口

USB-Mini连接是第一个用于较小设备的USB接口尺寸标准的尝试。 通常在较小的外围设备(MP3播放器,旧手机,小型外置硬盘驱动器)上可以找到USB-Mini母头,通常是表面贴装连接器,具有较大的尺寸稳定性。 USB-Mini逐渐被逐渐淘汰,转而使用USB-Micro连接器。

USB-Mini female connector

Protosnap Pro Mini上的USB-Mini母头接口。

USB-Mini公头是另一种仅有线缆的连接器。 与USB-B一样,它非常常见,几乎可以在任何地方以便宜的价格找到此连接线。

USB-Mini male connector

SparkFun Cerberus电缆末端的USB-Mini公头接口。

USB微型连接器

USB-Micro是USB连接器系列的新增产品。与USB-Mini一样,主要关注是缩小尺寸的问题,但USB-Micro为低速信号增加了第五个引脚,使其可用于USB-OTG(On-the-go)应用,其设备视情况而定,作为主机或外设运行。

USB-Micro母接口可以在许多新型外设上找到,例如数码相机和MP3播放器。 USB-micro作为所有新手机和平板电脑的标准充电接口,意味着充电器和数据线越来越普遍,而USB-Micro已经取代USB-Mini作为小尺寸USB连接器的选择。

USB-Micro female connector

LilyPad Arduino USB板上的USB-Micro母接口。

USB-Micro公头也是一个只有线缆的连接器。 通常有两种类型的带USB-Micro公端的电缆:一种用于连接具有USB-Micro端口的设备作为USB主设备的外设,另一种用于将USB-Micro母端口连接至USB-A母端口 ,用于支持USB-OTG的设备。

USB-Micro male connector

SparkFun Cerberus电缆上的USB-Micro公头连接器。

USB-A female to USB-Micro adapter

适配器尾纤,用于使用仅具有带标准USB外设的USB-Micro端口的USB-OTG设备。 请注意,并非所有支持USB-OTG的设备都可以使用此尾纤。

译者注:现在随着USB3.0普及和无容错设计思路的要求,更多的手机和外置设备从USB-Micro接口转向使用USB-type C接口,包括最新的苹果Macbook。但苹果手机和平板目前仍在使用苹果独家专利的lighting连接线。

维基百科上,关于各类型USB接口样式的示意图

维基百科上,关于各类型USB-Type-C接口的样式示意图

最新使用了USB-Type-C接口的苹果笔记本电脑Macbook

音频连接器

另一个熟悉的连接器是那些用于视听应用的组合--RCA俗称梅花头、莲花头和唱机。 虽然这些不能真正被认为是同一个家族,由于其结构、连接方式和原理雷同,我们将它们归为一类在此介绍。

“电话”类型连接器

您可能会立即将此连接器的1/8“版本识别为耳机末端的插头,这些连接器实际上有三种常见尺寸:6.3英寸(6.35毫米),1/8英寸(3.5英寸 毫米)和2.5毫米¼英寸尺寸连接器在专业音频和音乐界有很多用途 - 大多数电吉他和放大器上都有1/4英寸尖端套(TS)插孔,1/8英寸tip-ring- sleeve(TRS)结构的输出信号的连接器作为MP3播放器或电脑上的耳机或音响非常普遍。 一些手机将提供一个2.5毫米tip-ring-ring-sleeve(TRRS)插孔,用于连接耳机,该耳机还包括用于免提通话的麦克风。

这些连接器和电缆的普遍可用性使其成为通用连接应用的良好选择 - 例如,早在USB之前,德州仪器的图形计算器就使用2.5mm TRS连接器作为串行编程连接器。 应该记住的是,tip-sleeve(端头 - 套筒)连接器类型不可用于传输电源; 在插入过程中,尖端和套筒可能会短时间短接在一起,这可能会损坏电源。 屏蔽不足使得它们不适用于高速数据,但低速串行数据可以使用这些连接器。

1/8" TRS phone plug

耳机型TRS电话插头,1/8“。通常,尖端tip和环ring将承载立体声音频信号,而套sleeve将接地。

1/8" TS phone plug

1/8英寸手机插头,请注意此连接器上没有环ring触点。

1/8" board mount headphone jack

1/8“板载耳机插孔,带有相应引脚连接的插针标记。当未插入插孔时,内部开关将尖端和环形引脚连接到相邻的未标记引脚,从而允许插入检测。

RCA连接器

RCA俗称梅花头、莲花头,是数十年来首选的家用立体声连接器,于1940年由RCA引入家用留声机中。 它在视听领域正逐渐被HDMI等连接所取代,但无处不在的连接器和电缆使其成为家用系统的理想选择。 它已经服役了很长的时间。

母端RCA连接器通常可在设备上找到,但可以找到带有母插孔的分机电缆或转接电缆。 大多数RCA连接器都连接到四种信号类型之一:分量视频(PAL或NTSC,取决于设备的销售地),复合视频,立体声音频或S / PDIF音频。Female RCA plug, for video signals.

RCA母头连接器,用于视频信号。 通常,NTSC或PAL视频信号连接器将呈黄色。

RCA公头连接器通常在早起的影碟机和电视连接的电缆上找得到。Male RCA plugs

RCA公头。 红色和白色通常用于音频应用,红色表示右声道的音频。

电源连接器

虽然许多连接器除数据外还承载电源,但某些连接器专门用于为设备提供电源连接。 这些因应用和尺寸而异,但我们只关注一些最常见的部分。

DC直流电源插头插座

DC直流电源插头插座通常用于低成本消费类电子产品,可通过大型AC电源适配器插入墙上电源。 壁式适配器广泛适用于各种额定功率和电压,使DC直流电源插头插座成为将电源连接到小型项目的常用手段。

DC直流电源插座或插孔可以以多种类型购买:PCB安装(表面贴片焊接或通孔焊接),电缆安装或板面安装。 这些连接器中的一些将具有额外的接触点,以允许应用程序检测电源是否插入到筒状插孔中,从而允许设备在外部电源上运行时绕过电池并节省电池寿命。

Female barrel connector

DC直流电源插座。 当没有插入插头时,“插入检测”引脚将短接到“套筒”引脚。

虽然有多种方法将插头连接到电线的末端,但是通常只能在电线端子中找到公插筒连接器或“插头”。 也有可能获得预先连接到电缆的插头。

Male barrel plug

独立的DC直流电源插头,用于连接任何电源。 请注意,套筒连接设计为压接在导线上以额外消除应力。

桶式连接器仅提供两个连接,通常称为“销”或“尖端”和“套筒”。 订货时,筒体连接有三个不同的特点 - 内径(插座内插针的直径),外径(插头外侧套筒的直径)和极性(套筒电压是否为 高于或低于尖端电压)。

套筒直径通常是5.5mm或3.5mm。

销直径取决于套筒直径; 一个5.5毫米的套筒将有一个2.5毫米或2.1毫米的引脚。 不幸的是,这意味着为2.5mm引脚设计的插头将安装在2.1mm插孔中,但连接最多只能是间歇性的。 3.5毫米套筒插头通常与1.3毫米插针插孔配合。

极性是最后要考虑的方面; 通常,套管将被视为0V,并且尖端将相对于套管成为正电压。 许多设备将有一个小图标表明设备所期望的极性; 应注意遵守这一点,因为不正确的电源极性可能会损坏设备。

两个套管尺寸的长度通常为9.5毫米,但是更长和更短的套管确实存在。大部分产品均使用正极性5.5毫米套筒和2.1毫米引脚; 我们建议尽可能坚持标准,因为它更容易维修和更换。Barrel connector polarity label

AC适配器与套筒的公共极性图。 正极性(尖端正极,套管0V)是最常见的。 图表由维基百科用户提供。

“Molex”端子

大多数计算机硬盘驱动器,光盘驱动器和其他内部外围设备通过通常称为“Molex”端子供电。 为了更加准确,它是一个Molex系列8981连接器 - Molex实际上是最初在1950年代设计这种连接器的公司的名称。

Molex连接器设计用于承载大量电流:每个引脚最多11A。 对于可能需要大功率的项目(例如CNC机器或3D打印机),为项目提供动力的常用方法是使用台式PC电源并通过Molex连接器连接各种系统电路。

Molex端子就是术语公母头中有点反常的例子。 母头端子通常位于电缆的末端,并且在包围公头端子内的插针的塑料外壳内滑动。 通常情况下,连接器只能压入,非常非常紧 - 为保证连接牢固可靠,它们通常只能连接和断开数十次,因此对连断频繁的系统来说,这不是一个好的选择。

Male Molex connector

Molex端子。 连接器的引脚的公母是指整个连接器而非金属部分。

Female Molex connector

在项目电源上的公Molex端子。

IEC连接器

与Molex连接器一样,这是一种通用组件名称与单个特定项目同义的情况。 IEC连接器通常是指台式PC电源上常见的电源插口。 严格来说,这是IEC 60320-1 C13(母)和C14(公)连接器。

IEC 60320-1 C14 male connector

C14公头IEC电源插座,位于DC项目电源上。 请注意,与Molex连接器一样,连接器的公母由盖内的引脚定义。

C13 female IEC power connector

C13母IEC电源连接器,使用相当标准的交流电源电缆。 这一端的电缆可以在世界各地找到,通常在另一端使用主要的本地交流电连接器。

IEC连接器几乎专门用于交流电源输入。 在项目中使用它的好处在于,IEC对市电电缆非常普遍,并且可用于大多数国际地区的本地化市电插头!

JST连接器

我们的Arduino项目中,经常提到“2.0mm JST连接器”。 这是特定产品的又一次推广--JST是一家生产高品质连接器的日本公司,2.0mm JST连接器是PH系列双位置极性连接器。

很多单节锂聚合物离子电池均标配这种JST连接器,并且许多电路板都包含此连接器(或其引脚的焊盘孔)作为电源输入。 它具有结构紧凑,耐用并且防反的优点。 另一个可能是优点或缺点的特性,取决于你如何看待它,是因为JST连接器在插入后很难断开连接(虽然小心应用斜口钳可以帮助!)。 虽然这使得在使用过程中不可能出现故障,但这也意味着断开电池充电容易损坏电池连接器。

2-Pin JST male connector on a LilyPad Arduino USB board

LilyPad Arduino USB板上的2引脚JST公头连接器。 再次,与Molex一样,胶壳内的引脚决定了连接器的公母。

Male and female 2-pin JST connectors

公母型2针JST连接器。Male and female 2-pin JST connectors.

PH系列连接器有两个以上的接线位。 但是,我们最常用的应用是用于2位电池连接。

排母连接器

排母连接器包含几种不同的连接方式。 一般来说,一面是焊接到PCB上的一系列引脚,它们可以与PCB表面成直角(通常称为“直线”)或平行于电路板表面(易混淆地称为“右边” - “角”)。 这种连接器以各种间距(如2.54mm和2mm)出现,并且可以具有任意数量的单独的排针。

Right angle female header pin connector

FTDI基础板上的直角母头引脚连接。

最常见的针脚头是0.1英寸单排或双排连接器,它们有排针或排母,并且是用于连接Arduino板和屏蔽板的连接器。其他的间距并不少见,例如XBee无线模块使用 相同连接器的2.0mm间距的系列。

.1" pin header connector examples

在Arduino Uno电路板上的0.1英寸排母连接

这部分的常见变种是圆孔排针的版本。 虽然正常版本是由冲压和折叠金属板制成的,但是圆孔排针是通过将金属加工成所需的形状而形成的。 其结果是一个更坚固的连接,具有更好的接头和更长的使用寿命,但其成本也更高。

Female machine pin headers

圆孔排针,请注意,这些连接器被设计成可以分割成较小的部分,而标准的0.1英寸母头连接器不是。还需要注意的是,并非所有非机器针头连接器都将与机器针脚配合使用。

连接到这些引脚接头的电缆通常为以下两种类型之一:带有压接连接器的单根电线或带绝缘位移连接器的带状电缆。 这些可以简单地夹在排缆杜邦线的末端,从而形成与带状电缆中每个导体的连接。 通常情况下,杜邦线只能作为母头使用,并期望公头排针与之配对。

Crimp connected header cable

六位杜邦线排缆。 每条导线都被单独剥去,连接器压接在上面,然后将连接器插入塑料胶壳中。

2x5 insulation displacement connectors on a ribbon cable

带状电缆上的2x5绝缘位移连接器(IDC)。 这种电缆可以快速组装,因为它不需要剥离单个连接器。 它的两端还有偏移头,以防止插入配对板侧连接器时接反。

临时连接器

螺丝接线端子

在某些情况下,可能需要将裸露的导线连接到电路。 螺丝端子为此提供了一个好的解决方案。 它们也适用于连接应该能够支持多种不同连接设备的情况。

螺丝端子的缺点是它们可以很容易地解开,在电路中留下一根裸露的导线。 一小撮热胶可以解决这个问题,而不会以后太难去除。

螺丝端子通常设计用于窄范围规格的电线,电线太小与太大都不行。 常见有两种类型的螺钉接线端子0.1英寸和3.5mm版本。大多数螺钉端子都是高度模块化的,只需将两个或多个较小的部分连接在一起即可轻松地以相同的间距进行扩展。

3.5mm screw terminals- > 3.5毫米间距的螺钉端子,显示要连接的导线的插入点,固定导线的螺钉以及单个单元侧面的模块化连接器,可以将多个部件组合在一起。

香蕉连接器

大多数电源测试设备(万用表,电源)都有一个非常简单的连接器,称为“香蕉插座”。 这些配对“香蕉插头”,卷曲,弹簧金属插头,意味着做一个单一的电源连接。 它们经常以可堆叠配置提供,并且可以轻松连接到任何类型的电线。 它们能够承载几安培的电流并且价格低廉。

Banana plug

可堆叠的香蕉插头。 请注意,有两种不同的方法可以插入额外的香蕉插头。

Variable power supply with banana plugs

Extech可调台式电源,前部带有香蕉插孔。

鳄鱼夹

命名原因显而易见,鳄鱼夹适用于接线柱或裸线的测试连接。 它们往往体积庞大,容易对附近的裸金属造成短路,并且具有相当差的抓地力,易于损害某些连接部位。 它们主要用于调试期间的低成本连接。

Alligator clips

“第三只手”的工具使用鳄鱼夹夹住工件,用鳄鱼夹夹住电线进行电气测试。 请注意鳄鱼夹周围的塑料套,以防止其他连接短路。

IC夹(或IC钩)

对于更精细的探测操作,市场上有各种IC夹。 这些尺寸允许用户将其夹在IC的引脚上而不接触相邻的引脚; 其中一些非常细腻,甚至可以夹在细间距的SMD元件支脚上。 这些较小的剪辑可以在逻辑分析仪和测试导线上找到,这对原型设计或故障排除电路来说非常有用。

Large IC clip

电线末端的大型IC夹。 该夹子仍然足够小,可以连接到通孔芯片上的单个支脚,而不会对邻近的引脚造成问题。

其他连接器

RJ型模块连接器

认证插孔连接器是电信设备进入本地交换机的标准配置。 通常听到的与之相关的名称(RJ45,RJ12等)不一定是正确的,中文俗称水晶头,因为RJ标志是基于位置数量,实际存在的导线数量和布线图案的组合。 例如,虽然标准以太网电缆的末端通常被称为“RJ45”,但RJ45实际上不仅意味着8位,8导体模块插孔,还意味着它与以太网连接。

这些模块化连接器可以非常有用,因为它们结合了可用性,多导体,适度的灵活性,低成本和适中的电流承载能力。 尽管这些电缆本来不是要提供大量的电源,但可用于将数据和几百毫安的数据从一个设备传输到另一个设备。 应注意确保为此类应用提供的插孔不会连接到传统的以太网端口,否则会导致损坏。

8p8c "RJ45" style modular jack

标准8p8c(8位,8芯)“RJ45”模块化插孔。 请注意,如果您打算使用此类插孔传输直流信号和电源,则必须避免使用带内置信号变压器的连接器。

D-sub型连接器

以其外壳的形状命名,D超小型连接器是计算世界的经典标准。 这种连接器有四种非常常见的品种:DA-15,DB-25,DE-15和DE-9。 管脚编号表示提供的连接数,字母组合表示管壳的大小。 因此,DE-15和DE-9具有相同的外壳尺寸,但具有不同数量的连接。

Female board-mount DE9 connector

DE-9母头板载连接器。 公母由与每个信号相关联的引脚或插座来定义,而不是整个连接器,使得该连接器尽管有效地插入到配合连接器的外壳中,仍然是母端。

DB-25和DE-9对硬件黑客最有用; 许多台式计算机仍然至少包含一个DE-9串行端口,并且通常还包含一个DB-25并行端口。 用DE-9和DB-25连接器端接的电缆也广泛使用。 与上述模块化连接器一样,这些可用于在两个设备之间提供电源和点对点通信。 同样,由于这些电缆的常用用途不包括电力传输,因此任何重新调整电缆的操作都要谨慎,这是非常重要的,因为插入标准端口的非标准设备很容易造成损坏。

更多可供深入学习的资料

现在您应该清楚哪些连接器最适合某些应用,哪些连接器将在您的下一个项目中对您有用。 请查看其他链接以更多地了解连接器。

  • Giant database 很全面的连接器和接口数据库 - 您场景的几乎任何连接器的简单介绍,如下图电脑背面的所有接口。 这是一个关于连接器基本信息的好网站,但对接口结束细节的描述不足。

  • Wikipedia article on registered jack connectors维基百科关于认证插孔连接器的文章 - 更多关于认证插孔(RJ)连接器的辨识,常被误解和误用的一些问题。
  • Wikipedia article on D-subminiature connectors维基百科有关D超小型连接器的文章 - 与认证插孔连接器一样,D型超小型标准的信息也很多。 维基百科有一篇很棒的关于它的文章。
  • Mouser电子产品目录 - 浏览电子产品供应商的目录通常是查找未识别连接器名称的好地方; Mouser增强型在线目录与打印版本一样好,而且不用浪费纸!

如果您希望浏览更多相关教程,请查看以下其他内容:

 


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PCB基础知识

 

概述

电子技术和工业实践中一个非常关键的一个概念就是印刷电路板,英文缩写PCB。它甚至基础到这个行业里的人都觉得已经是不言而喻无需解释的东西。这篇教程将对印刷电路板PCB的组成和一些重要的基本概念进行说明。

接下来的内容,我们将讨论印刷电路板的组成部分,涵盖部分行业术语,生产中的装配方法,以及简单介绍设计新的印刷电路板的基本流程。

建议先阅读

在您开始阅读本文之前,请确保您已经知道或者学习了以下教程中所罗列的内容:

 

什么是印刷电路板PCB?

印刷电路板PCB是最常叫的名字,也可以称印刷连线板和印刷连线板卡。在PCB出现以前,人们通过点对点的绕线来实现相同的功能。这种不可靠的连接方法,当导线绝缘开始老化和破裂时,导致导线连接处和短路处经常出现故障。

Mass of wire wrap

绕线连接电路(图片来自维基百科用户Wilinaut)

一个重要的进步是线绕包装的发展,在每个连接点上,小规格的线材被缠绕在柱子上,形成高度耐用且易于更换的气密连接。

当电子工业的主流组成器件从真空管和继电器转变到硅器件与集成电路,电子元件的尺寸和造价开始大幅下降。电子技术遂开始在消费类产品中普及开来,由于减小尺寸和降低造价的驱动力,促使业界寻找更佳的解决方案来满足需求。因而诞生了印刷电路板的技术。

LilyPad PCB

PCB是印刷电路板的英文首字母缩写。它是一块拥有铜线和焊盘用于连接大量电路端点的板子。由上图所示,上面的轨迹线中可以看出在接线端子和电子元件之间存在着电气连接。印刷电路板上,信号和电能在不同的物理器件之间连接。焊锡能使PCB表面与电子元件的引脚电气连通。焊锡除了提供电气连通的功能外,也能为元器件提供有力的粘接附着作用。

组成

印刷电路板有点像层状蛋糕或烤宽面条 - 有不同材料的交替层,用热和粘合剂层压在一起,从而固结在一起。

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让我们从上图中间开始向外各层开始介绍

FR4

FR4是一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级。这个坚硬的核心给了PCB的刚性和厚度。 也有灵活的高温塑料(卡普顿或其它等效替代品)建造的柔性PCB。

你会发现许多不同厚度的PCB;产品最常用的厚度是1.6mm(0.063“),一些特殊产品,如LilyPad板和Arudino Pro Micro板使用0.8mm厚的板。

Perf board

更便宜的印刷电路板和印刷电路板(如上所示)将采用环氧树脂或酚醛树脂等其他材料制成,这些材料缺乏FR4的耐用性,但价格便宜得多。 当你焊接时,你会知道你正在使用这种类型的PCB - 它们具有非常难闻的难闻气味。 这些类型的衬底通常也可以在低端消费电子产品中找到。 酚醛树脂具有较低的热分解温度,当烙铁在电路板上过长时,会导致它们分层,产生烟雾和并且炭化。

铜箔

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铜裸露的PCB,没有阻焊层或丝网印刷。

下一层是薄铜箔,用热和粘合剂将其层压到电路板上。 在常见的双面PCB上,铜被涂在基板的两侧。 在成本较低的电子小配件中,PCB可能仅在一侧具有铜。 当我们提到双面或双层板时,我们指的是我们电路板含有的铜层数(2)。 这可以少至1层或多达16层或更多。

阻焊层

铜箔顶部的层称为阻焊层。 该层为PCB提供颜色。 它被覆盖在铜层上以保持对外绝缘,使铜迹线不会与其他金属,焊料或导电钻头因意外接触而短接。 这层帮助用户焊接到正确的位置并防止焊接时产生连锡现象。

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在上面的例子中,绿色阻焊层被应用于PCB的大部分,覆盖了较小的走线,但是银环和SMD焊盘暴露在外,因此可以焊接到PCB上。

在上面的例子中,绿色阻焊层被覆盖于PCB的大部分,包括较细的内部走线,但是银色圆环过孔焊盘和SMD焊盘暴露在外,方便相应元件焊接到PCB上。

丝印

PCB with silkscreen

白色丝网印刷层被印刷在阻焊层之上。 丝印为PCB增加了字母,数字和符号,使人们更容易组装和指示并提供简单指示,以更好地理解电路板。 人们经常使用丝印的标签来指示每个引脚或LED的功能。

丝印最常见的是白色,但可以使用任何油墨颜色。 黑色,灰色,红色,甚至黄色丝印颜色都广泛应用;但是,在单个电路板上看到多种颜色的情况并不常见。

术语

现在您已经了解了PCB的结构和基本概念,下面我们介绍一些在PCB设计制造和使用时常用到的术语:

  • 元器件孔 - PCB上环形元器件覆铜通孔电镀锡。

              Annular ring on resistorAnnular ring on vias

圆环过孔的例子。

  • DRC(design rule check) - 设计规则检查。 对设计运用软件进行检查,以确保设计不包含工艺能力达不到或者其它会导致问题的潜在风险,如走线太细钻孔太小等。
  • 钻孔偏移——应该钻孔的设计,或者他们实际在钻孔板上钻孔的地方。 不精确的装夹定位的钻头的引偏造成的钻孔不准是一个常见的制造问题。

Bad drill hits

钻孔偏移,但电路板功能依旧正常的钻孔

  • 手指插-露出的金属垫沿着电路板的边缘,用于在两块电路板之间建立连接。 常见的例子是计算机扩展卡或内存条以及旧版盒式游戏卡。
  • 锯齿 - 用于将板与面板分离的V型槽切的替代品。 许多钻孔聚集在一起,形成了一个薄弱点,事后可以很容易地折断该处。

LilyPad Protosnap with mouse bites

锯齿在LilyPad ProtoSnap上的咬合可以让PCB轻松拆下。

  • 焊盘 - 用于让元件焊接到的电路板,表面暴露金属的部分。

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PTH(镀通孔)焊盘,右侧为SMD(表面贴装器件)焊盘。

  • 拼板 - 一个大的电路板,由许多较小的电路板组成,在使用前将被拆开。 自动化的许多电路板处理设备通常在生产处理较小的电路板上会有问题,并且通过一次将多个电路板聚合在一起,使得工艺生产过程可以显着加快。
  • 钢网- 将锡膏(锡膏)印刷于电路板再经过回流焊炉连接电子零件于电路板上,是现今电子制造业最普遍的使用方法。锡膏的印刷其实有点像是在墙壁上油漆一般,所不同的,为了要更精确的将锡膏涂抹于一定位置与控制其锡膏量,所以必须要使用一片更精准的特制钢网(模版)来控制锡膏的印刷。
  • 贴片/贴片机- 将贴片元件放置在电路板上的过程及其设备。
  • 覆铜区 - 电路板上的连续铜箔区域,由边界而非路径定义。 通常也称为“敷铜”。

PCB ground pour

PCB的没有走线的各个部分区域都被大面积覆铜并与GND相连

  • 电镀通孔 - 电路板上的一个孔,该电路板上有一个环形环,并且两面都有焊盘在电路板上。 可能用于通孔元件的引线连接,通过信号并安装。

Plated through hole resistor

插入FabFM PCB中的PTH电阻器,可以进行焊接。 电阻器的腿穿过孔。 电镀孔可以在PCB的前部和PCB的后部连接到它们表面的铜箔走线。

  • Pogo金探针触点- 内置弹簧测试针加载的触点,用于进行测试或编程的临时连接。

Pogo Pin

流行的弹簧金针尖。 我们在测试设备上使用了大量的这些金针

  • 回流焊 - 熔化焊料以在焊盘和元件引线之间形成连接。
  • 丝印 - 电路板上的字母,数字,符号和图像。 通常只有一种颜色可用,分辨率通常很低。

Silkscreen

丝印将此LED标记为电源LED。

  • 铣槽 - 电路板上任何不是圆形的孔都属于此类。 槽边缘可能会也可能不会覆铜喷锡。 铣槽有时会增加成本,因为它们需要额外的铣削时间。

slot

复合的槽刀切入ProtoSnap Pro Mini。 还有很多锯齿用于拆下小块的电路板。 注意:插槽的拐角处不能做成完全直角,因为它们是用圆形铣刀切割的。

  • 焊膏 - 悬浮在凝胶介质中的焊锡小球,在放置组件之前,借助于焊膏模板将其施加到PCB上的表面安装焊盘上。 在回流焊过程中,焊膏中的焊料会熔化,从而在焊盘和部件之间形成电气和机械连接。

alt text元件放置前不久,在PCB上焊上锡膏。 一定要阅读上面关于钢网的介绍。

  • 焊锡炉 - 用于快速将焊锡板与通孔组件配合使用的罐。 通常包含少量熔化的焊料,电路板快速浸入其中,在所有暴露的焊盘上留下焊点。
  • 阻焊层 - 一层覆盖金属的防护材料,以防止短路,腐蚀和其他问题。 虽然其他颜色(红色,蓝色或黑色)也是可能的,但通常是绿色的。

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阻焊层覆盖信号走线,但留下焊盘焊接

  • 连锡 - 不需要的焊锡连接的电路板上两个相邻引脚的焊锡连接成一块。
  • 表面贴装 - 允许将组件简单贴在电路板上的安装方法,而不需要引线穿过电路板上的孔。 这是今天使用的主要元件放置方法,允许电路板快速且容易安装。
  • 阻隔覆铜散热 - 用于将焊盘连接到其它处的走线。 如果焊盘没有阻隔散热的设计,则难以使焊盘达到足够高的温度以形成良好的焊点。 当您试图焊接时,不适当散热的焊盘会感觉“焊锡难以熔化”,并且需要非常长的时间进行焊接。

thermal

在左侧,过孔和焊盘都是十字连接到GND覆铜区。 在右侧,没有热量的通孔将其完全连接到地平面。

  • 覆铜点(取样点)-为了保持PCB在电镀时板上各点镀铜厚度均匀而加的铜皮,网格线或铜点。 减少蚀刻难度,因为需要更少的时间来去除不需要的铜,也可避免该区域铜箔过度电镀的情况发生。
  • PCB迹线 - 电路板上铜走线的连续路径。

Traces on PCB

将RES焊盘连接到电路板上其他位置的小迹线。 较粗大的迹线连接到5V电源引脚。

  • V切槽-通过部分切割板子,形成V槽,使板子可以很容易地沿着此V槽线折断。
  • 通孔 - 用于将信号从一层传递到另一层的板上的孔。 盖油过孔由阻焊层覆盖,以防被焊接。连接器和元件需要连接的通孔通常未被覆盖并裸露出焊盘,以便它们更容易地被焊接。

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同一PCB的正面和背面显示一个盖油过孔。 该过孔将来自PCB正面的信号通过电路板的中部引至背面。

  • 波峰焊 - 一种用于自动焊接通孔元件电路板的焊接方法,其中电路板通过熔化焊料的驻波,该焊料粘附在裸露的焊盘和元件引线上。

快来设计你自己的PCB吧!

你如何设计自己的PCB? PCB设计的细节深入到了这里,但如果你真的想开始自己设计PCB,这里有一些建议:

  1. 选择一个用于PCB设计的计算机辅助设计软件:市场上有许多低成本或免费的PCB设计软件。 选择套餐时需要考虑的事项:
    • 社区支持:有很多人使用这个软件包吗? 使用它的人越多,你就越容易找打你需要使用的现成元器件模型和丰富的库文件。
    • 易用性:如果使用它上手困难,你当然不会选择它。
    • 功能强大:这些软件都会有限的设计 - 层数,组件数量,板的尺寸大小等。它们中的大多数允许您支付许可证以升级其功能。
    • 可迁移性:一些免费软件不允许您导出或转换您的设计,只能将您锁定到指定的供应商来制造你的电路板。 也许这是用你支付的制造价格来支付方软件开销成本,但也会限制你设计资料日后的可迁移性。
  2. 看看其他人的电路板布局设计,尤其是优秀的产品,看看他们做的设计细节,反思其中原因,对比你自己会不会如此设计。现在,找到开源硬件的原始设计资料比以往更容易。
  3. 不断练习,温故知新
  4. 不要过高估计自己的能力,宝贵的经验都是多次实践中累积起来的。 你的第一块电路板设计会有很多问题。 你的第20块电路板设计会少一点问题,但仍然会有一些。 你无法轻易完全摆脱电路板设计中的各种问题。
  5. 原理图非常重要。 对一个没有良好原理图保证进行电路板设计是徒劳的。

最后,谈谈设计自己的电路板的实用性。 如果您打算制作一个或两个以上的特定项目,设计电路板的投资回报相当不错 - 洞洞板上的点对点走线很麻烦,而且它们往往不如专门设计的板可靠和稳定。 如果它变得流行,你也可以卖你的设计的产品。那可真是创客精神的体现,自己动手,物质精神双丰收。

更多可供深入学习的资料

PCB基础知识仅仅是个开始! 我们推荐您阅读更多以下资料

 


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PIR传感器相关知识

PIR传感器跟其他的传感器比起来可能要更加复杂(像光电池,避震器,湿度传感器),因为其中有许多影响传感器输入和输出的变量。我们会使用这个不错的图解来开始解释一个基本的传感器是如何工作的。

PIR传感器上有两个插槽,每个插槽由特殊的对红外信号敏感的材料做成。这里使用的镜头不会真的做这么多,所以我们可以看到两个插槽可以“看到”过去的一段距离。(基本上是传感器的敏感性)。当传感器没有工作时,两个传感器检测到同样数量周围环境,比如房间,墙壁或者室外辐射出来的的红外信号。当一个有温度的物体,比如一个人或只动物经过,物体一开始会挡住一半的传感器,这会在传感器两边产生微小的正向电势差。当有温度的物体离开传感器所能探测到的区域,传感器电势差就会发生反转,进而能够产生负向的电势差。这就是传感器检测到的脉冲变化。

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PIR传感器

PIR传感器被封装在一个密封的金属盒中。在金属盒上有一个用能传递红外信号的材料做成(比较典型的是硅,因为红外线可以很容易就通过硅。)的窗口,用来保护传感器的感应部分。在窗口后面是两个平衡传感器。

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你可以在上面的上面展示的图像中看到窗口的组成—两片传感材料。

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这张图展示了传感器的内部结构,在里面有一个低噪音的结晶型场效应晶体管(一种晶体管),并将传感器的极高的阻抗缓冲到低成本的的芯片上(比如BIS0001)

透镜

PIR传感器是通用的,而且大部分的价格和灵敏度都不同。大部分的魔术都是通过光来实现的,这对于制造来说是个不错的主意:PIR传感器和电路是固定的,并且成本为几美元。而镜头只需几美分,同时很容易改变宽度,范围和感应模式。

在上图中,透镜只是一块塑料,但这意味着检测区域仅仅是两个矩形。通常我们想要一个更大的检测区域。为了做到这一点,我们使用了一个简单的镜头,比如相机里的那些镜头:他们把一个大的区域(如风景)浓缩成一个小的(在胶片上或CCD传感器上)。由于这些原因很快就会显现出来,我们想要使PIR镜头变得小巧而薄,并且可以从廉价的塑料中进行模塑,尽管它可能会增加变形。由于这个原因,传感器实际上是菲奈尔透镜:

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菲勒透镜凝聚了光,为传感器提供了更大范围的红外线。

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现在我们有了一个更大的范围。然而,请记住,我们实际上有两个传感器,更重要的是,我们不想要两个真正大的矩形区域,而是多个小区域的散射。所以我们要做的是把镜头分成多个部分,每个部分都是菲勒尔透镜。

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在这里你可以看到多面部分

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这一宏观的镜头在每个方面展示了不同的法伦镜头!

不同的面部和副透镜产生了一系列的检测区域,相互交错。这就是为什么镜头中心在上面的部分是“不一致的”——每一个都指向不同的PIR传感元件。

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连接一个PIR传感器

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大部分的PIR模块在两侧或者底部有一个3个引脚的接口。模块之间的输出引脚可能会有所不同,所以对于输出引脚要检查3次。位于接口右边的输出引脚经常是丝网印刷成的(至少我们的是)其中一个引脚会接地,另一个是信号输入,最后一个是接入电源。输入电压经常是3-5V的直流电压但有时会达到12V。在接地。有电源和两个开关连接的情况下有些大的模块没有直接输出,而是通过一个继电器进行操作。

一些继电器的输出是集电极,这说明该继电器需要一个上拉电阻。如果你的输出不可改变,请确保能够在信号引脚和电源引脚之间添加一个10K欧的上拉电阻。

当连接端口的间隔是0.1秒时,一个关于原型PIR传感器的简单方法就是将其连接到面包板上。一些PIR传感器上面已经有数据头了。来自adafruitde PIR有一个三引脚的便于连接导线的接线头。

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我们的PIR传感器的红色线连接电源正极,黑线接负极,黄线是信号输出。要确保像上面展示的一样连接好线头。如果你反过来接,虽然不会损坏传感器,但是传感器不会工作。

 

测试一个PIR红外传感器

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在当PIR传感器检测到人的动作,输出引脚就会上“升”到3.3V,然后点亮LED灯。

如果你手上有已经连好线的面包板,将电池接入之后,为了使PIR“稳定”下来,要先等待30到60秒。在这期间LED灯可能会闪烁。等到LED灯完全熄灭后,为了让灯再次亮起来,我们可以在传感器面前来回走动,挥手等等。

重触发

你手上的PIR传感器有两种选项。首先我们将会探索“重触发”选项。

当你使LED灯闪烁时,观察PIR传感器背面并确保跳线像下面展示的一样连接在L接口。

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现在再次搭建好测试板电路,你可能会注意到当像上面一样连接好PIR传感器时,如果在LED灯面前移动,灯不会保持点亮,而是大约每一秒点亮和熄灭一次。这被叫做“非重触发”。

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现在将跳线转接到H接口,如果你再次搭建好测试电路,你会注意到如果有物体移动时,灯会一直亮着。这被叫做“重触发”。

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对于大多数的应用,“重触发”(跳线像上面展示的一样被接到H接口)模式一般会更好。

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如果你需要将传感器连接到一些边缘触发的装置,你可能会选择将其调节至“非重触发”模式(跳线被连接到L接口)。

改变灵敏度

Adafruit PIR传感器在背部有一个调节灵敏度的微调筒。如果你的PIR传感器太灵敏或者太迟钝,你可以调整这个微调筒—顺时针调节会让传感器更加灵敏。

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改变脉冲时间和超时时长

在PIR传感器上有两个“超时设定”。其中一个是“Tx”设定:传感器检测到动作后LED灯会点亮多久—由于有电位计,调整Adafruit PIR传感器将会变得很简单。

第二个是决定没检测到动作时LED灯会熄灭多久的“Ti”超时设定。这个设定可能没那么容易去改变,可如果你用电焊去操作,这将变得可行。

首先让我们再看下电路数据

Tx=输出引脚(V0)触发后保持高电平的时间。

Ti=在周期中,触发被抑制,仔细观察时间表。

Tx≈24576×R10×C6;  Ti≈24×R9×C7(参考原理图)

Adafruit PIR传感器,有一个标记着时间的调整电位器。这是一个被串联到一个10 k欧电阻器的1兆欧可调电阻器。同时C6的值为0.01Uf,所以

Tx=24576×(10K)×0.01uF=2.5秒(约等于)

如果Rtime电位器从顺时针方向转到1兆欧电阻,则

Tx=24576×(1010K)×0.01uF=250秒(约等于)

如果Rtime位于中间,那结果将会大概是120秒(2分钟),所以你可以尽可能的开足马力。比如说如果你想通过一个人的动作去打开一个风扇至少1分钟,将Rtime电位器调整至一圈的1/4位置。

对于较旧的或者其他PIR传感器

如果你拿到的是一个没有可调整的电位器的PIR传感器,你可以像这样找出调整电阻

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判断R10和R9并不是很难,可惜这个PIR传感器时贴错标签的(似乎将R9和R17调换了位置),你可以通过查找BISSOO1数据表来查探引脚,然后找出分别是什么引脚—R10和引脚3连接,R9和引脚7连接,而区别电容会有点难,但是你可以通过“逆向工程”的方法并对传感器记录时间,从而得到解决。

例如;

Tx=24576*R10*C6= ~1.2秒

R10=4.7K,R10=10nF

同样

Ti=24*R9*C7=~1.2秒

R9=470K,R7=0.1Uf

你可以通过交换不同的电阻或电容来改变时间。

 

使用一个PIR传感器

将PIR传感器与微控制器连接起来非常简单。PIR是一个数字输出,所以你所需要做的就是侦听引脚来变成高电平(有检测到)或低电平(未检测到)。

很可能你会想要重新开始,所以一定要把跳线连接到H接口!用5V电压连接传感器并将其接地。然后将输出连接到数字针上。在本例中,我们将使用2引脚。

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代码很简单,基本上就是跟踪输入2的输入是高还是低。它还会跟踪大头针的状态,这样当运动开始和停止时它就会打印出一条信息。、

  1. /*
  2. * PIR sensor tester
  3. */
  4. int ledPin = 13; // choose the pin for the LED
  5. int inputPin = 2; // choose the input pin (for PIR sensor)
  6. int pirState = LOW; // we start, assuming no motion detected
  7. int val = 0; // variable for reading the pin status
  8. void setup() {
  9. pinMode(ledPin, OUTPUT); // declare LED as output
  10. pinMode(inputPin, INPUT); // declare sensor as input
  11. Serial.begin(9600);
  12. }
  13. void loop(){
  14. val = digitalRead(inputPin); // read input value
  15. if (val == HIGH) { // check if the input is HIGH
  16. digitalWrite(ledPin, HIGH); // turn LED ON
  17. if (pirState == LOW) {
  18. // we have just turned on
  19. Serial.println("Motion detected!");
  20. // We only want to print on the output change, not state
  21. pirState = HIGH;
  22. }
  23. } else {
  24. digitalWrite(ledPin, LOW); // turn LED OFF
  25. if (pirState == HIGH){
  26. // we have just turned of
  27. Serial.println("Motion ended!");
  28. // We only want to print on the output change, not state
  29. pirState = LOW;
  30. }
  31. }
  32. }

不要忘记有些时候你不需要一个微控制器。一个PIR传感器可以连接到一个继电器(也许是一个晶体管缓冲区),而无需微管

使用EAGLE画电路板布局图

前言

EAGLE的板设计器是可以使得抽象电气连接变为现实的魔法工具。在板子的尺寸确定后,元件排布在一起电路板表面,通过电路板表面和内部的铜线连接起来。使用了电路板编辑器,之前设计的概念化为现实,理想化的原理图变成精确的尺寸和连接好的PCB.

这个教程我们将覆盖EAGLE PCB设计的每一步:从放置元件,到连接它们,到产生Gerber文件到发到工厂。我们也将遍历EAGLE电路板编辑器的基础,开始解释EAGLE的层怎样匹配PCB的层。

从原理图创建电路板

在开始本教程前,建议你确保已经阅读了此教程:使用EAGLE画原理图,该教程中设计的原理图将在这里作为PCB设计的基础。

该教程已经完成了一个包含完整的ATmega328P单片机控制的原理图,需要布局的元件还有插座连接器,发光二极管,电阻器,电容器,连接器。

为了从原理图编辑器到相关的电路板切换,仅点击Generate/Switch to board命令——(在顶部工具条,或在File菜单下,新版本的Eagle图标有变更,请注意)——应该提示一个新的,打开一个电路板编辑器窗口。你从原理图添加的所有元件应该都在,相互堆在上面,能够放置和连线。

电路板和原理图编辑器拥有一些相似,但大部分情况下它们是很不同的。下面,我们将查看电路板编辑器的有色层,看它们和真实PCB的层是如何对应的。

层概述

PCB是由一层层不同材料叠加起来形成的。我们下面以两层板为例,介绍一下PCB一般情况下的组成层。电路板最厚的,中间部分是绝缘基板(通常是FR4).它的上下两面紧贴的是覆铜层,电流信号就在这两层中流动。为了绝缘和保护覆铜层,我们用漆般的阻焊层覆盖它,PCB的总体颜色也是由该层颜色决定(绿色,红色,蓝色等)。最表面上,为了方便识别,添加简单的图标和说明文字等内容,可以我们添加类似油墨的丝印层。

一个双面的多层板(图像来源于印刷电路板基础知识教程)

EAGLE的层

AGLE电路板设计器就像真实PCB拥有层,而且它们也重叠。我们用颜色代表不同的层。下表简单的列出了电路板设计器工作的层,以供参考。

颜色 层名 层号 层用途
Top 1 覆铜顶层
Bottom 16 覆铜底层
Pads 17 过孔垫圈。绿色圈的任何部分在板子顶层和底层暴露铜。
Vias 18 穿孔。小的铜填充的过孔用于连接从顶层到底层的信号。经常被丝印覆盖。在两层也有铜。
Unrouted 19 架空线。橡胶带类似的线显示哪个垫圈需要被连接。
Dimension 20 电路板轮廓
tPlace 21 电路板顶层丝印
bPlace 22 底层丝印
tOrigins 23 顶层原点,点击移动和操作独立元件。
bOrigins 24 底层原点
//填充 tStop 29 顶层停止阻焊。这些定义阻焊不能应用的地方
\\填充 bStop 30 底层无阻焊
Holes 45 无连接孔。这些经常用来固定或用于特殊的元件需求。
tDocu 51 顶层文档层。仅用于参考。这可能显示一个元件的外观,或其它有用的信息。

打开或关闭任意层,点击“Layer Settings..."button——(新版本的Eagle图标有变更,请注意)——然后点层的数字选择或不选择它。在连线之前,确保上面的层可见(除了tStop和bStop)

从重叠对象中选择

这是在布局电路板之前最后一个提醒。这是一个绊倒很多人界面技巧。因为板视图完全二维,然后不同的层一定重叠,有时候你不得不做一些技巧选择有其它在它上面的对象。

通常,你使用鼠标左击选择对象(不论它是线路,过孔,元件,等),但是当有两个元件重叠,你点击时,EAGLE不知道你选择哪一个。那样话,EAGLE将选择两者之一,问你是否是你想要的那一个。如果是,你要左击确定。如果你尝试抓取另一个对象,点击鼠标右键循环下一个。EAGLE的状态框,在窗口的左下部,提供有用的信息当你尝试选择一个元件。

GIF of selecting two layered objects

例如:在上面的动图中,VCC网线重叠Reset.我们左击一次重叠,EAGLE问我们是否选择VCC。我们右击循环,它询问我们是否选择Reset.右击回到VCC,然后最后左击选择作为我们想移动的网线。

好了!足够的提示,让我们布局PCB吧!

准备板

从原理图创建一个电路板

如果你还没有准备好,请单击生成/开关板图标 — —基于你的电路图,在编辑器中创建一个新的 PCB 设计。

新的电路板文件应该显示你原理图中所有的元件。黄金线,称为鼠线,在引脚和反映你原理图的网络之间相互连接。在所有元件的右边还应该有是一个微弱的,浅灰色轮廓的电路板尺寸。

我们在PCB输出的第一个工作是放置好元件,然后最大限度地减少我们印刷电路板的尺寸轮廓的面积。PCB的成本通常与电路板的大小有关,所以一个较小的板会更加便宜。

理解栅格

在原理图编辑器中,也有栅格,但是没那么重要。但在板编辑器中,它变得更重要。在板编辑器中,栅格应该是可见的。您可以通过点击图标–栅格来调整栅格的大小。建议使用0.05英寸栅格,0.005英寸的细选栅格。

EAGLE强制元件、线路和其他对象吸附到栅格中定义了大小的网格。如果你需要更精细的控制,按住键盘上的Alt使用细选栅格。

移动元件

使用移动工具––你可以在范围框中移动元件。当你移动元件,你可以通过点击鼠标右键旋转或在上面的下拉框中改变角度。

排布元件的方式影响到下一步连线的难易程度。当你移动,旋转,放置元件时,你要考虑以下几点原则:

  • 不重叠元件:你所有的元件都需要一些呼吸的空间。绿色的过孔在它们之间也需要大量的空间。记住这些在板两侧的绿环是暴露的铜,如果铜重叠,电流会交叉然后短路会发生。
  • 减少交叉鼠线:当你移动元件时,注意观察鼠线是如何跟随元件移动。尽可能地减少交叉的鼠线数量,这样会使得你后面的连线更容易。当你移动元件,点击RATSNEST按钮––使鼠线得到重新计算,该功能会使鼠线以最短的距离显示。
  • 元件放置要求:一些元件可能需要特殊考虑。例如,你可能想要筒式插座接头面向板子边缘。确保去耦电容精确接近IC.
  • 更严格的布局意味着一个更小,更便宜的板,但它也使连线更难。

当考虑这些因素后下面是一个例子,你可能放置你的板子。我们已经通过灵巧的放置LED和它的限流电阻最小化鼠线交叉。一些元件放置在它们要去的地方(筒式插座,和去耦电容)。而且布局相当紧凑。

注:tNames层(即默认不可见)打开后能帮助确定元件。

调整尺寸层

现在,元件被放置好了,电路板将是所见即所得的样子。现在我们需要固定尺寸外框。您可以移动已经存在的尺寸线,或从头开始。使用删除工具––抹去所有的尺寸线。

然后使用画线工具—(画新的外框。但在你画之前,到图层选择选项条然后设置层为20层Dimension。也在那儿,你可能想减少宽度(我们经常设置为0.008英寸)。

然后, 从原点开始,在你元件周围画框。不要用任何洞贯穿Dimension层,否则它们将被中断!确保从你开始处结束。

那是好的开始。元件布好了,尺寸调整好了,我们准备开始连接一些铜!

布线板

布线使整个过程最有趣的部分。就像解决一个难题!我们的工作将是转变这些金色鼠线到顶部或底部铜线。同时,你也需要确保不会重叠两个不同的信号。

使用布线工具

为了绘制我们的铜路,我们将使用ROUTE工具——(不是WIRE工具!)。选中这个工具之后,在上面的工具条有一些要考虑的选项:

  • Layer:像这样的两层板,你将需要选择是否想从顶层或底层开始布线。
  • Bend Style:通常你将想用45° 角布线(线弯样式1和3),但是制作圈式路径也有趣。
  • Width:这定义你的铜线宽度。通常0.01”是好的默认值。你不应该使用小于0.007“(或者你可能需要额外的花费)。宽路径可以允许更多的电流安全通过。如果你需要提供1A通过路径,它可能需要更加宽。
  • Via Options:你也可以设置一些过孔特性。形状,直径,转子可以设置,但通常默认(圆,自动,0.02”)是最好的。

这些设好之后,左击鼠线终止的脚开始划线。鼠线和被连脚将发光,然后一条红色或蓝色线将从这个脚开始。通过左击架空线连接的另一个脚结束路径。在两脚之间,你可以多次左击放置路径。

连线时避免两种重叠情况:铜线与过孔重叠,铜线与铜线重叠。记住这些铜径基本上是裸线。如果两个信号重叠,它们将短路不能实现原理图中设计的功能。

如果铜线不得不交叉,那么就需要确保它们是分布在板子两面的。在顶层的路径和底层的交叉是可以接受的。这就是为什么有两层!

如果你需要更精确的控制你的路线,你可以按住键盘上的Alt键访问细选栅格。默认情况下,这将是一个更精细的0.005”。

放置过孔

通孔是非常小的孔,用铜填充。我们使用他们作为中间路线,使得线路从电路板的一面移动到另一面。

要放置一个通孔,第一次单击在黑色栅格之间的引脚来“牢固”你的布线。然后你可以手动在选项栏上改变层,或者单击鼠标中间或者空格键切换层,并继续布线到最终目的地。EAGLE会自动为你添加一个通孔。

清除走铜线路径

确保在两个信号线之间有足够的空间。PCB工厂应该有清晰的最小空间定义——标准板大约0.006"。作为一个经验,如果你没有足够的空间填充另一条,判断它们是太近了的唯一标准是仔细查看你的PCB代工厂给出的指标要求。

拆线

像画线工具实际上不是用来画电路线的,删除工具实际上不能用来删除线。如果你需要重新布线,用RIPUP–除去线。这个工具将追溯到鼠线布线。

您还可以使用“UNDO”和“REDO”撤销或者重做之前的操作。

连线完毕!

这就是所有简单规则。是时候解决布线问题。你可能从最简单,最近线开始。或者,你可能像连接重要的信号线——像电源和地这里是一个完全布好线路的板:

看看你是否能做得比这更好!标准就是使你的板更小。或尽量少使用任何过孔。

当你知道如何布线后,我们可以做一些检查,以保证布线100%完成。我们将在下一页讲解这些。

使用自动布线(骗子!)

如果你节约时间,或布线有问题,你可以尝试EAGLE的Autorouter——看它能否完成工作。打开autorouter,别担心其它的选项卡,点OK.

如果你不喜欢autorouter做的,你可以点击Undo返回到初始状态。

自动布线程序不一定能够完成布线工作,所以它仍然对了解如何手动布线具有重大作用(比手工路线看起来好多了)。运行自动布线后,在左下状态框看个究竟。除了显示“optimizen:100%完成了”,否则你仍然有工作要做。如果你的自动布线程序无法完成工作,试着把布线栅格从50mil降到 10mil。

在自动布线有很多可以选择和设置的东西。如果你想深入到这个主题,可以查阅EAGLE的手册,它有一个专门的章节。

检查错误

在我们把设计文件打包然后发到工厂时,有许多工具检查设计错误。

Ratsnest – Nothing To Do!

第一次检查是保证你实际上已经连接了你原理图上所有的网。要做到这一点,打RATSNEST图标––然后立即检查左下方的状态框。如果你已经布好一切的线,应该说:“RATSNEST!没有事情可以做了”

正如这个令人震惊标志表示,不用做任何事,令人兴奋。这意味着你已经连好了需要的线。

如果ratsnest显示你有”N airwares"要连,再次检查你的板子找到金色线然后连接它们。如果你检查完了,无法找到可疑的架空线,尝试关闭每一层除了19Unrouted.

设计规则检查

一旦你完成布线,有一个附加检查:the design rule check(DRC)设计规则检查。这一步,你需要点击此处下载。为了加载DRC,点DRC按钮——会打开这个对话框:

这个视图的选项卡(Layers,Clearance,Distance,等)帮助你定义布局需要通过的大量设计规则。这些规则定义像最小空间距离,或者路径宽度,或过孔大小...相反手工设置,你可以使用DRU文件加载设计规则。点Load...然后选择你下载的文件。然后点击Check按钮。

再一次看左下角。如果你的设计完美,你会看到:"DRC:No errors。”但是如果事情不像这样,你会得到可怕的窗口“DRC Errors".这个错误窗口列出所有错误,也会高亮错误位置。点列出的任何错误,EAGLE会指向错误者。

有许多DRC可以找到的错误,但这儿是一些常见的:

  • Clearance:路径太靠近其它的路径或过孔。你可能要使用MOVE工具向四周移动。
  • Overlap:两个不同信号线重叠。如果没修复将会短路。你可能使用RIPUP一条,然后在另一面连接。或找到一个新方向连接到目的地。
  • Dimension:路径,垫圈,或过孔和尺寸线交叉(或接近)。如果没修复,那部分元件将被切掉。

一旦你看到”No airwires left!"和“DRC:No errors.",你的板子可以发到工厂,意味着是时候产生GERBER文件。但在此之前,添加一些最后工作。

最后的工作

添加覆铜

覆铜对于一个电路板来是重要的步骤。它让电路板看起来更专业,并且它们实际上有存在的理由。不要说它们使布线更加简单。通常,当你添加一个覆铜全部都是GND的信号。所以让我们添加地覆铜到设计。

选择POLYGON工具。然后,调整一些设置。选择顶铜层。调整Isolate设置,定义地覆和其它信号的距离,0.012"通常是合适的。

下一步,画一些线就像尺寸框。实际上,只要在尺寸线上画。从原点开始,一路画过去,最后返回同样的点。一个红点框出现在尺寸线上。

多边形之后,你要用命名工具把它连到网线。在红点线上使用NAME工具-,弹出的对话框中输入”GND"。

最后一步点击ratsnest,查看整个板子的红覆填充。你可能恨我现在告诉你,但是在开始添加地覆使手工布线更加简单。

你可以按照同样的步骤在另一面添加地覆。

很难说什么连接未连接地覆。如果你看到黑色空隙在垫圈和覆之间,就没有连接,相反,就有。

如果你想隐藏多边形,在多边形上使用RIPUP工具。不用担心,多边形依然在,只要点ratsnest返回。

添加丝印

即使对你的设计没有影响,丝印也是PCB设计的重要部分。你想更加好看?一些丝印,像元件轮廓,自动放在板子上,因为它是元件的一部分。我们可以手工添加其它信息,像标签,logo,名称。有许多画图工具可用,wire,text,circle,arc,rectangle,polygon,用来画丝印层(tPlace用于顶层,bPlace用于底层)。

你可以添加头部标签,电阻值,甚至漂亮的logo.

产生Gerbers文件

你完成设计,最后一步产生Gerber文件。Gerber文件是一种PCB设计工业标准的数据交换文件。EAGLE脱离了这儿单一PCB CAD软件,他的设计文件不像Orcad或Altium的设计文件。工厂不可能支持每种软件,所以我们往往给他们发送Gerber文件。

Gerber文件,注意多个,每一个描述PCB的单层。一个Gerber文件可能描述丝印,而另一个可能定义顶层铜在哪儿。总之,我们将产生7个Gerber文件。

CAM处理器

在之前,你需要下载另一个定义文件:CAM file。然后加载CAM处理器,点CAM-按钮,将打开这个窗口:

到File菜单,然后Open>Job..。在打开的文件浏览器,选择sfe-gerb274x.cam文件。现在CAM处理器窗口应该有一系列选项卡:“Top Copper","Bottom Copper","Top Silkscreen",等。每一个定义怎样创建Gerber文件。现在你要做的是点Process Job.如果你最近没有保存,它会提醒你。

Gerber产生过程应该相当快。一旦它运行完,查看你的工程目录,应该有一些新文件。除了BRD和SCH,现在应该有.dri,.GBL,.GBO,.GBS,.GML,.gpi,.GTO,.GTP,.GTS,和一个.TXT,符合Gerber!

Gerber文件 扩展名
底部铜层 GBL
底部丝印层 GBO
底部阻焊层 GBS
顶部铜层 GTL
顶部丝印层 GTO
顶部阻焊层 GTS
过孔文件 TXT
过孔位置信息文件 dri
光电绘图仪信息文件 gpi
研磨层 GML
顶层助焊层 GTP

选择PCB制造商

有许多PCB制造商,所以你找到一个应该没有问题。当他们生产板子时,他们通常会运行一个design for manufacturaability check(DFM)制造检查快速方案,然后让你知道是否你设计的一些东西将导致一个问题。

发送Gerbers

发送Gerber文件由工厂的不同而不同。大多数会叫你发送选择文件的压缩文件。通常会发送这些文件GTL, GBL, GTS, GBS, GTO, GBO 和TXT 文件。GTP对于PCB制作并不重要,但是它可以用于创建模具(如果你有SMD元件)。所以,压缩这些文件,等待,然后准备装配你自己的PCB吧!

          所以压缩那些gerber文件,等待一下,并准备组装你自己的印刷电路板!

以下内容是从网上搜集来的,使用Eagle时非常有用,最为参考资料与大家一起分享:

原文地址:http://www.plcdev.com/plc_musings/tim_young/eagle_cad_to_gerber
原文作者:tim_young

Eagle CAD 输出 Gerber 文件的步骤

These are my notes on creating a Gerber file from Eagle CadSoft.

  1. 打开 brd 文件
  2. 打开 CAM processor = File | Cam Processor
  3. 打开 CAM Processor 里的 job file   = File | Open | Job ...
  4. 点击  "Process Job" 选择  "gerber274x.cam"
  5. 重复步骤  1-4,不过这次运行 "excellon.cam" 作业。

这样就在你的 brd 文件所在的相同目录下产生了 Gerber 文件。

对于简单类型(无丝印,无阻焊),zip 这些文件即可。

  • *.cmp - Component side traces/copper
  • *.drd - Drill file
  • *.dri - Drill information file (not particularly necessary)
  • *.sol - Solder side traces/copper

对于最终产品:

  • *.cmp - Copper traces component side 铜箔走线元件面
  • *.drd - Drill file 钻孔文件
  • *.dri - Drill information file (not particularly necessary) 钻孔信息文件(非必须)
  • *.plc - Silkscreen component side 丝印元件面
  • *.sol - Copper traces solder side 铜箔走线焊接面
  • *.stc - Solder mask component side 阻焊元件面
  • *.sts - Solder mask solder side 阻焊焊接面

 

其实Eagle PCB用户在熟悉界面一段时间后就会发现,由于这类软件的操作重复性较大,且默认和可选参数并不太多,这样完全类似于AutoCAD的软件就非常让我们有动力去学习命令行的操作模式,以提升操作的速度和实现精确操作。MIT麻省理工的课程网站中给出了相关快速参考索引,相信已经熟悉图形操作界面的你也将很快熟悉这种操作,全部内容在以下网址中:

http://web.mit.edu/xavid/arch/i386_rhel4/help/

 


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本文由翻译美国开源硬件厂商Sparkfun(火花快乐)的相关教程翻译,原始教程采用同样的CC BY-SA 4.0协议,为便于理解和方便读者学习使用,部分内容为适应国内使用场景稍有删改或整合,这些行为都是协议允许并鼓励的。

原始文章及相关素材链接:

https://learn.sparkfun.com/tutorials/using-eagle-board-layout?_ga=1.63204775.946766378.1445226389