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Paperduino 2.0 mit Kreisschreiber - Papier Arduino

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Paperduino 2.0 mit Kreisschreiber - Papier Arduino

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Was, wenn ein Arduino zu machen, oder ein Arduino zu verdrahten, war so einfach wie das Drucken eines aus? In diesem Tutorial haben wir unser eigenes Arduino Pro Mini Board mit einem Pen Plotter und dem Electroninks Circuit Scribe (ein Rollerball mit hochleitfähiger Tinte) bedruckt. Innerhalb von 15 Minuten druckten wir die Platine, platzierten Komponenten mit Leim oder Klebeband, und eine Skizze hochgeladen.

Benötigte Materialien:
Circuit Scribe leitfähiger Tintenstift
Schattenbild SD-Plotter
8.5x11 "glänzendes Fotopapier
Elektronenknüppel Arduino Anschlusskit
FTDI-Kabel
USBtinyISP Bootloader oder ein Pre-bootloaded Arduino Chip
Superglue (Loctite Gel) oder Z-Band

Software:
EAGLE PCB (wenn Sie das Board ändern möchten)
Arduino IDE
Silhouette-Studio

Datenschutzerklärung
Paperduino 2.0 Schematik und Layout (EAGLE)

Komponentenliste:
Siehe BOM (Bestellliste) in Google Spreadsheet
2x 10 uF Kondensatoren (1206 Paket)
3x 0,1 uF Kondensator (1206)
2x 10 KOhm Widerstände (1206)
330 Ohm-Widerstand (1206)
ATmega328P-AU
Rote LED (1206)
Grüne LED (1206)
5V Spannungsregler (5-polig)
8 MHz-Resonator
Tastschalter

Schritt 1: Bearbeitung des Layouts in EAGLE

Paperduino 2.0 mit Kreisschreiber - Papier Arduino

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Unser Paperduino Design basiert auf dem Open Source Design für den Arduino Pro Mini. Wir haben EAGLE PCB das Board zu entwerfen.

Laden Sie einen Schaltplan herunter
Das Arduino Pro Mini Board Schaltplan kann auf der Arduino - Website. Unsere letzte Paperduino 2.0 EAGLE - Dateien finden Sie hier.

Anpassen der Platine für Papier
Um den Schaltplan papierfreundlich zu machen, ersetzten wir die Blöcke der Stiftleisten durch unsere eigene runde Auflage. Durchgangslöcher, wie z. B. die Stiftleisten, sind auf flexiblen Flächen wie Papier schwer zu verwenden. Wir haben das neue Pad-Design unserer Electroninks-Komponentenbibliothek hinzugefügt. Da der Pen-Plotter nur Linien, aber keine Füllmuster druckt, bestanden die Pads aus überlappenden konzentrischen Kreisen. Der Werkzeugweg für das Plotten wird in Schritt 3 angezeigt.

Wir haben auch das Paket für viele der kleinen Komponenten mit dem 1206-Paket (dh 1,2 mm lang x 0,6 mm breit) ersetzt, so dass sie später einfacher montiert werden könnten.

Gestaltung des Platinenlayouts
Im Platinenlayout haben wir die obere Linienstärke auf 0,6 mm eingestellt, damit sie der Breite des Stifttraktes entspricht.

Wir haben das Boardlayout so konzipiert, dass das Paperduino auf einer Schicht bedruckt werden konnte. In vielen Fällen fungieren die Oberflächenmontagekomponenten als Brücken. Es ist wichtig, dass Komponenten nahe beieinander gehalten werden, um den Leitungswiderstand zwischen ihnen zu minimieren.

In der EAGLE-Platine werden die Komponenten-Pads beim Export als DXF nicht vom Pen-Plotter ausgefüllt - nur die Umrisse werden gezeichnet. Um dieses Problem zu lösen, überlagern Sie die Pads mit mäandrierenden Linien-Features, so dass sie von einem Raster-Muster gefüllt werden.

Wenn irgendwelche Leitungen einen Papierjumper benötigen (wie unsere digitalen Pins 1, 2 und 3), können sie in der unteren Schicht (blau) erzeugt werden. Nachdem die erste Schicht gedruckt ist, können Papieraufkleber über den Linien angebracht werden und die untere DXF Schicht kann benutzt werden, um über den Aufklebern zu drucken. Wir werden ein Jumper-Sticker-Tutorial in einem zukünftigen Instructable veröffentlichen.

Schritt 2: Export des Platinenlayouts

Paperduino 2.0 mit Kreisschreiber - Papier Arduino

Paperduino 2.0 mit Kreisschreiber - Papier Arduino

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Bevor Sie die Karte als DXF-Datei exportieren, müssen Sie nur die obere Ebene (rot) in EAGLE auswählen. Wenn Sie mehr als die oberste Schicht ausgewählt haben, können Sie am Ende Zeichnung mehr auf dem Brett dann Sie wünschen. Wenn Sie Text erstellen möchten, können Sie auf dem Stift-Plotter Vektorfonts ausdrucken. Wenn Sie die tnames-Ebene verwenden, um Spuren und Text zu trennen, wählen Sie vor dem Export der DXF-Datei sowohl die obere Ebene als auch die tnames aus.

Wenn Sie nach der Auswahl des Exportes als DXF (Datei> Export | DXF) aufgefordert werden, heben Sie die Auswahl der Drahtbreite und des Füllbereichs auf und speichern Sie die Datei anschließend in dem entsprechenden Verzeichnis.

Schritt 3: Layout in Silhouette Studio importieren

Paperduino 2.0 mit Kreisschreiber - Papier Arduino

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Importieren Sie die Datei
Importieren Sie die DXF-Datei in Silhouette Studio, indem Sie die Datei auf die leere Seite ziehen. Sie können sehen, dass alle Pads aus Rasterlinienmustern oder konzentrischen Kreisen bestehen.

Passen Sie das Layout an
Nach dem Importieren der DXF-Datei in Silhouette Studio muss es möglicherweise neu skaliert werden. Gehen Sie zurück zum EAGLE Board Layout und messen Sie das Muster von oben nach unten. Dann "wählen Sie alle" in Silhouette Studio und rescale das Muster zu entsprechen.

Anschließend positionieren Sie das Arduino-Muster auf die gewünschte Seite.

Wählen Sie die Druckeinstellungen aus
Öffnen Sie das Plotfenster. Wir verwenden keine Schneidmatte, so dass die Option abgewählt werden kann. Eine Druckgeschwindigkeit von 1 (die langsamste Geschwindigkeit) funktioniert gut. Glattes Fotopapier kann mit einer Stärke von 15 verwendet werden. Schließlich stellen Sie sicher, dass die Option "Skizzenstift" ausgewählt ist.

Schritt 4: Drucken des Arduino

Paperduino 2.0 mit Kreisschreiber - Papier Arduino

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Den Plotter fertig machen
Um den Schaltkreisschreiber für das Plotten vorzubereiten, wickeln Sie den Stift in das Abdeckband, dann verkeilen es in den Plotterkopf und verriegeln es.

Legen Sie den Plotter mit glänzendem Fotopapier ein, das die Leitfähigkeit der Tinte im Vergleich zu Standardpapier erhöht.

Drucken
Jetzt einfach "schneiden" in Silhouette Studio!

Der Werkzeugweg, den Silhouette Studio schafft, neigt dazu, sich über die meisten Linien zu verdoppeln. Das ist unser Vorteil - das Ziehen der Spuren reduziert zweimal ihren elektrischen Widerstand.

Schritt 5: Platzieren von Komponenten

Paperduino 2.0 mit Kreisschreiber - Papier Arduino

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Methode 1:
Legen Sie einen Tropfen Sekundenkleber zwischen die Komponenten Pads. Es ist ok, wenn Kleber auf einer der Spuren, die zwischen den Pads läuft. Dann sorgfältig platzieren Sie ein Bauteil mit einer Pinzette und drücken Sie in der Mitte.

Diese Methode ist dauerhaft und die Verbindung zwischen Komponenten und Pads sollte gut sein. Jedoch verstärken wir manchmal die Verbindungen unter Verwendung von leitfähigem Epoxid, das mit einer Spritze oder einem elektrischen Flüssigkeitsspender aufgebracht wird.

Methode 2:
Legen Sie einen Streifen von z-Achsen-Tape über mehrere der Komponenten Pads. Drücken Sie dann die Oberflächenmontagekomponenten an Ort und Stelle. Die Komponenten könnten später wieder abgelöst und wiederverwendet werden. Dies ist bei weitem die schnellste und einfachste Methode, um Komponenten anzubringen.

Schritt 6: Brennen des Arduino Bootloaders & Programmierung

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Brennen des Arduino Bootloaders
Ein Arduino-Chip ist nicht bereit, direkt aus Atmels Werk (das Unternehmen, das die Mikrocontroller macht) zu programmieren! Damit der ATMEGA328 alle Arduino-Skizzen ausführen kann, muss die Arduino-Firmware in einem Prozess geladen werden, der als Bootloading bekannt ist (ähnlich wie beim Laden eines Betriebssystems wie Windows 7).

Es gibt ein paar Programmierer Sie kaufen können - wir verwenden , um einen USBtinyISP von Adafruit. Sie können auch Atmels offiziellen Programmierer (ein AVR ISP) von digikey . Wenn Sie noch nie selbst den Bootloader zu verbrennen wollen , können Sie die kaufen Surface Mount ATMEGA328P bereits bootloaded .

Das Brennen des Bootloaders ist einfach. Zuerst verbinden Sie 5 Pads auf dem Paperduino (GND, VCC, MOSI, MISO, SCK und DTR) mit dem Programmiergerät. Sobald die Verbindung hergestellt ist, wählen Sie die richtige Platine in Arduino IDE (ein Arduino Pro Mini 328 bei 5V), und klicken Sie dann auf "brennen Bootloader." Wenn es funktioniert, wird der Bootloader hochgeladen. Bei Bedarf können zusätzliche Hilfe finden Sie hier .

Eine Skizze zum Paperduino hochladen
Unser Arduino hat keinen FTDI-Chip auf dem Board gebaut. Der FTDI überbrückt im wesentlichen die Lücke zwischen USB und der seriellen Kommunikation des ATMEGA328-Chips. Was wir brauchen , ist die einfache FTDI - Chip, der in einem USB - Kabel verpackt finden kann, und von Sparkfun gekauft hier . In zukünftigen Versionen des Paperduino werden wir tatsächlich einen FTDI-Chip integrieren und einen USB-USB-Stecker herstellen, der direkt an einen USB-Port Ihres Computers angeschlossen werden kann.

Sobald Sie das FTDI-Kabel in der Hand haben, ist die Verbindung einfach. Verdrahtung des GND, VCC, TXD, RXD und DTR an die entsprechenden Stellen auf dem Kabel (wir haben unseren Magnet-bestückte Kabel aus dem Kit Arduino - Verbindung ). Einmal verdrahtet, alles, was Sie tun müssen, ist eine Skizze hochladen. Beim Hochladen des Blink-Beispiels blinkt die grüne Oberflächen-Montage-LED.

Wir hochgeladen eine einfache Skizze, die die Richtung unserer ändert magnetischen Birichtung LED - Komponente von blau zu grün. Unter Verwendung von zwei digitalen Ausgängen wird die Richtung leicht geändert, indem der Ausgang 6 niedrig und 7 hoch ist. Und umgekehrt, Ausgang 6 hoch und 7 niedrig. Voila

Schritt 7: Was würden Sie machen?

Wir können nicht warten, um zu sehen, was Sie kommen mit!

Teilen Sie uns Ihre Ideen mit!

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