IoT Sensor Node Workshop 三之一:使用Eagle PCB 製作自己的電路板。

 

 

這邊簡單的記錄一下今天在創客技術營喵喵的EAGLE教學重點,整個流程包含:

  • EAGLE安裝
  • 畫電路圖
  • 畫PCB Layout
  • 產生輸出檔
  • 後續製作流程(略)

 

EAGLE安裝:

最新版請到這邊下載。目前最新版本是8.2.2。請根據自己的系統選擇適當的版本。

新版本的EAGLE要申請帳號,登入後才能使用。申請很簡單,別擔心。

然後開啟一個新的專案(project)當作練習,這邊將它命名為RCfilter

再來請用檔案總管自行到RCfilter這個路徑下產生一個GBR檔案夾,稍後會用來存放輸出檔。然後在RCfilter再開啟一個新的schematic,等等把它存檔為RCfilter.sch

打開schematic之後,首先我們來調整一下使用者介面。Options->User interface…

主要是調整Icon size成為24,大一點比較容易看啦。

 調整grid單位成為mm (看個人習慣)

小技巧: 按著Alt鍵移動間隔會比較小喔

接著是"Add"元件

search resistor,找到"rcl"–>R-US_ (美規,另外R-EU_是歐規),選擇常用的R-US_0309/10這種大小的電阻,放到電路圖中。

小技巧: 滾動滑鼠的滾輪可以放大/縮小,放好後按Esc會跳回元件選擇視窗,可以繼續選擇Add其他元件

繼續增加一個電解電容: CPOL-USE2.5-5 (CPOL-US),2.5是腳寬,5是元件直徑

繼續增加兩個連接器,這個比較難找,請Search *2.54*–>con-molex–>22-23-2021。這個就是我們常用的接頭

小技巧: 放元件或移動元件的時候按滑鼠右鍵可以旋轉

移動(Move)元件到適當的位置,用Line來接線。

小技巧:畫線的時候按右鍵可以選擇不同的走線方式,按一下左鍵設定停駐點用來轉折,結束時連按兩下左鍵成為結束端點。

小技巧: 在兩條線的交會處可以放上Junction標註一下。

使用Value來設定電阻值(10k)和電容值(1uF),使用Name來修改連接器的名稱,分別叫做IN和OUT。

小技巧: 群組移動要先用Group把多個元件圈起來–>選擇Move–>按Ctrl和滑鼠右鍵,移動之後按滑鼠左鍵把元件放下。

小技巧: zoom to fit (Alt+F2)或使用放大鏡圖示來調整大小

按這個鍵(版本不同圖示可能不同喔)來產生PCB電路板

然後就會跳出PCB Layout圖,首先按Grid圖示將單位調整成mm(個人喜好)。

一開始所有元件都在板子(框框)外,免費版本只能將電路畫在10x8cm的雙面板。用group move把這些元件都移到框框裡面,group move的方式就和schematic一樣,"group",圈選,"move", “Ctrl+滑鼠右鍵",開始移動,"滑鼠左鍵"放下。

小技巧: 可以按"Mirror"來把元件放到背面去。

小技巧: 要單獨移動元件的Value的話要按"Smash",然後點在元件的+符號上,這樣他的Name和Value就會和元件分開來,可以單獨移動了。

小技巧: 沒有用到的文字就把他直接"Delete"掉吧!

調整/縮小(用move)框框大小,避免浪費板材。然後按Route圖示來接線。

還沒有真正連線之前應該連線的點會有黃色細線相連,連起來之後他就會消失,這樣可以協助我們認出還有哪些線還沒有畫好。

接線的方式是先點選起點,選擇圖層(Select layer),看是要走Top還是Bottom,,同時設定線寬(Width),途中按下滑鼠左鍵設定停駐點,按下滑鼠右鍵改變走線方式,換圖層會自動產生灌孔(Via)。

線都接好之後,接著要鋪銅,所謂的鋪銅就是把空白的地方用銅鋪滿,可以減少電阻,隔絕干擾之類的。按"Polygon"圖示,選擇圖層為"Top",按滑鼠左鍵在整個板材外圍繞一圈(至少不要小於板材),表示要鋪滿整個板材。剛圍好之後會是一圈虛線。接著要決定鋪銅的接點名稱。看一下剛剛連接的那些線都有名子,例如"N$1″,或是可以用"Name"來設定那些線的名稱,例如"net1″,"VDD","GND"之類的。我們同樣可以用"Name"來點一下鋪銅虛線,設定鋪銅的名稱,這樣等一下他會將整個鋪銅和同名子的線接起來。

小技巧: 在PCB這邊修改/設定接線的名稱會同步改變schematic那邊的名稱喔!

然後按一下"Ratsnest"圖示,他就會幫忙把整個圖層鋪滿。

最後成果如下:

儲存之後接著要來輸出工程檔案了。

上課之前已經從創客閣樓的臉書社群活動下載本次教學使用的檔案,解壓縮之後可以在PCB–>cam裡面找到custom_gerber.cam檔案。

在PCB Layout上方點選"CAM Processor"圖示,打開File–>Open–>Job…選擇上面提到的那個custom_gerber.cam檔案

確認所有輸出圖層的File都是輸出到%P\GBR\%N.***,這個GBR就是我們一開始產生的那個檔案夾啦。其他的設定講師已經幫我們設定好了。直接按"Process Job"。然後應該可以在GBR檔案夾裡面看到8個產生的檔案。

然而這八個圖層檔案並不包含鑽孔相關檔案,所以我們要另外產生鑽孔檔。

繼續在CAM Processor中,打開File–>Open–>Job…選擇安裝路徑下的cam檔案夾中的excellon.cam,修改File輸出到%P\GBR\%N.drd,按下"Process Job",GBR中會多出兩個檔案,".drd"和".dri"。

在PCB layout視窗點選File–>"Run ULP",或直接點選按鈕,在安裝路徑下找ulp–>drillcfg.ulp。開啟之後選擇單位。

按OK,再按OK。選擇輸出到GBR檔案夾中。

這樣總共就有11個檔案在GBR檔案夾中,然後就可以把整個GBR打包起來送給板廠製作PCB了~

PCB由板廠製作好送回來之後我們還得要把元件焊上去啊,需要的元件列表可以在schematic那邊選擇File–>Export–>BOM來產生。可以輸出成文字檔,CSV或是HTML格式,然後列印出來到電子材料行選購…

不過這次練習只有一些大元件還好,後面兩場活動所需要的板子(gbr file可以在閣樓臉書活動處下載)可是很複雜的,真要自己挑選元件,自己手工焊還真是大工程。所以練習到這邊,實際板子我是直接向講師購買,也可以直接購買使用ESP8266製作的nodeMCU相關開發板來使用。購買可參考iCshopping這邊nodeMCU