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Best Choice software platinenlayout freeware New

by Tratamien Torosace

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Neues Update zum Thema software platinenlayout freeware


Downloads zum Heft – FUNKAMATEUR – Das internationale … New

Quelltext der Software und Beschriftungsvorlagen zum Beitrag “Anzeige von Funkwetterdaten mit vier Drehspulinstrumenten” FA 12/21, S. 962 do1atm_sfi_anzeige.zip (45 KB) Platinenlayout als TIF- und PDF-Datei sowie Druckvorlagen zum Beitrag “Advent, Advent, der Weihnachtsmann rennt” FA 12/21, S. 958 sander_weihnachtsmann.zip (1,3 MB)

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Platinenlayout in Eagle erstellen Update

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 New Platinenlayout in Eagle erstellen
Platinenlayout in Eagle erstellen New Update

Platinen fräsen – einfach-cnc.de Update New

Die Software pcb-gcode . Ohne entsprechende Software geht natürlich garnichts. Ich verwende für das Entwerfen meiner Platinen die bekannte Layoutsoftware Eagle. Zum Ausprobieren und für kleinere Projekte gibt es von Eagle eine Freeware-Version.

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Folgende Punkte sprechen für das Isolationsfräsen: Das Grundmaterial ist günstiger

Die Verfälschung mit Chemikalien entfällt

Die Herstellung eines einzigen Prototyps ist schneller (?)

Apropos: Sie brauchen eine sündhaft teure CNC-Fräse, dazu die nötige Steuerelektronik und Software

Gesamtkosten unter 2.000 Euro, auch bei Eigenbau, dürften nicht gehen

Zum Fräsen werden teure Hartmetallfräser benötigt, die meist nur 1 – 2 Euro Platten aushalten

Die Erstellung der Fräsdaten ist nicht einfach

Das Einstellen der Fräsparameter ist schwierig und funktioniert meist nur mit Trial-and-Error

Das Fräsen einer einseitigen Europa-Platte kann mehr als eine Stunde dauern

Der Frässtaub (Glasfasern!) ist möglicherweise gesundheitsschädlich

Ein gutes Argument dafür und dagegen (fast nur dagegen) findet man bei Bungard unter http://www.bungard.de/seiten/e_aof.htm

Bitte beachten Sie, dass Bungard professionelle Geräte und Maschinen verwendet

Beispielsweise ist das Belichten und Ätzen von Leiterplatten mit Laienmitteln nicht in 5 Minuten zu bewerkstelligen

Auf die Theorie des Isolationsfräsens möchte ich hier auch nicht näher eingehen, ich verweise auf die folgende Webseite, wo alles dazu gesagt ist it: http://www.thiemig.de/outliner/explain.htm

Wenn Sie immer noch daran interessiert sind, Ihre Leiterplatten zu fräsen, dann ist hier der Prozess, den ich verwendet habe, um die oben gezeigte 100 mm x 60 mm große Platte herzustellen

Es ist die Steuerplatine des Spindelmotors meiner Portalfräsmaschine

Die Leiterplatte ist nur einseitig, aber doppelseitige Leiterplatten können mit dem gleichen Verfahren hergestellt werden

Wichtig ist, dass eine Leiterbahnbreite erzeugt werden kann, die es ermöglicht, eine Leiterbahn zwischen zwei IC-Anschlüssen zu führen

Ansonsten können nur sehr einfache Leiterplatten gefräst werden

Dass mir das gelungen ist, zeigt folgende Vergrößerung: Die Leiterbahnbreite sollte etwa 0,3 mm betragen, der Abstand zwischen Leiterbahnen und Pads etwa 0,4 mm

Damit lässt sich die Platine auch ordentlich verlöten, ohne ständig Leiterbahnen zusammenlöten zu müssen

Allerdings braucht man dafür einen ordentlichen Lötkolben mit dünner, langer Spitze und gutem Lötdraht (0,5mm)

Die Software pcb-gcode

Ohne die entsprechende Software geht natürlich nichts

Ich verwende die bekannte Layout-Software Eagle, um meine Boards zu entwerfen

Eagle bietet eine Freeware-Version zum Testen und für kleinere Projekte an

Dies ist auch für Leute interessant, die ein anderes Layoutprogramm verwenden, wie wir später sehen werden

Das Generieren von Fräsprogrammen für das Isolationsfräsen ist jedoch keine Standardfunktion von Eagle

Da es aber möglich ist, solche Funktionen von sogenannten “ULPs” (User Language Programs) ausführen zu lassen, hat sich ein Mann namens John Johnson einen Namen gemacht, indem er ein entsprechendes ULP geschrieben hat

Sie können das ULP von der CadSoft-Downloadseite herunterladen

Suchen Sie zuerst nach dem ULP “pcb-gcode.zip”

Leider gibt es keine Suchfunktion, aber die ULPs sind alphabetisch sortiert

Laden Sie die ZIP-Datei herunter und extrahieren Sie alle darin enthaltenen Dateien in das Verzeichnis C:\Programme\EAGLE-4.12\ulp , der folgende Konfigurationsbildschirm sollte erscheinen:

Stellen Sie hier folgende Parameter ein: Top Side (Oberseite der Leiterplatte, Bestückungsseite)

Obere Umrisse generieren – Generieren Sie Routing-Daten für die Leiterbahnen der Oberseite

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Obere Bohrer generieren – Obere Bohrerdaten generieren

Top Fills generieren – Generieren Sie Fräsdaten, um das gesamte Kupfer zwischen Leiterbahnen und Pads zu entfernen (normalerweise nicht erforderlich)

Bottom Side (Unterseite der Platine)

Wie die Parameter der Spitze

Vorstand (Parameter, die für den gesamten Vorstand gelten)

Fräsen generieren – erzeugt Fräsdaten aus der Frässchicht der Platte (z

B

den Umriss oder größere Abschnitte)

Isolation Default – Dies sollte ein sehr kleiner Wert sein, 0,0025 ist in Ordnung

Isolierungsmaximum – die maximale Breite der Isolierung

Isolation Step Size – wie viel breiter die Isolation mit jedem Durchgang wird

Einheiten

Mikrometer – Tausendstel Millimeter

Millimeter – Millimeter

Mils – Tausendstel Zoll

Zoll – Zoll (25,4 mm)

Klicken Sie dann auf die Registerkarte „Maschine“

Das folgende Fenster wird angezeigt:

Stellen Sie hier folgende Parameter ein: Z-Axis (Einstellungen für die Z-Achse)

Z High – Eine Position, die Kollisionen mit Vorrichtungen vermeidet

Z Up – Die Position, zu der die Z-Achse beim Positionieren schnell über die Platine fährt

Sollte nicht zu hoch gewählt werden um Zeit zu sparen

Z Down – Eindringtiefe des Fräsers

Bohrtiefe – Bohrtiefe, etwas mehr als die Dicke der Platte

Drill Dwell – Verweilzeit im Bohrloch

Frästiefe – Frästiefe für Umrisse und Ausschnitte, etwas mehr als die Dicke der Platte

Werkzeugwechsel

Position, an die die Z-Achse zum bequemen Werkzeugwechsel gefahren wird

Spindel (Frässpindel)

Spin Up Time – Zeit in Sekunden, die gewartet wird, bis die Spindel auf Drehzahl kommt

Ätzwerkzeuggröße – Breite des Gravurwerkzeugs, das zum Fräsen der Spurumrisse verwendet wird (siehe unten)

Vorschubraten

XY – Vorschub für die X- und Y-Achse beim Fräsen

Z – Eintauchgeschwindigkeit des Fräsers

Klicken Sie dann auf die Registerkarte „GCode-Stil“

Das folgende Fenster wird angezeigt:

Hier können Sie nun einstellen für welches PC-Steuerungsprogramm der Code generiert werden soll

Dies geschieht durch einen sogenannten „Postprozessor“ (.pp)

Als Fan von Mach3 habe ich mich natürlich für „Mach“ entschieden

Wenn für den von Ihnen verwendeten Handler kein Postprozessor vorhanden ist, können Sie selbst einen erstellen, indem Sie wie folgt vorgehen:

Wählen Sie den Postprozessor, der Ihren Wünschen am nächsten kommt

Öffnen Sie dann die Datei gcode-defaults.h im Verzeichnis C:\Programme\EAGLE-4.12\ulp mit Notepad

nehmen Sie die notwendigen Änderungen vor

Ändern Sie nicht die Formatcodes wie “%f”, “%d”, etc.

Speichern Sie die Datei unter einem neuen Namen, z

“lid.pp”

Wenn Sie anschließend auf „Übernehmen“ klicken, werden die Änderungen der Konfiguration gespeichert

Ein Klick auf „Accept and make my board“ speichert die Konfigurationsänderungen und startet die Generierung der Fräs- und Bohrdaten

Ein Klick auf „Abbrechen“ verwirft alle Änderungen

Generierung der Fräs- und Bohrdaten in Eagle

Das Generieren der Daten aus Eagle ist sehr einfach, aber es gibt ein paar Details, die beachtet werden müssen, um eine brauchbare Leiterplatte herzustellen

Zunächst sollten Sie die „Design Rules“ festlegen

Geben Sie dazu in der Kommandozeile „drc“ ein oder klicken Sie auf das zugehörige Icon

Das Fenster Design Rules wird angezeigt

Klicken Sie zuerst auf die Registerkarte Abstand und stellen Sie alle Abstände auf 16 mil (0,4 mm) ein

Dies ist ein guter Ausgangspunkt für eigene Experimente

Klicken Sie dann auf die Registerkarte “Größen”

Stellen Sie die minimale Spurbreite auf 16 mil (0,4 mm) ein

Dies ist wichtig, wenn Sie mit dem Autorouter arbeiten

Klicken Sie dann auf „Restring“

Stellen Sie die Pads (Komponentenanschlüsse) auf 16mil ein

Dadurch wird sichergestellt, dass sie nicht zu klein werden

Alle Werte sind die, mit denen ich arbeite und mit denen ich gute Ergebnisse erzielt habe

Natürlich können Sie mit anderen Werten bessere Ergebnisse erzielen

Klicken Sie dann auf „Prüfen“

Sie werden wahrscheinlich eine Fehlerliste erhalten, die sich über zu geringe Abstände zwischen den Spuren beschwert

Ändern Sie den Abstand entsprechend

Sie können jedoch Unterabstände ignorieren, wenn Leiterbahnen zwischen IC-Pins geführt werden

Auch dort sollte man die Spuren nicht schmäler machen.

Wenn alles in Ordnung ist, geben Sie in der Befehlszeile “run pcb-gcode” ein

Die folgenden Dateien werden dann generiert, die alle den Namen Ihrer Schaltplandatei mit den folgenden Erweiterungen angehängt haben:

top.nc : die Leiterbahnumrisse für die Oberseite der Platine

bot.nc : die Trace-Umrisse für die Unterseite des Boards

tf.nc : Fräsdaten zum Entfernen des Restkupfers auf der Oberseite (normalerweise nicht erforderlich)

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bf.nc : Fräsdaten zum Entfernen des Restkupfers auf der Unterseite (normalerweise nicht notwendig)

td.nc : Bohrdaten von oben betrachtet

Am Anfang steht eine Tabelle mit den benötigten Bohrdurchmessern

Durch die Inch-Millimeter-Umrechnung sind die Werte teilweise „schief“

Wählen Sie einfach den Bohrer aus, der Ihnen am nächsten kommt

bd.nc : Bohrdaten von unten betrachtet

Diese sind bei der Herstellung von einseitigen Platinen zu verwenden, da sonst die Platine gewendet werden müsste.

mt.nc : Fräsdaten für Outline und Ausschnitte, von oben betrachtet als Ihre Schaltplandatei

Für einen ersten Test können Sie nun die top.nc oder die bot.nc in Mach3 öffnen und sich das Ergebnis anschauen

Wahrscheinlich befindet sich die Fräsbahnanzeige außerhalb des Vorschaufensters

Zoomen Sie also heraus, bis Sie die Platine sehen

Zoomen Sie dann hinein und verschieben Sie sie, bis Sie ein klares Bild erhalten:

Klicken Sie auf das Bild, um es in voller Größe anzuzeigen und die Umrisse der Leiterbahnen und Komponentenverbindungen zu überprüfen

Besonders kritisch sind die Stellen, an denen Leiterbahnen zwischen Bauteilanschlüssen geführt werden

Wenn zwischen Leiterbahn und Anschluss keine Fräsbahn vorhanden ist, müssen Sie die Breite des Fräswerkzeugs in der Konfiguration reduzieren (Ätzwerkzeuggröße)

Wenn alles in Ordnung ist, können Sie mit diesen Daten fräsen

Aufspannen der Leiterplatte

Um die Leiterplatte fräsen zu können, müssen Sie diese zunächst aufspannen

Es macht einen erheblichen Unterschied, ob Sie mit einem Graviertiefenregler arbeiten oder nicht

Der Graviertiefenregler sorgt dafür, dass der Fräser an allen Stellen auf der Platine immer die gleiche Eintauchtiefe hat

Da der Stichel V-förmig ist, bestimmt die Tiefe die Breite der Dämmung, also der weggefrästen Spur

Ist dieser zu breit, verschwinden Ihre Leiterbahnen im Nirvana, ist er zu schmal, bleibt Kupfer zurück und führt zu Kurzschlüssen

Der Tiefenregler auf meiner Maschine sieht so aus:

Das kurze Rohr vorne ist der Anschluss für den Staubsauger, die Mikrometerschraube dient der Höhenverstellung

Ich werde beschreiben, wie der Tiefenregler funktioniert und an anderer Stelle gebaut wird

Da der Graviertiefenregler die Platine fest auf die Unterlage drückt, muss diese nicht gegen Abheben gesichert werden

Stattdessen ist es wichtig, die Platine gegen Verrutschen zu sichern

Dafür habe ich einen Rahmen gebaut, der aus 1,0 mm dicken Aluminiumblechen auf einem Holzbrett besteht

Zwei Blechstreifen bilden einen Winkel, in den die Leiterplatte durch zwei Keile aus dem gleichen Material gedrückt wird

Das Bild soll das Prinzip verständlich machen

Diese Art der Befestigung hat für die Serienfertigung den Vorteil, dass die Leiterplatten immer in der gleichen Position gespannt werden

So kann ich alle Platinen erst fräsen und dann in einem Rutsch bohren, ohne ständig das Programm und das Werkzeug wechseln zu müssen

Wenn Ihre Maschine keinen Tiefenregler hat, müssen Sie darauf achten, dass das Brett genau flach auf dem Tisch montiert wird

Wenn der Tisch selbst nicht eben genug ist, sollten Sie eine gerade Metallplatte einspannen und ggf

plan mit der Maschine fräsen

Sie können die Platine dann wie folgt mit doppelseitigem Klebeband befestigen:

Machen Sie die Klebepunkte nicht zu groß, sondern eher klein und mehr davon

Sonst ist es schwierig, die fertige Leiterplatte zu lösen

Dann die Platte auf dem Maschinentisch aufspannen

Aber auch bei der Klebemethode kann es nicht schaden, die Platine gegen seitliches Verschieben zu fixieren

Bei meinem recht schweren Graviertiefenregler wird eine aufgeklebte Platine je nach Größe der Klebepunkte etwas seitlich verschoben, was zu einem unsauberen Fräsbild führt

Das Fräswerkzeug

Zum Fräsen verwende ich Stichel, das sind Teile aus Hartmetallstäben, die im unteren Bereich zur Hälfte abgeschliffen wurden

Diese werden dann mit unterschiedlichen Spitzenwinkeln geschliffen

Der Schleifwinkel ist immer der halbe Spitzenwinkel

Die Spitze wird leicht abgeschliffen, um eine Schneidkante zu erzeugen

Klingenbreite und Spitzenwinkel können bei der Bestellung ausgewählt werden

Die besten Ergebnisse habe ich bisher mit 0,1 mm Klingenbreite, einem Spitzenwinkel von 40° und einer Frästiefe von 0,2 mm erzielt

Die Zeichnung zeigt einen Stichel:

Der Schaftdurchmesser sollte 3 mm betragen, was auch für Proxxon-Spannzangen passt

Es gibt auch Stichel mit 1/8 Zoll Schaftdurchmesser, die nicht richtig in die 3,2 mm Spannzangen passen und zum Wackeln neigen

Schau mal bei eBay, da gibt es mehrere Anbieter

Achten Sie darauf, dass Sie Stichel mit fertig geschliffener Schneide bekommen, Stichel ohne Schneide müssen Sie selbst mit einer Stichelschleifmaschine schleifen

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Anbieter, bei denen ich noch nicht gekauft habe, sind http://www.gis-tec.com/ oder www.as-toolstore.de

Werkstück-Nullpunkt

Bei den Fräsdaten für die Oberseite liegt der Werkstücknullpunkt auf der linken vorderen Kante der Leiterplatte

Auf der Unterseite befindet es sich jedoch an der rechten, vorderen Kante

Alle Koordinatenwerte der X-Achse sind negativ!

Höhenverstellung

Wenn Sie mit einem Graviertiefenregler arbeiten, dann wissen Sie, wie man die Höhe einstellt

Ansonsten ist es am einfachsten, wenn Sie einen Fräser einspannen und knapp über der Platine führen

Lösen Sie dann das Spannfutter und lassen Sie den Router auf die Platine fallen

Anschließend Spannfutter wieder spannen und Z-Achse auf Null stellen

Vergessen Sie nicht, die Z-Achse wieder etwas anzuheben! Eintauchtiefe

Die Eintauchtiefe ist sehr kritisch, da sie die Breite der Fräsbahn bestimmt

Die Formel dafür lautet: Fräser 40°: Breite = Eintauchtiefe * 0,7279

Fräser 60°: Breite = Eintauchtiefe * 1.1547

Man braucht eine gewisse Mindesteintauchtiefe (meiner Erfahrung nach 0,15 – 0,2 mm), sonst entsteht ein Grat auf den gefrästen Bahnen

Da auch Maschinenungenauigkeiten eine Rolle spielen, rate ich Ihnen, ein paar Schrottstücke auszuprobieren

Spindeldrehzahl

Die Drehzahl der Frässpindel sollte möglichst hoch sein, um einen gratfreien Schnitt zu erzielen

Drehzahlen ab 20.000 U/min sind OK

Aber auch auf meiner Maschine mit 6.000 U/min werden recht saubere Platinen produziert

Mahlen

Jetzt kann es losgehen! Achten Sie auch auf den nötigen Sicherheitsabstand des Fräsers und darauf, dass keine Spannvorrichtungen im Weg sind

Vergessen Sie nicht, die Spindel einzuschalten! Mit dem ersten Ergebnis werden Sie wahrscheinlich nicht zufrieden sein und ein wenig experimentieren müssen.

Bohren

Einer der Reize des Verfahrens besteht darin, dass Sie die Leiterplatte sofort bohren können

Dazu benötigen Sie die Bohrdaten der jeweiligen Seite

Die Bohrungen gehen jedenfalls durch die gesamte Platine, sind aber auf der Unterseite spiegelverkehrt von der Oberseite, d.h

der Nullpunkt der Unterseite steht auch in den Bohrdaten vorne rechts

Sobald ein Bohrerwechsel erforderlich ist, stoppt das Fräsprogramm und fährt die Spindel auf die Position, die Sie für den Werkzeugwechsel angegeben haben

Doppelseitige Bretter

Wie bereits erwähnt, ist auch die Herstellung von doppelseitigen Leiterplatten möglich

Setzen Sie dazu ein separates, kleines Loch in das Layout der Platine und notieren Sie sich die Koordinaten

Geben Sie dazu in der Kommandozeile „info“ ein und klicken Sie auf das Loch

Sie sehen dann ein kleines Fenster

Die erste Koordinate (52.07) ist die x-Achse, die zweite die y-Achse, von oben gesehen

Wenn Sie die Platine nach dem Fräsen und Bohren der Oberseite gedreht haben, positionieren Sie den Mittelpunkt der Frässpindel genau über diesem Loch und geben die Koordinatenwerte als X- und Y-Position in die Steuerung ein

Die X-Koordinate müssen Sie als negativen Wert eingeben! Dann fräsen Sie die Unterseite der Platte

Andere Layoutprogramme

Wenn Sie mit einem anderen Layoutprogramm arbeiten, können Sie die Gerber- und Exellon-Daten mit den Eagle Power Tools importieren und dann wie oben beschrieben die Fräsdaten generieren

Sie finden die Power Tools wieder auf der CadSoft-Downloadseite

Suchen Sie nach “eagle_power_tools”

Doppelklicken Sie auf den Link, um die Installation zu starten

Die Sprache ist Deutsch

Klicken Sie für Benutzername und Code auf OK

Dadurch wird die Demoversion installiert

Wer die Vollversion haben möchte, die 129€ kostet, findet sie hier.

Ich habe mich nur kurz mit den Power Tools beschäftigt, daher gibt es hier keine weiteren Informationen.

Daten zum Ausprobieren

Damit Sie gleich etwas ausprobieren können, habe ich hier die nötigen Daten zum Download bereitgestellt: Schaltplan (Eagle)

Platinenlayout (Adler)

Verfolgen Sie die Umrisse auf der Unterseite

Bohrdaten unten

Andere Informationen

Nach dem Download finden Sie die englische Dokumentation mit dem Namen “readme.html” im Verzeichnis C:\Programme\EAGLE-4.12\ulp

Weitere Dokumente sind nach Registrierung und Anmeldung im Yahoo-Forum verfügbar

Die folgenden Links sind ebenfalls nützlich:

Yahoo Diskussionsforum für pcb-gcode

Eine private Seite über pcb-gcode

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