プロジェクトを共有: 役立つ PCB を作成する

Dec 27, 2023

ハッカーが構築するものに関して言えば、PCB は私たちの創造的な成果物のかなりの部分を占めます。 それも不思議ではありません。PCB 設計は、ハードウェアの世界に参加するための強力な方法であり、フレンドリーな PCB ファブの助けを借りてアイデアをより具体的なものにすることができます。 多くの場合、PCB があなたのために設計されており、「送信」を押すだけで済み、自分好みにいくつかの変更を加えることができれば、ボーナス ポイントが得られます。

しかし、多くの場合、私たちのプロジェクトは未踏の地にあり、新しいデザインを生み出す必要があります。 私たちはコネクタを選択し、機械的寸法を検討し、回路図を作成して他の人たちと確認し、レイアウトを完成させ、生産に送る前にさらに数回確認します。 基本的な PCB の場合はこれで十分ですが、もちろん、ほとんどコストをかけずにできることがたくさんあるのに、「基本」にとどまるのは面白くありません。

少し戻りましょう – ボードを設計したばかりですが、それは素晴らしいものです。 必要なチップとコネクタがすべて搭載されており、理論的には最初の試行でも動作するはずです。 公平を期すために、否定できない傾向があります。設計する PCB の数が増えるほど、次の PCB の仕上がりが良くなり、各基板に費やす時間も短縮されます。 200 以上の PCB を管理している私としては、自分自身や他の人にとって PCB をより役立つものにするためのショートカットをたくさん紹介したいと思います。

より強力な方法で PCB プロジェクトを共有できる方法がいくつかあります。README.md ファイルや PCB 自体のマーキングなど、簡単に実現できるいくつかの成果を挙げたいと思います。 私は PCB の外部および組み込みドキュメント、および PCB 共有方法をかなり実験してきましたが、いくつかの楽しい結果が得られました。いくつかのパンチの効いた例と簡単なトリックを通じてツールキットを共有したいと思います。 あなたのことについても聞きたいです - チャットしましょう!

私たちのほとんどは、参照指定子で覆われた PCB から始めますが、それは問題ありません。結局のところ、これは多くの PCB ツールのデフォルトです。 ただし、いくつかの重要なことを忘れないように注意してください。 結局のところ、ブランク PCB は確かに神秘的ですが、ブランク PCB を取り外して後で苦労せずに作業するのは、ちょっとした芸術形式です。

まず、PCB 上には、思いもよらないようなことができる場所がたくさんあります。 いくつかのことを忘れたり、いくつかのことを混同したりするでしょう。そして、それを渡した他の人はさらに何も知りません。特定の方法でシルクスクリーンを使用すると、PCB を電気的に接続するだけでなく、その目的、機能、制限についての情報を常に提供します。

PCB のユーザーが、たとえユーザーがあなただけだったとしても、将来的に心に留めておくべき警告はありますか? シルクスクリーンに乗せてみましょう！ たとえば、電源コネクタの入力電圧と極性 – USB であれ PS/2 であれ、何らかの標準的なコネクタを使用していない場合は、少なくとも PCB に小さな「+」と「-」を付けることは素晴らしいことです。バッテリーホルダー！ 入力が「5V 入力」の優れたプロキシである USB-A または MicroUSB であっても、ボードが 500mA ～ 1A 以上を使用する場合は、アンペア数をマークする価値があるかもしれません。多くの場合、USB ポートはそれだけ。

ピン配置は参考として便利ですが、ある種の警告でもあり、何かを接続する前に追加のチェックを行う必要があります。また、配線するときに気を紛らわせて確認する必要があるため、時間を大幅に節約できます。はんだ付け中にデータシート、PCB イメージ、さらには KiCad ウィンドウを使用すると、確実に作業の速度が低下する可能性があります。

ガイドラインとして、すべてのコネクタには、アクセス可能なすべての面で、シルクスクリーンにピン配列がマークされている必要があります。 公平に言えば、デスクトップのマザーボードがフロントパネルのヘッ​​ダーのピン配置をマニュアルに埋め込むのではなく、シルクスクリーン上に表示してくれたら、私たちは皆もう少し幸せになるでしょう。 PCB が手元にあり、それを使用したいと考えているとき、ユーザー マニュアルでピン配置を参照しなければならないのは少し面倒です。多くの場合、ピン配置をシルクスクリーンに合わせる方法があります。 、将来のあなた、またはあなたがあなたの PCB を託した他の誰かに少しの配慮をしてください。

もちろん、常にスペースがあるとは限りません。 そうは言っても、省略形を使用することはできます。必要に応じて、QWIIC のような「GND VCC SDA SCL」を「GVDC」に短縮できます。 また、パッドの形状を変更してさまざまな電源ピン タイプを区別するなどのこともできます。たとえば、GND には常に正方形のパッドを使用します。 ああ、シルクスクリーンはテキスト専用の場所ではありません。銀 (HASL) または金 (ENIG) レタリングのソルダーマスク層にテキストを配置することも、場合によっては銅層に高解像度のテキストを配置することもできます。十分な PCB スペースがあること。 パッドの内側の銅にマーキングを入れることもできます。

これらすべてを追加する必要がありますか? いいえ！ これらの少なくともいくつかを追加しますか? 絶対に！ 自分にとって簡単だと思うものを選んで習慣にすれば、すぐにボード自体を表現するスキルを身につけることができます。

ここで私は、PCB シルクスクリーンに参照指定子 (R3 や C149 など) を入れることに反対したいと思います。 ボード上に十分なスペースがない場合を除き、これを考慮してください。他に優先すべきものがたくさんあり、ボードが詰め込まれるほど、これらのもののためのスペースが少なくなります。

参照指定子には大量の情報が含まれており、視覚的に乱雑であり、それらを整理するにはかなりの時間がかかり、非常に状況に応じて異なります。 私の経験から言えば、ピン配置、指示、警告、説明は金のような価値がありますが、参照指定子だけはそうではありません。 確かに、ユーザーはバレル ジャックが回路図上で J1 とマークされていることを知りたいと思うかもしれませんが、それがどの電圧範囲を対象としているか知っていますか? どちらを心に留めておいてほしいですか？ 実験中にすぐに確認したいものは次のうちどれですか?

すべての参照指定子の削除は非常に簡単です。 その後、ピン配列、説明書、図、さらには希望や夢さえも入れることができる、大量の余分なスペースが残ります。 私は個人的にボードに参照指定子を付けていません。まだ削除することを検討していない場合は、削除することをお勧めします。

参照指定子には、場合によっては正当な理由があると主張する人もいるかもしれませんが、私もそれに同意します。それは単に参照指定子が状況に応じたものであるというだけです。 基板にはデジグネータは必要ありません。とにかく、現在大量の PCB がデジグネータなしでリリースされており、代わりに F.Fab 層と B.Fab 層がエクスポートされた PCB 画像をいつでも提供できます。 ユーザーベース向けに再作業手順をリリースすることを考えていますか? いずれの方法でも写真を提供する必要があります。

私は通常、ジャンパー、ユーザーが調整可能な電流設定抵抗器、コネクタなどの重要な部品の参照指定子を残しておきます。それ以上、参照がシルクスクリーン上のスペースを占めることはほとんど意味がありません。

さて、公開された PCB に欠けていることがよくあるもの、それが README ファイルです。 Github リンクを開いて kicad_pcb と kicad_sch ファイルしか表示されないのは少し苦痛です。これらで十分ですが、ボードが何をしているのか詳しく知りたいです。 、ファイル名を超えて。 追加するのも難しくありません。

PCB を設計したばかりだとします。 プロジェクトに比喩的なポイントを設定しただけで、全体のコンテキストがまだ頭の中にあり、満足のいく到達点に到達できます。これは素晴らしいことではないでしょうか。 ボードの一部をすぐに利用できるようになったら、テキスト エディターで README ファイルを開き、2 分間かけて頭の中身をテキスト ファイルに書き込んでください。 PCB は何に役立ちますか? その目的にとってどのチップまたは部品が重要ですか? PCB が完成したことは素晴らしいことではないでしょうか。また、追加したすべての優れた機能について世界に知ってもらいたいと思いませんか?

だから、書きたいだけ、でも何か書いてみましょう。 十分な README を作成するには 1 ～ 2 文だけで十分です。あまり疲れていない場合は、さらにいくつか書いてしまうかもしれません。 どれだけ多くの文章を書いても、そこに README があることが重要です。 私は個人的に、いくつかの一般的なボードの項目と事前に入力されたメタデータ フィールドをリストしたテンプレートから始めます。また、デザインが未テストまたは未完成であることに関する免責事項なども含めます。これは非常に価値があります。

README の用途は他にもあります。たとえば、新しいバージョンをリリースするたびに、変更内容、修正内容、追加または削除された内容を説明するセクションを追加できます。それらを同じ README に箇条書きとして入れるだけです。 これはデバッグに役立ち、また、このボードの複数のバージョンが存在することをユーザーに知らせます。

私の個人プロジェクトの中には 5 回目のリビジョンを行っているものもありますが、PCB の外観は長い間安定していました。 目に見える場所にバージョン番号を表示することは、特に v2 は問題なく機能するが、v1 では強力なマグネット ワイヤの修正が必要な PCB を扱っている場合に、作業の命を救ってくれます。 ソフトウェアとは異なり、PCB バージョンは単一の数字にすることができます。PCB のリリース サイクルはソフトウェアよりもはるかに遅いため、semver のようなものは PCB スペースの無駄になるだけです。

私の PCB は私自身によって頻繁に使用され、時には他の人によっても使用されるため、うまく機能する短い命名規則にたどり着きました。 シルクスクリーンに「BOARDNAME by AUTHOR, vVERSION」と入力します。たとえば、「PS/2 to USBadapter by Arya, v1」と入力します。 短くて優しいので、たとえボードのシルクスクリーンに取り組むエネルギーがなかったとしても、おそらくこれは残ることができるものです。

PCB では、他の人に共有したくなることがありますが、そのつもりがなくても、将来からは共有しなければなりません。 これらのいくつかの側面は重要であり、準備を学ぶにつれて、あなたの仕事がこれまで以上に他の人にとって役立つことがわかるでしょう。