小型雕刻機(jī)研制-方案設(shè)計(jì)與控制設(shè)計(jì)說明書

小型雕刻機(jī)研制-方案設(shè)計(jì)與控制設(shè)計(jì)說明書,小型,雕刻,研制,方案設(shè)計(jì),控制,節(jié)制,設(shè)計(jì),說明書,仿單 小型雕刻機(jī)研制-方案設(shè)計(jì)與控制設(shè)計(jì)摘要本文主要包括兩個(gè)內(nèi)容。一是雕刻的總體方案的設(shè)計(jì)；二是雕刻機(jī)電氣控制設(shè)計(jì)。首先采用機(jī)床設(shè)計(jì)方法完成了總體方案的設(shè)計(jì)，包括運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)功能分配設(shè)計(jì)與分析、結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)布局的細(xì)化。然后在Ansys Workbench平臺(tái)下分析了兩種方案的變形；依據(jù)有限元分析結(jié)果、加工與裝配的難易程度以及經(jīng)濟(jì)性等因素對(duì)細(xì)化的兩種方案做了簡(jiǎn)要的分析比較。分析得出龍門移動(dòng)式的方案比較適合，并把這一結(jié)果提供給同組其他同學(xué)，進(jìn)一步做結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與計(jì)算?？刂圃O(shè)計(jì)模塊首先介紹了Mach3數(shù)控軟件和HY-TB3DV-M三軸驅(qū)動(dòng)板以及它們的設(shè)置，然后介紹它們?nèi)绾渭刹Ⅱ?qū)動(dòng)雕刻機(jī)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)。接著介紹了運(yùn)用Proteus軟件設(shè)計(jì)、采用感光藍(lán)油方法制作的接口板和基于L297與L298N的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。最后展示了接口板、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和雕刻機(jī)樣機(jī)的測(cè)試結(jié)果和簡(jiǎn)要的分析。關(guān)鍵詞：方案設(shè)計(jì)、控制設(shè)計(jì)、有限元分析、Mach3、HY-TB3DV-M、接口板、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、Proteus、L297、L298N、Ansys WorkbenchThe Development of small Engraving MachineDesign and Control DesignAbstractThis paper includes two main parts, overall design planning of engraving and the electric control design of engraving machine. First, it completes the design of overall planning by introducing machine tool design, involving motor function design, motor function allocation design, structural design and structural and layout details. Then, based on the platform of Ansys Workbench, two modified plans being analyzed. Also, with consideration of the result of finite elements analysis, difficulties level of processing and assembling and economical factors, a briefly comparison within two refinement plans could be explored. According to the analysis, it is found that Gantry style is appropriate for implementing the plan. Therefore, the author offers the result to team members for a further calculation and detailed refinement. The control of design module explains Mach3 numerical control software, HY-TB3DV-M three axis driving board and methods of installation finally, following by illustration of how to be assembled and drive engraving machine to function.Keywords：Design、Control Design、Finite Element Analysis、Mach3、HY-TB3DV-M、The Interface Board、Stepper drives、Proteus、L297、L298N、Ansys Workbench目錄目錄III摘要IAbstractII1.緒論11.1課題背景11.2課題意義11.3研究目標(biāo)12.總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)與分析22.1運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)22.2運(yùn)動(dòng)功能的分配32.3結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)42.4總體結(jié)構(gòu)的概略形狀與尺寸設(shè)計(jì)42.4.1總體布局方案的細(xì)化42.4.2總體結(jié)構(gòu)的有限元分析6有限元分析技術(shù)簡(jiǎn)介6Ansys Workbench有限元分析平臺(tái)簡(jiǎn)介6Ansys Workbench與其他CAD軟件的接口技術(shù)7兩種結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性分析82.4.3總體結(jié)構(gòu)概略方案綜合評(píng)價(jià)123.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.1基于HY-TB3DV-M三軸驅(qū)動(dòng)板的控制系統(tǒng)集成133.1.1HY-TB3DV-M三軸驅(qū)動(dòng)板介紹14信息接收模塊15步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊153.1.2Mach數(shù)控軟件介紹183.1.3HY-TB3DV-M驅(qū)動(dòng)板與Mach3軟件的通訊193.2步進(jìn)電機(jī)調(diào)試223.3接口板的設(shè)計(jì)與制作243.3.1Proteus簡(jiǎn)介243.3.2原理圖與PCB的設(shè)計(jì)及接口板制作25接口板原理圖設(shè)計(jì)25PCB圖的生成27接口板的制作283.4基于L297+L298N芯片的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與制作303.4.1L298N介紹303.4.2L297介紹313.4.3步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路原理圖設(shè)計(jì)333.4.4步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路仿真測(cè)試353.4.5步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的制作363.5接口板和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器測(cè)試393.5.1接口板測(cè)試393.5.2步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的測(cè)試414.樣機(jī)實(shí)驗(yàn)與分析424.1樣機(jī)展示424.2樣機(jī)運(yùn)動(dòng)測(cè)試424.3樣機(jī)加工測(cè)試44致謝46參考文獻(xiàn)47IV1. 緒論1.1 課題背景1938年世界上第一臺(tái)手動(dòng)雕刻機(jī)在法國(guó)“嘉寶”問世，1950年“嘉寶”生產(chǎn)出第一臺(tái)電動(dòng)雕刻機(jī)。20世紀(jì)90年代，微電子技術(shù)大爆發(fā)，帶動(dòng)了一大批高新技術(shù)企業(yè)的發(fā)展，也助雕刻機(jī)完成了2D2.5D3D的變革周偉安.基于DSP的小型雕刻機(jī)全閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)D.廣州.華南理工大學(xué)，2011：1-4.。經(jīng)過近80年的發(fā)展，目前雕刻機(jī)技術(shù)已經(jīng)非常成熟。21世紀(jì)初期，小型雕刻機(jī)技術(shù)的普及，使得小型雕刻機(jī)成為DIY愛好者的另一個(gè)熱衷項(xiàng)目。經(jīng)過10多年的發(fā)展，我國(guó)小型雕刻機(jī)DIY雖已形成一定的規(guī)模，算得上一個(gè)小行業(yè)，但DIY的模式大多還為“復(fù)制式”。大伙不斷地重復(fù)DIY同一個(gè)方案。高校學(xué)生有較好的專業(yè)基礎(chǔ)和研發(fā)條件，是最有可能引導(dǎo)小型雕刻機(jī)DIY行業(yè)往“研發(fā)式”發(fā)展的群體之一，但目前小型雕刻機(jī)DIY在高校中還未有太多的推廣。1.2 課題意義隨著電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品在我們生活中占的比例越來越高，機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于我們的生產(chǎn)和制造發(fā)揮著越來越重要的作用。小型雕刻機(jī)屬于典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的設(shè)計(jì)和制造包含著豐富的機(jī)電一體化技術(shù)?？芍^麻雀雖小，五臟俱全。數(shù)控雕刻機(jī)從上世紀(jì)70年代王志英.電子雕刻技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)J.印刷技術(shù)，1999，12：29-30.出現(xiàn)以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展、改進(jìn)，不管是在硬件還是在軟件上都已經(jīng)發(fā)展到一定的高度。雕刻機(jī)技術(shù)不斷成熟的同時(shí)也在不斷地普及，尤其是小型雕刻機(jī)。作為一名本科生，研制小型雕刻機(jī)最直接的目的在于實(shí)踐機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)電一體化技術(shù)等專業(yè)理論知識(shí)。其重大意義在于為下一步研制難度更高的機(jī)電一體化產(chǎn)品奠定厚實(shí)的基礎(chǔ)。就小型雕刻機(jī)的整個(gè)研制過程，從設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試到總結(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是對(duì)大學(xué)四年來所學(xué)知識(shí)的鞏固和應(yīng)用。通過這個(gè)項(xiàng)目的鍛煉，個(gè)人的能力能得到很大的提高。從培養(yǎng)人才、檢驗(yàn)畢業(yè)生的角度，這一課題是非常有意義的。此外目前小型雕刻機(jī)DIY在高校中缺乏推廣。以該課題作為試驗(yàn)項(xiàng)目，期望小型雕刻機(jī)DIY能在高校得到更多的關(guān)注。從而逐步引導(dǎo)小型雕刻機(jī)DIY行業(yè)往“研發(fā)式”方向發(fā)展。1.3 研究目標(biāo)總體目標(biāo)為完成小型雕刻機(jī)的方案設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)。結(jié)合同組同學(xué)的設(shè)計(jì)計(jì)算資料，與同學(xué)一起完成樣機(jī)的制造和裝配。繪制圖形并編寫G代碼，用樣機(jī)完成圖形的加工。為了便于研究，在開始研制小型雕刻機(jī)之前，我們對(duì)將要研制的小型雕刻機(jī)提出必要的幾點(diǎn)要求，即技術(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)書。包括聯(lián)動(dòng)軸數(shù)、可加工材料的范圍、可加工工件的最大尺寸、各軸最大的移動(dòng)速度、重復(fù)定位精度及可達(dá)到的最高加工精度幾個(gè)方面。a) 聯(lián)動(dòng)軸數(shù)：三軸b) 可加工的材料：HBS端口/針腳電機(jī)輸出，將會(huì)出現(xiàn)如界面。Enabled是否使用使能針腳控制；Step Pin#步進(jìn)脈沖輸出針腳；Dir Pin#步進(jìn)方向控制針腳。根據(jù)表3- 1的定義，把X、Y、Z軸各自電機(jī)的控制針腳設(shè)置成如圖3.1. 5。圖3.1. 5 電機(jī)輸出針腳設(shè)置因在圖3.1. 5中設(shè)置了使能控制，我們還需要設(shè)置各個(gè)軸的使能控制引腳。在剛才設(shè)置的窗口上單擊“輸出信號(hào)”標(biāo)簽。按圖3.1. 6設(shè)置使能和輸出控制針腳。其中output #1設(shè)置的是主軸啟停控制端口，用于控制接口板上的一個(gè)繼電器。這里補(bǔ)充一下主軸控制的一點(diǎn)知識(shí)。Mach3能夠通過三種不同的方式控制主軸。1) 用繼電器或電流接觸器控制電機(jī)的啟停。2) 通過分步或直接脈沖控制電機(jī)（電機(jī)必須為伺服電機(jī)）。3) 通過PWM脈沖可調(diào)信號(hào)控制直流電機(jī)。HY-TB3DV-M驅(qū)動(dòng)板采用的是最簡(jiǎn)單的繼電器控制。所以在設(shè)置的時(shí)候只用了一個(gè)針腳，通過設(shè)置該針腳的電平來控制繼電器的開關(guān)。圖3.1. 6 輸出信號(hào)針腳設(shè)置以上設(shè)置僅玩成了驅(qū)動(dòng)板與Mach3軟件并口針腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系。要實(shí)現(xiàn)通訊還必須設(shè)置Mach3軟件與外部通訊用的并口的地址。在剛剛的窗口中單擊“端口設(shè)置和軸向選擇”標(biāo)簽。如圖3.1. 7中“端口 #1”和“端口 #2”前面有一個(gè)小方框，要使用哪一個(gè)端口就勾選哪一個(gè)。注意到有一個(gè)端口地址輸入框，這個(gè)需要根據(jù)自己電腦的定義設(shè)置。并口地址查詢方法比較簡(jiǎn)單。進(jìn)入電腦的設(shè)備管理器，找到打印機(jī)并口，右鍵單擊查看屬性，在“資源”標(biāo)簽下就可查看到。這里不再詳細(xì)敘述。圖3.1. 7 并口地址設(shè)置完成設(shè)置后，用并口線把電腦的并口和驅(qū)動(dòng)板的并口連接起來就完成了Mach3與驅(qū)動(dòng)板的通訊。接下來要做的是把驅(qū)動(dòng)板和步進(jìn)電機(jī)聯(lián)系起來。步進(jìn)電機(jī)的接線比較簡(jiǎn)單，只要知道步進(jìn)電機(jī)每根線的定義即可。拿四線電機(jī)來說，把A+、A-、B+、B-與四根線分別對(duì)應(yīng)起來就好了，然后根據(jù)表3- 4的定義正確連線就完成連接。對(duì)于六線、八線的步進(jìn)電機(jī)可以按照?qǐng)D3.1. 8的方法把他們轉(zhuǎn)變?yōu)樗木€電機(jī)，然后按四線電機(jī)的接法連接。五線電機(jī)跟六線電機(jī)的原理可以看成是一樣的，只是五線電機(jī)把圖中的公共端NC連在了一起。圖3.1. 8 四線、六線、八線步進(jìn)電機(jī)的連線由于驅(qū)動(dòng)板無法對(duì)主軸電機(jī)調(diào)速，而驅(qū)動(dòng)板本身供應(yīng)的電壓過低（12V），無法滿足電主軸的轉(zhuǎn)速要求。為此單獨(dú)購(gòu)買了電主軸的控制電源。連線很簡(jiǎn)單，分清+、-、GND就ok。圖3.1. 9 急停開關(guān)針腳設(shè)置剩下的工作還有急停開關(guān)、限位開關(guān)和外部手控設(shè)備的接線。因雕刻機(jī)機(jī)械本體自帶機(jī)械手輪，可自由控制各軸的移動(dòng)。為了節(jié)約成本我們不使用手控設(shè)備。其他兩個(gè)開關(guān)也對(duì)整個(gè)機(jī)器的運(yùn)作沒有太大影響。考慮到雕刻機(jī)各軸移動(dòng)速度不快，限位開關(guān)的安裝還比較麻煩，在樣機(jī)試制時(shí)放棄使用限位開關(guān)。急停開關(guān)對(duì)于意外事故很重要，必須安裝。連線很簡(jiǎn)單，請(qǐng)參考圖3.1. 10。連好線后還得在Mach3軟件中進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)入“端口/針腳”設(shè)置窗口，在輸入信號(hào)標(biāo)簽下，按圖3.1. 9設(shè)置。至此整個(gè)系統(tǒng)的連線工作完成，連線示意如圖3.1. 10。圖3.1. 10 系統(tǒng)接線示意圖3.2 步進(jìn)電機(jī)調(diào)試上一節(jié)我們完成了系統(tǒng)的集成。在這一節(jié)我們需要根據(jù)購(gòu)買的步進(jìn)電機(jī)及在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選用的滾珠絲杠，進(jìn)行Mach3軟件的設(shè)置工作。包括計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量、調(diào)節(jié)移動(dòng)部件的最高移動(dòng)速度和加速度，并通過調(diào)試選擇最合適的細(xì)分設(shè)置。調(diào)試之前先明確已知的一些參數(shù)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，我們?cè)谔詫毶腺I了3個(gè)二手的42步進(jìn)電機(jī)（型號(hào)：17PM-M007-02）。因?yàn)槭嵌值?，沒有說明書。主要的參數(shù)如下：步距角=1.8；靜轉(zhuǎn)矩Fj=0.34Nm。另外滾珠絲杠的導(dǎo)程為P=5mm。步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠直接用彈性聯(lián)軸器連接，所以傳動(dòng)比為i=1。我們先看看電機(jī)調(diào)試的界面，了解需要設(shè)置的幾個(gè)參數(shù)。圖3.1. 11的紅色方框部分為我們需要設(shè)置的項(xiàng)目。下面對(duì)每個(gè)參數(shù)做簡(jiǎn)要的解釋。1) Steps Per：絲桿螺母移動(dòng)1mm、需要向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送的脈沖數(shù)。與脈沖當(dāng)量有關(guān)。2) 速度（mm/min）：絲桿螺母每分鐘最高的移動(dòng)速度。速度越高，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，電機(jī)的扭矩越小。3) 加速度（mm/s2）：電機(jī)由靜止到達(dá)到最高速度，由最高速度到靜止下來的加速度，決定電機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。也決定了移動(dòng)部件對(duì)絲杠的沖擊力。4) 步進(jìn)脈沖：用于設(shè)置最小脈寬，一般不需要設(shè)置。如果外部設(shè)備無法識(shí)別脈寬太小的脈沖時(shí)，才需要設(shè)置。5) 方向脈沖：用于設(shè)置方向脈沖的換向時(shí)間。一般也不設(shè)置。圖3.1. 11 電機(jī)調(diào)試界面經(jīng)過一番解釋，發(fā)現(xiàn)電機(jī)調(diào)試需要計(jì)算的參數(shù)只有“Steps Per”。速度和加速度是直接設(shè)定的，需要通過調(diào)試選擇合適的數(shù)值。下面先計(jì)算“Steps Per”，其本質(zhì)就是步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量。步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量：速度和加速度這兩個(gè)參數(shù)我們是通過調(diào)試、試驗(yàn)獲得的。因工具有限，試驗(yàn)條件差，下面簡(jiǎn)單介紹調(diào)試的思想。加速度的確定是這樣的，首先憑感覺給定了一個(gè)加速度值，觀察部件的加減速情況。然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況調(diào)整。直至加減速的時(shí)候沒有明顯的延時(shí)也不會(huì)過沖就ok。速度的調(diào)整主要考慮了電機(jī)轉(zhuǎn)速與扭矩的關(guān)系。首先給定一個(gè)初速度，然后按一常量增速，直至電機(jī)無法驅(qū)動(dòng)部件為止。接著調(diào)整細(xì)分和衰減設(shè)置，調(diào)整后若能移動(dòng)部件，則繼續(xù)增速，否則不做調(diào)整。最后獲得一個(gè)細(xì)分和衰減設(shè)置，并把電機(jī)速度調(diào)低，使電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力有一定的剩余，用于切削加工。3.3 接口板的設(shè)計(jì)與制作本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹Proteus電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，并詳細(xì)展示用Proteus設(shè)計(jì)接口板的過程。接著介紹如何使用用感光藍(lán)油自制接口板。3.3.1 Proteus簡(jiǎn)介Proteus是英國(guó)Labcenter Electronic公司研發(fā)的包含單片機(jī)/嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)仿真獨(dú)特功能的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)。主要由ISIS電路設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)、ProSPICE模數(shù)混合仿真器、VSM單片機(jī)/嵌入式系統(tǒng)協(xié)同仿真和ARES PCB設(shè)計(jì)構(gòu)成。它真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整的工程設(shè)計(jì)過程周靈彬.任開杰.基于Proteus的電路與PCB設(shè)計(jì)M.北京：電子工業(yè)出版社，2010.。本文主要應(yīng)用了ISIS、VSM和ARES PCB模塊。Proteus有非常豐富的元件庫(kù)和封裝庫(kù)，目前元件模型超過5萬，元件封裝接近5千。為ISIS電路設(shè)計(jì)和ARES PCB設(shè)計(jì)提供了很大的便利，同時(shí)也大大提高設(shè)計(jì)的效率。ISIS功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單。只要把元器件擺放好后點(diǎn)擊接頭連線即可完成電路原理圖的設(shè)計(jì)。ISIS設(shè)計(jì)界面如圖3.3. 1所示。圖3.3. 1 ISIS電路設(shè)計(jì)界面這個(gè)看似簡(jiǎn)單的界面還支持VSM電路仿真。在設(shè)計(jì)初期，選用具有仿真功能的元器件，在完成所有連線，確認(rèn)無誤后，直接運(yùn)行仿真按鈕，即可實(shí)現(xiàn)聲、光、動(dòng)等逼真的效果。非常直觀地檢驗(yàn)電路硬件和軟件設(shè)計(jì)的對(duì)錯(cuò)。 VSM的整個(gè)電路分析模塊是ISIS模塊延續(xù)下來的，原理圖中可以包含很多的實(shí)用的仿真工具：a) 探針：用于采集電路中的電壓/電流信號(hào)。b) 電路激勵(lì)：系統(tǒng)的多種激勵(lì)信號(hào)。包括正弦、鋸齒波、脈沖等。c) 虛擬儀器：用于觀測(cè)電路的運(yùn)行狀況，以波形的方式顯示電壓/電流信號(hào)。d) 曲線圖表：用于分析電路的參數(shù)指標(biāo)。這些工具大大擴(kuò)展了電路仿真的功能，增強(qiáng)了仿真的真實(shí)性和意義。ARES PCB模塊的功能同樣非常強(qiáng)大，是基于高性能網(wǎng)表的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：a) 基于“形狀”的自動(dòng)布線，有效提高布線效率和布通率。b) 采用沖突減少運(yùn)算法則，提供多路徑基于成本沖突減少運(yùn)算法則的，適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)自然流的布線方案。c) 擁有高級(jí)自動(dòng)布線系統(tǒng)，包括全自動(dòng)布線、腳本化布線、交互式布線等模式。同時(shí)支持手工布線。d) 自動(dòng)生成飛線和力向量，為元件布局提供指導(dǎo)。允許自由拖放飛線實(shí)現(xiàn)引腳交換、門交換。e) 有連通檢查CRC和實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查DRC系統(tǒng)。減少布線錯(cuò)誤率。f) 支持多種PCB輸出格式，方便生產(chǎn)制作。ARES PCB的界面如圖3.3. 2所示。圖3.3. 2 ARES PCB設(shè)計(jì)界面3.3.2 原理圖與PCB的設(shè)計(jì)及接口板制作接口板原理圖設(shè)計(jì)前面的章節(jié)中，已經(jīng)介紹了打印機(jī)并口的特性。這節(jié)將根據(jù)這些特性來設(shè)計(jì)接口板。接口板在整個(gè)系統(tǒng)中的主要作用是允許電腦給驅(qū)動(dòng)器等外部設(shè)備發(fā)送或接收信號(hào)。板子比較簡(jiǎn)單，本質(zhì)就是把打印機(jī)并口的每個(gè)引腳根據(jù)外部接線的便利性分配到不同的排針上。為了增強(qiáng)輸入輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力，每個(gè)引腳都配備了一個(gè)4.7k歐的電阻何立民.單片機(jī)高級(jí)教程M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.。接口板的元器件清單如表3- 8。表3- 8 接口板原理圖元器件清單CategoryQuantityReferenceValueResistors17R1-R174.7kMiscellaneous1J1CONN-D25MMiscellaneous1J2CONN-SIL18Miscellaneous5J3-J7CONN-SIL2繪制完成的原理圖如圖3.3. 3所示。圖3.3. 3 接口板原理圖簡(jiǎn)單介紹這個(gè)接口板。4.7k歐的電阻與5V電源串聯(lián)，能增強(qiáng)各個(gè)輸出輸入引腳的驅(qū)動(dòng)能力。另外還能在一定范圍內(nèi)保護(hù)接口板電路和并口。J2排針的117號(hào)引腳分別與并口的117號(hào)引腳連接；J7的Pin1接5V電源，Pin2接地；J3、J4、J5、J6的Pin2都接地，Pin1分別與并口的1013引腳連接。之所以把這1013引腳單獨(dú)連接出來，是為了方便連接限位和急停開關(guān)。PCB圖的生成PCB圖的生成要求每個(gè)元件都需要有PCB封裝。在原理圖設(shè)計(jì)的時(shí)候就注意了這一點(diǎn)，都選擇了有合適封裝的元件。這樣在制作PCB圖的時(shí)候就很方便了，可直接把原理圖中的網(wǎng)表導(dǎo)入到ARES中。使用快捷鍵“Alt+A”即可導(dǎo)入網(wǎng)表，并打開ARES平臺(tái)。圖3.3. 4 手工布置元器件后的效果圖圖3.3. 5 完成布線的PCB圖在ARES平臺(tái)首先在“Board Edge”層繪制電路板的概略大小，然后在“Keep out”層繪制布線區(qū)域，接著手工布置元器件。元器件布置完成后的PCB如圖3.3. 4所示。此時(shí)圖中還有很多的飛線。元件布置完畢，單擊“Tools”菜單下的“Auto Router”，軟件將會(huì)自動(dòng)完成布線。第一次自動(dòng)布線出來的效果可能不好，多自動(dòng)布置幾次，如果還不行可嘗試調(diào)整元件的位置。布線完成后必須檢查是否有DRC或CRC錯(cuò)誤，軟件自帶檢查功能，。最終布完線的效果如圖3.3. 5。為了確保每個(gè)元器件都能焊在板子上，空間上不會(huì)相互干涉。在打印PCB圖前有必要看看其三維效果圖。如圖3.3. 6所示。圖3.3. 6 接口板三維圖一切都檢查完畢、無誤，根據(jù)感光藍(lán)油制作PCB的要求打印PCB圖。首先把PCB圖以負(fù)片的樣式打印為PDF文件。因Proteus7.10不支持負(fù)片打印，所以在打印前需要做簡(jiǎn)單的設(shè)置。把布線層和焊盤層改為白色。然后單擊“Output”“Print”，彈出打印窗口，按圖3.3. 7設(shè)置。圖3.3. 7 打印設(shè)置窗口圖3.3. 8 PCB負(fù)片單擊“ok”完成打印，效果如圖3.3. 8。接口板的制作為了方便制作，我們事先把所需要的工具和材料都準(zhǔn)備好。制作PCB板的材料清單如下：激光打印機(jī)：1臺(tái)。PCB菲林膠片：1張。畫筆：1支。感光藍(lán)油：100ml。感光油墨稀釋劑：50ml。覆銅板：701001.6mm 一塊。取暖器：1個(gè)。亞克力板：1001003mm一塊。顯影劑：20g。過硫酸銨：1kg。脫模劑：20g。小型鉆床：1臺(tái)。鉆頭：0.6、3.0各一支。下面一步步介紹我們制作的過程。圖3.3. 91) 打印負(fù)片：把PCB負(fù)片按1:1的比例用激光打印機(jī)打印到菲林膠片上。2) 涂感光藍(lán)油：用畫筆在覆銅板上涂覆均勻的感光藍(lán)油，然后使用取暖器烘干表面的藍(lán)油。此步驟在紫外線很弱的室內(nèi)完成。晾干后的覆銅板如圖3.3. 9。圖3.3. 103) 曝光：把PCB負(fù)片剪成覆銅板大小，放在晾干的藍(lán)油上；再用亞克力板壓緊，確保膠片與藍(lán)油貼緊；最后在陽光下照射30s。4) 顯影：把曝光后的覆銅板放入到配置好的顯影劑中，用畫筆輕刷，一會(huì)就得到印制了電路圖的覆銅板。