стабилитроны 3,3 вольта, 2 штуки (1N4733A или аналогичные);
кварцевый резонатор 12 мегагерц, 1 штука;
резистор 2,2 килоОма – 1 штука;
резистор 4,7 килоОма – 1 штука;
резисторы 82 Ома – 2 штуки;
диоды 1N4148 или аналогичные – по одному на каждую кнопку, плюс 4 на HAT-switch;
кабель USB A-B;
одинарная гребенка с 40 контактами – 2 штуки (отламываются по необходимости);
одинарные контактные разъемы – по необходимости;
пластиковый хомутик для закрепления кабеля, шириной 2,5 или 3 мм.
Все резисторы – 0,125 Ватта, но можно и большей мощности.
Гребенки с контактами и разъемы под них можно не брать, если провода
планируется подпаивать напрямую на контроллер.
Программатор:
25-контактный разъем (папа) или LPT кабель – 1 шт;
резисторы 330 Ом – 4 штуки.
Расходные материалы:
хлорное железо;
ацетон;
спирт;
припой;
флюс (канифоль или паяльная кислота);
мелкая наждачная бумага.
Инструменты:
ножницы;
паяльник;
пинцет;
кусачки (бокорезы);
сверла 0,8 мм и 3 мм;
дрель, способная их зажать.
Часть 2. Подготовка, травление и подготовка печатной платы
2.1 Печать заготовки
Как и в любой лазерно-утюжной технологии, работа над печатной платой
начинается с печати ее зеркальной копии. Перед печатью в настройках лазерного
принтера устанавливаем максимальную плотность тонера и максимальный контраст
изображения. Разрешение роли не играет – 300 dpi ничуть не хуже 600 dpi.
Бумагу лучше использовать из глянцевых журналов, но может подойти и
газетная (минус газетной бумаги – может порваться и застрять в принтере).
Получившийся отпечаток должен получиться жирный и равномерный, без
пропусков и искажений.
2.2 Закрепление тонера
Сначала необходимо подготовить плату – снять верхний слой окислов. Проще и
надежнее всего окунуть плату в заранее подготовленный раствор хлорного железа
на 3-5 секунд (см. пункт 2.4) и протереть ее ваткой, смоченной в спирте или
ацетоне. Если же раствор еще не готов – можно пройтись мелкой шкуркой, и затем –
опять таки спиртом или ацетоном.
После подготовки платы действуем быстро, чтобы не дать ей сильно окислится.
Вырезаем ее изображение с тем расчетом, чтобы бумага с каждой стороны была чуть
шире (5-8 мм), чем размер платы.
Аккуратно совмещаем плату и отпечаток, кладем между двух листов бумаги на
твердую поверхность, и разогреваем утюг. После того, как он разогрелся – не давя,
аккуратными движениями, три-четыре раза проводим по заготовке. Ждем несколько
секунд (чтобы тонер немного остыл), и очень осторожно пробуем приподнять один
из углов отпечатка. Если он не отходит – очень хорошо, проверяем остальные углы и
переходим к следующему пункту. Если же угол отходит – то проходимся утюгом еще
пару раз, и снова смотрим.
Касательно температуры – часто дается совет, что прогревать плату лучше на
максимальной температуре утюга (три точки). Но иногда, даже при кратковременном
прогреве на максимальной температуре – тонер плавится и растекается. Поэтому
настоятельно рекомендую ставить температуру утюга на две точки – в этом случае
контролировать процесс будет проще и передержать заготовку будет сложнее.
2.3 Очистка от бумаги, осмотр и коррекция платы
После того, как тонер надежно прилип к медной стороне текстолита, готовим
миску/тарелку/плошку с горячей водой. Не с кипятком – а именно с горячей, так как
в холодной воде бумага будет размокать и отходить очень медленно, а в кипятке
некачественный текстолит может пойти «горбом».
После того, как бумага размокла – очень и очень аккуратно, пальцем, начинаем
скатывать бумагу с рисунка дорожек. Не забываем смывать скатанную бумажную
кашицу. Оттирать бумагу слишком тщательно не нужно – есть риск сковырнуть
тонер.
Время от времени слегка подсушиваем плату и смотрим – подсохшие дорожки
должны быть с белесым налетом (остатками бумаги). Если налета нет – то в этом
месте больше не трем.
После очистки от бумаги и просушки внимательно осматриваем плату на
предмет сколотого или расплавленного тонера. Пропуски подкрашиваем
электроизоляционным лаком (КО-921), цапон-лаком или обычным лаком для ногтей,
растекшиеся места процарапываем острым ножом, шилом, или толстой иглой.
2.4 Травление
Итак – плату проверили, бумагу отчистили. Сколотый тонер закрасили лаком и
дали ему высохнуть. Теперь переходим к самому главному – травлению.
Готовим деревянную палочку (а лучше – две) и емкость для травления из стекла
или пластмассы. Наливаем в нее немного теплой или чуть горячей воды, и
тщательно разводим в ней хлорное железо – 1 часть реактива на 3 воды.
Опускаем плату в емкость рисунком вниз (чтобы продукты реакции опускались
на дно, и не мешали дальнейшему травлению), и ждем, периодически помешивая и
переворачивая плату. В зависимости от концентрации и температуры раствора,
процесс занимает от 20 до 40 минут. Главное здесь – не передержать плату, чтобы
не вытравить медь из-под рисунка.
После того, как вся лишняя медь исчезнет – аккуратно достаем плату (не
руками!), и смываем остатки хлорного железа теплой водой из-под крана. Сам
реактив лучше не выбрасывать, а аккуратно слить в баночку – для дальнейшего
использования.
2.5 Лужение, сверление и подрезка
Качество лужения напрямую зависит от того, как сильно окислилась плата
после очистки от тонера. Поэтому, если лудить планируется сразу – оттираем плату
от тонера ацетоном, наносим на нее флюс (спирто-канифольный, паяльную кислоту,
или какой-нибудь другой), и лудим.
Если лудить собираемся более чем через час – тонер можно не счищать. Но
если тонер все-таки сняли – то лучше сразу покрыть медь спирто-канифолевым
лаком.
После нанесения флюса, тонким слоем начинаем наносить олово. Излишки
собираем либо жалом паяльника, либо отсосом. Не перегреваем и следим за тем,
чтобы не перемкнуть соседние дорожки.
Если в качестве флюса использовали паяльную кислоту – после лужения нужно
обязательно промыть плату под теплой водой, с мылом и щеткой. Паяльная кислота – очень агрессивный флюс, и если вовремя не избавиться от его остатков – плату
вскоре можно будет выбрасывать.
Затем сверлом диаметром 0,8 мм делаем отверстия со стороны меди. На дрель
сильно не давим, и стараемся держать ровно. Если есть маленький сверлильный
станочек – задача совсем упрощается.
Крепежные отверстия намечаем сверлом на 0,8 мм, а затем аккуратно
рассверливаем трехмиллиметровым.
Как вариант – можно зажать сверло 0,8 мм в цанге большего диаметра,
предварительно сунув его в изоляцию от провода чуть большей толщины.
Разумеется, сидеть оно будет не настолько прочно – но будет прощать перекосы без
поломки сверла.
Часть 3. Монтаж и пайка элементов
3.1 Монтаж, обрезка и подготовка элементов
Монтировать элементы можно двумя способами. Первый – просто вставить
нужный элемент на место, загнуть его ножки в стороны (чтобы не выпал), и
припаять. Затем бокорезами отрезать лишнее.
Второй – предварительно примерить элемент на плату и отрезать ножки –
оставив 2-3 мм. Разумеется, в этом случае сам элемент держаться не будет – поэтому
при пайке его придется придерживать с обратной стороны пинцетом или пальцем
(главное тут – не обжечься).
Если вы используете неактивный флюс (например канифоль), то перед пайкой
ножки элементов необходимо обезжирить – ваткой со спиртом или обычным
ластиком.
Если же флюс активный – то зачисткой можно не заниматься.
3.2 Пайка элементов и проверка платы
В первую очередь запаиваем элементы по центру схемы, и лишь затем –
панельку (самый нижний резистор должен оказаться под ней). После панельки
запаиваем кварц, оставшиеся конденсаторы (внимательно соблюдаем полярность у
электролитического!), а в последнюю очередь – разъемы.
Паем аккуратно, не перегревая без лишней необходимости – так как может
отойти фольга. Как всегда следим за тем, чтобы не перемкнуть соседние дорожки.
Отрезаем от кабеля USB квадратный (B) разъем, и аккуратно снимаем около 5
см изоляции. Кончики всех проводов обрезаем до 3-4 мм (кроме оплетки, идущей на
корпус разъема) и аккуратно залуживаем. Припаивать начинаем с нижнего
(зеленого) провода. Контакт, идущий на корпуса разъема, залуживаем полностью, и
аккуратно заводим на общую массу (GND), на обратной стороне платы. Крепко
фиксируем кабель пластиковым хомутиком (в случае компактной версии – аккуратно
выпиливаем или выкусываем верхнюю перемычку кроватки, и заводим хомутик не с
тыльной, а с лицевой стороны платы).
Теперь очищаем плату от остатков флюса. Если использовали канифоль или
другой спирторастворимый флюс – то опускаем плату в спирт, если
водорастворимый – то в воду. Даем полежать полчасика, вытаскиваем, сушим – и
переходим к следующему пункту.
Внимание! В случае использования паяльной кислоты простого отмачивания
может быть недостаточно. Необходимо хорошо промыть плату в растворе
хозяйственного (или любого другого хорошего мыла), а со стороны меди – еще и
почистить щеткой. После чего сполоснуть в воде, и далее – по списку.
Тщательно проверяем (а лучше – прозваниваем) плату на предмет непропая и
замыканий. Подключаем к USB, и если ничего не загорелось и не задымилось –
переходим к следующему пункту.
3.3 Пайка программатора
Разбираем разъем LPT, и припаиваем перемычки.
1. Контакты 20, 21, 22, 23, 24, 25 замыкаем между собой и провод от них
пускаем на массу (GND) контроллера.
2. Устанавливаем перемычку между контактами 2 и 12 (на разъеме LPT) и
между контактами 3 и 11 (на разъеме LPT).
Резисторы можно спрятать внутрь самого разъема, для экономии места.
Остальные контакты на LPT-разъеме оставляем пустые. На провода, идущие к ногам,
припаиваем одинарные разъемы (или просто залуживаем – если не планируем
использовать его часто).
Часть 4. Подготовка и запуск
4.1 Программирование
Смотрим, не подключена ли плата куда-либо (если подключена – отключаем), и
аккуратно вставляем микросхему в кроватку – не забывая про правильный порядок
ног.
Подключаем разъемы программатора и землю (GND) к соответствующим
разъемам на плате микросхемы. Затем – разъем программатора к LPT-порту, а
разъем контроллера – к USB (именно в этой последовательности, USB после LPT).
Устанавливаем и запускаем PonyProg 2000. При первом запуске он может
попросить калибровку – соглашаемся. Если не попросит – то делаем ее
самостоятельно: Setup > Calibration > Yes.
Затем, выбираем тип интерфейса: Setup > Interface Setup. Ставим галочку на
Parallel, выбираем Avr ISP I/O и порт, к которому подключен программатор
(обычно LPT1).
Рис. 1. Окно «I/O port setup» в программе PonyProg 2000
Выбираем производителя и тип микросхемы: Device > AVR micro > ATmega16, затем стираем данные на контроллере: Command > Erase (ни в коем
случае не спутать с Reset!).
Загружаем файл с микропрограммой: File > Open Program (FLASH) File,
выбираем MJoy16.hex, и затем записываем его в микроконтроллер:
Command > Write Program.
Затем, загружаем файл данными: File > Open Data (EEPROM) File, выбираем
MJoy16.eep, и точно так же записываем его: Command > Write Data.
Осталось самое главное – выставление фьюзов (fuse). Здесь важно не
ошибиться, т.к. при неправильной установке микросхему можно загнать в
некорректный режим работы – вытащить из которого ее можно будет лишь
посредством более продвинутого программатора.
Итак, жмем Command > Security and Configuration Bit, затем – Read, и
выставляем галочки, как показано на рисунке.
Рис. 2. Окно «Configuration and Security bits» в программе PonyProg 2000
Иными словами – все фьюзы выставлены в 1, кроме BOOTSZ1, BOOTSZ0 и SUT0
(все верно – наличие галочки означает 0, ее отсутствие – 1). На фьюзу SPIEN не
обращаем внимания – изменить ее в режиме программирования ISP невозможно.
Главное – CKSEL0-3 должны быть выставлены в 1-1-1-1 (т.е. галочек быть
не должно!). При этом микросхема будет брать частоту с внешнего кварцевого
резонатора – что, собственно, нам и нужно.
После программирования фьюз отключаем и снова включаем разъем USB. Если все прошло успешно, то контроллер найдется и определится как MJ16 – игровое устройство с 9 осями и 112 кнопками.
4.2 Подключение датчиков и кнопок
Схема расположения элементов на модифицированной плате отличается от оригинальной – см. приложение 5.2.
Часть 5. Приложение
5.1 Печатная плата
Рис. 3. Модифицированная печатная плата
Размеры модифицированной печатной платы – 57,14 на 34,27 мм.
Рис. 4. Компактная версия модифицированной платы
Компактная версия модифицированной платы – для крепления кабеля USB придется аккуратно выпилить или выкусить верхнюю часть кроватки. Размеры – 52,07 на 34,27 мм.
5.2 Схема расположения элементов, датчиков и кнопок
Рис. 5. Схема расположения элементов, датчиков и кнопок
Часть 6. Копирайты и благодарности
Автор оригинального контроллера и прошивки – Mindaugas Milasauskas (MeanDog).
Автор модифицированной платы – Олег Меркулов (fred kaa).
Последующая модификация платы, описание процесса изготовления – Артем Несмирный (tsinik).
В инструкции использован материал автора Eugen с сайта www.protu-154.com.
Приложение. Фотографии устройства от автора статьи
Обсудить на форуме