Ak chcete vytvoriť schému zapojenia z obrázku plošného spoja, mali by ste začať s reverzným inžinierstvom plošných spojov vytvorením jasného obrazu plošného spoja. Tento krok vám pomôže pozrieť sa na návrh a sledovať každé pripojenie v schéme. Použijete manuálne aj automatické spôsoby, aby ste sa uistili, že vaša schéma je ako skutočná plošná spoj. Správnosť je dôležitá, pretože dobré poznámky vám pomôžu naučiť sa návrh a ukázať ostatným vašu prácu. Kroky reverzného inžinierstva si vyžadujú starostlivosť, aby ste mohli zmeniť obrázok plošného spoja na plnohodnotnú schému a urobiť si dobré poznámky pre neskoršie projekty.
Kľúčové poznatky
Začnite s jasnými a ostrými obrázkami dosiek plošných spojov. Použite dobré osvetlenie a správne nástroje, aby ste všetko videli.
Pred začatím obkresľovania upravte a zarovnajte fotografie dosiek plošných spojov. Pomôže vám to lepšie vidieť pripojenia.
Každú plošku a stopu obkreslite opatrne. Na vytvorenie správneho zoznamu údajov použite ruky a softvér spoločne.
Vytvárajte schémy pomocou nástrojov EDA ako KiCad a SKiDL. Často kontrolujte svoju prácu, aby ste neurobili chyby.
Skontrolujte si schému pohľadom na skutočnú dosku plošných spojov. Vykonajte kontroly návrhu a napíšte jasné poznámky o tom, čo zistíte.
Nástroje a nastavenie
Základné nástroje
Na spätné analyzovanie dosky plošných spojov potrebujete správne nástroje. Tieto nástroje vám pomôžu vidieť každú časť dosky plošných spojov. Taktiež vám uľahčia prácu. Tu je niekoľko vecí, ktoré by ste mali použiť:
Kamera alebo skener s vysokým rozlíšením: Urobte ostré fotografie rozloženia dosky plošných spojov.
Dobré osvetlenie: Osvetlite dosku plošných spojov, aby ste videli všetky súčiastky.
Lupa alebo mikroskop: Pozrite si drobné kúsky a malé detaily.
Nástroje na úpravu obrázkov: Pred obkreslením obrázky opravte a vyčistite.
Röntgenové prístroje alebo 3D skenovacie systémy: Pozrite sa dovnútra viacvrstvových dosiek plošných spojov, ako keby lekár používal CT vyšetrenie.
Multimeter: Otestujte pripojenia a skontrolujte svoju prácu počas sledovania.
Tip: Pred fotografovaním vyčistite dosku plošných spojov. Prach alebo odtlačky prstov môžu skryť malé predmety. Dosku plošných spojov umiestnite na rovný, matný povrch. Uistite sa, že pracovný priestor je svetlý a má dostatok miesta na vaše nástroje.
Prehľad softvéru
Na premenu obrázkov dosiek plošných spojov na schému potrebujete špeciálny softvér. Každý program je dobrý v niečom inom. Niektoré vám pomôžu s trasovaním čiar. Iné vám umožnia vytvoriť schému z ničoho. Žiaden nástroj nezvládne všetko, takže môžete použiť viac ako jeden.
Softvér | kľúčové vlastnosti |
|---|---|
DipTrace | Prináša súbory DXF, zachováva veľkosti a umožňuje vybrať vrstvy pre súčiastky plošných spojov. |
orol | Prináša bitmapové obrázky na obkreslenie a rozdeľuje vrstvy podľa farby. |
Circad | Má nástroje na reverzné inžinierstvo, zarovnáva obrázky a odstraňuje obrazové dáta po dokončení rozloženia. |
Sprint-Layout 6.0 | Premení fotografie na rozloženia DPS, ale nedokáže vytvoriť zoznamy spojení pre schémy. |
Adobe Illustrator | Premieňa obrázky na vektory a odosiela ich do formátu DXF, čo je vhodné pre sieťotlač a úhľadné kresby. |
pstoedit/pdf2cad | Mení súbory PDF alebo AI na DXF/DWG pre programy na výrobu plošných spojov, pričom zachováva ostré čiary. |
Pre dosiahnutie najlepších výsledkov často použijete viac ako jeden program. Napríklad, môžete opraviť obrázok dosky plošných spojov v programe Adobe Illustrator. Potom ho môžete preniesť do programu DipTrace alebo Eagle a obkresliť. Postup krok za krokom vám pomôže vytvoriť schému, ktorá zodpovedá skutočnej doske plošných spojov.
Zachytávanie obrazu DPS
Tipy pre fotografie a skenovanie
Chcete, aby boli obrázky vašej dosky plošných spojov veľmi jasné. Umiestnite dosku plošných spojov na tmavé pozadie. Vďaka tomu budú súčiastky ľahšie viditeľné. Pre dosiahnutie najlepších výsledkov použite kameru alebo skener s vysokým rozlíšením. Mnoho ľudí používa kamery s vysokým rozlíšením. Tieto kamery dokážu zobraziť malé súčiastky a tenké čiary. Dobré osvetlenie je rovnako dôležité ako dobrá kamera. Skúste použiť LED svetlá vo farbách ako červená alebo biela. Pomáha to rovnomerne rozložiť svetlo. Tiene môžu skryť malé veci, preto svetlami presúvajte. Pohybujte ich, kým neuvidíte každú časť dosky plošných spojov.
Tip: Pred fotografovaním vyčistite dosku plošných spojov. Prach alebo odtlačky prstov môžu skryť dôležité detaily.
Pri fotografovaní držte fotoaparát stabilne. Statív môže pomôcť predchádzať rozmazaniu fotografií. Uistite sa, že je objektív dostatočne blízko, aby ste videli malé časti. Nepribližujte sa však tak blízko, aby bol obraz rozmazaný. Ak používate skener, nastavte ho na najvyššie rozlíšenie. Získate tak ostré obrázky na neskoršie obkreslenie. Pre veľmi zložité dosky môžete použiť automatizované systémy optickej kontroly. Tie používajú špeciálne kamery a svetlá na zobrazenie každého detailu.
Manipulácia s obojstrannými doskami
Obojstranné dosky plošných spojov vyžadujú ďalšie kroky. Musíte zachytiť obe strany bez toho, aby ste stratili žiadne stopy. Najprv naskenujte alebo odfoťte vrchnú a spodnú vrstvu. Pre každý obrázok použite nastavenia s vysokým rozlíšením. Niektorí ľudia maľujú otvory a spájkovacie plošky, aby vynikli. Môžete tiež zmeniť farebné kanály alebo upraviť sýtosť. To vám pomôže lepšie vidieť stopy a otvory.
Označte otvory, ktoré nie sú spojené so žiadnou vrstvou.
Pred prevedením obrázkov do vektorov odstráňte trackpady.
Vytvorte čiernobiele obrázky s tmavými čiarami na bielom pozadí.
Vyhlaďte okraje stôp pre úhľadné obrysy.
Pre dosiahnutie najlepších výsledkov použite softvér na kopírovanie dosiek plošných spojov. Preneste každý obrázok dosky plošných spojov a obkreslite kontaktné plochy, prechodky a stopy pre každú vrstvu. Uložte každú vrstvu ako digitálny súbor. Položte súbory na seba, aby ste skontrolovali, či sú zarovnané . Ak pracujete s viacvrstvovými doskami plošných spojov, jemne prebrúste vonkajšie vrstvy. To vám umožní vidieť vnútorné vrstvy. Každú vrstvu starostlivo naskenujte a obkreslite. Predtým, ako prejdete na ďalší krok, vždy skontrolujte, či sú vaše obrázky jasné.
Spracovanie obrazu
Čistenie a zarovnanie
Krok spracovania obrazu začnete tým, že obrázky dosky plošných spojov vytvoríte čo najjasnejšie. Čisté obrázky vám pomôžu vidieť každú časť rozloženia. Na odstránenie prachu, škrabancov alebo značiek použite nástroj na úpravu obrázkov. Upravte jas a kontrast tak, aby stopy vynikali na pozadí. Orežte obrázok, aby ste sa zaostrili na dosku plošných spojov a odstráňte všetko prebytočné. Otočte obrázok tak, aby sa rozloženie zarovnalo s okrajmi obrazovky. Vďaka tomu bude jednoduchšie sledovať každú stopu počas ďalšieho procesu.
Ak pracujete s obojstrannými doskami plošných spojov, musíte zarovnať horný a dolný obrázok. Vložte oba obrázky do editačného softvéru. Použite otvory a kontaktné plochy ako značky. Posúvajte a otáčajte obrázky, kým sa rozloženie na oboch stranách nezhoduje. Tento krok vám pomôže vidieť, ako sa vodivé stopy prepájajú cez dosku plošných spojov. Ak tento proces vynecháte, môžete prehliadnuť dôležité prepojenia v rozložení.
Tip: Vyčistené a zarovnané obrázky uložte ako nové súbory. Takto sa môžete kedykoľvek vrátiť späť, ak urobíte chybu.
Detekcia stôp
Teraz prejdete k procesu detekcie stôp. Tento krok vám umožní nájsť a sledovať každú stopu v rozložení dosky plošných spojov . Niektorí ľudia stopujú ručne, ale na urýchlenie procesu môžete použiť softvér. Mnoho programov používa špeciálne algoritmy na vyhľadávanie stôp vo vysokom rozlíšení. Mask R-CNN vyniká ako najpresnejší pre túto úlohu. Detekuje stopy a defekty v rozložení lepšie ako iné nástroje, ako napríklad YOLOv8. Mask R-CNN funguje dobre, pretože vyhľadáva prvky so zložitými tvarmi a zvláda mätúce pozadia. Vďaka tomu je to skvelá voľba pre prácu s priemyselným rozložením dosiek plošných spojov.
Na vytvorenie netlistu môžete použiť automatickú detekciu trás. Netlist ukazuje, ako sú jednotlivé časti v rozložení zapojené. Výsledky vždy skontrolujte ručne. Niekedy proces vynechá malé trásenia alebo urobí chyby. Starostlivá kontrola vám pomôže vytvoriť správnu schému z rozloženia vašej dosky plošných spojov.
Sledovanie spojení
Identifikácia podložiek a stôp
Na obrázku dosky plošných spojov musíte nájsť každý kontaktný bod a stopu. To vám pomôže pochopiť, ako je doska zostavená. Najprv si v softvéri na prácu s obrazmi vytvorte priehľadnú vrstvu. Na vyfarbenie každého kontaktného bodu použite štetec, ktorý zodpovedá veľkosti kontaktného bodu. Vďaka tomu budú kontaktné body ľahko viditeľné. Na obrázku môžete tiež vypnúť zelenú a modrú farbu. To vám pomôže vidieť iba kontaktné body. Niektorí ľudia používajú špeciálne metódy, ako je HSV a prelínanie, aby kontaktné body viac vynikli.
Skúste použiť nástroje na výber na uchopenie podložiek a ich umiestnenie na nové vrstvy. Vlastné štetce, ako sú kruhy alebo kríže, vám pomôžu označiť otvory v zemi a voľné otvory. Tieto štetce použite na zobrazenie otvorov na priehľadnej vrstve. Každú označenú vrstvu si uložte samostatne. To vám uľahčí neskoršiu kontrolu vašej práce.
Tieto kroky vykonajte pre obe strany dosky plošných spojov. Otvory a spájkovacie plošky namaľujte zmenou farieb obrázka. Pred prevedením obrázkov do vektorov odstráňte trackpady. Označte voľné otvory, aby ste našli neprepojené alebo vnútorné pripojenia. Zmeňte farby a vrstvy, aby plošky vynikli. Vyčistite a vyhlaďte dráhy, aby bola vaša schéma správna. Obrázky urobte čiernobiele a prepnite farby, aby boli lepšie viditeľné. Túto úpravu vykonajte pre každú stranu dosky plošných spojov, aby ste získali kompletné rozloženie.
Tip: Starostlivá úprava teraz uľahčuje ďalšie kroky a pomáha vám vyhnúť sa chybám vo vašej schéme.
Extrakcia netlistu
Po nájdení všetkých kontaktných plošiek a stôp spustite extrakciu netlistu. Netlist je zoznam, ktorý ukazuje, ako sa každá súčiastka pripája na doske plošných spojov. Na tento krok môžete použiť softvér. Niektoré pokročilé nástroje používajú 3D skeny s röntgenovými CT snímkami. Tieto nástroje preukázali perfektné výsledky pri porovnávaní netlistu s tým, čo sa očakáva od skutočných návrhov dosiek plošných spojov. To znamená, že sa môžete spoľahnúť na výsledky pre jednoduché aj zložité rozloženia.
Stále je potrebné manuálne skontrolovať netlist. Hľadajte chýbajúce alebo nadbytočné prepojenia. Porovnajte netlist so skutočným rozložením a návrhom vašej dosky plošných spojov. To vám pomôže nájsť chyby ešte pred vytvorením schémy. Dobrý netlist značne uľahčuje krok tvorby schémy. Teraz môžete použiť netlist na to, aby ste s istotou dokončili projekt reverzného inžinierstva.
Vytvorte schémy
Schematická budova
Teraz máte zoznam spojení a mapu vašej dosky plošných spojov. Ďalšou vecou, ktorú musíte urobiť, je vytvoriť schémy pomocou nástrojov EDA. Tieto nástroje vám pomôžu premeniť vaše sledované vedenia na digitálnu schému. KiCad a SKiDL sú na to dva dobré nástroje.
SKiDL vám umožňuje použiť kód v jazyku Python na ukážku prepojenia súčiastok. Napíšete kód a spustíte ho, čím vytvoríte zoznam spojení. Tento zoznam spojení je možné použiť v programe KiCad. Napríklad môžete použiť SKiDL na vytvorenie deliča napätia. Potom zoznam spojení exportujete a otvoríte ho v programe KiCad. Tento spôsob vám dáva väčšiu kontrolu a pomáha vám vykonávať niektoré kroky rýchlejšie.
KiCad vám umožňuje vytvoriť si schému tak, že ju uvidíte na obrazovke. Tu sú kroky na vytvorenie schém z vášho netlistu:
Stiahnite si KiCad z oficiálnej webovej stránky a nainštalujte ho.
Otvorte KiCad a začnite nový projekt alebo vyberte starý.
Na vkladanie a spájanie súčiastok použite editor schém .
Na priradenie každej časti k pôdorysu použite editor pôdorysu.
Kliknite na ikonu netlistu pre vytvorenie a uloženie netlistu.
Otvorte PCBNew, čo je editor rozloženia, a načítajte zoznam spojení.
Aktualizujte rozloženie dosky plošných spojov pomocou zoznamu údajov a opravte všetky chyby v rozložení.
Vložte diely do oblasti frézovania a usporiadajte ich pre jednoduché sledovanie.
Nakreslite hrany dosky a trasy na medených vrstvách.
Pridajte medené výplne pre napájacie a uzemňovacie siete a potom ich zobrazte.
Uložte si rozloženie dosky plošných spojov, aby sa dalo vyrobiť.
Tip: Stlačením klávesu „M“ môžete súčiastky presunúť a klávesu „R“ ich otáčať v KiCade. Tieto klávesy vám pomôžu pracovať rýchlejšie.
Môžete použiť ručné aj automatické spôsoby súčasne. Napríklad môžete nakresliť niekoľko čiar ručne. Potom na dokončenie zvyšku použijete nástroje automatického smerovania. To vám ušetrí čas a pomôže vám robiť menej chýb. Graf nižšie ukazuje, koľko času ušetríte s automatickými nástrojmi v každom kroku:
Manuálne kontroly sú stále dôležité. Približne 30 % automatických pripojení vyžaduje manuálnu kontrolu. Tým sa zabezpečí, že vaša schéma zapojenia zodpovedá skutočnej doske plošných spojov.
Poznámka: Dobré poznámky v tomto kroku pomôžu vám aj ostatným pochopiť návrh. Vždy si robte poznámky počas zostavovania schémy.
Overovacie kroky
Po vytvorení schém je potrebné skontrolovať každý detail. Tento krok vám pomôže nájsť chyby pred výrobou dosky plošných spojov. Začnite kontrolou čísel pinov a označení každej súčiastky s technickými listami. Dvakrát skontrolujte smer všetkých polarizovaných súčiastok. Hľadajte označenia, ktoré zakrývajú dôležité piny.
Mali by ste tiež:
Uistite sa, že piny tranzistora (báza, kolektor, emitor) zodpovedajú údajom v technickom liste.
Skontrolujte všetky hodnoty súčiastok a referenčné názvy.
Uistite sa, že každá časť schémy má úplné poznámky, ako sú čísla dielov a informácie o dodávateľovi.
Skontrolujte odkazy mimo stránky, aby ste sa uistili, že nič nechýba.
Skontrolujte oddeľovacie kondenzátory, či neobsahujú čipy, a oddeľte uzemňovacie piny podľa typu signálu.
Spustite vo svojom nástroji EDA kontroly elektrických pravidiel (ERC) a kontroly pravidiel návrhu (DRC). Tieto kontroly vám pomôžu nájsť elektrické chyby a problémy s návrhom. Väčšina nástrojov EDA, ako napríklad Altium Designer, OrCAD a PADS, má silné kontrolné funkcie. Umožňujú vám otestovať schémy, hľadať chýbajúce siete a čítať chybové hlásenia.
Tu je niekoľko najlepších spôsobov, ako porovnať vašu schému so skutočnou doskou plošných spojov:
Pozrite sa na schému a porovnajte ju s technickými listami a pravidlami návrhu.
Spustite DRC na rozložení dosky plošných spojov, aby ste našli a opravili chyby.
Umiestnite súčiastky s ohľadom na tok signálu a potreby tepla.
Pred zostavením dosky plošných spojov použite na otestovanie obvodu simulačné nástroje.
Otestujte a opravte návrh, aby ste zistili prípadné problémy.
Zmeňte schému a rozloženie dosky plošných spojov na základe výsledkov testov.
Skontrolujte kvalitu signálu vylepšením smerovania trasy.
Pozrite sa na rozloženie dosky plošných spojov a schému, aby ste sa uistili, že sa zhodujú.
Vytvorte a skontrolujte súbory na výrobu dosky plošných spojov, aby ste sa uistili, že zodpovedajú vašej schéme.
Tip: Na kontrolu dosky plošných spojov a schémy použite nástroje ako digitálny multimeter, osciloskop a lupu. Tieto nástroje vám pomôžu nájsť prerušené obvody, skraty alebo súčiastky, ktoré nie sú zarovnané.
Medzi bežné chyby patria nezhodujúce sa názvy sietí, nesprávne zapojenie pinov a chýbajúce prepojenia. Vždy skontrolujte svoj kusovník (BOM), aby ste sa uistili, že je správny. Ak nájdete chyby, použite na ich opravu funkcie testovania a vyhľadávania chýb vášho nástroja EDA. Zapíšte si každú zmenu a výsledok testu. Dobré poznámky uľahčujú riešenie problémov a pomáhajú ostatným pochopiť vašu prácu.
Popis: Rôzne kroky si píšte poznámky. Tento zvyk šetrí čas a zabráni zmätku, keď sa na schému pozriete vy alebo niekto iný neskôr.
Schému zapojenia môžete vytvoriť z obrázka dosky plošných spojov tak, že urobíte jasné obrázky, opravíte ich a zarovnáte, nájdete všetky pripojenia a potom vytvoríte schému. Skontrolujte si svoju prácu v každom kroku, aby ste neprehliadli žiadne súčiastky ani označenia. Používanie ručného obkresľovania aj počítačových nástrojov vám pomôže pracovať rýchlo a robiť veci správne.
Hľadajte voľné signálové cesty a píšte si dobré poznámky.
Schému si často testujte, aby ste včas našli chyby.
Preštudujte si iné návrhy a vždy dodržiavajte pravidlá.
Typ zdroja | Popis |
|---|---|
Fóra spoločenstva | Porozprávajte sa s ostatnými, aby ste sa podelili o tipy a kládli otázky |
video Návody | Pozrite si jednoduché návody, ako sa naučiť reverzné inžinierstvo plošných spojov (PCB) |
Školenia | Absolvujte kurzy, aby ste sa v týchto zručnostiach zlepšili |
Neustále skúšajte a používajte nové nástroje. Každý projekt vás naučí viac a pomôže vám vyriešiť nové problémy.
Často kladené otázky
Čo by ste mali robiť, ak je obraz vašej dosky plošných spojov rozmazaný?
Mali by ste fotografiu odfotiť znova s lepším osvetlením a statívom. Najprv vyčistite dosku plošných spojov. Na fotoaparáte alebo skeneri nastavte vyššie rozlíšenie. Jasné obrázky vám pomôžu vidieť malé detaily a vyhnúť sa chybám.
Viete spätne analyzovať viacvrstvovú plošnú spojku?
Áno, môžete. Na nahliadnutie do vnútra dosky potrebujete špeciálne nástroje, ako sú röntgenové prístroje alebo 3D skenery. Musíte naskenovať každú vrstvu a sledovať spoje jedno po druhom. Tento proces si vyžaduje viac času a starostlivosti.
Ktorý softvér je najlepší pre začiatočníkov?
KiCad je vhodný pre začiatočníkov. Má jednoduché rozhranie a množstvo online návodov. Môžete tiež vyskúšať DipTrace alebo Eagle. Tieto programy vám pomôžu krok za krokom vytvárať schémy.
Ako skontrolujete, či sa vaša schéma zhoduje s reálnou plošnou spojkou?
Na otestovanie pripojení na doske plošných spojov použite multimeter. Porovnajte svoju schému so skutočnou doskou a technickými listami. Spustite kontrolu návrhu v nástroji EDA. Pred výrobou dosky plošných spojov opravte všetky nájdené chyby.
Na aké chyby si treba dávať pozor?
Chýbajúce spojenia medzi časťami
Nesprávne čísla PIN kódov alebo štítky
Časti umiestnené v nesprávnom smere
Názvy sietí, ktoré sa nezhodujú
Vždy si dvakrát skontrolujte svoju prácu a ku každému kroku si robte poznámky.
