Golden Arduino Board: 12 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tarkoitus

Tämän levyn tarkoituksena on saada täsmälleen samat toiminnot kuin Arduino Unolla, mutta sillä on parannetut suunnitteluominaisuudet. Se sisältää suunnitteluominaisuuksia melun vähentämiseksi, kuten parempia reititys- ja irrotuskondensaattoreita. Säilytämme vakiomallisen Arduino-levyn pin-out-jalanjäljen niin, että se on yhteensopiva kilpien kanssa; tämän jalanjäljen ulkopuolelle lisätään kuitenkin rivi paluutappeja, jotka parantavat levyn asettelua vähentämällä ristipuhelua levyltä tulevista signaaleista. Lisäksi järjestelmän kellossa käytetään 16 MHz: n kristallia resonaattorin sijaan kellon tarkkuuden ja vakauden lisäämiseksi

Virran budjetti

Syöttöteho on sama kuin Arduino Unon virransyöttö. Suositeltu tulojännitealue on 7 - 12 volttia. Jos toimitetaan alle 7 V: n jännitteellä, 5 V: n ulostulonappi voi syöttää alle viisi volttia ja levy voi muuttua epävakaaksi. Jos käytetään yli 12 V jännitettä, se voi ylikuumentua ja vahingoittaa korttia. Atmega 328 käyttää 5 V: ta 3,3 V: n sijaan nopeimman kellonopeuden saavuttamiseksi.

Mahdolliset riskit:

Viallisten osien vastaanottaminen on mahdollinen riski, jota voidaan pienentää tilaamalla lisäosia.

Virheellisesti suuntautuvat IC-sirut, kuten Atmega 328, voivat johtaa virheellisiin liitäntöihin nastoihin. Tarkistamme oikean suunnan ennen juottamista.

Lähtötappeihin kohdistetut mekaaniset jännitykset voivat katkaista liitännät. Käytämme reikäkiinnikkeitä varmistaaksemme, että näin ei tapahdu.

Juotettaessa on mahdollista kylmäjuotosliitoksia. Voimme lieventää tätä tarkistamalla jokaisen liitoksen liitoksen muodostamisen jälkeen.

Alueen osien tunnistaminen voi olla vaikeaa.

Silkkipainoiden lisääminen helpottaa tätä.

Tuontisuunnitelma:

Kytkimet sijoitetaan levyn alipiirien eristämiseksi ja voimme koota ja testata levyn kappaleita yksi kerrallaan ja varmistaa, että jokainen pala toimii oikein ennen kuin siirrytään ja asennetaan muu karju

Vaihe 1: Kaavio

Kaavio luotiin viittaamalla avoimen lähdekoodin Arduino Uno -kaavioihin ja säätämällä sitä signaalin eheyden parantamiseksi.

Vaihe 2: Piirilevyasettelu

Vaihe 3: Kokoonpano

Aloitimme PCB: n kokoamisen irrotettavilla kondensaattoreilla ja sulakkeilla.

Juotimme sitten tehosirut ja ESD -diodisirun. ESD -suojapiiriä oli vaikea juottaa pienen sirukoon ja pienten tyynyjen vuoksi, mutta saimme kokoonpanon onnistuneesti päätökseen.

Havaitsimme ongelman, jossa emolevymme ei nollautunut, mutta se johtui siitä, että painikkeemme kosketti huonosti. Painikkeen painamisen jälkeen se palautui toimintatilaan ja toimi normaalisti

Vaihe 4: Melun vaihtaminen: nasta 9

Tässä on kaksi kuvaa, joissa vertaillaan nastojen 9-13 kytkentäääntä. Vihreät ulottuvuudet edustavat kaupallista aluetta, keltaiset mittalaudat edustavat sisäpiirilevyämme ja siniset signaalit edustavat laukaisusignaaleja puhtaan ja johdonmukaisen kuvakaappauksen saamiseksi.

On vaikea nähdä merkintöjä laajuuskuvissa, mutta kaupallisen levyn (vihreä) kytkentäääni huippusta huippuun on noin neljä volttia. Meidän in House -levyssä on noin kahden voltin kytkentäääni. Tämä vähentää 50% kytkentäkohinasta nastassa 9.

Vaihe 5: Melun vaihtaminen: nasta 10

Nastassa 10 kaupallisen levyn kytkentäkohina on yli neljä volttia. Se istuu noin 4,2 voltin huipusta huippuun. Sisäkorttimme kytkentäääni on hieman yli kahden voltin huippusta huippuun. Tämä vähentää kytkentäkohinaa noin 50%.

Vaihe 6: Melun vaihtaminen: nasta 11

Kaupallisen kortin nastassa 11 kytkentäkohina korkeasta matalaan on noin 800 mV ja matala-korkea kytkentäkohina on noin 900 mV. Sisäkorttimme kytkentäääni korkeasta matalaan on noin 800 mV ja kytkentäääni matalasta korkeaseen on noin 200 mV. Vähensimme matalasta korkeaan kytkentäääntä dramaattisesti, mutta emme todellakaan vaikuttaneet korkeasta matalaan kytkentäkohinaan.

Vaihe 7: Melun vaihtaminen: nasta 12

Nastassa 12 käytimme kytkentäistä IO: ta laukaistaksesi laajuuskuvaukset sekä kaupallisessa kortissa että sisäisessä kortissa. Kaupallisessa kortissa kytkentäääni on noin 700 mV huippusta huippuun ja sisäisen piirilevyn huippu huippuun on 150 mV. Tämä on noin 20% pienempi kytkentäkohina.

Vaihe 8: Melun vaihtaminen: nasta 13

Nastassa 13 kaupallinen kortti näyttää kytkentääänen, joka on neljä volttia huippusta huippuun, ja meidän sisäisessä kortissamme ei näy juurikaan kytkentäääntä. Tämä on valtava ero ja on syytä juhlaan

Vaihe 9: Uuden erikoiskortin luominen parannetun suunnittelumme avulla

Tämän levyn tarkoituksena on laajentaa Golden Arduino -levyämme parannetuilla muotoiluominaisuuksilla ja lisättyillä komponenteilla, kuten väriä vaihtavilla LEDeillä ja sykeanturilla. Se sisältää melua vähentäviä suunnitteluominaisuuksia, kuten parannetun reitityksen, 2 ylimääräisen PCB-kerroksen käyttämisen, jotta siitä tulee 4-kerroksinen levy, ja kondensaattoreiden irrottamisen virtakiskojen ja kytkentäliitäntöjen ympäriltä. Sykeanturin luomiseen käytämme kahden LED -valon väliin sijoitettua fotodiodia, joka mittaa verestä heijastuneen valon sykesensorin päälle sijoitetussa sormessa. Lisäksi sisällytämme yksilöllisesti osoitettavat LEDit, joita ohjataan I2C: n kautta.

Syöttöteho on sama kuin Arduino Unon virransyöttö. Suositeltu tulojännitealue on 7 - 12 volttia. Jos toimitetaan alle 7 V: n jännitteellä, 5 V: n ulostulonappi voi syöttää alle viisi volttia ja levy voi muuttua epävakaaksi. Jos käytetään yli 12 V jännitettä, se voi ylikuumentua ja vahingoittaa korttia. Atmega 328 käyttää 5 V: ta 3,3 V: n sijaan nopeimman kellonopeuden saavuttamiseksi.

Vaihe 10: Kaavio

Vaihe 11: Hallituksen asettelu

Voimakerros Kaada ja Maaperä Kaada Piilotettu nähdäksesi jälkiä. Kun tämä levy suunniteltiin, USB -jalanjälki suuntautui vahingossa taaksepäin. Se on käännettävä, jotta kaapeli voidaan kytkeä oikein.

Vaihe 12: Kokoonpano

Kuvia ei otettu jokaisessa vaiheessa, mutta alla olevassa kuvassa näkyy taulun viimeinen esittely. Otsikkotappeja ei lisätty, koska tämän kortin ensisijainen tehtävä on lisätä LED -valoja ja ADC. USB -portin tulee olla vastakkaiseen suuntaan, jotta kaapelin ei tarvitse ulottua koko laudalle.