Tehokkaan PDB: n (virranjakelukortti) suunnittelu Pixhawkille: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Piirilevy niiden kaikkien virransyöttöön!

Tällä hetkellä suurin osa dronin rakentamiseen tarvittavista materiaaleista on halvalla saatavilla Internetissä, joten ajatus itse kehitetyn PCB: n tekemisestä ei ole sen arvoista ollenkaan lukuun ottamatta muutamia tapauksia, joissa haluat tehdä outon ja voimakkaan dronin. Siinä tapauksessa sinun on parempi olla kekseliäs tai sinulla on Instructables -opetusohjelma siitä …;)

Vaihe 1: Tavoitteet

Tämän PCB: n tavoitteet (ja syyt, miksi sitä ei löydy Internetistä) ovat:

1.- Sen on annettava virta Pixhawk 4: lle virtamittauksella, jännitemittauksella ja samalla liittimellä.

2.- Siinä on oltava I/O- ja FMU-liittimet nastoihin, CAP & ADC ei ole tarpeen minun tapauksessani.

3.- Sen on voitava syöttää virtaa viidelle moottorille, joiden yhteenlaskettu maksimivirta on 200 A, Jep, 0, 2 Kiloaampeeria!

Huomautus: Se on edelleen hyödyllinen malleissa, joissa on vähemmän moottoreita tai vähemmän virtaa. Tämä on vain minun tapaukseni.

Vaihe 2: Kaaviot ja komponenttien valinta

OK, nyt tiedämme, mitä haluamme tehdä. Jatkoa varten suunnittelemme kaaviot.

Jos et halua ymmärtää tämän levyn takana olevaa elektroniikkaa, kopioi kaaviot ja siirry seuraavaan vaiheeseen.

Kaaviot voidaan jakaa kahteen pääosaan, DCDC: hen Pixhawkin virran saamiseksi ja moottorien tehonjakoon.

DCDC: n avulla helpoin tapa olisi käyttää Traco Power DCDC: tä ja välttää sen suunnittelu, mutta koska en pidä helposta tavasta, käytän Texas Instrumentsin LM5576MH -laitetta. Tämä integroitu on DCDC, joka pystyy hallitsemaan jopa 3 A: n lähtöä, ja sen tietolomake kertoo sinulle kaikki tarvittavat liitännät ja komponentit ja antaa kaavat, joilla saadaan halutut tiedot DCDC: stä, joka muuttaa käytettyjä komponentteja.

Tällä tavoin Pixhawkin DCDC: n suunnittelu päättyy tapauksessani kuten kuvassa.

Toisaalta tehonjako koostuu virran ja jännitteen tunnistamisesta sekä itse jakelusta, jota tarkastellaan seuraavassa vaiheessa.

Jännitteen tunnistaminen on yksinkertaisesti jännitteenjakaja, joka antaa maksimijännitteellä 60 V (DCDC: n tukema maksimijännite) 3,3 V: n signaalin.

Nykyinen tunnistus on hieman monimutkaisempi, vaikka käytämme edelleen Ohmin lakia. Virran havaitsemiseksi käytämme shunttivastuksia. Maksimoidakseen kestävän virran määrän käytetään 10 W: n vastuksia. Tällä voimalla pienimmät SMD -shuntivastukset, joita voisin löytää, missä 0,5 mohm.

Yhdistämällä aiemmat tiedot ja tehokaavan, W = I² × R, suurin virta on 141A, mikä ei riitä. Siksi käytetään kahta rinnakkaisohjausvastusta siten, että vastaava vastus on 0,25 mohm ja maksimivirta sitten haluttu 200A. Nämä vastukset liitetään INA169: een myös Texas -laitteista, ja kuten DCDC: ssä, sen suunnittelu tehdään tietolomakkeen mukaisesti.

Lopuksi käytetyt liittimet ovat JST -liittimien GHS -sarjan liittimiä ja pixhawk 4: n pistoketta seurataan oikean liitännän luomiseksi.

Huomautus: Minulla ei ollut INA169 -komponenttia Altiumissa, joten käytin vain jännitteen säädintä, jolla oli sama jalanjälki.

Huomautus 2: Huomaa, että jotkut komponentit on sijoitettu, mutta arvo sanoo EI, mikä tarkoittaa, että niitä ei käytetä, ellei jokin muotoilu toimi väärin.

Vaihe 3: Piirilevyn suunnittelu Altium Designer -ohjelmalla

Tässä vaiheessa piirilevyn reititys suoritetaan.

Ensin on asetettava komponentit ja määritettävä levyn muoto. Tässä tapauksessa tehdään kaksi eri aluetta, DCDC ja liittimet sekä tehoalue.

Tehovyöhykkeellä tyynyt ovat pois levystä, joten jotakin kutisteputkea voidaan käyttää juottamisen jälkeen ja liitäntä pysyy hyvin suojattuna.

Kun tämä on tehty, seuraava on komponenttien reititys, jotta kahta kerrosta käytetään tehokkaasti ja suurempia jälkiä käytetään sähköliitäntöissä. Ja muista, ettei jälkissä ole oikeita kulmia!

Kun reititys on suoritettu eikä aikaisemmin, monikulmioita käytetään, tässä on GND -monikulmio pohjakerroksessa ja toinen yläkerroksessa, mutta vain peittää DCDC: n ja liitinvyöhykkeen. Yläkerroksen tehovyöhykettä käytetään jännitetuloon kolmannen kuvan mukaisesti.

Lopuksi tämä levy ei kyennyt käsittelemään 200A: ta, jota varten se on suunniteltu, joten jotkut monikulmion alueet paljastetaan ilman silkkipainoa, kuten kahdessa viimeisessä kuvassa näkyy, niin että osa paljastamatonta lankaa juotetaan sinne ja sitten virta hallituksen läpikäyminen on enemmän kuin tarpeeksi täyttämään vaatimuksemme.

Vaihe 4: Gerber -tiedostojen luominen JLCPCB: lle

Kun suunnittelu on valmis, siitä on tultava totta. Paras valmistaja, jonka kanssa olen työskennellyt, on JLCPCB, he tarkistavat levysi jo ennen kuin maksat siitä, jotta jos he löytävät virheen, voit korjata sen menettämättä rahaa, ja luota minuun, tämä on todellinen hengenpelastaja.

Koska tämä levy on kaksikerroksinen levy ja se on alle 10x10 cm, 10 yksikköä maksaa vain 2 dollaria + toimituskulut, mikä on tietysti parempi vaihtoehto kuin tehdä se itse, koska alhaisella hinnalla saat täydellisen laadun.

Jos haluat lähettää mallin heille, se on vietävä gerber -tiedostoihin, heillä on opetusohjelmia Altiumille, Eaglelle, Kikadille ja Diptracelle.

Lopuksi nämä tiedostot on vain ladattava heidän tarjoussivustolleen.

Vaihe 5: Lopeta

Ja siinä se!

Kun piirilevyt saapuvat, tulee viileä osa, juotos ja testaus. Ja tietenkin! Laitan lisää kuvia!

Seuraavan viikon aikana juotan prototyyppini ja testaan sitä, joten jos haluat tehdä tämän projektin, odota, kunnes molemmat tilamerkit ovat OK. Tällä vältän sinua törkeiltä töiltä tai vastuksen vaihdolta

Juotos: EI Vielä

Testi: EI Vielä

Huomaa, että tämä on SMD -juotos, jos juotat ensimmäistä kertaa tai sinulla ei ole mukavaa juotosrautaa, harkitse toisen projektin tekemistä, koska se voi aiheuttaa ongelmia.

Jos jollain on epäilyksiä prosessista, älä epäröi ottaa minuun yhteyttä.

Myös jos teet sen, ole hyvä, haluaisin tietää ja nähdä sen!