Projekti 2: Suunnittelun kääntäminen: 11 vaihetta (kuvilla)

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

Hei harrastuskaveri, Hyvä ystäväni oli koonnut useita komponentteja yhdessä Raspberry Pi: n kanssa purkamaan RS232 -protokollan TTL: ksi. Lopputulos heitettiin kaikki laatikkoon, joka sisälsi 3 pääkomponenttia: tehonmuuntimen Pi -virtalähteeksi, kaksikanavaisen releen, joka varmistaa, että virtaa ei tuhlata valvomalla, milloin tiedonsiirto on suoritettava, ja RS232 -TTL -moduulimuuntimen. Tehtävänä on luoda parempi ratkaisu, joka yhdistää kaikki laitteistot yhdeksi PCB: ksi. Lopputuloksessa on vähemmän elementtejä -> vähemmän kaapeleita -> tärinänkestävä rakenne. Tämä tarkoittaa, että käsillä oleva tehtävä on laitteiston käänteinen suunnittelutehtävä. Seuraavien vaiheiden pitäisi auttaa ratkaisemaan tällaisia tehtäviä.

Vaihe 1: Tunnista komponentit

Sinun on googletettava seuraavien perusteella:

- Käyttämällä itse taululle painettua nimeä.

- Laitteen toiminnon käyttäminen.

-Käyttämällä pääkomponenttia itse taululla: etsi lihavia siruja -> hanki niiden nimet -> googlea niiden sovellus.

- Google kuvaa kaikki löydetyt avainsanat ja vieritä alaspäin, kunnes löydät laitteen tai minkä tahansa viittauksen toiseen hakuun.

Lyhyesti sanottuna, olen löytänyt kaikki kolme laitetta ja menin eteenpäin ja tilasin ne ebaystä:

-MAX3232 TO TTL:

-5 V: n kaksikanavainen rele: https://www.ebay.ca/itm/5V-Dual-2-Channels-Relay-Module-With-optocoupler-For-PIC-AVR-DSP-ARM-Arduino/263347137695?hash= item3d50b66c9f: g: DlUAAOSwIVhaG-gf

-DC-DC-buck-muunnin: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Power-Suppply/122398869642? Hash = item1c7f8a888a: g: 3vkAAOSwuxFYyQyb

Vaihe 2: Aika hankkia piirikaavio

Kun etsit piirikaavioita, on tärkeää pitää mielessä kunkin levyn päätehtävä.

Kun piirikaaviot on löydetty, siirry digikeyyn (tai hiireen tai mihin tahansa, josta aiot tilata elementtejä) ja katso, onko pääpiiri saatavilla, kun tilaat sen myöhemmin.

Kaikkien muiden elementtien pitäisi olla saatavilla useimpien sähköisten verkkosivustojen (diodit, korkit, induktorit, vastukset …) Joskus saattaa olla ongelmia löytää ne, jotka ovat oikeassa koossa tai paketissa (reiän läpi, pinta -asennuksella, …)

Jos tällä on merkitystä suunnittelun myöhemmissä vaiheissa, etsi nämä yksityiskohdat mielessä.

Joten päädyin seuraaviin tietolomakkeisiin:

-MAX3232 TO TTL:

- 5 V: n kaksikanavainen rele:

- DC-DC-buck-muunnin:

Kuten aiemmin mainitsin, aloin etsiä Digikeyn verkkosivustoilla käytettyjä komponentteja, löysin ne kaikki paitsi yhtä DC-DC-buck-muunninta koskevaa komponenttia, tarkemmin sanottuna en löytänyt XLSEMI XL4015 buck -muunninta (Löydetty LCSC: stä!) Jotta minun ei tarvitsisi tilata kahdelta eri verkkosivustolta ja siksi maksaa toimituskuluja kahdesti, olen päättänyt ohittaa käsillä olevan muuntimen ja valita toisen mallin, joka käyttää Digikeysta löytyviä komponentteja. Joten päädyin seuraamaan tätä kaaviota:

Uusi Buck -muunnin:

Varmistamalla, että virta ja jännite riittävät Pi: n virransyöttöön, olen vihdoin tunnistanut kaikki elementit, joita käytetään pääpiirilevyssä.

Vaihe 3: Pidä iso kuva mielessä

Tämä vaihe on todella tärkeä, koska se asettaa sävyn yleiselle suunnittelulle. Tehtäväni on vähentää laatikon sisällä olevien johtojen määrää, koska viimeinen altistuu ympäristölle, jossa on suuria tärinöitä. Tämän ongelman ratkaisemiseksi minun oli erotettava voimalinjat (Pi: n virta) signaalijohdoista, joita käytetään dekoodaukseen ja laitteiden väliseen kommunikaatioon. Tiedot huomioon ottaen yhdistämme kaiken yhdeksi PCB: ksi. Lopputuotteessa on yksi nauhakaapeli ja yksi mikro-usb-kaapeli yhteyden muodostamiseksi Pi: hen. Nauhakaapeli sisältää kaikki kahden laitteen väliset signaalit, kun taas mikro-usb-kaapeli tuottaa 5 V: n, 1 A: n virran, joka tarvitaan Pi: n käynnistämiseen. Tätä silmällä pitäen menin eteenpäin ja järjestin uudelleen Pi: ssä käytetyt GPIO -nastat, jotta kaikki signaalit olisivat lähellä toisiaan, kuten kuvassa näkyy. On selvää, että sinun on vaihdettava GPIO -nastat toisiin GPIO -nastoihin, kun taas vaihdat Gnd toisiin Gnd: iin ja virtaa muihin virtanappeihin käyttämällä Raspberry Pi: n yleistä tappia. Nämä muutokset on tallennettava, koska niitä tarvitaan myöhemmin Pi: n käynnissä olevan laiteohjelmiston päivittämiseen.

Vaihe 4: EasyEDA: Kaaviot

Tässä vaiheessa sinun on tutustuttava yksinkertaisimpaan cad -työkaluun. EasyEDA! kuten nimestä voi päätellä, tämän kehittämissivustotyökalun käytön oppimisen pitäisi olla suoraviivaista. Liitän linkin itse verkkosivustoon ja muita hyviä viitteitä, jotta pääset nopeasti eteenpäin:

EasyEDA:

Esittelyvideot (GreatScott):

www.youtube.com/watch?v=35YuILUlfGs

Nopea opetusohjelma, jonka sivuston kehittäjät ovat itse tehneet:

Vaihe 5: Valitse tarvittavat komponentit

Tässä vaiheessa sinun on valittava, haluatko käyttää reikä- tai pinta -asennuskomponentteja levyn mittojen, juotoslaitteiden ja juotostaitojesi perusteella! Olen päättänyt asentaa pintakomponentin kaikille komponenteille, jos mahdollista muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta, jos SMD -versiota ei ole saatavilla, esimerkiksi releet.

Seuraavaksi sinun on korjattava kaikkien korkkien, vastusten, diodien jne. Pakkauskoko… Minun tapauksessani olen päättänyt tyytyä 1206: een yleisimpien komponenttien osalta.

Täällä on jälleen monia online -opetusohjelmia pintakiinnitteisistä juotostekniikoista. Luotin erityisesti Dave Jonen tämän aiheen opetusohjelmaan (linkki alla), katso rohkeasti kaksi muuta juotosopetusta:

EEVblog #186 - Juotosopetus, osa 3 - Pinta -asennus

www.youtube.com/watch?v=b9FC9fAlfQE&t=1259s

Tiedän, että video on pitkä, mutta jätkä puhuu muista mielenkiintoisista asioista opettaessaan juottamista. Ilmeisesti hänellä on enemmän kokemusta kuin useimmilla harrastajilla, kuten sinulla ja minulla, joten sen pitäisi olla kunnossa.

Vaihe 6: Piirrä kaaviot puuttuville komponenteille

EasyEDA sisältää suurimman osan komponenteista, jotka aioin tilata yhtä laitetta lukuun ottamatta. Tästä huolimatta sen ei pitäisi olla ongelma, koska tämän ohjelmiston avulla voit lisätä piirustuksesi verkkokirjastoon.

Minun oli lisättävä “D-SUB 15 naarasliitin” (digikey:

Tarkistamalla laitteen tietolomakkeet linkistä voit kopioida komponentin geometriset piirteet. Sen tulee sisältää välit, mitat ja laitteen suunta. Jos olet onnekas, joskus valmistajat sisältävät myös piirilevypiirustukset, jotta voit yksinkertaisesti kopioida ja liittää sen manuaalisesti easyedaan.

Vaihe 7: Suunnittele piirilevyn ulkoasu

Kun asetat eri komponentit levyyn, sinun on varmistettava, että lyhennät liitosjohtimien pituutta. Mitä pidempään nämä viimeiset ovat, sitä alttiimpia olet signaalilinjoille impedanssille ja kohinahäiriöille. Tämän kultaisen säännön mielessä menin eteenpäin ja asetin kaikki komponentit videon mukaisesti.

Vaihe 8: Murskaa numerot

Tässä vaiheessa sinun on määritettävä oikea jäljitysleveys, jota käytetään eri elementtien yhdistämiseen. Easyedan jälkien paksuus on standardoitu 1 oz: iin (halpa vaihtoehto). Tämä tarkoittaa, että sinulla on yksinkertaisesti oltava karkea arvio virrasta, joka kulkee jokaisessa jälkessä. Käsiteltävän sovelluksen perusteella päätin korjata 30mil suurimmalle osalle tehojälkiäni (enintään 1 A: n pitämiseksi) ja 10 ~ 15 mil signaalijäljille (enintään 100 mm A).

Voit käyttää näitä online -jäljityslaskinta saadaksesi nämä numerot.

Jäljityslaskin verkossa:

Vaihe 9: Yhdistä se

Kun eri linjojen kilpapaksuus on vahvistettu, on aika tehdä kaikkien komponenttien johdotus. Jos olet sijoittanut komponentit yleisten piirilevyjen suunnittelusääntöjen mukaisesti (linkki alla), sinun pitäisi pystyä tekemään johdotus helposti. Lopuksi, kun olet lisännyt kuparipinnoitteen, saat valmis PCB valmiina tilattavaksi. Tätä varten suosittelen kumppanisivuston käyttöä easyeda, JLCPCB: hen (linkki alla), kun tilaat, sinun ei tarvitse tehdä muutoksia vakio tilausvaihtoehtoihin. Myös jos juotat useampaa kuin yhtä levyä, suosittelen tilaamaan ladatun gerber -tiedoston mukana tuleva kaavausarkki. Näin säästät paljon aikaa juotosprosessin aikana.

Vaihe 10: Aika vakaville juotoksille

Koska juotan vain yhtä komponenttia suunnitteluni testaamiseksi, kannoin juottamista manuaalisesti parantaakseni taitojani tällä alueella. Lopputuote näyttää liitteenä olevasta kuvasta.

Vaihe 11: Suorita viimeiset tarkistukset

Tässä viimeisessä vaiheessa sinun on suoritettava tärkeiden jälkien, kuten voimalinjojen, jatkuvuuden jatkotesti. Tämän pitäisi auttaa sinua välttämään vahingoittamasta mitään, mikä liittyy levyyn (minun tapauksessani: The vadelma Pi). Ja juuri näin, käänteisen suunnittelun avulla pystyin luomaan tärinänkestävän laitteen.

Kuten aina, kiitos siitä, että seurasit tarinoitani tekniikan parissa. Voit vapaasti tykätä, jakaa tai kommentoida mitä tahansa viestejäni.

Ensi kertaan, Terkkuja: D