Zlatna Arduino ploča: 12 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Svrha

Svrha ove ploče je imati istu funkcionalnost kao Arduino Uno, ali s poboljšanim značajkama dizajna. Uključivat će značajke dizajna za smanjenje buke, poput poboljšanog usmjeravanja i razdvajanja kondenzatora. Zadržat ćemo standardni otisak otisnute ploče Arduino ploče tako da bude kompatibilan sa štitovima; međutim, red povratnih pinova bit će dodan izvan ovog otiska kako bi se poboljšao izgled ploče smanjenjem unakrsnog razgovora za signale koji dolaze s ploče. Nadalje, kristal od 16 MHz će se koristiti za sistemski sat umjesto rezonatora kako bi se povećala točnost i stabilnost takta

Proračun snage

Ulazna snaga bit će ista kao i potrebna za napajanje Arduino Uno. Preporučeni raspon ulaznog napona je 7 do 12 volti. Ako se napaja s manje od 7 V, izlazni pin od 5 V može napajati manje od pet volti i ploča može postati nestabilna. Ako koristite više od 12 V, regulator napona mogao bi se pregrijati i oštetiti ploču. Atmega 328 će koristiti 3 V umjesto 3,3 V kako bi imala najbržu brzinu takta.

Upravljanje rizicima Potencijalni rizici:

Primanje neispravnih komponenti potencijalni je rizik koji se može ublažiti naručivanjem dodataka.

Neusmjeravanje IC čipova poput Atmege 328 moglo bi dovesti do pogrešnih veza na pinove. Prije lemljenja provjerit ćemo ispravnu orijentaciju.

Mehanička naprezanja na izlaznim pinovima mogu prekinuti veze. Koristit ćemo nosače kroz rupe kako bismo bili sigurni da se to ne događa.

Prilikom lemljenja postoji mogućnost hladnih lemnih spojeva. To možemo ublažiti pregledom svakog spoja nakon formiranja spoja.

Prepoznavanje gdje dijelovi idu na ploču moglo bi postati teško.

Uključivanje identifikacija svilenog zaslona učinit će to lakšim.

Plan donošenja:

Prekidači će biti postavljeni kako bi izolirali podveze ploče i omogućili nam da sastavljamo i testiramo komade ploče jedan po jedan i osiguravamo da svaki komad radi ispravno prije nego nastavimo i sastavljamo ostatak vepra.

Korak 1: Shematski prikaz

Shema je nastala referenciranjem otvorenih Arduino Uno shema i njezinom prilagodbom radi poboljšanja integriteta signala.

Korak 2: Raspored PCB -a

Korak 3: Montaža

Počeli smo sastavljati tiskanu ploču s kondenzatorima za razdvajanje i osiguračima.

Zatim smo lemili strujne čipove i čip ESD diode. Čip za zaštitu od ESD -a bilo je teško lemiti zbog male veličine čipa i malih jastučića, ali smo montažu uspješno dovršili.

Naišli smo na problem gdje se naša ploča nije resetirala, ali to je zato što je naš gumb loše kontaktirao. Nakon pritiska sile na gumb, vratilo se u funkcionalno stanje i radilo normalno

Korak 4: Prebacivanje buke: Pin 9

Evo dvije slike na kojima se uspoređuju preklopni šumovi s pinova 9-13. Snimci zelenog opsega predstavljaju komercijalnu ploču, žuti snimci opsega predstavljaju našu kućnu ploču, a plavi signali predstavljaju signale okidača da biste dobili čist, dosljedan snimak.

Teško je vidjeti oznake na snimkama opsega, ali komercijalna ploča (zelena) ima šum pri uključivanju od vrha do vrha od oko četiri volta. Naša ploča u kući ima preklopnu buku od približno dva volta. Ovo je smanjenje od 50% u uključivanju šuma na pinu 9.

Korak 5: Prebacivanje buke: Pin 10

Na pinu 10, buka prebacivanja na komercijalnoj ploči veća je od četiri volta. Sjedi na približno 4,2 volti od vrha do vrha. Na našoj kućnoj ploči preklopna buka je nešto iznad dva volta od vrha do vrha. To je otprilike 50% smanjenje komutacijske buke.

Korak 6: Prebacivanje buke: Pin 11

Na pinu 11 na komercijalnoj ploči, uklopna buka na visokom na niskom je oko 800 mV, a niska na visoku sklopna buka je oko 900 mV. Na našoj kućnoj ploči preklopna buka na visokom do niskom nivou iznosi oko 800 mV, a naša sklopna buka na niskoj do visokoj razini je približno 200 mV. Dramatično smo smanjili komutacijski šum od niskog do visokog, ali zapravo nismo utjecali na prekidački šum od visokog do niskog.

Korak 7: Prebacivanje buke: Pin 12

Na pinu 12 koristili smo prekidački IO za pokretanje snimanja opsega i na komercijalnoj ploči i na kućnoj ploči. U komercijalnoj ploči, preklopna buka je oko 700mV od vrha do vrha, a unutarnja ploča ima vrhunac do vrha od 150mV. To je otprilike 20% smanjenje sklopne buke.

Korak 8: Prebacivanje šuma: Pin 13

Na pinu 13, komercijalna ploča prikazuje preklopnu buku od četiri volta od vrha do vrha, a naša kućna ploča pokazuje malu ili nikakvu buku pri uključivanju. Ovo je velika razlika i razlog je za slavlje

Korak 9: Izrada nove ploče s posebnim funkcijama pomoću našeg poboljšanog dizajna

Svrha ove ploče je proširiti našu Golden Arduino ploču, s poboljšanim značajkama dizajna i dodatnim komponentama, poput LED dioda za promjenu boje i senzora otkucaja srca. Uključivat će značajke dizajna za smanjenje buke, kao što je poboljšano usmjeravanje, korištenje 2 dodatna sloja PCB-a kako bi se učinila četveroslojna ploča, te odvajanje kondenzatora oko tračnica za napajanje i prebacivanje I/O. Za izradu senzora otkucaja srca upotrijebit ćemo fotodiodu smještenu između dvije LED diode, koja će mjeriti svjetlost reflektiranu od krvi u prstu koja se postavlja preko senzora otkucaja srca. Dodatno, uključit ćemo i pojedinačno adresabilne LED diode kojima se upravlja putem I2C.

Ulazna snaga bit će ista kao i potrebna za napajanje Arduino Uno. Preporučeni raspon ulaznog napona je 7 do 12 volti. Ako se napaja s manje od 7 V, izlazni pin od 5 V može napajati manje od pet volti i ploča može postati nestabilna. Ako koristite više od 12 V, regulator napona mogao bi se pregrijati i oštetiti ploču. Atmega 328 će koristiti 3 V umjesto 3,3 V kako bi imala najbržu brzinu takta.

Korak 10: Shematski prikaz

Korak 11: Izgled ploče

Izlivanje sloja snage i izlijevanje sloja zemlje Skriveno da biste vidjeli tragove. Kad je ova ploča dizajnirana, USB otisak je zapravo bio slučajno orijentiran unatrag. Treba ga okrenuti kako bi se kabel mogao ispravno uključiti.

Korak 12: Montaža

Slike nisu snimljene u svakom koraku, ali donja fotografija prikazuje konačni prikaz ploče. Igle zaglavlja nisu dodane jer je primarna funkcija ove ploče dodavanje LED dioda i ADC -a. USB priključak trebao bi biti okrenut u suprotnom smjeru tako da kabel ne mora dopirati preko ploče.