Projekt 2: Kako preokrenuti inženjering: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Pozdrav kolega hobist, Moj dobar prijatelj sastavio je nekoliko komponenti zajedno s Raspberry Pi kako bi dekodirao RS232 protokol u TTL. Krajnji rezultat je stavljen u kutiju koja je sadržavala 3 glavne komponente: pretvarač snage za napajanje Pi, dvokanalni relej koji osigurava da se energija ne troši kontrolirajući kada se komunikacija mora dogoditi, i pretvarač modula RS232 u TTL. Zadatak koji je pred vama je stvoriti bolje rješenje koje kombinira sve hardvere u jednu PCB. Krajnji rezultat će imati manje elemenata koji leže okolo -> manje kabela -> dizajn otporan na vibracije. To znači da je ovaj zadatak zadatak obrnutog inženjeringa hardvera. Sljedeći koraci trebali bi pomoći u rješavanju zadataka ove prirode.

Korak 1: Identificirajte komponente

Morat ćete google na temelju jednog od sljedećeg:

- Koristeći naziv otisnut na samoj ploči.

- Korištenje funkcije uređaja.

-Korištenje glavne komponente na samoj ploči: potražite gole čipove -> nabavite njihova imena -> google njihovu aplikaciju.

- Google slikajte sve ključne riječi koje se nalaze i pomičite se prema dolje dok ne pronađete uređaj ili bilo koji trag do drugog pretraživanja.

Ukratko, pronašao sam sva tri uređaja i naručio ih na ebayu:

-MAX3232 TO TTL: https://www.ebay.ca/itm/MAX3232-RS232-to-TTL-Serial-Port-Converter-Module-DB9-Connector-MAX232/262241627343?epid=25013268400&hash=itec3a07:77A77A77:77777771177: 77: 77

-Relej s dva kanala 5V: 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 pretvarač u dolarima: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Power-Supply/122398869642? Hash = item1c7f8a888a: g: 3vkAAOSwuxFYyQyb

Korak 2: Vrijeme je da nabavite sheme kola

Prilikom traženja shema kola važno je imati na umu glavnu funkciju svake ploče.

Nakon što se dijagrami kola pronađu, idite na digikey (ili mouser ili bilo što od čega ćete naručiti elemente) i provjerite je li glavni čip dostupan jer ćete ga kasnije naručiti.

Svi ostali elementi trebaju biti dostupni, većina elektroničkih web stranica (diode, kape, prigušnice, otpornici …) Ponekad ćete možda imati problem pronaći one u odgovarajućoj veličini ili pakiranju (kroz rupu, površinski nosač, …)

U slučaju da je to važno u kasnijim fazama dizajna, molimo pretražite imajući na umu te detalje.

Tako sam završio sa sljedećim podacima:

-MAX3232 U TTL:

- Referentni dvokanalni 5V relej:

- DC-DC konverter dolara:

Kao što je već spomenuto, krenuo sam u potragu za komponentama koje se koriste na Digikey web stranicama, uspio sam ih pronaći sve osim jedne komponente u vezi s DC-DC konvertorom dolara, točnije nisam uspio pronaći XLSEMI XL4015 pretvarač u dolarima (pronađeno na LCSC -u!) Kako ne bih morao naručiti s dvije različite web stranice i stoga dva puta platiti dostavu, odlučio sam zaobići pretvarač pri ruci i krenuti s drugim dizajnom koji koristi komponente koje se nalaze na Digikeyju. Pa sam na kraju slijedio ovu shemu:

Novi pretvarač Buck:

Uvjeravajući se da su struja i napon dovoljni za napajanje Pi, konačno sam identificirao sve elemente koji će se koristiti u mojoj glavnoj PCB -u.

Korak 3: Imajte na umu veliku sliku

Ovaj korak je doista važan jer postavlja ton cjelokupnom dizajnu. Moj je zadatak smanjiti broj žica koje prolaze unutar kutije jer je ova posljednja izložena okolini s visokim vibracijama. U rješavanju ovog problema morao sam odvojiti vodove za napajanje (napajanje Pi) od signalnih vodova koji se koriste za dekodiranje i komunikaciju između uređaja. S obzirom na informacije, sve ćemo spojiti u jednu PCB. Konačni proizvod imat će jedan vrpčani kabel i jedan mikro-USB kabel za uspostavu veze s Pi-jem. Vrpčasti kabel sadržavat će sve signale između dva uređaja, dok će mikro-USB kabel osigurati 5V, 1 A napajanje potrebno za uključivanje Pi. Imajući to na umu, nastavio sam i preuredio GPIO pinove koji se koriste u Pi -u kako bi svi signali bili blizu jedan drugome kao što je prikazano na slici. Očigledno, da biste to učinili, morat ćete promijeniti GPIO pinove u druge GPIO pinove, dok mijenjate Gnd s drugim Gnd -om i napajanje drugim pinovima za napajanje koristeći opći pin iz Raspberry Pi -ja. Te će se promjene zabilježiti jer će kasnije biti potrebne za ažuriranje firmvera koji radi na Pi -u.

Korak 4: EasyEDA: Sheme

U ovom koraku morate se upoznati s najjednostavnijim alatom za cad. EasyEDA! kako naziv govori, učenje o korištenju ovog razvojnog alata za web stranice trebalo bi biti jednostavno. Prilažem vezu na samu web stranicu zajedno s drugim dobrim referencama kako biste brzo napredovali:

EasyEDA:

Uvodni videozapisi (GreatScott):

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

Brzi vodič za sami programere web stranica:

Korak 5: Odaberite potrebne komponente

U ovom koraku morate odabrati želite li koristiti komponente s rupom ili površinskim montiranjem ovisno o dimenzijama ploče, vašoj opremi za lemljenje i vašim vještinama lemljenja! Odlučio sam se na površinsko montiranje za sve komponente, ako je moguće, uz nekoliko iznimki gdje verzija SMD nije dostupna, recimo releji.

Zatim ćete morati popraviti veličinu paketa za sve kape, otpornike, diode itd … U mom slučaju, odlučio sam se zaustaviti na 1206 za najčešće komponente.

Ovdje opet postoji mnogo mrežnih vodiča o tehnikama lemljenja površinskim montiranjem. Posebno sam se oslanjao na udžbenik Davea Jonea o ovoj temi (dolje povezan), slobodno pogledajte druga dva vodiča za lemljenje:

EEVblog #186 - Vodič za lemljenje 3. dio - Površinski nosač

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

Znam da je video dugačak, ali tip priča o drugim zanimljivim stvarima dok vas uči lemljenju. Očito, on ima više iskustva od većine hobista, poput vas i mene, pa bi trebalo biti u redu.

Korak 6: Nacrtajte sheme za komponente koje nedostaju

EasyEDA ima veliku većinu komponenata koje sam planirao naručiti, osim jednog uređaja. S obzirom na to, to ne bi trebao biti problem jer vam ovaj softver omogućuje dodavanje crteža u internetsku knjižnicu.

Morao sam dodati "ženski konektor D-SUB 15" (digikey:

Provjerom podatkovnih listova uređaja na poveznici moći ćete replicirati geometrijske značajke komponente. To bi trebalo uključivati razmake, dimenzije, kao i smjer uređaja. Ako imate dovoljno sreće, ponekad proizvođači uključuju i crteže PCB -a kako biste ih jednostavno kopirali i zalijepili na easyeda.

Korak 7: Dizajnirajte svoj izgled PCB -a

Prilikom postavljanja različitih komponenti na ploču, morat ćete paziti da smanjite duljinu spojnih tragova. Što dulje traju, vaše su signalne linije izloženije impedanciji i smetnjama. S ovim zlatnim pravilom na umu, postavio sam sve svoje komponente kako je prikazano u videu.

Korak 8: Ubacite brojeve

U ovom koraku morate odrediti pravu širinu traga koja će se koristiti za povezivanje različitih elemenata. Easyedina debljina traga standardizirana je na 1 oz (vaša jeftina opcija). To znači da jednostavno trebate imati grubu procjenu struje koja teče u svakom od tragova. Na temelju primjene pri ruci, odlučio sam popraviti 30mil za većinu svojih tragova napajanja (držati najviše 1 A) i 10 ~ 15 mil za tragove signala (držati najviše 100 mm A).

Za dobivanje tih brojeva možete upotrijebiti neki online kalkulator praćenja.

Mrežni kalkulator praćenja:

Korak 9: Povežite ga

Nakon što je debljina utrke za različite linije fiksirana, vrijeme je za ožičenje svih komponenti. Ako ste svoje komponente postavili u skladu s općim pravilima za projektiranje PCB -a (dolje navedeni), trebali biste moći lako ožičiti. Na kraju nakon dodavanja bakrene prevlake, završit ćete s dovršenim PCB -om spremnim za naručivanje. U tu svrhu preporučujem korištenje partnerske web stranice za easyeda, JLCPCB (dolje povezano), pri naručivanju ne morate mijenjati standardne opcije naručivanja. Također, ako lemite više od jedne ploče, preporučujem da naručite matricu koja ide zajedno s učitanom gerber datotekom. Time ćete uštedjeti puno vremena tijekom procesa lemljenja.

Korak 10: Vrijeme je za ozbiljno lemljenje

Budući da lemim samo jednu komponentu radi testiranja svog dizajna, lemljenje sam nosio ručno kako bih poboljšao svoje vještine u tom području. Konačni proizvod će izgledati kao slika u prilogu.

Korak 11: Napravite posljednje provjere

U ovom posljednjem koraku morat ćete napraviti osnovno ispitivanje kontinuiteta vaših važnih tragova, poput dalekovoda. To bi vam trebalo pomoći da izbjegnete oštećenje bilo čega što je povezano s vašom pločom (u mom slučaju: malina Pi). I upravo tako, pomoću obrnutog inženjeringa uspio sam stvoriti uređaj za zaštitu od vibracija.

Kao i uvijek, hvala što pratite moje priče s inženjeringom. Slobodno lajkujte, podijelite ili komentirajte bilo koji moj post.

Do sljedećeg puta, Živjeli: D