Zlata plošča Arduino: 12 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Namen

Namen te plošče je imeti popolnoma enako funkcionalnost kot Arduino Uno, vendar z izboljšanimi oblikovalskimi funkcijami. Vključeval bo oblikovalske funkcije za zmanjšanje hrupa, kot so izboljšano usmerjanje in ločevanje kondenzatorjev. Ohranili bomo standardni odtis plošče Arduino, da bo združljiv s ščitniki; zunaj tega odtisa pa bo dodana vrsta povratnih zatičev za izboljšanje postavitve plošče z zmanjšanjem navzkrižnega pogovora za signale, ki prihajajo z plošče. Poleg tega bo za sistemsko uro namesto resonatorja uporabljen kristal 16 MHz za povečanje natančnosti in stabilnosti ure

Proračun moči

Vhodna moč bo enaka tisti, ki je potrebna za napajanje Arduino Uno. Priporočeno območje vhodne napetosti je 7 do 12 voltov. Če je napajan z manj kot 7 V, lahko 5 V izhodni zatič napaja manj kot pet voltov in plošča lahko postane nestabilna. Če uporabljate več kot 12 V, se lahko regulator napetosti pregreje in poškoduje ploščo. Atmega 328 bo uporabljala 5 V namesto 3,3 V, da bo imela najhitrejšo takto.

Upravljanje s tveganji Potencialna tveganja:

Prejemanje okvarjenih komponent je potencialno tveganje, ki ga je mogoče ublažiti z naročanjem dodatkov.

Napačna orientacija čipov IC, kot je Atmega 328, lahko povzroči napačno povezavo z nožicami. Pred spajkanjem bomo preverili pravilno orientacijo.

Mehanske napetosti na izhodnih zatičih lahko prekinejo povezave. Za zagotovitev, da se to ne zgodi, bomo uporabili nosilce.

Pri spajkanju obstaja možnost hladnih spajkalnih spojev. To lahko ublažimo s pregledom vsake povezave po oblikovanju spoja.

Ugotovitev, kam gredo deli na ploščo, bi lahko postala težka.

To bo olajšalo vključevanje identifikacij svilenega zaslona.

Vzgojni načrt:

Stikala bodo nameščena za izolacijo vezja plošče in nam omogočajo, da sestavimo in preizkusimo kose plošče enega za drugim ter zagotovimo, da vsak kos deluje pravilno, preden nadaljujemo in sestavimo preostanek merjasca

1. korak: Shema

Shema je bila ustvarjena tako, da se sklicuje na odprtokodne sheme Arduino Uno in jih prilagodi za izboljšanje integritete signala.

2. korak: postavitev tiskanega vezja

3. korak: Montaža

Začeli smo sestavljati tiskano vezje z ločevalnimi kondenzatorji in varovalkami.

Nato smo spajkali napajalne čipe in čip diode ESD. Zaščitni čip ESD je bilo zaradi majhne velikosti čipa in majhnih blazinic težko spajkati, vendar smo montažo uspešno zaključili.

Naleteli smo na težavo, pri kateri se naša plošča ni ponastavila, to pa zato, ker je naš gumb ustvarjal slab stik. Po nekaj pritisku na gumb se je vrnil v funkcionalno stanje in deloval normalno

4. korak: Preklapljanje hrupa: Pin 9

Tu sta dve sliki, kjer primerjamo preklopne šume iz nožic 9-13. Zeleni posnetki obsega predstavljajo komercialno tablo, rumeni posnetki obsegajo našo hišno ploščo, modri signali pa signale sprožilcev, da dobimo čist in dosleden posnetek.

Na posnetkih obsega je težko videti oznako, vendar ima komercialna plošča (zelena) preklopni hrup od največ štirih voltov. Naša hišna plošča ima preklopni hrup približno dva volta. To je 50% zmanjšanje hrupa pri vklopu na pin 9.

5. korak: Preklapljanje hrupa: Pin 10

Na pin 10 je preklopni hrup na komercialni plošči večji od štirih voltov. Sedi na približno 4,2 voltov od vrha do vrha. Na naši hišni plošči je preklopni hrup tik nad dvema voltoma od vrha do vrha. To je približno 50% zmanjšanje hrupa pri preklapljanju.

Korak 6: Preklop hrupa: Pin 11

Na zatiču 11 na komercialni plošči je preklopni hrup na visokem-nizkem nivoju približno 800 mV, preklopni hrup nizkega na visokega pa približno 900 mV. Na naši hišni plošči je preklopni hrup na visokem-nizkem nivoju približno 800 mV, naš preklopni hrup na nizkem-visokem pa približno 200 mV. Dramatično smo zmanjšali preklopni hrup od nizkega do visokega, vendar v resnici ni vplival na preklopni hrup od visokega do nizkega.

7. korak: Preklapljanje hrupa: Pin 12

Na pin 12 smo uporabili preklopni IO, da sprožimo posnetke obsega tako na komercialni plošči kot na notranji plošči. V komercialni plošči je preklopni hrup približno 700mV od vrha do vrha, hišna plošča pa od vrha do vrha 150mV. To je približno 20% zmanjšanje hrupa pri preklopu.

8. korak: Preklapljanje hrupa: Pin 13

Na zatiču 13 komercialna plošča prikazuje preklopni šum štiri voltov od vrha do vrha, naša hišna plošča pa kaže malo ali nič preklapljajočega hrupa. To je velika razlika in je razlog za praznovanje

9. korak: Ustvarjanje nove plošče s posebnimi funkcijami z uporabo izboljšane zasnove

Namen te plošče je razširiti našo ploščo Golden Arduino z izboljšanimi oblikovnimi lastnostmi in dodatnimi komponentami, kot so LED za spreminjanje barve in senzor srčnega utripa. Vključeval bo oblikovalske funkcije za zmanjšanje hrupa, na primer izboljšano usmerjanje, uporabo 2 dodatnih slojev tiskanega vezja, da bo 4-plastna plošča, in ločevanje kondenzatorjev okoli vodnikov in preklapljanje V/I. Za izdelavo senzorja srčnega utripa bomo uporabili fotodiodo, nameščeno med dvema LED diodama, ki bo merila svetlobo, ki se odbija od krvi v prstu, ki je nameščen nad senzorjem srčnega utripa. Poleg tega bomo vključili posamično naslovljive LED diode, ki se upravljajo prek I2C.

Vhodna moč bo enaka tisti, ki je potrebna za napajanje Arduino Uno. Priporočeno območje vhodne napetosti je 7 do 12 voltov. Če je napajan z manj kot 7 V, lahko 5 V izhodni zatič napaja manj kot pet voltov in plošča lahko postane nestabilna. Če uporabljate več kot 12 V, se lahko regulator napetosti pregreje in poškoduje ploščo. Atmega 328 bo uporabljala 5 V namesto 3,3 V, da bo imela najhitrejšo takto.

10. korak: Shema

11. korak: Postavitev plošče

Power Pour Pour in Ground Layer Pour Skrita, da vidite sledi. Ko je bila ta plošča zasnovana, je bil odtis USB dejansko po nesreči usmerjen nazaj. Obrniti ga je treba, da se kabel pravilno priključi.

12. korak: Montaža

Slike niso bile posnete v vsakem koraku, vendar spodnja fotografija prikazuje zadnji prikaz plošče. Zatiči glave niso bili dodani, saj je primarna funkcija te plošče dodajanje LED in ADC. Vrata USB morajo biti obrnjena v nasprotno smer, tako da kablu ni treba segati po plošči.