Projekt 2: Kako obrniti inženiring: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:06

Pozdravljeni kolega hobist, Moj dober prijatelj je skupaj z Raspberry Pi sestavil več komponent za dekodiranje protokola RS232 v TTL. Končni rezultat je bil vržen v škatlo, ki je vsebovala 3 glavne komponente: pretvornik moči za napajanje Pi, dvokanalni rele, ki zagotavlja, da se energija ne izgublja z nadzorom, kdaj se mora komunikacija zgoditi, in pretvornik modula RS232 v TTL. Naloga je ustvariti boljšo rešitev, ki združuje vso strojno opremo v eno tiskano vezje. Končni rezultat bo imel manj elementov okoli -> manj kablov -> zasnovo, odporno proti vibracijam. To pomeni, da je ta naloga obratna inženirska naloga strojne opreme. Naslednji koraki bi morali pomagati pri reševanju takšnih nalog.

1. korak: Opredelite komponente

Poiskati boste morali Google na podlagi enega od naslednjih:

- z uporabo imena, natisnjenega na sami plošči.

- Uporaba funkcije naprave.

-Uporaba glavne komponente na sami plošči: poiščite močne žetone -> pridobite njihova imena -> poguglajte njihovo aplikacijo.

- Googlova slika vseh najdenih ključnih besed in se pomaknite navzdol, dokler ne najdete naprave ali katerega koli drugega vodila do drugega iskanja.

Skratka, našel sem vse tri naprave in jih naročil na ebayu:

-MAX3232 V TTL: https://www.ebay.ca/itm/MAX3232-RS232-to-TTL-Serial-Port-Converter-Module-DB9-Connector-MAX232/262241627343?epid=25013268400&hash=itec3d01:7FA7A77A77A77A77A77A7: Se7: A3: A3: A3: A3

-Rele z dvojnimi kanali 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 pretvornik dolarjev: 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

2. korak: Čas je, da dobite sheme vezja

Pri iskanju shem vezja je pomembno upoštevati glavno funkcijo vsake plošče.

Ko najdete sheme vezja, pojdite na digikey (ali mouser ali karkoli, pri čemer boste naročili elemente) in preverite, ali je glavni čip na voljo, saj ga boste naročali kasneje.

Vsi drugi elementi bi morali biti na voljo, večina elektronskih spletnih mest (diode, pokrovčki, induktorji, upori …) Včasih boste morda imeli težave pri iskanju tistih v pravi velikosti ali paketu (skozi luknjo, površinsko montažo, …)

Če je to pomembno v poznejših fazah oblikovanja, prosimo, poiščite te podrobnosti.

Tako sem končal z naslednjimi podatkovnimi listi:

-MAX3232 V TTL:

- Rele z dvojnimi kanali 5V:

- DC-DC pretvornik denarja:

Kot sem že omenil, sem nadaljeval in začel iskati komponente, ki se uporabljajo na spletnih mestih Digikey, vendar sem jih lahko našel vse, razen ene komponente v zvezi z pretvornikom dolarjev DC-DC, natančneje nisem mogel najti pretvornika dolarjev XLSEMI XL4015 (Najdeno na LCSC tho!) Da se izognete naročilu na dveh različnih spletnih mestih in zato dvakrat plačate pošiljko, sem se odločil, da bom obiskal pretvornik pri roki in se odločil za drugo zasnovo, ki uporablja komponente, ki jih najdemo na Digikeyju. Tako sem na koncu sledil tej shemi:

Nov pretvornik Buck:

Ko sem zagotovil, da sta tok in napetost dovolj za napajanje Pi, sem končno opredelil vse elemente, ki bodo uporabljeni v mojem glavnem tiskanem vezju.

3. korak: Zapomnite si veliko sliko

Ta korak je res pomemben, saj določa ton celotne zasnove. Moja naloga je zmanjšati število žic, ki ležijo znotraj škatle, saj je ta zadnja izpostavljena okolju z visokimi vibracijami. Pri reševanju tega problema sem moral ločiti daljnovode (napajanje Pi) od signalnih vodov, ki se uporabljajo za dekodiranje in komunikacijo med napravami. Glede na informacije bomo vse združili v eno tiskano vezje. Končni izdelek bo imel en tračni kabel in en mikro-USB kabel za vzpostavitev povezave s Pi. Tračni kabel bo vseboval vse signale med obema napravama, medtem ko bo mikro-USB kabel zagotovil 5V, 1 A moč, potrebno za vklop Pi. S tem v mislih sem nadaljeval in preuredil zatiče GPIO, ki so bili uporabljeni v Pi, tako da so vsi signali blizu drug drugemu, kot je prikazano na sliki. Očitno boste morali za to spremeniti nožice GPIO v druge zatiče GPIO, hkrati pa spremeniti Gnd z drugimi Gnd in napajanje z drugimi napajalnimi zatiči z uporabo splošnega izhoda iz Raspberry Pi. Te spremembe se zabeležijo, saj bodo potrebne pozneje za posodobitev vdelane programske opreme, ki se izvaja na Pi.

4. korak: EasyEDA: Sheme

V tem koraku se boste morali seznaniti z najpreprostejšim orodjem za cad. EasyEDA! kot že ime pove, bi moralo biti učenje uporabe tega orodja za razvojno spletno mesto preprosto. Prilagam povezavo do samega spletnega mesta skupaj z drugimi dobrimi referencami, da boste lahko hitro napredovali:

EasyEDA:

Uvodni videoposnetki (avtor GreatScott):

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

Hitra vadnica samih razvijalcev spletnega mesta:

5. korak: Izberite potrebne komponente

V tem koraku morate izbrati, ali želite uporabiti elemente za montažo skozi luknjo ali površinsko montažo glede na dimenzije plošče, vašo opremo za spajkanje in vaše sposobnosti spajkanja! Odločil sem se, da bom, če je mogoče, uporabil površinsko montažo za vse komponente, razen nekaj izjem, kjer različica SMD ni na voljo, na primer releji.

Nato boste morali določiti velikost paketa za vse pokrovčke, upore, diode itd … V mojem primeru sem se odločil, da se odločim za 1206 za najpogostejše komponente.

Tu je spet veliko spletnih vaj o tehnikah spajkanja na površinsko montažo. Posebej sem se zanašal na vadbo Davea Jonea na to temo (spodaj povezano). Vabljeni k ogledu drugih dveh vaj za spajkanje:

EEVblog #186 - Vadnica za spajkanje 3. del - Površinski nosilec

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

Vem, da je video dolg, vendar fant govori o drugih zanimivih stvareh, medtem ko vas nauči spajkati. Očitno ima več izkušenj kot večina ljubiteljev, tako kot ti in jaz, zato bi moralo biti v redu.

Korak 6: Narišite sheme za manjkajoče komponente

EasyEDA ima veliko večino komponent, ki sem jih nameraval naročiti, razen ene naprave. Ob tem naj ne bi bil problem, saj vam ta programska oprema omogoča, da svoje risbe dodate v spletno knjižnico.

Moral sem dodati "ženski konektor D-SUB 15" (digikey:

S preverjanjem podatkovnih listov naprave na povezavi boste lahko podvojili geometrijske značilnosti komponente. To mora vključevati razmike, mere in smer naprave. Če imate srečo, včasih proizvajalci vključijo tudi risbe tiskanih vezij, da jih preprosto kopirate in prilepite na easyeda.

7. korak: Oblikujte postavitev tiskanega vezja

Pri nameščanju različnih komponent na ploščo boste morali zmanjšati dolžino povezovalnih sledi. Dlje ko so te zadnje, bolj so vaše signalne linije izpostavljene impedanci in motnjam hrupa. S tem zlatim pravilom sem šel naprej in postavil vse svoje komponente, kot je prikazano v videoposnetku.

8. korak: Zlomite številke

V tem koraku boste morali določiti pravo širino sledi, ki jo želite uporabiti za povezovanje različnih elementov. Debelina sledi Easyede je standardizirana na 1 oz (vaša poceni možnost). To pomeni, da morate preprosto oceniti tok, ki teče v vsaki od sledi. Na podlagi ročne aplikacije sem se odločil, da popravim 30mil za večino mojih sledov moči (za držanje največ 1 A) in 10 ~ 15 mil za sledove signala (za držanje največ 100 mm A).

Če želite dobiti te številke, lahko uporabite kakšen spletni kalkulator sledov, kot je ta.

Spletni kalkulator sledi:

9. korak: Povežite ga

Ko je debelina dirke za različne proge določena, je čas za ožičenje vseh komponent. Če ste svoje komponente postavili v skladu s splošnimi pravili načrtovanja tiskanega vezja (spodaj povezano), bi morali biti brez težav ožičenje. Na koncu po dodajanju bakrene prevleke boste imeli končano PCB, pripravljeno za naročilo. V ta namen priporočam uporabo partnerskega spletnega mesta easyeda, JLCPCB (spodaj povezano), pri naročanju vam ni treba spreminjati standardnih možnosti naročanja. Tudi če spajkate več plošč, priporočam, da naročite šablono, ki je priložena vaši naloženi datoteki gerber. S tem boste prihranili veliko časa med postopkom spajkanja.

10. korak: čas za resno spajkanje

Ker za testiranje svojega dizajna lemim samo eno komponento, sem spajkanje nosil ročno, da bi izboljšal svoje sposobnosti na tem področju. Končni izdelek bo videti kot priložena slika.

11. korak: Naredite zadnje preglede

V tem zadnjem koraku boste morali opraviti osnovni preskus neprekinjenosti vaših pomembnih sledi, kot so daljnovodi. To vam bo pomagalo, da ne poškodujete ničesar, kar je povezano z vašo ploščo (v mojem primeru: malina Pi). In prav tako sem z uporabo obratnega inženiringa lahko ustvaril napravo, odporno proti vibracijam.

Kot vedno, hvala, ker spremljate moje zgodbe z inženiringom. Všečkajte, delite ali komentirajte katero koli mojo objavo.

Do naslednjič, Na zdravje: D