Nagy teljesítményű PDB (Power Distribution Board) tervezése Pixhawk számára: 5 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

NYÁK, hogy mindegyiket tápelláthassa!

Jelenleg a drón építéséhez szükséges anyagok nagy része olcsón elérhető az interneten, így a saját fejlesztésű NYÁK készítésének ötlete egyáltalán nem éri meg, kivéve néhány esetet, amikor furcsa és erős drónt szeretne készíteni. Ebben az esetben jobb, ha találékony, vagy van egy Instructables oktatóanyag erről …;)

1. lépés: Célok

Ennek a PCB -nek a céljai (és annak okai, hogy miért nem található meg az interneten) a következők:

1.- Táplálnia kell a Pixhawk 4 készüléket az árammérővel, a feszültségmérővel és ugyanazzal a csatlakozóval.

2.- Az I/O és az FMU csatlakozóknak a csapokra kell irányítaniuk, a CAP és ADC esetemben nem szükséges.

3.- Képesnek kell lennie 5 motor működtetésére, amelyek kombinált maximális árama 200A, Yep, 0, 2 KiloAmperes!

Megjegyzés: Ez még mindig hasznos olyan modelleknél, amelyekben kevesebb a motor vagy kisebb az áramerősség. Ez csak az én esetem.

2. lépés: Vázlatok és összetevők kiválasztása

Oké, most már tudjuk, mit akarunk tenni. A folytatáshoz megtervezzük a vázlatokat.

Ha nem akarja megérteni a tábla mögötti elektronikát, egyszerűen másolja le a rajzokat, és folytassa a következő lépéssel.

A vázlatok két fő részre oszthatók, a DCDC -re a pixhawk tápellátására és a motorok teljesítményelosztására.

A DCDC -vel a legegyszerűbb egy Traco Power DCDC használata, és nem kell terveznie, de mivel nem szeretem az egyszerű módot, a Texas Instruments LM5576MH -ját fogom használni. Ez az integrált egy DCDC, amely képes akár 3A kimenet kezelésére is, és az adatlapja minden információt megad a szükséges kapcsolatokról és összetevőkről, és képleteket ad a DCDC kívánt specifikációinak megszerzéséhez, módosítva a használt összetevőket.

Ezzel a Pixhawk DCDC tervezése esetemben úgy végződik, mint a képen.

A másik oldalon az áramelosztás az áram és a feszültség érzékeléséből áll, és magából az elosztásból, amelyet a következő lépésben figyelembe veszünk.

A feszültségérzékelő egyszerűen egy feszültségosztó lesz, amely maximális 60 V -os feszültségén (a DCDC által támogatott maximális feszültség) 3,3 V -os jelet ad ki.

A jelenlegi érzékelés egy kicsit összetettebb, még akkor is, ha továbbra is az Ohm törvényét fogjuk használni. Az áram érzékeléséhez shunt ellenállásokat használunk. A kezelni kívánt áram maximalizálása érdekében 10 W -os ellenállásokat használnak. Ezzel az erővel a legkisebb SMD söntellenállást találhatom, ahol 0,5 mohm.

A korábbi adatokat és a teljesítményképletet (W = I² × R) egyesítve a maximális áram 141A, ami nem elegendő. Ezért két párhuzamos söntellenállást használnak, hogy az egyenértékű ellenállás 0,25 mohm, majd a maximális áram a kívánt 200A legyen. Ezeket az ellenállásokat egy INA169 -hez fogják csatlakoztatni, szintén texasi műszerekből, és a DCDC -hez hasonlóan ennek tervezése az adatlap alapján történik.

Végül a használt csatlakozók a GHS sorozatú JST csatlakozókból származnak, és a pixhawk 4 pinoutját követik a megfelelő csatlakozáshoz.

Megjegyzés: Nem rendelkeztem az INA169 komponenssel az Altiumban, ezért csak egy feszültségszabályozót használtam, amelynek azonos nyomtávja volt.

2. megjegyzés: Vegye figyelembe, hogy egyes alkatrészek vannak elhelyezve, de az érték NEM, ez azt jelenti, hogy nem használhatók, kivéve, ha valami a tervben rosszul működik.

3. lépés: A NYÁK tervezése Altium Designer segítségével

Ebben a lépésben megtörténik a NYÁK útválasztása.

Először el kell helyezni az alkatrészeket és meg kell határozni a tábla alakját. Ebben az esetben két különböző terület készül, a DCDC és a csatlakozók, valamint a teljesítményzóna.

A tápellátási zónában a párnák nincsenek a táblán, így a hőre zsugorodó cső használható forrasztás után, és a csatlakozás jól védett marad.

Ha ez megtörtént, akkor következik az alkatrészek irányítása, hogy a két réteget hatékonyan használják fel, és nagyobb nyomokat használnak az áramcsatlakozásokban. És ne feledje, nincsenek derékszögek a nyomokban!

Miután az útvonalválasztás megtörtént, és nem korábban, a sokszögeket alkalmazzuk, itt lesz egy GND sokszög az alsó rétegen, és egy másik a felső rétegen, de csak lefedi a DCDC és a csatlakozók zónáját. A felső réteg tápzónája kerül felhasználásra a feszültség bemenetére, amint az a harmadik képen látható.

Végül ez a tábla nem tudta kezelni a 200A -t, amire tervezték, így a sokszög egyes zónái selyemszita nélkül lesznek kitéve, amint az az utolsó két képen is látható, így néhány fedetlen vezetéket forrasztanak oda, majd az áramerősséget a táblán való áthaladás több mint elég ahhoz, hogy megfeleljünk a követelményeinknek.

4. lépés: A Gerber -fájlok létrehozása a JLCPCB számára

Miután a tervezés befejeződött, valósággá kell válnia. Ennek érdekében a legjobb gyártó, akivel dolgoztam, a JLCPCB, még a fizetés előtt is megvizsgálják a tábláját, hogy ha bármilyen hibát találnak vele, pénzveszteség nélkül kijavíthassa, és higgye el, ez egy igazi életmentő.

Mivel ez a tábla kétrétegű, és 10x10 cm -nél kisebb, a 10 egység mindössze 2 dollárba kerül + a szállítás, nyilvánvalóan jobb megoldás, mint saját maga csinálni, mert alacsony áron tökéletes minőséget kap.

Ahhoz, hogy elküldhessük nekik a dizájnt, azt gerber fájlokba kell exportálni, az Altium, az Eagle, a Kikad és a Diptrace oktatóanyagokkal rendelkeznek.

Végül ezeket a fájlokat csak fel kell tölteni az árajánlati webhelyükre.

5. lépés: Vége

És ez az!

Amikor a NYÁK megérkezik, jön a hűvös rész, forrasztás és tesztelés. És természetesen! Feltöltök még képeket!

A következő héten forrasztani fogom a prototípusomat, és tesztelni fogom, ezért ha meg akarja csinálni ezt a projektet, várjon, amíg a következő állapotjelzés mindkét jel OK. Ezzel elkerülhetem az elrontott munkát vagy az ellenállás cseréjét

Forrasztás: MÉG NEM

Teszt: MÉG NEM

Figyelje meg, hogy ez SMD forrasztás, ha először forraszt, vagy nincs szép forrasztópáka, fontolja meg egy másik projekt elvégzését, mivel ez bajok forrása lehet.

Ha bárkinek kétségei vannak az eljárással kapcsolatban, ne habozzon kapcsolatba lépni velem.

Továbbá, ha megteszed, kérlek, szeretném tudni és látni!