2. projekt: Hogyan lehet visszafordítani a tervezést: 11 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Helló hobbitársam!

Egy jó barátom több összetevőt is összerakott egy Raspberry Pi -vel, hogy dekódolja az RS232 protokollt TTL -re. A végeredményt egy dobozba dobták, amely 3 fő összetevőt tartalmazott: egy áramátalakítót a Pi tápellátására, egy kétcsatornás relét, amely biztosítja, hogy az áramot ne pazarolja el a vezérlés, amikor meg kell történnie a kommunikációnak, és egy RS232 -TTL modul konvertert. A feladat az, hogy egy jobb megoldást hozzunk létre, amely az összes hardvert egyetlen PCB -be egyesíti. A végeredmény kevesebb elemet tartalmaz -> kevesebb kábelt -> rezgésálló kialakítást. Ez azt jelenti, hogy a szóban forgó feladat egy hardver fordított tervezési feladat. A következő lépések segíthetnek az ilyen jellegű feladatok megoldásában.

1. lépés: Az összetevők azonosítása

A Google -t az alábbiak bármelyike alapján kell keresnie:

- Magára a táblára nyomtatott név használata.

- A készülék funkciójának használata.

-A főkomponens használata a táblában: keresse meg a húsos chipset -> kapja meg a nevét -> googlezza az alkalmazását.

- A Google leképezi a talált kulcsszavakat, és görgessen lefelé, amíg meg nem találja az eszközt vagy bármilyen keresést.

Röviden: megtaláltam mind a három eszközt, és előre megrendeltem az ebay -en:

-MAX3232 TO TTL:

-5V kétcsatornás relé: 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 bak konverter: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Power-Suppply/122398869642? Hash = item1c7f8a888a: g: 3vkAAOSwuxFYyQyb

2. lépés: Ideje néhány áramköri rajzot szerezni

Az áramköri rajzok keresésekor fontos szem előtt tartani az egyes kártyák fő funkcióját.

Miután megtalálta a kapcsolási rajzokat, keresse fel a digikey -t (vagy egeret, vagy bármit, ahonnan megrendeli az elemeket), és nézze meg, hogy rendelkezésre áll -e a fő chip, ahogy később megrendeli.

Az összes többi elemnek elérhetőnek kell lennie a legtöbb elektronikus webhelyen (diódák, kupakok, induktivitások, ellenállások …) Néha problémát okozhat a megfelelő méretű vagy csomagolású elemek megtalálása (lyukon, felületre szerelés,…)

Ha ez a tervezés későbbi szakaszaiban fontos, kérjük, tartsa szem előtt ezeket a részleteket.

Így végül a következő adatlapokkal találkoztam:

-MAX3232 TO TTL:

- 5V kétcsatornás relé:

- DC-DC bak konverter:

Amint azt korábban említettem, elkezdtem keresni a Digikey weboldalain használt összetevőket, mindegyiket megtaláltam, kivéve a DC-DC buck converter egyik összetevőjét, pontosabban nem találtam XLSEMI XL4015 buck converter (Az LCSC -n található!) Annak elkerülése érdekében, hogy két különböző weboldalról kelljen megrendelnem, és ezért kétszer kell fizetnem a szállításért, úgy döntöttem, hogy megkerülöm a konvertert, és egy másik, a Digikey -n található alkatrészeket használó konstrukciót választok. Így végül ezt a sémát követtem:

Új Buck konverter:

Meggyőződve arról, hogy az áram és a feszültség elegendő a Pi tápellátásához, végre azonosítottam az összes elemet, amelyeket a fő NYÁK -ban fogok használni.

3. lépés: Tartsa szem előtt a nagy képet

Ez a lépés nagyon fontos, mivel meghatározza az alaprajzot az általános tervezéshez. Az én feladatom az, hogy csökkentsem a doboz belsejében lévő huzalok számát, mivel ez utóbbi nagy vibrációjú környezetnek van kitéve. Ennek a problémának a megoldása során el kellett választanom az áramvezetékeket (a Pi tápellátását) a dekódoláshoz használt jelvonalaktól és az eszközök közötti kommunikációtól. Az információkat szem előtt tartva mindent egy PCB -be egyesítünk. A végtermék egy szalagkábelt és egy mikro-usb kábelt tartalmaz a Pi-vel való kapcsolat létrehozásához. A szalagkábel tartalmazza a két eszköz közötti összes jelet, míg a mikro-usb kábel biztosítja a Pi bekapcsolásához szükséges 5 V, 1 A tápellátást. Ezt szem előtt tartva mentem előre, és átrendeztem a Pi -ben használt GPIO csapokat annak érdekében, hogy minden jel közel legyen egymáshoz, ahogy a képen látható. Nyilvánvaló, hogy ennek érdekében a GPIO csapokat más GPIO csapokra kell cserélnie, míg a Gnd -t más Gnd -re kell cserélnie, és a tápellátást más tápcsatlakozókkal kell használni, a Raspberry Pi általános tűje segítségével. Ezeket a módosításokat rögzíteni kell, mivel később szükségük lesz a Pi -n futó firmware frissítésére.

4. lépés: EasyEDA: Vázlatok

Ebben a lépésben meg kell ismernie a legegyszerűbb cad eszközt. EasyEDA! ahogyan a neve is jelzi, ennek a fejlesztő weboldalnak az eszköz használatának megtanulása egyszerű. Csatolom a linket magához a weboldalhoz, valamint más jó referenciákat, hogy gyorsan előreléphessenek:

EasyEDA:

Bemutatkozó videók (GreatScott készítette):

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

Gyors bemutató, amelyet maguk a webhelyfejlesztők készítettek:

5. lépés: Válassza ki a szükséges összetevőket

Ebben a lépésben a tábla mérete, a forrasztóberendezés és a forrasztási készségek alapján ki kell választania, hogy lyukas vagy felszíni szerelésű alkatrészeket szeretne -e használni. Úgy döntöttem, hogy lehetőség szerint minden alkatrészre felszíni szerelést végzek, néhány kivételtől eltekintve, ahol az SMD verzió nem érhető el, például a relék.

Ezután meg kell határoznia a csomagolás méretét az összes kupak, ellenállás, dióda stb. Esetében. Az én esetemben úgy döntöttem, hogy a leggyakoribb alkatrészeknél 1206 mellett döntök.

Itt ismét sok online oktatóanyag található a felületre szerelhető forrasztási technikákról. Különösen támaszkodtam Dave Jone oktatóanyagára ebben a témában (az alábbi linken), nézze meg bátran a másik két forrasztási útmutatót:

EEVblog #186 - Forrasztási oktatóanyag 3. rész - Felületi szerelés

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

Tudom, hogy a videó hosszú, de a csávó más érdekes dolgokról beszél, miközben megtanítja a forrasztást. Nyilvánvaló, hogy több tapasztalattal rendelkezik, mint a legtöbb hobbista, mint te és én, szóval rendben kell lennie.

6. lépés: Rajzolja fel a hiányzó összetevők vázlatait

Az EasyEDA -ban megtalálható az alkatrészek túlnyomó többsége, amelyeket egy eszköz kivételével terveztem megrendelni. Ennek ellenére ez nem jelenthet problémát, mivel ez a szoftver lehetővé teszi a rajzok hozzáadását az online könyvtárhoz.

Hozzá kellett adnom a „D-SUB 15 női csatlakozót” (digikey:

A linkben található eszköz adatlapjainak ellenőrzésével képes lesz megismételni az alkatrész geometriai jellemzőit. Ennek tartalmaznia kell a távolságokat, méreteket és az eszköz irányát. Ha szerencséje van, néha a gyártók a nyomtatott áramköri rajzokat is tartalmazzák, hogy egyszerűen másolja és illessze be kézzel az easyeda -ra.

7. lépés: Tervezze meg a NYÁK elrendezését

Amikor a különböző alkatrészeket a táblába helyezi, ügyeljen arra, hogy csökkentse az összekötő nyomvonalak hosszát. Minél hosszabbak az utóbbiak, annál jobban ki vannak téve az impedancia és a zaj interferencia jeleinek. Ezt az aranyszabályt szem előtt tartva mentem előre, és helyeztem el minden alkatrészemet, ahogy a videó mutatja.

8. lépés: Törje össze a számokat

Ebben a lépésben meg kell határoznia a megfelelő nyomkövetési szélességet a különböző elemek összekapcsolásához. Az Easyeda nyomvastagsága 1 oz -ra van szabványosítva (az olcsó opció). Ez azt jelenti, hogy egyszerűen meg kell becsülnie az egyes nyomokban áramló áramot. A jelen alkalmazás alapján úgy döntöttem, hogy az erőnyomok többségére 30 millimétert rögzítek (max. 1 A tartására), és 10 ~ 15 milliót a jelnyomokra (legfeljebb 100 mm A tartására).

Használhat néhány online nyomkövető számológépet, mint ez, hogy megkapja ezeket a számokat.

Online nyomkövető számológép:

9. lépés: Csatlakoztassa

Miután rögzítettük a különböző vonalak versenyvastagságát, itt az ideje, hogy elvégezzük az összes alkatrész bekötését. Ha az alkatrészeket az általános NYÁK -tervezési szabályok szerint helyezte el (alább linkelt), akkor könnyen elvégezheti a huzalozást. A rézbevonat hozzáadása után a végén egy kész NYÁK rendelésre kész. Ehhez azt javaslom, hogy használja a partner weboldalt az easyeda, JLCPCB (link alább) linkre, amikor megrendeléskor nem kell változtatnia a szokásos rendelési beállításokon. Továbbá, ha több táblát forraszt, javaslom, hogy rendelje meg a feltöltött gerber fájlhoz tartozó sablonlapot. Ezzel sok időt takaríthat meg a forrasztási folyamat során.

10. lépés: Itt az ideje néhány komoly forrasztásnak

Mivel a tervezés tesztelése érdekében csak egy alkatrészt forrasztom, kézzel hordtam a forrasztást, hogy fejlesszem az adott területen szerzett készségeimet. A végtermék a mellékelt képen fog kinézni.

11. lépés: Végezze el az utolsó ellenőrzéseket

Ebben az utolsó lépésben el kell végeznie az alapvető folyamatossági vizsgálatokat, például az elektromos vezetékeket. Ez segít elkerülni, hogy bármi károsodjon a táblával kapcsolatban (az én esetemben: A málna Pi). És csak így, a fordított mérnökség segítségével létre tudtam hozni egy rezgésálló eszközt.

Mint mindig, köszönöm, hogy követted a történeteimet a mérnöki munkával. Nyugodtan lájkold, oszd meg vagy kommentáld bármelyik bejegyzésemet.

A következő alkalomig, Üdv: D