Lieljaudas PDB (jaudas sadales paneļa) dizains Pixhawk: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

PCB, lai tos visus darbinātu!

Pašlaik lielākā daļa materiālu, kas nepieciešami bezpilota lidaparāta izgatavošanai, ir lēti pieejami internetā, tāpēc ideja izveidot pašattīstītu PCB vispār nav tā vērta, izņemot dažus gadījumus, kad vēlaties izgatavot dīvainu un spēcīgu dronu. Tādā gadījumā jums vajadzētu būt atjautīgākam vai izveidot Instructables pamācību par to …;)

1. darbība. Mērķi

Šīs PCB mērķi (un iemesli, kāpēc to nevar atrast internetā) ir šādi:

1. Pixhawk 4 jāieslēdz ar strāvas mērītāju, sprieguma mērītāju un to pašu savienotāju.

2.- Tam jābūt I/O un FMU savienotājiem, kas novirzīti uz tapām, CAP & ADC manā gadījumā nav vajadzīgs.

3.- Tai jāspēj darbināt 5 motorus ar kombinēto maksimālo strāvu 200A, Yep, 0, 2 KiloAmperes!

Piezīme. Tas joprojām ir noderīgi dizainam ar mazāku motoru vai mazāku strāvu. Tas ir tikai mans gadījums.

2. darbība. Shēmas un komponentu izvēle

Labi, tagad mēs zinām, ko vēlamies darīt. Lai turpinātu, mēs izstrādāsim shēmas.

Ja nevēlaties saprast elektroniku, kas atrodas aiz šīs plates, vienkārši nokopējiet shēmas un pārejiet pie nākamās darbības.

Shēmas var iedalīt divās galvenajās daļās - DCDC, lai darbinātu pixhawk, un motoru jaudas sadalījums.

Ar DCDC vienkāršākais veids būtu izmantot Traco Power DCDC un izvairīties no tā izstrādes, bet, tā kā man nepatīk vienkāršais veids, es izmantošu Texas Instruments LM5576MH. Šis integrētais ir DCDC, kas var pārvaldīt izvadi līdz 3A, un tā datu lapa sniedz visu nepieciešamo informāciju par nepieciešamajiem savienojumiem un komponentiem, kā arī sniedz formulas, lai iegūtu vajadzīgās DCDC specifikācijas, mainot izmantotās sastāvdaļas.

Līdz ar to Pixhawk DCDC dizains manā gadījumā beidzas tāpat kā redzams attēlā.

No otras puses, jaudas sadale sastāv no strāvas un sprieguma noteikšanas un paša sadales, kas tiks ņemta vērā nākamajā solī.

Sprieguma noteikšana vienkārši būs sprieguma dalītājs, kas ar maksimālo spriegumu 60 V (maksimālais spriegums, ko atbalsta DCDC) izdala 3,3 V signālu.

Pašreizējā uztvere ir nedaudz sarežģītāka, pat mēs joprojām izmantosim Oma likumu. Lai sajustu strāvu, mēs izmantosim šunta rezistorus. Lai maksimāli palielinātu strāvas daudzumu, ko viņi var apstrādāt, tiks izmantoti 10 W rezistori. Ar šo jaudu mazākie SMD manevrēšanas rezistori, kurus es varētu atrast, ir 0,5 mohm.

Apvienojot iepriekšējos datus un jaudas formulu, W = I² × R, maksimālā strāva ir 141A, ar ko nepietiek. Tāpēc tiks izmantoti divi paralēli šunta rezistori, lai līdzvērtīgā pretestība būtu 0,25 mohm un pēc tam maksimālā strāva - vēlamais 200A. Šie rezistori tiks savienoti ar INA169 arī no Teksasas instrumentiem, un, tāpat kā DCDC, tā konstrukcija tiks veidota pēc datu lapas.

Visbeidzot, izmantotie savienotāji ir no GHS sērijas no JST savienotājiem, un, lai izveidotu pareizo savienojumu, tiek ievērots pinhawk 4 pinout.

Piezīme: man nebija INA169 komponenta Altium, tāpēc es vienkārši izmantoju sprieguma regulatoru ar tādu pašu nospiedumu.

2. piezīme. Ņemiet vērā, ka dažas sastāvdaļas ir ievietotas, bet vērtība norāda NĒ, tas nozīmē, ka tās netiks izmantotas, ja vien kaut kas dizainā nedarbosies nepareizi.

3. solis: PCB dizains ar Altium Designer

Šajā solī tiks veikta PCB maršrutēšana.

Vispirms ir jāizvieto sastāvdaļas un jānosaka dēļa forma. Šajā gadījumā tiks izveidotas divas dažādas zonas, DCDC un savienotāji, kā arī jaudas zona.

Jaudas zonā spilventiņi ir ārpus plāksnes, tāpēc pēc lodēšanas var izmantot kādu termiski saraušanās cauruli un savienojums paliek labi aizsargāts.

Kad tas ir izdarīts, nākamais ir komponentu maršrutēšana, lai abi slāņi tiktu izmantoti efektīvi un lielākas pēdas tiek izmantotas barošanas savienojumos. Un atcerieties, ka pēdās nav taisnu leņķu!

Kad maršrutēšana ir pabeigta, nevis pirms tam, tiek pielietoti daudzstūri, šeit apakšējā slānī būs GND daudzstūris un augšējā slānī - viens, bet tas tikai aptver DCDC un savienotāju zonu. Augšējā slāņa jaudas zona tiks izmantota sprieguma ievadīšanai, kā parādīts trešajā attēlā.

Visbeidzot, šī tāfele nevarēja tikt galā ar 200A, kādai tā ir paredzēta, tāpēc dažas daudzstūra zonas tiks atklātas bez sietspiedes, kā redzams pēdējos divos attēlos, lai tur tiktu pielodēts kāds nesegts vads un pēc tam strāvas daudzums, kas var iet cauri tāfelei ir vairāk nekā pietiekami, lai izpildītu mūsu prasības.

4. darbība: izveidojiet Gerber failus JLCPCB

Kad dizains ir pabeigts, tam ir jākļūst par realitāti. Lai to izdarītu, labākais ražotājs, ar kuru esmu strādājis, ir JLCPCB, viņi pārbauda jūsu dēli pat pirms maksāšanas par to, lai, ja viņi atklātu kādu kļūdu, jūs varētu to labot, nezaudējot naudu, un ticiet man, tas ir īsts glābiņš.

Tā kā šī plāksne ir divslāņu plāksne un ir mazāka par 10x10 cm, 10 vienības maksā tikai 2 USD + piegāde, acīmredzot labāks risinājums nekā to izdarīt pats, jo par zemu cenu jūs iegūstat perfektu kvalitāti.

Lai nosūtītu dizainu viņiem, tas ir jāeksportē uz gerber failiem, viņiem ir apmācības par Altium, Eagle, Kikad un Diptrace.

Visbeidzot, šie faili ir vienkārši jāaugšupielādē viņu citātu vietnē.

5. darbība: beigas

Un tas arī viss!

Kad PCB ierodas, nāk atdzist daļa, lodēšana un pārbaude. Un protams! Es augšupielādēšu vairāk fotoattēlu!

Nākamās nedēļas laikā es lodēšu savu prototipu un testēšu to, tādēļ, ja vēlaties veikt šo projektu, pagaidiet, līdz abas nākamās statusa atzīmes ir OK. Tādējādi es izvairīšos no neveiksmīga darba vai pretestības nomaiņas

Lodēt: NAV VĒL

Tests: NAV VĒL

Ņemiet vērā, ka šī ir SMD lodēšana, ja lodējat pirmo reizi vai ja jums nav jauks lodāmurs, apsveriet iespēju veikt citu projektu, jo tas var radīt nepatikšanas.

Ja kādam ir šaubas par procesu, nešaubieties sazināties ar mani.

Arī, ja jūs to darāt, lūdzu, es labprāt uzzinātu un redzētu!