2. projekts: Kā mainīt inženieriju: 11 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Labdien, kolēģis hobijs!

Mans labs draugs kopā ar Raspberry Pi bija salicis vairākus komponentus, lai atšifrētu RS232 protokolu uz TTL. Gala rezultāts tika ievietots kastē, kurā bija 3 galvenās sastāvdaļas: jaudas pārveidotājs Pi barošanai, divu kanālu relejs, kas nodrošina jaudas izšķērdēšanu, kontrolējot, kad jānotiek komunikācijai, un RS232 uz TTL moduļa pārveidotājs. Uzdevums ir radīt labāku risinājumu, kas apvieno visas aparatūras vienā PCB. Galarezultātā būs mazāk elementu -> mazāk kabeļu -> vibrācijas izturīga konstrukcija. Tas nozīmē, ka uzdevums ir aparatūras reversās inženierijas uzdevums. Šādiem soļiem vajadzētu palīdzēt atrisināt šāda veida uzdevumus.

1. darbība: identificējiet komponentus

Jums būs jāmeklē google, pamatojoties uz kādu no šiem:

- Izmantojot uz tāfeles uzdrukāto nosaukumu.

- Izmantojot ierīces funkciju.

-Izmantojot galveno tāfeles komponentu: meklējiet liellopu čipsus -> iegūstiet to nosaukumus -> google to lietojumprogrammu.

- Google attēlojiet visus atrastos atslēgas vārdus un ritiniet uz leju, līdz atrodat ierīci vai jebkuru citu meklēšanas vaicājumu.

Īsi sakot, esmu atradis visas trīs ierīces un devies uz priekšu un pasūtījis tās ebay:

-MAX3232 TO TTL:

-5V divu kanālu relejs: 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

-Līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotājs: 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. darbība. Laiks iegūt shēmas shēmas

Meklējot shēmas shēmas, ir svarīgi paturēt prātā katras plates galveno funkciju.

Kad shēmas shēmas ir atrastas, dodieties uz digikey (vai peles kursoru vai jebko, no kā pasūtīsit elementus) un pārbaudiet, vai galvenā mikroshēma ir pieejama, jo to pasūtīsit vēlāk.

Visiem citiem elementiem jābūt pieejamiem lielākajā daļā elektronisko vietņu (diodes, vāciņi, induktori, rezistori …) Dažreiz jums var rasties problēma atrast tos pareizajā izmērā vai iepakojumā (caur caurumu, virsmas stiprinājumu, …)

Ja tam ir nozīme vēlākajos projektēšanas posmos, lūdzu, meklējiet, paturot prātā šo informāciju.

Tāpēc es saņēmu šādas datu lapas:

-MAX3232 TO TTL:

- 5V divu kanālu relejs:

- DC-DC buck pārveidotājs:

Kā minēts iepriekš, es sāku meklēt Digikey vietnēs izmantotos komponentus, es varēju tos visus atrast, izņemot vienu komponentu attiecībā uz DC-DC buck pārveidotāju, precīzāk, es nevarēju atrast XLSEMI XL4015 buck converter (Lai izvairītos no pasūtījuma veikšanas divās dažādās vietnēs un tādēļ divreiz jāmaksā par piegādi, esmu nolēmis apiet pārveidotāju un izvēlēties citu dizainu, kurā tiek izmantotas Digikey atrodamās sastāvdaļas. Tāpēc es beidzot sekoju šai shēmai:

Jauns Buck pārveidotājs:

Pārliecinoties, ka strāva un spriegums ir pietiekami, lai darbinātu Pi, es beidzot esmu identificējis visus elementus, kas tiks izmantoti manā galvenajā PCB.

3. darbība. Paturiet prātā lielo attēlu

Šis solis ir patiešām svarīgs, jo tas nosaka toni kopējam dizainam. Mans uzdevums ir samazināt vadu skaitu, kas atrodas kastes iekšpusē, jo pēdējais ir pakļauts videi ar augstu vibrāciju. Risinot šo problēmu, man bija jānošķir strāvas līnijas (Pi barošana) no signāla līnijām, ko izmanto dekodēšanai un saziņai starp ierīcēm. Paturot prātā informāciju, mēs visu apvienosim vienā PCB. Gala produktam būs viens lentes kabelis un viens mikro-usb kabelis, lai izveidotu savienojumu ar Pi. Lentes kabelis saturēs visus signālus starp abām ierīcēm, savukārt mikro-usb kabelis nodrošinās 5 V, 1 A jaudu, kas nepieciešama Pi ieslēgšanai. Paturot to prātā, es gāju uz priekšu un pārkārtoju Pi izmantotos GPIO tapas, lai visi signāli būtu tuvu viens otram, kā parādīts attēlā. Acīmredzot, lai to izdarītu, jums būs jāmaina GPIO tapas uz citām GPIO tapām, vienlaikus mainot Gnd ar citu Gnd un jaudu ar citām strāvas tapām, izmantojot Raspberry Pi vispārējo tapu. Šīs izmaiņas jāreģistrē, jo tās būs vajadzīgas vēlāk, lai atjauninātu Pi programmaparatūru.

4. solis: EasyEDA: shēmas

Šajā solī jums būs jāiepazīstas ar vienkāršāko cad rīku. EasyEDA! kā norāda nosaukums, mācīties izmantot šo izstrādes vietnes rīku vajadzētu būt vienkāršam. Es pievienoju saiti uz pašu vietni kopā ar citām labām atsaucēm, lai jūs varētu ātri virzīties uz priekšu:

EasyEDA:

Ievadvideo (GreatScott):

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

Ātra apmācība, ko izstrādājuši paši vietņu izstrādātāji:

5. darbība: atlasiet nepieciešamos komponentus

Šajā solī jums jāizvēlas, vai vēlaties izmantot caurumus vai virsmas stiprinājumus, pamatojoties uz tāfeles izmēru, lodēšanas aprīkojumu un lodēšanas prasmēm! Esmu nolēmis, ja iespējams, izmantot visu komponentu virsmas montāžu, izņemot dažus izņēmumus, kad nav pieejama SMD versija, piemēram, piemēram, releji.

Tālāk jums būs jānosaka iepakojuma izmērs visiem vāciņiem, rezistoriem, diodēm utt. Manā gadījumā es esmu nolēmis samierināties ar 1206 par visbiežāk sastopamajām sastāvdaļām.

Šeit atkal ir daudz tiešsaistes apmācību par lodēšanas metodēm uz virsmas. Es īpaši paļāvos uz Dave Jone apmācību par šo tēmu (saite zemāk), nekautrējieties skatīties abas pārējās lodēšanas apmācības:

EEVblog #186 - Lodēšanas apmācība 3. daļa - Virsmas stiprinājums

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

Es zinu, ka video ir garš, bet puisis runā par citām interesantām lietām, mācot jums lodēt. Acīmredzot viņam ir lielāka pieredze nekā lielākajai daļai hobiju, piemēram, jums un man, tāpēc tam vajadzētu būt labi.

6. darbība: uzzīmējiet trūkstošo komponentu shēmas

EasyEDA ir lielākā daļa sastāvdaļu, kuras es plānoju pasūtīt, izņemot vienu ierīci. Tomēr tam nevajadzētu būt problēmām, jo šī programmatūra ļauj jums pievienot savus zīmējumus tiešsaistes bibliotēkai.

Man bija jāpievieno “D-SUB 15 sieviešu savienotājs” (digikey:

Pārbaudot saitē esošās ierīces datu lapas, jūs varēsit atkārtot komponenta ģeometriskās iezīmes. Tam jāietver atstarpes, izmēri un ierīces virziens. Ja jums ir paveicies, dažreiz ražotāji iekļauj arī PCB rasējumus, lai jūs varētu to vienkārši manuāli kopēt un ielīmēt vietnē easyeda.

7. darbība: izveidojiet savu PCB izkārtojumu

Ievietojot dažādus komponentus plāksnē, jums noteikti jāsamazina savienojošo līniju garums. Jo ilgāk šīs pēdējās ir, jo vairāk jūs pakļaujat signālu līnijas pretestības un trokšņa traucējumiem. Paturot prātā šo zelta likumu, es devos uz priekšu un ievietoju visus savus komponentus, kā parādīts videoklipā.

8. solis: saspiediet ciparus

Šajā solī jums būs jānosaka pareizais pēdas platums, kas jāizmanto, lai savienotu dažādus elementus. Easyeda izsekošanas biezums ir standartizēts līdz 1 oz (jūsu lētā iespēja). Tas nozīmē, ka jums vienkārši ir jābūt aptuvenam aprēķinam par strāvu, kas plūst katrā no pēdām. Pamatojoties uz pieteikumu, es nolēmu labot 30 mililitrus lielākās jaudas pēdas (lai turētu ne vairāk kā 1 A) un 10–15 mililitrus signāla pēdām (lai turētu ne vairāk kā 100 mm A).

Lai iegūtu šos skaitļus, varat izmantot šādu tiešsaistes izsekošanas kalkulatoru.

Tiešsaistes izsekošanas kalkulators:

9. solis: pievienojiet vadu

Kad sacīkšu biezums dažādām līnijām ir fiksēts, ir pienācis laiks veikt visu sastāvdaļu vadu savienošanu. Ja esat ievietojis komponentus saskaņā ar vispārīgajiem PCB projektēšanas noteikumiem (saite zemāk), jums vajadzētu būt iespējai viegli veikt elektroinstalāciju. Beigās pēc vara pārklājuma pievienošanas jūs saņemsiet pabeigtu PCB, kas ir gatava pasūtīšanai. Šim nolūkam es iesaku izmantot partnera vietni easyeda, JLCPCB (saite zemāk), pasūtot, jums nav jāveic nekādas izmaiņas standarta pasūtīšanas opcijās. Arī tad, ja lodējat vairāk nekā vienu dēli, iesaku pasūtīt trafareta lapu, kas iet kopā ar augšupielādēto gerber failu. Tas ļaus ietaupīt daudz laika lodēšanas procesā.

10. solis: laiks nopietnai lodēšanai

Tā kā es lodēju tikai vienu komponentu, lai pārbaudītu savu dizainu, es veicu lodēšanu manuāli, lai uzlabotu savas prasmes šajā jomā. Galaprodukts izskatīsies kā pievienotais attēls.

11. solis: veiciet galīgās pārbaudes

Šajā pēdējā posmā jums būs jāveic pamata nepārtrauktības pārbaude par jūsu svarīgajām pēdām, piemēram, elektrolīnijām. Tam vajadzētu palīdzēt jums nesabojāt visu, kas saistīts ar jūsu dēli (manā gadījumā: The aveņu Pi). Un tāpat, izmantojot reverso inženieriju, es varēju izveidot vibrācijas necaurlaidīgu ierīci.

Kā vienmēr, paldies, ka sekojat maniem stāstiem ar inženierzinātnēm. Jūtieties brīvi, patīk, kopīgot vai komentēt jebkuru manu ziņu.

Līdz nākamajai reizei, Sveiks: D