Golden Arduino Board: 12 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Formål

Formålet med dette board er at have nøjagtig samme funktionalitet som en Arduino Uno, men med forbedrede designfunktioner. Det vil indeholde designfunktioner til at reducere støj, såsom forbedret routing og afkobling af kondensatorer. Vi vil beholde det normale Arduino-board pin-out fodaftryk, så det er kompatibelt med skjolde; der vil dog blive tilføjet en række returstifter uden for dette fodaftryk for at forbedre tavlens layout ved at reducere krydstale for signaler, der kommer fra tavlen. Desuden vil en 16 MHz krystal blive brugt til systemuret i stedet for en resonator for at øge urets nøjagtighed og stabilitet

Strømbudget

Indgangseffekten vil være den samme som hvad der kræves for at drive en Arduino Uno. Det anbefalede område af indgangsspænding er 7 til 12 volt. Hvis den leveres med mindre end 7 V, kan 5 V udgangsstiften levere mindre end fem volt, og kortet kan blive ustabilt. Hvis der bruges mere end 12 V, kan spændingsregulatoren overophedes og beskadige kortet. Atmega 328 vil bruge 5 V i stedet for 3,3 V for at have den hurtigste clockhastighed.

Risikostyring Potentielle risici:

Modtagelse af defekte komponenter er en potentiel risiko, der kan afhjælpes ved at bestille ekstra.

Ukorrekt orientering af IC-chips som Atmega 328 kan resultere i forkerte forbindelser til stifterne. Vi kontrollerer den korrekte retning, før den loddes ind.

De mekaniske spændinger, der er anbragt på udgangsstifterne, kan bryde forbindelserne. Vi vil bruge gennemgående huller til at sikre, at dette ikke sker.

Ved lodning er der potentiale for kolde loddemetoder. Vi kan afbøde dette ved at inspicere hver forbindelse, efter at leddet er dannet.

Det kan blive svært at identificere, hvor dele går på tavlen.

Inkluderingen af silkeskærmidentifikationer vil gøre dette lettere.

Opdragelsesplan:

Afbrydere placeres for at isolere brættets underkredsløb og giver os mulighed for at samle og teste stykker af brættet et ad gangen og sikre, at hvert stykke fungerer korrekt, før vi går videre og samler resten af ornen

Trin 1: Skematisk

Skematikken blev oprettet ved at referere til open source Arduino Uno -skemaerne og justere den for at forbedre signalintegriteten.

Trin 2: PCB -layout

Trin 3: Montering

Vi begyndte at samle printkortet med afkoblingskondensatorerne og sikringerne.

Vi loddet derefter powerchips og ESD -diodechippen. ESD -beskyttelseschippen var vanskelig at lodde på grund af den lille chipstørrelse og de små puder, men vi lykkedes med at samle.

Vi stødte på et problem, hvor vores board ikke nulstillede, men det var fordi vores knap fik dårlig kontakt. Efter at have trykket på knappen med en vis kraft, vendte den tilbage til en funktionel tilstand og fungerede som normalt

Trin 4: Skiftestøj: Pin 9

Her er to billeder, hvor skiftelyde fra ben 9-13 sammenlignes. De grønne scope -billeder repræsenterer det kommercielle board, de gule scope -shots repræsenterer vores interne board, og de blå signaler repræsenterer triggersignaler for at få et rent, konsekvent scopeshot.

Det er svært at se mærkningen på omfangsbillederne, men det kommercielle bord (grønt) har en top til top switch -støj på omkring fire volt. Vores interne bord har en koblingsstøj på cirka to volt. Dette er en reduktion på 50% i koblingsstøj på pin 9.

Trin 5: Skiftstøj: Pin 10

På pin 10 er koblingsstøjen på det kommercielle bord større end fire volt. Den sidder på cirka 4,2 volt fra top til top. På vores interne bord er switch -støj lige over to volt fra top til top. Det drejer sig om en reduktion på 50% i koblingsstøj.

Trin 6: Skiftestøj: Pin 11

På pin 11 på det kommercielle bord er omskiftningsstøj på høj til lav ca. 800 mV, og lav til høj switch-støj er omkring 900 mV. På vores interne bord er skiftestøjen på høj-til-lav cirka 800 mV, og vores koblingsstøj på lav-til-høj er cirka 200 mV. Vi reducerede lav til høj koblingsstøj dramatisk, men påvirkede ikke rigtigt høj til lav koblingsstøj.

Trin 7: Skiftestøj: Pin 12

På pin 12 brugte vi en switch -IO til at udløse omfangsbillederne i både det kommercielle bord og det interne bord. I det kommercielle kort er omskiftningsstøjen omkring 700mV fra top til top, og det interne bord har en top til top på 150mV. Dette er cirka 20% fald i omskiftningsstøj.

Trin 8: Skiftestøj: Pin 13

På pin 13 viser det kommercielle bord en koblingsstøj på fire volt fra top til top, og vores interne bord viser lidt eller ingen koblingsstøj. Dette er en massiv forskel og er årsag til fest

Trin 9: Oprettelse af et nyt specialfunktionskort ved hjælp af vores forbedrede design

Formålet med dette bræt er at udvide vores Golden Arduino -bord med forbedrede designfunktioner og tilføjede komponenter, såsom farveændrende lysdioder og en hjerteslagssensor. Det vil indeholde designfunktioner til at reducere støj, såsom forbedret routing, brug af 2 ekstra printkort til at gøre det til et 4-lags bord og afkobling af kondensatorer omkring strømskinnerne og skift af I/Os. For at oprette hjerteslagssensoren vil vi bruge en fotodiode placeret mellem to lysdioder, som måler det lys, der reflekteres fra blodet i fingeren, der placeres over hjerteslagssensoren. Derudover inkluderer vi individuelt adresserbare lysdioder, der styres via I2C.

Indgangseffekten vil være den samme som hvad der kræves for at drive en Arduino Uno. Det anbefalede område af indgangsspænding er 7 til 12 volt. Hvis den leveres med mindre end 7 V, kan 5 V udgangsstiften levere mindre end fem volt, og kortet kan blive ustabilt. Hvis der bruges mere end 12 V, kan spændingsregulatoren overophedes og beskadige kortet. Atmega 328 vil bruge 5 V i stedet for 3,3 V for at have den hurtigste clockhastighed.

Trin 10: Skematisk

Trin 11: Bordlayout

Effektlag Hæld og Jordlag Hæld Skjult for at se spor. Da dette kort blev designet, var USB -fodaftrykket faktisk orienteret baglæns ved et uheld. Det skal vendes, så et kabel kan tilsluttes korrekt.

Trin 12: Montering

Der blev ikke taget billeder i hvert trin, men billedet herunder viser den endelige frembringelse af tavlen. Overskriftsstifterne blev ikke tilføjet, da den primære funktion på dette kort er at tilføje lysdioder og ADC. USB -porten skal vende i den modsatte retning, så et kabel ikke behøver at nå tværs over brættet.