Projekt 2: Sådan vendes teknik: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Hej andre Hobbyist, En af mine gode venner havde sammensat flere komponenter sammen med en Raspberry Pi for at afkode RS232 -protokollen til TTL. Slutresultatet blev kastet alt sammen i en kasse, der indeholdt 3 hovedkomponenter: en strømomformer til at drive Pi, et dobbeltkanalrelæ, der sikrer, at strøm ikke spildes ved at styre, når kommunikationen skal ske, og en RS232 til TTL -modulomformer. Opgaven er at skabe en bedre løsning, der kombinerer alle hardwares til et PCB. Slutresultatet vil have færre elementer, der ligger rundt -> færre kabler -> vibrationssikkert design. Det betyder, at den aktuelle opgave er en hardware reverse engineering opgave. Følgende trin skal hjælpe med at løse opgaver af denne art.

Trin 1: Identificer komponenterne

Du skal google baseret på et af følgende:

- Brug af navnet trykt på selve tavlen.

- Brug af enhedens funktion.

-Brug af hovedkomponenten i selve tavlen: kig efter de oksekødede chips -> få deres navne -> google deres applikation.

- Google billede ethvert nøgleord, der findes, og rul ned, indtil du finder enheden eller leder til en anden søgning.

Lang historie kort, jeg har fundet alle de tre enheder og bestilte dem på eBay:

-MAX3232 TIL TTL:

-5V Dual Channels Relay: 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 buck converter: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Power-Supply/122398869642? Hash = item1c7f8a888a: g: 3vkAAOSwuxFYyQyb

Trin 2: Tid til at få nogle kredsløbsskemaer

Når du søger efter kredsløbsskemaer, er det vigtigt at huske på hovedkortets funktion.

Når kredsløbsdiagrammerne er fundet, skal du gå til digikey (eller mouser eller noget, du vil bestille elementerne fra) og se, om hovedchippen er tilgængelig, da du vil bestille den senere.

Alle andre elementer bør være tilgængelige på de fleste elektroniske websteder (dioder, hætter, induktorer, modstande …) Nogle gange kan du have et problem med at finde dem i den rigtige størrelse eller pakke (gennem hul, overflademontering, …)

Hvis dette har betydning i senere faser af designet, skal du søge med disse detaljer i tankerne.

Så jeg endte med følgende datablade:

-MAX3232 TIL TTL:

- 5V Dual Channels Relay:

- DC-DC buck converter:

Som nævnt før gik jeg videre og begyndte at søge efter de komponenter, der blev brugt på Digikey-websteder, jeg var i stand til at finde dem alle bortset fra en komponent vedrørende DC-DC buck-konverteren, mere specifikt kunne jeg ikke finde XLSEMI XL4015 buck converter (fundet på LCSC tho!) For at undgå at skulle bestille fra to forskellige websteder og derfor betale forsendelsen to gange, har jeg besluttet at omgå konverteren ved hånden og gå efter et andet design, der bruger komponenter fundet på Digikey. Så jeg endte med at følge denne skematiske:

Ny Buck -konverter:

Ved at sikre mig, at strøm og spænding er nok til at drive Pi, har jeg endelig identificeret alle de elementer, der vil blive brugt i mit hovedkort.

Trin 3: Husk det store billede

Dette trin er virkelig vigtigt, da det sætter tonen for det overordnede design. Min opgave er at reducere antallet af ledninger, der ligger rundt inde i kassen, da denne sidste er udsat for et miljø med høje vibrationer. Ved håndteringen af dette problem var jeg nødt til at adskille strømledningerne (der driver Pi) fra signallinjer, der bruges til afkodning og kommunikation mellem enheder. Med information i tankerne vil vi kombinere alt i ét printkort. Det endelige produkt vil have et båndkabel og et mikro-usb-kabel til at etablere forbindelsen til Pi. Båndkablet vil indeholde alle signalerne mellem de to enheder, mens mikro-usb-kablet giver den 5V, 1 A strøm, der er nødvendig for at tænde for Pi. Med dette i tankerne gik jeg videre og omarrangerede GPIO -benene, der blev brugt i Pi, for at have alle signalerne tæt på hinanden som vist på billedet. For at gøre det skal du naturligvis ændre GPIO -ben til andre GPIO -ben, mens du skifter Gnd med anden Gnd og strøm med andre strømstifter ved hjælp af den generelle pin ud af Raspberry Pi. Disse ændringer registreres, da de senere vil være nødvendige for at opdatere firmwaren, der kører på Pi.

Trin 4: EasyEDA: Skemaer

I dette trin skal du gøre dig bekendt med det enkleste cad -værktøj derude. EasyEDA! som navnet angiver, bør det være ligetil at lære at bruge dette udviklingswebstedværktøj. Jeg vedhæfter linket til selve webstedet sammen med andre gode referencer for hurtigt at komme fremad:

EasyEDA:

Introduktionsvideoer (af GreatScott):

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

Hurtig vejledning lavet af webstedsudviklerne selv:

Trin 5: Vælg de nødvendige komponenter

I dette trin skal du vælge, om du vil bruge gennemgående huller eller overflademonterede komponenter baseret på brættets dimension, dit loddeudstyr og dine loddeevner! Jeg har besluttet at gå til overflademontering for alle komponenter, hvis det er muligt med få undtagelser, hvor SMD -versionen ikke er tilgængelig, siger f.eks. Relæerne.

Dernæst skal du rette pakkestørrelsen til alle hætter, modstande, dioder osv … I mit tilfælde har jeg besluttet at nøjes med 1206 for de fleste almindelige komponenter.

Her er der igen mange online -vejledninger vedrørende overflademonteringsteknikker. Jeg stolede især på Dave Jones tutorial om dette emne (linket herunder). Du er velkommen til at se de to andre lodningstutorials:

EEVblog #186 - Loddevejledning Del 3 - Overflademontering

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

Jeg ved, at videoen er lang, men fyren taler om andre interessante ting, mens han lærer dig at lodde. Det er klart, at han har mere erfaring end de fleste hobbyfolk derude, ligesom dig og mig, så det burde være fint.

Trin 6: Tegn skemaer for de manglende komponenter

EasyEDA har langt de fleste komponenter, jeg planlagde at bestille bortset fra en enhed. Når det er sagt, burde det ikke være et problem, da denne software giver dig mulighed for at tilføje dine tegninger til onlinebiblioteket.

Jeg havde brug for at tilføje "D-SUB 15 hunstik" (digikey:

Ved at kontrollere enhedens datablade i linket, vil du være i stand til at replikere komponentens geometriske funktioner. Det bør omfatte mellemrum, dimensioner samt enhedens retning. Hvis du er så heldig, inkluderer producenterne undertiden også PCB -tegningerne, så du simpelthen kan kopiere og indsætte det manuelt på easyeda.

Trin 7: Design dit PCB -layout

Når du placerer de forskellige komponenter i brættet, skal du sørge for at reducere forbindelsessporlængden. Jo længere disse sidste er, jo mere udsatte er du for signallinjer til impedans og støjforstyrrelser. Med denne gyldne regel i tankerne gik jeg videre og placerede alle mine komponenter som vist i videoen.

Trin 8: Knæk tallene ind

I dette trin skal du bestemme den rigtige sporbredde, der skal bruges for at forbinde forskellige elementer. Easyedas sporetykkelse er standardiseret til 1 oz (din billige mulighed). Det betyder, at du simpelthen skal have et groft skøn over strømmen, der strømmer i hvert af sporene. Baseret på den aktuelle applikation besluttede jeg at reparere 30mil for de fleste af mine strømspor (for at holde maks. 1 A) og 10 ~ 15 mil for signalsporene (for at holde maks. 100 mm A).

Du kan bruge en online sporingsberegner som denne til at få disse tal.

Online sporberegner:

Trin 9: Tråd det op

Når løbstykkelsen for forskellige linjer er fastlagt, er det tid til at foretage ledninger til alle komponenterne. Hvis du har placeret dine komponenter i henhold til de generelle PCB -designregler (linket herunder), skal du nemt kunne foretage ledningerne. I slutningen efter tilsætning af kobberbelægningen ender du med et færdigt print, der er klar til at blive bestilt. Til det anbefaler jeg at bruge partnerwebstedet til easyeda, JLCPCB (linket herunder), når du bestiller, behøver du ikke foretage ændringer i standardbestillingsmulighederne. Også hvis du lodder mere end et bræt, anbefaler jeg at bestille det stencilark, der følger med din uploadede gerber -fil. Hvis du gør det, kan du spare meget tid under lodningsprocessen.

Trin 10: Tid til noget seriøst lodning

Da jeg lodder kun en komponent for at teste mit design, bar jeg lodningen manuelt for at forbedre mine færdigheder på dette område. Det endelige produkt vil se ud som vedhæftet billedet.

Trin 11: Gør de sidste kontroller

I dette sidste trin skal du lave en grundlæggende kontinuitetstest af dine vigtige spor, f.eks. Elledningerne. Dette skal hjælpe dig med at undgå at beskadige noget, der er forbundet med dit bord (i mit tilfælde: Raspberry Pi). Og på den måde kunne jeg ved hjælp af reverse engineering oprette en vibrationssikker enhed.

Som altid, tak fordi du fulgte mine historier med teknik. Du er velkommen til at like, dele eller kommentere et af mine indlæg.

Indtil næste gang, Skål: D