Ontwerp van 'n hoëkrag -PDB (Power Distribution Board) vir 'n Pixhawk: 5 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

'N PCB om hulle almal aan te dryf!

Tans is die meeste materiaal wat u benodig om 'n hommeltuig te bou, goedkoop op die internet beskikbaar, dus die idee om 'n selfontwikkelde PCB te maak, is glad nie die moeite werd nie, behalwe vir enkele gevalle waar u 'n vreemde en kragtige hommeltuig wil maak. In daardie geval is dit beter om vindingryk te wees of 'n Instructables -handleiding daaroor te hê …;)

Stap 1: Doelwitte

Die doelwitte van hierdie PCB (en redes waarom dit nie op die internet gevind kan word nie) is:

1.- Dit moet die Pixhawk 4 voed met die huidige maat, die spanningsmaat en dieselfde aansluiting.

2.- Dit moet die I/O- en die FMU-aansluitings op die penne hê, die CAP & ADC is in my geval nie nodig nie.

3.- Dit moet 5 motors met 'n gesamentlike maksimum stroom van 200A, ja, 0, 2 KiloAmperes kan dryf!

Opmerking: dit is steeds nuttig vir ontwerpe met minder motors of minder stroom. Dit is net my geval.

Stap 2: Skema's en die keuse van komponente

OK, nou weet ons wat ons wil doen. Om voort te gaan, sal ons die skemas ontwerp.

As u nie die elektronika agter hierdie bord wil verstaan nie, kopieer dan die skemas en gaan na die volgende stap.

Die skemas kan in twee hoofdele verdeel word, die DCDC om die pixhawk en die kragverdeling van die motors aan te dryf.

Met die DCDC is die maklikste manier om 'n Traco Power DCDC te gebruik en dit te vermy, maar omdat ek nie van die maklike manier hou nie, sal ek 'n LM5576MH van Texas Instruments gebruik. Hierdie geïntegreerde is 'n DCDC wat 'n uitset tot 3A kan bestuur, en die datablad gee u al die inligting oor die benodigde verbindings en komponente, en dit gee die formules om die gewenste spesifikasies van die DCDC te verander om die gebruikte komponente te verander.

Hiermee eindig die ontwerp van die DCDC vir die Pixhawk, in my geval, soos in die prentjie gesien word.

Aan die ander kant bestaan die kragverdeling uit die waarneming van die stroom en spanning en die verspreiding self wat in die volgende stap oorweeg sal word.

Die spanningswaarneming sal eenvoudig 'n spanningsverdeler wees wat by sy maksimum spanning van 60 V (maksimum spanning ondersteun deur die DCDC) 'n 3.3V sein gee.

Die huidige waarneming is 'n bietjie meer kompleks, selfs al gebruik ons die Ohm -wet nog steeds. Om die stroom te sien, sal ons shuntweerstands gebruik. Om die hoeveelheid stroom wat hulle kan hanteer, te maksimeer, word 10W weerstande gebruik. Met hierdie krag, die kleinste SMD -shuntweerstands wat ek kon vind, van 0,5 mohm.

Die kombinasie van die vorige data en die kragformule, W = I² × R, is die maksimum stroom 141A, wat nie genoeg is nie. Daarom word twee parallelle shuntweerstands gebruik sodat die ekwivalente weerstand 0,25 mohm is en dan die maksimum stroom die gewenste 200A. Hierdie weerstande sal ook van Texas instrumente aan 'n INA169 gekoppel word, en soos in die DCDC, sal die ontwerp daarvan gemaak word volgens die datablad.

Uiteindelik is die gebruikte verbindings uit die GHS -reeks van JST -verbindings en word die pinout van pixhawk 4 gevolg om die regte verbinding te maak.

Let wel: ek het nie die INA169 -komponent in Altium gehad nie, maar ek het net 'n spanningsreguleerder met dieselfde voetspoor gebruik.

Nota 2: Let op dat sommige komponente geplaas is, maar die waarde sê NEE, dit beteken dat hulle nie gebruik sal word tensy iets in die ontwerp verkeerd werk nie.

Stap 3: Ontwerp van die PCB met Altium Designer

In hierdie stap word die routing van die PCB gedoen.

Eerstens moet u die komponente plaas en die vorm van die bord bepaal. In hierdie geval word twee verskillende gebiede gemaak, die DCDC en verbindings en die kragsone.

In die kraggebied is die pads uit die bord sodat 'n krimpbuis na soldeer gebruik kan word en die verbinding goed beskerm bly.

Sodra dit klaar is, volg die roete van die komponente om die twee lae doeltreffend te gebruik en groter spore in die kragverbindings. En onthou, geen regte hoeke in die spore nie!

Sodra die routing gedoen is en nie voorheen nie, word die veelhoeke toegepas; hier sal 'n GND -veelhoek op die onderste laag en nog een op die boonste laag wees, maar net die DCDC en verbindingsgebied bedek. Die kragsone van die boonste laag sal gebruik word vir die spanningsingang soos in die derde prent getoon.

Laastens kon hierdie bord nie die 200A waarvoor dit ontwerp is nie, hanteer, sodat sommige gebiede van die veelhoek sonder syskerm blootgestel kan word, soos gesien in die laaste twee beelde, sodat 'n onbedekte draad daar gesoldeer word en dan die hoeveelheid stroom wat kan deur die bord gaan is meer as genoeg om aan ons vereistes te voldoen.

Stap 4: Skep die Gerber -lêers vir JLCPCB

Sodra die ontwerp klaar is, moet dit 'n werklikheid word. Om dit te doen, is JLCPCB die beste vervaardiger waarmee ek gewerk het; hulle kyk na u bord nog voordat u daarvoor betaal, sodat as u 'n fout daarmee vind, dit kan regmaak sonder om geld te verloor, en vertrou my, dit is 'n ware lewensredder.

Aangesien hierdie bord 'n tweelaags bord is en minder as 10x10 cm is, kos 10 eenhede slegs 2 $ + die aflewering, natuurlik 'n beter opsie as om dit self te doen, want teen 'n lae prys kry u perfekte kwaliteit.

Om die ontwerp aan hulle te stuur, moet dit na gerber -lêers uitgevoer word; hulle het tutoriale vir Altium, Eagle, Kikad en Diptrace.

Uiteindelik moet hierdie lêers net na hul kwotasie -webwerf opgelaai word.

Stap 5: Einde

En dit is dit!

As die PCB kom, kom die koel deel, soldeer en toets. En natuurlik! Ek sal nog foto's oplaai!

Gedurende die daaropvolgende week sal ek my prototipe soldeer en dit toets, so as u hierdie projek wil doen, wag totdat die volgende statusmerk OK is. Hiermee sal ek u vermy werk of vervanging van weerstand

Soldeer: NOG NIE

Toets: NOG NIE

Let op dat dit SMD -soldeer is, as dit die eerste keer is dat u soldeer of nie 'n goeie soldeerbout het nie, oorweeg dit om 'n ander projek te doen, aangesien dit 'n bron van probleme kan wees.

As iemand twyfel oor die proses, kontak my gerus.

As u dit ook doen, sal ek dit graag wil sien en sien!