Projek 2: Hoe om ingenieurswese om te keer: 11 stappe (met foto's)

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

Hallo mede -stokperdjie, 'N Goeie vriend van my het verskeie komponente saam met 'n Raspberry Pi saamgestel om die RS232 -protokol na TTL te dekodeer. Die eindresultaat is in 'n boks gegooi wat drie hoofkomponente bevat: 'n kragomskakelaar om die Pi aan te dryf, 'n tweekanaalrelais wat verseker dat krag nie vermors word deur te beheer wanneer die kommunikasie moet plaasvind nie, en 'n RS232 na TTL -module -omskakelaar. Die taak is om 'n beter oplossing te skep wat al die hardeware in een PCB kombineer. Die eindresultaat bevat minder elemente -> minder kabels -> trillingsvaste ontwerp. Dit beteken dat die taak op hande 'n hardeware -omgekeerde tegniek is. Die volgende stappe moet u help om take van hierdie aard op te los.

Stap 1: Identifiseer die komponente

U sal moet google op grond van een van die volgende:

- Gebruik die naam wat op die bord self gedruk is.

- Gebruik die funksie van die toestel.

-Deur die hoofkomponent in die bord self te gebruik: soek na die stewige skyfies -> kry hul name -> google hul aansoek.

- Google 'n prentjie van die sleutelwoorde wat gevind word, en blaai af totdat u die toestel of 'n ander soektog vind.

Kort verhaal, ek het al die drie toestelle gevind en dit op ebay bestel:

-MAX3232 NA TTL:

-5V-kanale-relais: 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

Stap 2: Tyd om 'n paar stroomskemas te kry

As u na stroomskemas soek, is dit belangrik om die hooffunksie van elke bord in gedagte te hou.

Sodra die kringsdiagramme gevind is, gaan na digikey (of muis, of enigiets waaruit u die elemente gaan bestel) en kyk of die hoofskyf beskikbaar is, aangesien u dit later sal bestel.

Al die ander elemente moet beskikbaar wees, is die meeste elektroniese webwerwe (diodes, kappies, induktors, weerstande …) Soms het u 'n probleem om die regte grootte of verpakking te vind (deur middel van 'n gat, oppervlak, …)

As dit in die latere stadiums van die ontwerp van belang is, soek die besonderhede in gedagte.

Ek beland dus met die volgende gegewensblaaie:

-MAX3232 NA TTL:

- 5V -kanale -aflos:

- DC-DC buck converter:

Soos reeds genoem, het ek begin soek na die komponente wat op Digikey-webwerwe gebruik word, maar ek kon almal vind, behalwe een komponent met betrekking tot die DC-DC-boksomskakelaar, meer spesifiek kon ek nie die XLSEMI XL4015-boksomskakelaar vind nie (gevind op LCSC!) Om te voorkom dat ek van twee verskillende webwerwe hoef te bestel en daarom die aflewering twee keer moet betaal, het ek besluit om die omskakelaar byderhand te omseil en 'n ander ontwerp te kies wat komponente op Digikey gebruik. Dus het ek uiteindelik hierdie skema gevolg:

Nuwe Buck -omskakelaar:

Deur seker te maak dat die stroom en spanning genoeg is om die Pi aan te dryf, het ek uiteindelik al die elemente geïdentifiseer wat in my hoof -PCB gebruik sal word.

Stap 3: Hou die groot prentjie in gedagte

Hierdie stap is baie belangrik, aangesien dit die toon gee vir die algehele ontwerp. My taak is om die aantal drade wat in die boks lê, te verminder, aangesien hierdie laaste blootgestel word aan 'n omgewing met hoë trillings. By die aanpak van hierdie probleem moes ek die kraglyne (wat die Pi aandryf) skei van seinlyne wat gebruik word vir die dekodering en die kommunikasie tussen toestelle. Met inligting in gedagte, kombineer ons alles in een PCB. Die finale produk sal een lintkabel en een mikro-usb-kabel hê om die verbinding met die Pi te bewerkstellig. Die lintkabel bevat al die seine tussen die twee toestelle, terwyl die mikro-usb-kabel die 5V, 1 A-krag verskaf wat nodig is om die Pi aan te skakel. Met dit in gedagte, het ek voortgegaan en die GPIO -penne wat in die Pi gebruik is, herrangskik om alle seine naby mekaar te hê, soos op die foto getoon. Om dit te kan doen, is dit duidelik dat u GPIO -penne in ander GPIO -penne moet verander, terwyl u Gnd met ander Gnd en met ander kragpenne met die algemene pen uit die Raspberry Pi moet verander. Hierdie veranderinge sal aangeteken word, aangesien dit later nodig sal wees om die firmware op die Pi op te dateer.

Stap 4: EasyEDA: skemas

In hierdie stap moet u vertroud raak met die eenvoudigste CAD -hulpmiddel wat daar is. EasyEDA! Soos die naam aandui, moet dit eenvoudig wees om te leer hoe om hierdie hulpmiddel vir die ontwikkeling van webwerwe te gebruik. Ek heg die skakel aan die webwerf self saam met ander goeie verwysings om vinnig vorentoe te kom:

EasyEDA:

Inleidingsvideo's (deur GreatScott):

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

Vinnige handleiding deur die webwerfontwikkelaars self:

Stap 5: Kies die benodigde komponente

In hierdie stap moet u kies of u komponente deur die gat of op die oppervlak wil monteer, gebaseer op die afmeting van die bord, u soldeertoerusting en u soldeervaardighede! Ek het besluit om al die komponente, indien moontlik, op die oppervlak te monteer, met enkele uitsonderings waar die SMD -weergawe nie beskikbaar is nie, sê die relais.

Vervolgens moet u die pakketgrootte regstel vir al die kappies, weerstande, diodes, ens … In my geval het ek besluit om 1206 vir die meeste algemene komponente te vereffen.

Hier is weer baie aanlyn -tutoriale oor soldeertegnieke op die oppervlak. Ek het veral op die tutoriaal van Dave Jone oor hierdie onderwerp staatgemaak (hieronder gekoppel), kyk gerus na die ander twee soldeer -tutoriale:

EEVblog #186 - Soldeerhandleiding Deel 3 - Oppervlak

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

Ek weet die video is lank, maar die ou praat oor ander interessante dinge terwyl hy jou leer hoe om te soldeer. Dit is duidelik dat hy meer ervaring het as die meeste stokperdjies daar buite, soos ek en jy, so dit moet goed wees.

Stap 6: Teken skemas vir die ontbrekende komponente

EasyEDA het 'n groot meerderheid van die komponente wat ek van plan was om te bestel, behalwe vir een toestel. Dit gesê, dit behoort nie 'n probleem te wees nie, aangesien hierdie sagteware u toelaat om u tekeninge by die aanlyn -biblioteek te voeg.

Ek moes 'D-SUB 15 female connector' byvoeg (digikey:

Deur die datablad van die toestel in die skakel na te gaan, kan u die geometriese kenmerke van die komponent herhaal. Dit moet afstande, afmetings en rigting van die toestel insluit. As u gelukkig is, bevat die vervaardigers soms ook die PCB -tekeninge, sodat u dit eenvoudig met die hand op easyeda kan kopieer en plak.

Stap 7: Ontwerp u PCB -uitleg

As u die verskillende komponente in die bord plaas, moet u die lengte van die verbindingspore verminder. Hoe langer hierdie laaste is, hoe meer is u blootgestel aan impedansie en ruisstorings. Met hierdie goue reël in gedagte, het ek voortgegaan en al my komponente geplaas, soos in die video getoon.

Stap 8: Druk die getalle in

In hierdie stap moet u die regte spoorwydte bepaal wat gebruik moet word om verskillende elemente aan te sluit. Die spoordikte van Easyeda is gestandaardiseer tot 1 oz (u goedkoop opsie). Dit beteken dat u eenvoudig 'n rowwe skatting moet hê van die stroom wat in elk van die spore vloei. Op grond van die toepaslike toepassing het ek besluit om 30mil vir die meeste van my kragspore op te los (om 'n maksimum van 1 A te hou) en 10 ~ 15 mil vir die seinspore (om 'n maksimum van 100 mm A te hou).

U kan 'n aanlyn spoorrekenaar soos hierdie gebruik om die getalle te kry.

Aanlyn spoorrekenaar:

Stap 9: Draai dit op

Sodra die wedloopdikte vir verskillende lyne vasgestel is, is dit tyd om al die komponente te bedrieg. As u u komponente volgens die algemene PCB -ontwerpreëls (hieronder gekoppel) geplaas het, moet u die bedrading maklik kan doen. Uiteindelik, nadat u die koperlaag bygevoeg het, kry u 'n voltooide PCB wat gereed is om te bestel. Hiervoor beveel ek aan dat u die vennootwebwerf gebruik om easyeda, JLCPCB (hieronder gekoppel), by die bestelling hoef u geen veranderinge aan die standaard bestelopsies aan te bring nie. As u meer as een bord soldeer, beveel ek aan dat u die stensilblad bestel wat saam met u opgelaaide gerber -lêer kom. As u dit doen, kan u baie tyd bespaar tydens die soldeerproses.

Stap 10: Tyd vir ernstige soldeer

Aangesien ek slegs een komponent soldeer om my ontwerp te toets, het ek die soldering met die hand gedra om my vaardighede op die gebied te verbeter. Die finale produk sal lyk soos die prentjie hierby.

Stap 11: Doen die finale kontrole

In hierdie laaste stap moet u 'n basiese kontinuïteitstoets doen van u belangrike spore, soos die kragdrade. Dit moet u help om niks te beskadig wat met u bord verband hou nie (in my geval: The framboos Pi). En net so kon ek met behulp van reverse engineering 'n vibrasiebestande toestel skep.

Soos altyd, dankie dat u my verhale met ingenieurswese gevolg het. Like, deel of lewer kommentaar op enige van my plasings.

Tot volgende keer, Cheers: D