Golden Arduino Board: 12 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Σκοπός

Ο σκοπός αυτού του πίνακα είναι να έχει την ίδια ακριβώς λειτουργικότητα με το Arduino Uno, αλλά με βελτιωμένα χαρακτηριστικά σχεδιασμού. Θα περιλαμβάνει χαρακτηριστικά σχεδιασμού για τη μείωση του θορύβου, όπως βελτιωμένη πορεία και αποσύνδεση των πυκνωτών. Θα διατηρήσουμε το τυπικό αποτύπωμα του πίνακα Arduino, ώστε να είναι συμβατό με ασπίδες. Ωστόσο, μια σειρά ακίδων επιστροφής θα προστεθεί έξω από αυτό το αποτύπωμα για να βελτιωθεί η διάταξη του πίνακα μειώνοντας τη διασταύρωση για σήματα που βγαίνουν από τον πίνακα. Επιπλέον, ένας κρύσταλλος 16 MHz θα χρησιμοποιηθεί για το ρολόι του συστήματος αντί για αντηχείο για να αυξήσει την ακρίβεια και τη σταθερότητα του ρολογιού

Προϋπολογισμός ισχύος

Η ισχύς εισόδου θα είναι η ίδια με αυτή που απαιτείται για την τροφοδοσία ενός Arduino Uno. Το συνιστώμενο εύρος τάσης εισόδου είναι 7 έως 12 βολτ. Εάν παρέχεται με λιγότερο από 7 V, ο πείρος εξόδου 5 V μπορεί να παρέχει λιγότερα από πέντε βολτ και η πλακέτα μπορεί να γίνει ασταθής. Εάν χρησιμοποιείτε περισσότερο από 12 V, ο ρυθμιστής τάσης μπορεί να υπερθερμανθεί και να καταστρέψει την πλακέτα. Το Atmega 328 θα χρησιμοποιεί 5 V αντί 3,3 V για να έχει την υψηλότερη ταχύτητα ρολογιού.

Διαχείριση κινδύνων Δυνητικοί κίνδυνοι:

Η λήψη ελαττωματικών εξαρτημάτων είναι ένας δυνητικός κίνδυνος που μπορεί να μετριαστεί με την παραγγελία πρόσθετων στοιχείων.

Ο προσανατολισμός των τσιπ IC όπως το Atmega 328 θα μπορούσε να οδηγήσει σε εσφαλμένες συνδέσεις με τις ακίδες. Θα ελέγξουμε για τον σωστό προσανατολισμό πριν τον κολλήσουμε.

Οι μηχανικές καταπονήσεις που τοποθετούνται στους πείρους εξόδου θα μπορούσαν να σπάσουν τις συνδέσεις. Θα χρησιμοποιήσουμε βάσεις μέσω οπών για να διασφαλίσουμε ότι αυτό δεν συμβαίνει.

Κατά τη συγκόλληση υπάρχει η δυνατότητα για ενώσεις συγκολλήσεως εν ψυχρώ. Μπορούμε να το μετριάσουμε ελέγχοντας κάθε σύνδεση αφού σχηματιστεί ο σύνδεσμος.

Ο εντοπισμός των σημείων που μπαίνουν στον πίνακα μπορεί να είναι δύσκολος.

Η συμπερίληψη των αναγνωριστικών μεταξοτυπίας θα το κάνει πιο εύκολο.

Σχέδιο αναβάθμισης:

Θα τοποθετηθούν διακόπτες για την απομόνωση των υποκυκλωμάτων του σκάφους και θα μας επιτρέψουν να συναρμολογήσουμε και να δοκιμάσουμε κομμάτια του πίνακα ένα κάθε φορά και να διασφαλίσουμε ότι κάθε κομμάτι λειτουργεί σωστά πριν προχωρήσουμε και συναρμολογήσουμε τον υπόλοιπο κάπρο

Βήμα 1: Σχηματικό

Το σχήμα δημιουργήθηκε με αναφορά στα σχήματα ανοιχτού κώδικα Arduino Uno και προσαρμογή του για τη βελτίωση της ακεραιότητας του σήματος.

Βήμα 2: Διάταξη PCB

Βήμα 3: Συναρμολόγηση

Ξεκινήσαμε τη συναρμολόγηση του PCB με τους πυκνωτές αποσύνδεσης και τις ασφάλειες.

Στη συνέχεια συγκολλήσαμε τα τσιπ ισχύος και το τσιπ διόδου ESD. Το τσιπ προστασίας ESD ήταν δύσκολο να κολληθεί λόγω του μικρού μεγέθους του τσιπ και των μικρών μαξιλαριών, αλλά ολοκληρώσαμε με επιτυχία τη συναρμολόγηση.

Αντιμετωπίσαμε ένα πρόβλημα όπου δεν έγινε επαναφορά του πίνακα, αλλά αυτό συνέβη επειδή το κουμπί μας έκανε κακή επαφή. Αφού πατήσετε το κουμπί με κάποια δύναμη, επέστρεψε σε λειτουργική κατάσταση και λειτούργησε κανονικά

Βήμα 4: Αλλαγή θορύβου: Καρφίτσα 9

Ακολουθούν δύο εικόνες όπου συγκρίνονται οι θόρυβοι μεταγωγής από τις ακίδες 9-13. Τα πράσινα πλάνα εμβέλειας αντιπροσωπεύουν τον εμπορικό πίνακα, τα κίτρινα πλάνα εμβέλειας αντιπροσωπεύουν τη δική μας πλακέτα εσωτερικού χώρου και τα μπλε σήματα αντιπροσωπεύουν σήματα ενεργοποίησης για να έχετε ένα καθαρό, σταθερό scopeshot.

Είναι δύσκολο να δούμε την επισήμανση στις λήψεις εμβέλειας, αλλά ο εμπορικός πίνακας (πράσινος) έχει ένα θόρυβο μεταγωγής κορυφής προς κορυφή περίπου τέσσερα βολτ. Η πλακέτα μας in House έχει θόρυβο μεταγωγής περίπου δύο βολτ. Αυτό είναι 50% μείωση του θορύβου μεταγωγής στον πείρο 9.

Βήμα 5: Αλλαγή θορύβου: Καρφίτσα 10

Στην ακίδα 10, ο θόρυβος μεταγωγής στην εμπορική πλακέτα είναι μεγαλύτερος από τέσσερα βολτ. Είναι περίπου 4,2 βολτ κορυφή σε κορυφή. Στην εσωτερική πλακέτα μας, ο θόρυβος μεταγωγής είναι λίγο πάνω από δύο βολτ κορυφή σε κορυφή. Αυτό είναι περίπου 50% μείωση του θορύβου μεταγωγής.

Βήμα 6: Αλλαγή θορύβου: Καρφίτσα 11

Στον πείρο 11 του εμπορικού πίνακα, ο θόρυβος μεταγωγής στο υψηλό προς χαμηλό είναι περίπου 800 mV και ο θόρυβος μεταγωγής χαμηλού προς υψηλό είναι περίπου 900 mV. Στην εσωτερική πλακέτα μας, ο θόρυβος μεταγωγής από ψηλά σε χαμηλά είναι περίπου 800 mV και ο θόρυβος μεταγωγής από χαμηλού σε υψηλό είναι περίπου 200 mV. Μειώσαμε δραματικά τον θόρυβο μεταγωγής από χαμηλό σε υψηλό, αλλά δεν επηρεάσαμε πραγματικά τον θόρυβο μεταγωγής από χαμηλό σε υψηλό.

Βήμα 7: Αλλαγή θορύβου: Καρφίτσα 12

Στην καρφίτσα 12, χρησιμοποιήσαμε ένα IO μεταγωγής για να ενεργοποιήσουμε τις λήψεις εμβέλειας τόσο στον εμπορικό πίνακα όσο και στον εσωτερικό πίνακα. Στην εμπορική πλακέτα, ο θόρυβος μεταγωγής είναι περίπου 700mV κορυφή σε κορυφή και η εσωτερική πλακέτα έχει κορυφή σε κορυφή 150mV. Αυτό είναι περίπου 20% μείωση του θορύβου μεταγωγής.

Βήμα 8: Αλλαγή θορύβου: Καρφίτσα 13

Στην καρφίτσα 13, ο εμπορικός πίνακας δείχνει έναν θόρυβο μεταγωγής τεσσάρων βολτ κορυφή σε κορυφή και ο εσωτερικός πίνακας μας δείχνει λίγο έως καθόλου θόρυβο μεταγωγής. Αυτή είναι μια τεράστια διαφορά και είναι λόγος για γιορτή

Βήμα 9: Δημιουργία νέου πίνακα ειδικών λειτουργιών χρησιμοποιώντας τον βελτιωμένο σχεδιασμό μας

Ο σκοπός αυτού του πίνακα είναι να επεκταθεί στον πίνακα Golden Arduino, με βελτιωμένα χαρακτηριστικά σχεδιασμού και πρόσθετα εξαρτήματα, όπως LED που αλλάζουν χρώμα και αισθητήρα καρδιακών παλμών. Θα περιλαμβάνει χαρακτηριστικά σχεδιασμού για τη μείωση του θορύβου, όπως βελτιωμένη δρομολόγηση, χρήση 2 επιπλέον στρωμάτων PCB για να γίνει σανίδα 4 στρωμάτων και αποσύνδεση πυκνωτών γύρω από τις ράγες ισχύος και εναλλαγή εισερχομένων/εξόδων. Για να δημιουργήσουμε τον αισθητήρα καρδιακών παλμών θα χρησιμοποιήσουμε μια φωτοδιόδο τοποθετημένη ανάμεσα σε δύο LED, η οποία θα μετρά το φως που αντανακλάται από το αίμα στο δάχτυλο που τοποθετείται πάνω από τον αισθητήρα καρδιακών παλμών. Επιπρόσθετα, θα συμπεριλάβουμε μεμονωμένα LED με δυνατότητα διεύθυνσης που ελέγχονται μέσω I2C.

Η ισχύς εισόδου θα είναι η ίδια με αυτή που απαιτείται για την τροφοδοσία ενός Arduino Uno. Το συνιστώμενο εύρος τάσης εισόδου είναι 7 έως 12 βολτ. Εάν παρέχεται με λιγότερο από 7 V, ο πείρος εξόδου 5 V μπορεί να παρέχει λιγότερα από πέντε βολτ και η πλακέτα μπορεί να γίνει ασταθής. Εάν χρησιμοποιείτε περισσότερο από 12 V, ο ρυθμιστής τάσης μπορεί να υπερθερμανθεί και να καταστρέψει την πλακέτα. Το Atmega 328 θα χρησιμοποιεί 5 V αντί 3,3 V για να έχει την υψηλότερη ταχύτητα ρολογιού.

Βήμα 10: Σχηματικό

Βήμα 11: Διάταξη πίνακα

Power layer Pour and Ground Layer Pour Hidden για να δείτε ίχνη. Όταν σχεδιάστηκε αυτός ο πίνακας, το αποτύπωμα USB στην πραγματικότητα προσανατολίστηκε προς τα πίσω τυχαία. Θα πρέπει να αναποδογυριστεί έτσι ώστε ένα καλώδιο να μπορεί να συνδεθεί σωστά.

Βήμα 12: Συναρμολόγηση

Οι φωτογραφίες δεν τραβήχτηκαν σε κάθε βήμα, αλλά η παρακάτω φωτογραφία δείχνει την τελική εμφάνιση του πίνακα. Οι ακίδες κεφαλίδας δεν προστέθηκαν καθώς η κύρια λειτουργία αυτού του πίνακα είναι η προσθήκη LED και ADC. Η θύρα USB θα πρέπει να βλέπει προς την αντίθετη κατεύθυνση, έτσι ώστε το καλώδιο να μην χρειάζεται να φτάσει σε όλη την πλακέτα.