Project 2: How to Reverse Engineering: 11 Steps (with Pictures)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Γεια σου φίλε Χόμπι, Ένας καλός μου φίλος είχε συγκεντρώσει πολλά εξαρτήματα μαζί με ένα Raspberry Pi για να αποκωδικοποιήσει το πρωτόκολλο RS232 σε TTL. Το τελικό αποτέλεσμα πετάχτηκε όλο σε ένα κουτί που περιείχε 3 κύρια στοιχεία: έναν μετατροπέα ισχύος για την τροφοδοσία του Pi, ένα ρελέ δύο καναλιών που διασφαλίζει ότι δεν σπαταλάται η ισχύς ελέγχοντας πότε πρέπει να γίνει η επικοινωνία και ένα μετατροπέα μονάδας RS232 σε TTL. Το καθήκον είναι να δημιουργήσετε μια καλύτερη λύση που να συνδυάζει όλα τα σκληρά προϊόντα σε ένα PCB. Το τελικό αποτέλεσμα θα έχει λιγότερα στοιχεία που τοποθετούνται γύρω -> λιγότερα καλώδια -> σχεδιασμός ανθεκτικός σε κραδασμούς. Αυτό σημαίνει ότι η εργασία είναι μια εργασία αντίστροφης μηχανικής υλικού. Τα παρακάτω βήματα θα βοηθήσουν στην επίλυση εργασιών αυτής της φύσης.

Βήμα 1: Προσδιορίστε τα εξαρτήματα

Θα χρειαστεί να κάνετε google βάσει οποιουδήποτε από τα ακόλουθα:

- Χρησιμοποιώντας το όνομα που είναι τυπωμένο στον ίδιο τον πίνακα.

- Χρήση της λειτουργίας της συσκευής.

-Χρήση του κύριου στοιχείου στον ίδιο τον πίνακα: αναζητήστε τα μπιφτέκια -> λάβετε τα ονόματά τους -> google την εφαρμογή τους.

- Εικόνα Google για τυχόν λέξεις -κλειδιά που βρέθηκαν και κάντε κύλιση προς τα κάτω μέχρι να βρείτε τη συσκευή ή να οδηγήσετε σε άλλη αναζήτηση.

Εν κατακλείδι, βρήκα και τις τρεις συσκευές και προχώρησα και τις παρήγγειλα στο ebay:

- MAX3232 ΝΑ TTL:

-Ρελέ διπλού καναλιού 5V: 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

-Μετατροπέας μπάκ DC-DC: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Power-Suppply/122398869642? Hash = item1c7f8a888a: g: 3vkAAOSwuxFYyQyb

Βήμα 2: Timeρα να αποκτήσετε μερικά σχήματα κυκλώματος

Κατά την αναζήτηση σχηματικών κυκλωμάτων είναι σημαντικό να έχετε κατά νου την κύρια λειτουργία κάθε πλακέτας.

Μόλις βρεθούν τα διαγράμματα κυκλώματος, μεταβείτε στο digikey (ή στο ποντίκι ή σε οτιδήποτε πρόκειται να παραγγείλετε τα στοιχεία) και δείτε αν το κύριο τσιπ είναι διαθέσιμο καθώς θα το παραγγείλετε αργότερα.

Όλα τα άλλα στοιχεία που πρέπει να είναι διαθέσιμα είναι οι περισσότερες ηλεκτρονικές ιστοσελίδες (δίοδοι, καλύμματα, επαγωγείς, αντιστάσεις …) Μερικές φορές, μπορεί να έχετε πρόβλημα να βρείτε αυτά στο σωστό μέγεθος ή συσκευασία (μέσω οπής, επιτοίχιας τοποθέτησης,…)

Σε περίπτωση που αυτό έχει σημασία σε μεταγενέστερα στάδια του σχεδιασμού, κάντε αναζήτηση έχοντας υπόψη αυτές τις λεπτομέρειες.

Έτσι κατέληξα στα ακόλουθα φύλλα δεδομένων:

-MAX3232 ΠΡΟΣ ΤΟ TTL:

- Ρελέ διπλού καναλιού 5V:

- Μετατροπέας DC-DC buck:

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως και προχώρησα στην αναζήτηση των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται στους ιστότοπους της Digikey, μπόρεσα να τα βρω όλα εκτός από ένα εξάρτημα που αφορά τον μετατροπέα κάδου DC-DC, πιο συγκεκριμένα δεν μπόρεσα να βρω τον μετατροπέα buck XLSEMI XL4015 (βρέθηκε στο LCSC tho!) Για να αποφύγω την παραγγελία από δύο διαφορετικούς ιστότοπους και ως εκ τούτου να πληρώσω δύο φορές τα έξοδα αποστολής, αποφάσισα να παρακάμψω τον μετατροπέα και να επιλέξω ένα άλλο σχέδιο που χρησιμοποιεί εξαρτήματα που βρέθηκαν στο Digikey. Έτσι κατέληξα σε αυτό το σχηματικό σχήμα:

New Buck converter:

Βεβαιωμένος ότι το ρεύμα και η τάση είναι αρκετά για να τροφοδοτήσει το Pi, εντόπισα τελικά όλα τα στοιχεία που θα χρησιμοποιηθούν στο κύριο PCB μου.

Βήμα 3: Κρατήστε τη μεγάλη εικόνα στο μυαλό σας

Αυτό το βήμα είναι πραγματικά σημαντικό, καθώς δίνει τον τόνο για το συνολικό σχεδιασμό. Ο στόχος μου είναι να μειώσω τον αριθμό των καλωδίων που βρίσκονται μέσα στο κουτί καθώς αυτό το τελευταίο εκτίθεται σε περιβάλλον με υψηλούς κραδασμούς. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, έπρεπε να διαχωρίσω τις γραμμές τροφοδοσίας (τροφοδοσία του Pi) από τις γραμμές σήματος που χρησιμοποιούνται για την αποκωδικοποίηση και την επικοινωνία μεταξύ των συσκευών. Έχοντας υπόψη τις πληροφορίες, θα συνδυάσουμε τα πάντα σε ένα PCB. Το τελικό προϊόν θα έχει ένα καλώδιο κορδέλας και ένα καλώδιο micro-usb για τη σύνδεση με το Pi. Το καλώδιο κορδέλας θα περιέχει όλα τα σήματα μεταξύ των δύο συσκευών, ενώ το καλώδιο micro-USB θα παρέχει την ισχύ 5V, 1 A που απαιτείται για την ενεργοποίηση του Pi. Έχοντας αυτό κατά νου, προχώρησα και αναδιάταξα τους ακροδέκτες GPIO που χρησιμοποιούνται στο Pi για να έχω όλα τα σήματα κοντά το ένα στο άλλο όπως φαίνεται στην εικόνα. Προφανώς, για να το κάνετε αυτό, θα πρέπει να αλλάξετε τις καρφίτσες GPIO σε άλλες καρφίτσες GPIO, ενώ αλλάζετε το Gnd με άλλο Gnd και τροφοδοτείτε με άλλους ακροδέκτες τροφοδοσίας χρησιμοποιώντας τη γενική καρφίτσα έξω από το Raspberry Pi. Αυτές οι αλλαγές θα καταγράφονται καθώς θα χρειαστούν αργότερα για την ενημέρωση του υλικολογισμικού που τρέχει στο Pi.

Βήμα 4: EasyEDA: Διαγράμματα

Σε αυτό το βήμα, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με το απλούστερο εργαλείο cad που υπάρχει. EasyEDA! όπως υποδηλώνει το όνομα, η εκμάθηση του τρόπου χρήσης αυτού του εργαλείου ανάπτυξης ιστοσελίδων πρέπει να είναι απλή. Επισυνάπτω τον σύνδεσμο στον ίδιο τον ιστότοπο μαζί με άλλες καλές αναφορές για να σας προωθήσουμε γρήγορα:

EasyEDA:

Εισαγωγικά βίντεο (από GreatScott):

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

Γρήγορο σεμινάριο από τους ίδιους τους προγραμματιστές του ιστότοπου:

Βήμα 5: Επιλέξτε τα απαραίτητα στοιχεία

Σε αυτό το βήμα πρέπει να επιλέξετε αν θέλετε να χρησιμοποιήσετε εξαρτήματα τρύπας ή επιφάνειας με βάση τη διάσταση της σανίδας, τον εξοπλισμό συγκόλλησης και τις δεξιότητές σας συγκόλλησης! Αποφάσισα να κάνω επιτοίχια τοποθέτηση για όλα τα εξαρτήματα, αν είναι δυνατόν, με λίγες εξαιρέσεις όπου η έκδοση SMD δεν είναι διαθέσιμη, για παράδειγμα, τα ρελέ.

Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να καθορίσετε το μέγεθος της συσκευασίας για όλα τα καλύμματα, αντιστάσεις, διόδους κλπ … Στην περίπτωσή μου, αποφάσισα να σταθώ στο 1206 για τα πιο κοινά εξαρτήματα.

Εδώ πάλι υπάρχουν πολλά διαδικτυακά σεμινάρια σχετικά με τις τεχνικές συγκόλλησης επιφανειών. Βασίστηκα ιδιαίτερα στο σεμινάριο του Dave Jone για αυτό το θέμα (που συνδέεται παρακάτω), μπορείτε να παρακολουθήσετε τα άλλα δύο σεμινάρια συγκόλλησης:

EEVblog #186 - Sutering Tutorial Part 3 - Surface Mount

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

Ξέρω ότι το βίντεο είναι μεγάλο, αλλά ο φίλος μιλάει για άλλα ενδιαφέροντα πράγματα, ενώ σας διδάσκει πώς να κολλάτε. Προφανώς, έχει περισσότερη εμπειρία από τους περισσότερους χομπίστες εκεί έξω, όπως εσύ και εγώ, οπότε θα πρέπει να είναι εντάξει.

Βήμα 6: Σχεδιάστε σχήματα για τα στοιχεία που λείπουν

Το EasyEDA διαθέτει τη συντριπτική πλειοψηφία των εξαρτημάτων που σχεδίαζα να παραγγείλω εκτός από μία συσκευή. Τούτου λεχθέντος, δεν πρέπει να αποτελεί πρόβλημα, καθώς αυτό το λογισμικό σάς επιτρέπει να προσθέτετε τα σχέδιά σας στην ηλεκτρονική βιβλιοθήκη.

Χρειάστηκε να προσθέσω "θηλυκό βύσμα D-SUB 15" (digikey:

Ελέγχοντας τα φύλλα δεδομένων της συσκευής στο σύνδεσμο, θα μπορείτε να αντιγράψετε τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του στοιχείου. Αυτό πρέπει να περιλαμβάνει αποστάσεις, διαστάσεις καθώς και κατεύθυνση της συσκευής. Εάν είστε αρκετά τυχεροί, μερικές φορές οι κατασκευαστές περιλαμβάνουν τα σχέδια PCB για να τα αντιγράψετε και να τα επικολλήσετε με μη αυτόματο τρόπο στο easyeda.

Βήμα 7: Σχεδιάστε τη διάταξη PCB σας

Τοποθετώντας τα διάφορα εξαρτήματα στην πλακέτα, θα πρέπει να βεβαιωθείτε ότι μειώνετε το μήκος των ιχνών σύνδεσης. Όσο περισσότερο είναι αυτά τα τελευταία, τόσο πιο εκτεθειμένες είναι οι γραμμές σήματος σε παρεμβολές σύνθετης αντίστασης και θορύβου. Έχοντας κατά νου αυτόν τον χρυσό κανόνα, προχώρησα και τοποθέτησα όλα τα εξαρτήματά μου όπως φαίνεται στο βίντεο.

Βήμα 8: Τρίψτε τους αριθμούς

Σε αυτό το βήμα θα πρέπει να καθορίσετε το σωστό πλάτος ίχνους που θα χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση διαφορετικών στοιχείων. Το πάχος ίχνους του Easyeda είναι τυποποιημένο σε 1oz (η φθηνή επιλογή σας). Αυτό σημαίνει ότι πρέπει απλώς να έχετε μια πρόχειρη εκτίμηση του ρεύματος που ρέει σε καθένα από τα ίχνη. Με βάση την εφαρμογή, αποφάσισα να διορθώσω 30mil για τα περισσότερα από τα ίχνη ισχύος μου (για μέγιστο 1 A) και 10 ~ 15 mil για τα ίχνη σήματος (για μέγιστο 100 mm A).

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κάποια ηλεκτρονική αριθμομηχανή ιχνών όπως αυτή για να λάβετε αυτούς τους αριθμούς.

Online Trace Calculator:

Βήμα 9: Συνδέστε το

Μόλις καθοριστεί το πάχος του αγώνα για διαφορετικές γραμμές, είναι καιρός να κάνετε την καλωδίωση όλων των εξαρτημάτων. Εάν έχετε τοποθετήσει τα εξαρτήματά σας σύμφωνα με τους γενικούς κανόνες σχεδιασμού PCB (που συνδέονται παρακάτω), θα πρέπει να μπορείτε να κάνετε την καλωδίωση εύκολα. Στο τέλος αφού προσθέσετε την επίστρωση χαλκού, θα καταλήξετε με ένα ολοκληρωμένο PCB έτοιμο για παραγγελία. Για αυτό, συνιστώ να χρησιμοποιείτε τον ιστότοπο συνεργατών στο easyeda, JLCPCB (συνδέεται παρακάτω), όταν παραγγέλνετε δεν χρειάζεται να κάνετε αλλαγές στις τυπικές επιλογές παραγγελίας. Επίσης, εάν συγκολλάτε περισσότερους από έναν πίνακες, σας συνιστώ να παραγγείλετε το φύλλο στένσιλ που συνοδεύει το μεταφορτωμένο αρχείο gerber. Κάτι τέτοιο θα σας επιτρέψει να εξοικονομήσετε πολύ χρόνο κατά τη διαδικασία συγκόλλησης.

Βήμα 10: Timeρα για σοβαρή συγκόλληση

Δεδομένου ότι κολλάω μόνο ένα εξάρτημα για να δοκιμάσω το σχέδιό μου, έφερα τη συγκόλληση χειροκίνητα για να ενισχύσω τις ικανότητές μου σε αυτόν τον τομέα. Το τελικό προϊόν θα μοιάζει με τη συνημμένη εικόνα.

Βήμα 11: Κάντε τους τελικούς ελέγχους

Σε αυτό το τελευταίο βήμα, θα χρειαστεί να κάνετε βασική δοκιμή συνέχειας των σημαντικών σας ιχνών, όπως οι γραμμές ρεύματος. Αυτό θα σας βοηθήσει να αποφύγετε να καταστρέψετε οτιδήποτε συνδέεται με την πλακέτα σας (στην περίπτωσή μου: Το βατόμουρο Pi). Και ακριβώς έτσι, χρησιμοποιώντας αντίστροφη μηχανική, μπόρεσα να δημιουργήσω μια συσκευή απόδειξης κραδασμών.

Όπως πάντα, ευχαριστώ που ακολουθήσατε τις ιστορίες μου με τη μηχανική. Μη διστάσετε να μου αρέσει, να μοιραστείτε ή να σχολιάσετε οποιαδήποτε από τις αναρτήσεις μου.

Μέχρι την επόμενη φορά, Υγεία: D