לוח ארדואינו מוזהב: 12 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

מַטָרָה

מטרת לוח זה היא להיות בעלת אותה פונקציונליות בדיוק כמו Arduino Uno, אך עם תכונות עיצוב משופרות. הוא יכלול תכונות עיצוב להפחתת רעש כגון שיפור ניתוב וניתוק קבלים. נשמור על טביעת הרגל הסטנדרטית של לוח Arduino, כך שהיא תואם מגנים; עם זאת, שורה של סיכות החזרה תתווסף מחוץ לטביעת הרגל הזו כדי לשפר את פריסת הלוח על ידי הפחתת דיבור חוצה לאותות היורדים מהלוח. יתר על כן, קריסטל 16 מגה -הרץ ישמש עבור שעון המערכת במקום מהוד כדי להגביר את דיוק השעון ויציבותו

תקציב כוח

עוצמת הכניסה תהיה זהה למה שנדרש להפעלת Arduino Uno. הטווח המומלץ של מתח הכניסה הוא 7 עד 12 וולט. אם הוא מסופק עם פחות מ -7 וולט, סיכת הפלט של 5 וולט עשויה לספק פחות מחמישה וולט והלוח עלול להפוך ליציב. אם משתמשים ביותר מ- 12 וולט, ווסת המתח עלול להתחמם יתר על המידה ולפגוע בלוח. ה- Atmega 328 ישתמש 5 V במקום 3.3 V כדי לקבל את מהירות השעון המהירה ביותר.

סיכונים פוטנציאליים:

קבלת רכיבים פגומים היא סיכון פוטנציאלי שניתן למזער אותו על ידי הזמנת תוספות.

הכוונה של שבבי ה- IC כמו Atmega 328 עלולה לגרום לחיבורים שגויים לסיכות. נבדוק את הכיוון הנכון לפני הלחמתו.

המתחים המכניים המונחים על סיכות הפלט עלולים לשבור חיבורים. אנו נשתמש בתושבות דרך חורים כדי להבטיח שזה לא יקרה.

בעת הלחמה קיים פוטנציאל למפרקי הלחמה קרה. אנו יכולים להקל על כך על ידי בדיקת כל חיבור לאחר יצירת המפרק.

זיהוי לאן חלקים על הלוח עלול להיות קשה.

הכללת זיהוי מסך משי תקל על זה.

תוכנית העלאה:

מתגים יוצבו כדי לבודד את מעגלי המשנה של הלוח ויאפשרו לנו להרכיב ולבדוק חתיכות של הלוח אחת בכל פעם ולוודא שכל חלק עובד כהלכה לפני שממשיכים הלאה ומרכיבים את שאר החזיר.

שלב 1: סכמטי

הסכימה נוצרה על ידי התייחסות לסכימות Arduino Uno של קוד פתוח והתאמתה לשיפור תקינות האות.

שלב 2: פריסת PCB

שלב 3: הרכבה

התחלנו להרכיב את ה- PCB עם קבלים הניתוק והפיוזים.

לאחר מכן הלחמנו את שבבי החשמל ושבב הדיודה ESD. שבב הגנת ה- ESD היה קשה להלחמה בשל גודל השבב הקטן והרפידות הקטנות, אך סיימנו בהצלחה את ההרכבה.

אכן נתקלנו בבעיה שבה הלוח שלנו לא התאפס, אך זה היה בגלל שהכפתור שלנו יצר קשר לקוי. לאחר לחיצה על הכפתור בכוח כלשהו, הוא חזר למצב תפקודי ועבד כרגיל

שלב 4: רעש החלפה: פין 9

להלן שתי תמונות בהן משווים את רעשי המיתוג מהסיכות 9-13. צילומי ההיקף הירוקים מייצגים את הלוח המסחרי, צילומי ההיקף הצהובים מייצגים את לוח הבית שלנו, והאותות הכחולים מייצגים אותות טריגר לקבלת צילום צילום נקי ועקבי.

קשה לראות את התיוג על צילומי ההיקף, אך ללוח המסחרי (ירוק) יש רעש מיתוג לשיא של כארבעה וולט. ללוח הבית שלנו יש רעש מיתוג של כשני וולט. זהו הפחתה של 50% ברעשי ההחלפה על סיכה 9.

שלב 5: רעש החלפה: פין 10

בסיכה 10, רעש המיתוג בלוח המסחרי גדול מארבעה וולט. זה יושב בערך 4.2 וולט לשיא. בלוח הבית שלנו, רעש המיתוג הוא בדיוק מעל שני וולט לשיא. מדובר בערך בהפחתה של 50% ברעשי המיתוג.

שלב 6: רעש החלפה: פין 11

על פין 11 בלוח המסחרי, רעש המיתוג בגובה עד נמוך הוא כ -800 mV ורעש המיתוג הנמוך לגבוה הוא כ -900 mV. בלוח הבית שלנו, רעש המיתוג בגובה-נמוך הוא כ- 800 mV ורעש המיתוג שלנו מהנמוך לגבוה הוא כ -200 mV. הפחתנו את רעש המיתוג הנמוך לגבוה באופן דרמטי, אך לא ממש השפיענו על רעש המיתוג גבוה עד נמוך.

שלב 7: רעש החלפה: פין 12

בסיכה 12, השתמשנו ב- IO מיתוג כדי להפעיל את צילומי ההיקף הן בלוח המסחרי והן בלוח הבית. בלוח המסחרי, רעש המיתוג הוא בערך 700mV משיא לשיא ולוח הבית יש שיא לשיא של 150mV. מדובר בירידה של כ -20% ברעש המיתוג.

שלב 8: רעש החלפה: פין 13

על פין 13, הלוח המסחרי מציג רעש מיתוג של ארבעה וולט משיא לשיא ולוח הבית שלנו מראה מעט או ללא רעש מיתוג. זהו הבדל עצום ומהווה סיבה לחגיגה

שלב 9: יצירת לוח פונקציות מיוחדות חדש באמצעות העיצוב המשופר שלנו

מטרתו של לוח זה היא להרחיב את לוח הגולדן הארדואינו שלנו, עם תכונות עיצוב משופרות ורכיבים נוספים כגון נוריות LED שמשנות צבע וחיישן דופק. הוא יכלול תכונות עיצוב להפחתת רעש כגון שיפור ניתוב, שימוש בשתי שכבות PCB נוספות כדי להפוך אותו ללוח בעל 4 שכבות וניתוק קבלים מסביב למסילות החשמל והחלפת קלט/פלט. כדי ליצור את חיישן פעימות הלב נשתמש בפוטודיודה הממוקמת בין שתי נוריות LED, אשר תמדוד את האור המוחזר מהדם באצבע המונחת מעל חיישן פעימות הלב. בנוסף, נכלול נוריות ניתנות להתייחסות בנפרד הנשלטות באמצעות I2C.

עוצמת הכניסה תהיה זהה למה שנדרש להפעלת Arduino Uno. הטווח המומלץ של מתח הכניסה הוא 7 עד 12 וולט. אם הוא מסופק עם פחות מ -7 וולט, סיכת הפלט של 5 וולט עשויה לספק פחות מחמישה וולט והלוח עלול להפוך ליציב. אם משתמשים ביותר מ- 12 וולט, ווסת המתח עלול להתחמם יתר על המידה ולפגוע בלוח. ה- Atmega 328 ישתמש 5 V במקום 3.3 V כדי לקבל את מהירות השעון המהירה ביותר.

שלב 10: סכמטי

שלב 11: פריסת הלוח

שכבת כוח מזלג ושכבה טחונה לשפוך מוסתר כדי לראות עקבות. כאשר לוח זה תוכנן, טביעת הרגל של USB הייתה למעשה מכוונת לאחור במקרה. יש להפוך אותו כך שכבל יוכל להתחבר כראוי.

שלב 12: הרכבה

לא צולמו תמונות בכל שלב, אך התמונה שלהלן מציגה את ההעלאה האחרונה של הלוח. סיכות הכותרת לא נוספו כיוון שהתפקיד העיקרי של לוח זה הוא הוספת נוריות LED ו- ADC. יציאת ה- USB צריכה להיות בכיוון ההפוך, כך שלא יהיה צורך להגיע לכבל על פני הלוח.