עיצוב של PDB בעל הספק גבוה (לוח הפצת כוח) עבור Pixhawk: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

לוח PCB שיפעיל את כולם!

נכון לעכשיו רוב החומרים הדרושים לך לבניית מזל"ט זמינים באינטרנט בזול ולכן הרעיון להכין PCB שפותח בעצמו לא שווה את זה כלל למעט כמה מקרים שבהם אתה רוצה להכין מזל"ט מוזר ועוצמתי. במקרה כזה עדיף להיות בעל תושייה או שיהיה לך הדרכה בנושא Instructables …;)

שלב 1: מטרות

מטרות ה- PCB הזה (והסיבות לכך שאי אפשר למצוא אותו באינטרנט) הן:

1.- הוא חייב להפעיל את ה- Pixhawk 4 בעזרת המדד הנוכחי, מדידת המתח ואותו מחבר.

2.- חייב להיות שקלט I/O ומחברי FMU מכוונים לפינים, אין צורך ב- CAP & ADC במקרה שלי.

3.- הוא חייב להיות מסוגל להניע 5 מנועים עם זרם מקסימלי משולב של 200A, כן, 0, 2 קילו אמפר!

הערה: זה עדיין שימושי עבור עיצובים עם פחות מנועים או פחות זרם. זה רק המקרה שלי.

שלב 2: תרשימים ובחירת רכיבים

בסדר, עכשיו אנחנו יודעים מה אנחנו רוצים לעשות. כדי להמשיך נעצב את התרשימים.

אם אינך רוצה להבין את האלקטרוניקה מאחורי הלוח הזה פשוט העתק את התרשימים ועבור לשלב הבא.

ניתן לחלק את התרשימים לשני חלקים עיקריים, ה- DCDC להנעת הפיקסהוק וחלוקת הכוח של המנועים.

עם ה- DCDC הדרך הקלה ביותר היא להשתמש ב- DACC של Traco Power ולהימנע מעיצובו אך מכיוון שאני לא אוהב את הדרך הקלה אשתמש ב- LM5576MH מטקסס אינסטרומנטס. משולב זה הוא DCDC שיכול לנהל פלט עד 3A וגליון הנתונים שלו מספר לך את כל המידע על החיבורים והרכיבים הדרושים והוא נותן את הנוסחאות כדי לקבל את המפרט הרצוי של ה- DCDC לשנות את הרכיבים שבהם נעשה שימוש.

עם זאת העיצוב של ה- DCDC עבור הפיקהוק, במקרה שלי, מסתיים כפי שניתן לראות בתמונה.

בצד השני חלוקת הכוח מורכבת מחשת הזרם והמתח וההתפלגות עצמה שתיבחן בשלב הבא.

חישת המתח תהיה פשוט מחלק מתח שבמתח המרבי שלו 60 V (מתח מרבי הנתמך על ידי DCDC) הוא מעביר אות 3.3V.

החישה הנוכחית מעט מורכבת אפילו שאנו עדיין נשתמש בחוק אוהם. כדי לחוש את הזרם נשתמש בנגדי shunt. כדי למקסם את כמות הזרם שהם יכולים להתמודד, ישמשו נגדים של 10W. עם העוצמה הזו, נגדי הנחיתה הקטנים ביותר מסוג SMD שיכולתי למצוא הינם 0.5 מ מ.

שילוב הנתונים הקודמים ונוסחת ההספק, W = I² × R, הזרם המרבי הוא 141A, וזה לא מספיק. לכן ישמשו שני נגדי shunt במקביל כך שההתנגדות המקבילה תהיה של 0.25 מוהם ואז הזרם המרבי 200A הרצוי. נגדים אלה יחוברו ל- INA169 גם ממכשירי טקסס, וכמו ב- DCDC, עיצובו ייעשה בעקבות גליון הנתונים.

לבסוף המחברים המשמשים הם מסדרת GHS ממחברי JST ועקיפת ה- pinout מ- pixhawk 4 מתבצעת כדי ליצור את החיבור הנכון.

הערה: לא היה לי רכיב INA169 באלטיום אז פשוט השתמשתי בווסת מתח עם אותה טביעת רגל.

הערה 2: שים לב שחלק מהרכיבים ממוקמים אך הערך אומר לא, כלומר לא נעשה בהם שימוש אלא אם כן משהו בעיצוב עובד לא תקין.

שלב 3: עיצוב ה- PCB עם Altium Designer

בשלב זה ייעשה ניתוב ה- PCB.

ראשית, מה שצריך לעשות הוא הצבת הרכיבים והגדרת צורת הלוח. במקרה זה יבוצעו שני אזורים שונים, ה- DCDC והמחברים, ואזור הכוח.

באזור הכוח הרפידות יוצאות מהלוח כך שניתן להשתמש באיזה צינור כיווץ חום לאחר הלחמה והחיבור יישאר מוגן היטב.

ברגע שזה נעשה, הבא הוא ניתוב הרכיבים, לשם כך משתמשים בשתי השכבות ביעילות ומשתמשים עקבות גדולים יותר בחיבורי החשמל. וזכור, אין זוויות ישרות עקבות!

לאחר ביצוע הניתוב ולא לפני כן, הפוליגונים מוחלים, כאן יהיה מצולע GND בשכבה התחתונה ועוד אחד בשכבה העליונה אך רק מכסה את אזור ה- DCDC והמחברים. אזור הכוח של השכבה העליונה ישמש לקלט המתח כפי שמוצג בתמונה השלישית.

לבסוף, לוח זה לא יכול היה להתמודד עם 200A שאליו הוא מיועד, כך שחלק מהאזורים של המצולע ייחשפו ללא מסך משי, כפי שניתן לראות בשתי התמונות האחרונות, כך שחוט חשוף כלשהו יומלח שם ואז כמות הזרם שיכולה לעבור על הלוח הוא יותר ממספיק כדי למלא את הדרישות שלנו.

שלב 4: יצירת קבצי Gerber עבור JLCPCB

לאחר שהעיצוב סיים הוא חייב להפוך למציאות. לשם כך היצרן הטוב ביותר איתו עבדתי הוא JLCPCB, הם בודקים את הלוח שלך עוד לפני שאתה משלם עליו, כך שאם הם ימצאו איתו שגיאה תוכל לתקן אותו מבלי להפסיד כסף, ותאמין לי, זהו הצלת חיים אמיתית.

מכיוון שהלוח הזה הוא לוח דו שכבתי וגודלו פחות מ 10x10 ס מ, 10 יחידות עולות רק 2 $ + המשלוח, ללא ספק אפשרות טובה יותר מאשר לעשות זאת בעצמך מכיוון שבמחיר נמוך אתה מקבל איכות מושלמת.

כדי לשלוח להם את העיצוב יש לייצא אותו לקבצי גרבר, יש להם הדרכות עבור Altium, Eagle, Kikad ו- Diptrace.

לבסוף, יש להעלות קבצים אלה לאתר הצעות המחיר שלהם.

שלב 5: סיום

וזה הכל!

כאשר מגיעים ה- PCB מגיעים החלק המגניב, הלחמה ובדיקה. וכמובן! אני אעלה עוד תמונות!

במהלך השבוע שלאחר מכן אלחם את אב הטיפוס שלי ואבדוק אותו, כך שאם תרצה לבצע את הפרויקט הזה המתן עד ששני סימוני המצב הבאים יהיו תקינים. עם זה אני ימנע ממך כל עבודה שהסתבכה או החלפת התנגדות

הלחמה: עדיין לא

מבחן: עדיין לא

שימו לב שמדובר בהלחמה SMD, אם זו הפעם הראשונה בהלחמה או שאין לכם מגהץ נחמד, שקול לבצע פרויקט אחר מכיוון שהוא יכול להוות מקור לצרות.

אם למישהו יש ספק לגבי התהליך אל תהסס לפנות אלי.

גם אם אתה עושה את זה, בבקשה, אשמח לדעת ולראות את זה!