Placa Golden Arduino: 12 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Scop

Scopul acestei plăci este de a avea exact aceeași funcționalitate ca un Arduino Uno, dar cu caracteristici de design îmbunătățite. Acesta va include caracteristici de proiectare pentru a reduce zgomotul, cum ar fi îmbunătățirea condensatorilor de rutare și decuplare. Vom păstra amprenta standard pin-out a plăcii Arduino, astfel încât să fie compatibilă cu scuturile; cu toate acestea, un rând de pini de întoarcere va fi adăugat în afara acestei amprente pentru a îmbunătăți aspectul plăcii prin reducerea vorbirii încrucișate pentru semnalele care ies de pe placă. În plus, un cristal de 16 MHz va fi utilizat pentru ceasul sistemului în locul unui rezonator pentru a crește precizia și stabilitatea ceasului

Buget de putere

Puterea de intrare va fi aceeași cu cea necesară pentru alimentarea unui Arduino Uno. Gama recomandată de tensiune de intrare este de la 7 la 12 volți. Dacă este furnizat cu mai puțin de 7 V, pinul de ieșire de 5 V poate furniza mai puțin de cinci volți, iar placa poate deveni instabilă. Dacă utilizați mai mult de 12 V, regulatorul de tensiune ar putea supraîncălzi și deteriora placa. Atmega 328 va folosi 5 V în loc de 3,3 V pentru a avea cea mai mare viteză de ceas.

Managementul riscurilor Riscuri potențiale:

Primirea componentelor defecte este un risc potențial care poate fi atenuat prin comandarea suplimentelor.

Orientarea greșită a cipurilor IC, cum ar fi Atmega 328, ar putea duce la conexiuni incorecte la pini. Vom verifica orientarea corectă înainte de a-l lipi.

Tensiunile mecanice plasate pe pinii de ieșire ar putea rupe conexiunile. Vom folosi suporturi prin găuri pentru a ne asigura că acest lucru nu se va întâmpla.

La lipire există potențialul îmbinărilor de lipit la rece. Putem atenua acest lucru inspectând fiecare conexiune după formarea articulației.

Identificarea locurilor unde intră piesele pe tablă ar putea deveni dificilă.

Includerea identificărilor de mătase va face acest lucru mai ușor.

Plan de aducere:

Comutatoarele vor fi amplasate pentru a izola subcircuitele plăcii și a ne permite să asamblăm și să testăm piesele plăcii pe rând și să ne asigurăm că fiecare piesă funcționează corect înainte de a trece și de a asambla restul mistrețului

Pasul 1: Schematic

Schema a fost creată referindu-se la schemele open source Arduino Uno și ajustându-le pentru a îmbunătăți integritatea semnalului.

Pasul 2: Aspect PCB

Pasul 3: Asamblare

Am început asamblarea PCB-ului cu condensatorii de decuplare și siguranțele.

Apoi am lipit cipurile de putere și cipul cu diodă ESD. Cipul de protecție ESD a fost greu de lipit din cauza dimensiunii mici a cipului și a tampoanelor mici, dar am finalizat cu succes asamblarea.

Am întâmpinat o problemă în care consiliul nostru nu s-a resetat, dar acest lucru se datorează faptului că butonul nostru făcea un contact slab. După apăsarea butonului cu o anumită forță, a revenit la o stare funcțională și a funcționat normal

Pasul 4: Comutarea zgomotului: Pinul 9

Iată două imagini în care sunt comparate zgomotele de comutare de la pinii 9-13. Fotografiile cu lunetă verde reprezintă placa comercială, fotografiile cu lunetă galbenă reprezintă placa noastră internă, iar semnalele albastre reprezintă semnale de declanșare pentru a obține o lunetă curată și consecventă.

Este greu de văzut etichetarea pe fotografiile lunetei, dar placa comercială (verde) are un zgomot de comutare de vârf la vârf de aproximativ patru volți. Placa noastră internă are un zgomot de comutare de aproximativ doi volți. Aceasta reprezintă o reducere de 50% a zgomotului de comutare pe pinul 9.

Pasul 5: Comutarea zgomotului: Pinul 10

La pinul 10, zgomotul de comutare de pe placa comercială este mai mare de patru volți. Este așezat la aproximativ 4,2 volți de vârf la vârf. Pe placa noastră internă, zgomotul de comutare este chiar peste două volți de la vârf la vârf. Aceasta înseamnă o reducere de aproximativ 50% a zgomotului de comutare.

Pasul 6: Comutarea zgomotului: Pinul 11

La pinul 11 de pe placa comercială, zgomotul de comutare de la mare la mic este de aproximativ 800 mV, iar zgomotul de comutare de la mic la mare este de aproximativ 900 mV. Pe placa internă, zgomotul de comutare de la cel mai mare la cel mai mic este de aproximativ 800 mV, iar zgomotul nostru de comutare de la cel mai mic la cel mare este de aproximativ 200mV. Am redus dramatic zgomotul de comutare între cel mai mic și cel mai mare, dar nu am afectat cu adevărat zgomotul de comutare între cel mai mare și cel mai mic.

Pasul 7: Comutarea zgomotului: Pinul 12

La pinul 12, am folosit un IO de comutare pentru a declanșa fotografiile de scop atât în placa comercială, cât și în placa internă. În placa comercială, zgomotul de comutare este de aproximativ 700mV vârf la vârf, iar placa internă are un vârf la vârf de 150mV. Aceasta reprezintă o scădere de aproximativ 20% a zgomotului de comutare.

Pasul 8: Comutarea zgomotului: Pinul 13

La pinul 13, placa comercială arată un zgomot de comutare de patru volți de vârf la vârf, iar placa noastră internă prezintă un zgomot de comutare puțin sau deloc. Aceasta este o diferență masivă și este motiv de sărbătoare

Pasul 9: Crearea unei noi plăci de funcții speciale folosind designul nostru îmbunătățit

Scopul acestei plăci este să se extindă pe placa noastră Golden Arduino, cu caracteristici de design îmbunătățite și componente adăugate, cum ar fi LED-urile care schimbă culoarea și un senzor de bătăi ale inimii. Acesta va include caracteristici de proiectare pentru a reduce zgomotul, cum ar fi îmbunătățirea rutării, utilizarea a două straturi PCB suplimentare pentru a face o placă cu 4 straturi și decuplarea condensatorilor în jurul șinelor de alimentare și a comutării I / O. Pentru a crea senzorul bătăilor inimii vom folosi o fotodiodă plasată între două LED-uri, care va măsura lumina reflectată de sângele din degetul care este plasat peste senzorul bătăilor inimii. În plus, vom include LED-uri adresabile individual care sunt controlate prin I2C.

Puterea de intrare va fi aceeași cu cea necesară pentru alimentarea unui Arduino Uno. Gama recomandată de tensiune de intrare este de 7-12 volți. Dacă este furnizat cu mai puțin de 7 V, pinul de ieșire de 5 V poate furniza mai puțin de cinci volți, iar placa poate deveni instabilă. Dacă folosiți mai mult de 12 V, regulatorul de tensiune ar putea supraîncălzi și deteriora placa. Atmega 328 va folosi 5 V în loc de 3,3 V pentru a avea cea mai mare viteză de ceas.

Pasul 10: Schematic

Pasul 11: Aspectul plăcii

Turnarea stratului de putere și Turnarea stratului de sol ascuns pentru a vedea urmele. Când a fost proiectată această placă, amprenta USB a fost de fapt orientată înapoi din întâmplare. Ar trebui să fie răsturnat, astfel încât un cablu să se poată conecta corect.

Pasul 12: Asamblare

Imaginile nu au fost făcute la fiecare pas, dar fotografia de mai jos prezintă ultima prezentare a tabloului. Pinii antetului nu au fost adăugați, deoarece funcția principală a acestei plăci este de a adăuga LED-uri și ADC. Portul USB ar trebui să fie orientat în direcția opusă, astfel încât un cablu să nu fie nevoie să ajungă peste tablă.