برد آردوینو طلایی: 12 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

هدف

هدف از این برد داشتن عملکرد دقیقاً مشابه Arduino Uno است ، اما با ویژگی های طراحی بهبود یافته است. این شامل ویژگی های طراحی برای کاهش نویز مانند بهبود مسیریابی و جداسازی خازن ها می شود. ما رد پای استاندارد برد برد آردوینو را حفظ می کنیم تا با سپرها سازگار باشد. با این حال ، یک ردیف پین بازگشتی به خارج از این جای پا اضافه می شود تا با کاهش گفتگوی متقابل سیگنالهایی که از صفحه خارج می شوند ، صفحه را بهبود بخشید. علاوه بر این ، یک کریستال 16 مگاهرتز برای ساعت سیستم به جای رزوناتور برای افزایش دقت و ثبات ساعت استفاده می شود

بودجه قدرت

قدرت ورودی همان چیزی است که برای تغذیه Arduino Uno مورد نیاز است. محدوده توصیه شده ولتاژ ورودی 7 تا 12 ولت است. در صورت تغذیه کمتر از 7 ولت ، پین خروجی 5 ولت ممکن است کمتر از پنج ولت تغذیه کند و برد ممکن است ناپایدار شود. در صورت استفاده از بیش از 12 ولت ، تنظیم کننده ولتاژ می تواند بیش از حد گرم شود و به برد آسیب برساند. Atmega 328 از 5 ولت به جای 3.3 ولت برای سریعترین سرعت ساعت استفاده می کند.

مدیریت ریسک خطرات احتمالی:

دریافت اجزای معیوب یک خطر بالقوه است که می توان با سفارش موارد اضافی آن را کاهش داد.

عدم وجود چیپ های IC مانند Atmega 328 می تواند منجر به اتصال نادرست به پین ها شود. قبل از لحیم کاری آن ، جهت صحیح آن را بررسی می کنیم.

تنش های مکانیکی روی پین های خروجی می تواند اتصالات را قطع کند. ما برای اطمینان از این که این اتفاق نمی افتد ، از پایه های سوراخ استفاده می کنیم.

هنگام لحیم کاری ، امکان اتصال لحیم سرد وجود دارد. ما می توانیم با بررسی هر اتصال پس از ایجاد اتصال ، این امر را کاهش دهیم.

شناسایی جایی که قطعات روی صفحه می روند ممکن است دشوار شود.

گنجاندن شناسه های صفحه ابریشم این کار را آسان تر می کند.

برنامه توسعه:

سوئیچ ها برای جدا کردن زیر مدارهای تخته قرار داده می شوند و به ما امکان می دهد قطعات تخته را یکی یکی مونتاژ و آزمایش کرده و قبل از حرکت و مونتاژ بقیه گرازها از عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل کنیم.

مرحله 1: شماتیک

طرح کلی با ارجاع به شماتیک منبع باز Arduino Uno و تنظیم آن برای بهبود یکپارچگی سیگنال ایجاد شده است.

مرحله 2: طرح PCB

مرحله 3: مونتاژ

ما مونتاژ PCB را با خازن های جدا و فیوزها شروع کردیم.

سپس تراشه های قدرت و تراشه دیود ESD را لحیم کردیم. لحیم کاری تراشه محافظ ESD به دلیل اندازه کوچک تراشه و پدهای کوچک دشوار بود ، اما ما مونتاژ را با موفقیت انجام دادیم.

ما با مشکلی روبرو شدیم که برد ما بازنشانی نمی شد ، اما این به این دلیل بود که دکمه ما تماس ضعیفی برقرار می کرد. پس از فشار دادن دکمه با کمی نیرو ، به حالت عملکردی بازگشت و به طور عادی کار کرد

مرحله 4: تغییر نویز: پین 9

در اینجا دو تصویر وجود دارد که در آنها صداهای سوئیچینگ از پین های 9-13 مقایسه می شوند. عکسهای سبز رنگ نمایانگر صفحه تجاری ، عکسهای زرد رنگ نمایانگر صفحه داخلی ما و سیگنالهای آبی نشان دهنده سیگنال های ماشه ای برای بدست آوردن یک تصویر منظم و تمیز است.

مشاهده برچسب روی عکس های محدوده دشوار است ، اما تخته تجاری (سبز) دارای حداکثر نویز سوئیچینگ در حدود چهار ولت است. برد داخلی ما دارای صدای سوئیچینگ تقریباً دو ولت است. این 50٪ کاهش نویز سوئیچ روی پین 9 را کاهش می دهد.

مرحله 5: تغییر نویز: پین 10

در پین 10 ، صدای سوئیچینگ روی برد تجاری بیشتر از چهار ولت است. تقریباً در 4.2 ولت قله تا قله نشسته است. در صفحه داخلی ما ، سر و صدای سوئیچینگ دقیقاً بالاتر از دو ولت پیک به پیک است. این میزان نویز سوئیچینگ را حدود 50 درصد کاهش می دهد.

مرحله 6: تغییر نویز: پین 11

در پین 11 روی برد تجاری ، سر و صدای سوئیچینگ از بالا به پایین حدود 800 میلی ولت و سر و صدای سوئیچینگ کم به زیاد حدود 900 میلی ولت است. در برد داخلی ما ، صدای سوئیچینگ از بالا به پایین حدود 800 میلی ولت است و سر و صدای سوئیچینگ ما از کم به زیاد تقریباً 200 میلی ولت است. نویز سوئیچینگ کم به زیاد را به طور چشمگیری کاهش دادیم ، اما نویز سوئیچینگ بالا به پایین را واقعا تحت تأثیر قرار ندادیم.

مرحله 7: تغییر نویز: پین 12

در پین 12 ، از یک IO سوئیچینگ برای فعال کردن عکس های دامنه در برد تجاری و داخلی استفاده کردیم. در برد تجاری ، سر و صدای سوئیچینگ در حدود 700mV پیک به پیک و برد داخلی دارای حداکثر قله تا 150mV است. این تقریباً 20 decrease کاهش نویز سوئیچینگ است.

مرحله 8: تغییر نویز: پین 13

در پین 13 ، هیئت مدیره نویز سوئیچینگ چهار ولت را به اوج نشان می دهد و برد داخلی ما صدای سوئیچینگ را تا حد کمی نشان می دهد. این تفاوت بزرگی است و جای جشن دارد

مرحله 9: ایجاد یک تابلوی عملکرد ویژه جدید با استفاده از طراحی بهبودیافته ما

هدف از این برد گسترش برد برد طلایی آردوینو است ، با ویژگی های طراحی بهبود یافته و اجزای اضافی مانند LED های تغییر رنگ و سنسور ضربان قلب. این شامل ویژگی های طراحی برای کاهش نویز مانند بهبود مسیریابی ، استفاده از 2 لایه اضافی PCB برای تبدیل آن به یک صفحه 4 لایه ، و جدا کردن خازن ها در اطراف ریل های برق و سوئیچینگ/خروجی است. برای ایجاد سنسور ضربان قلب ، ما از یک دیود نوری که بین دو LED قرار گرفته است استفاده می کنیم ، که نور بازتاب شده از خون را در انگشت که روی سنسور ضربان قلب قرار گرفته است اندازه گیری می کند. علاوه بر این ، LED های آدرس پذیر جداگانه ای را که از طریق I2C کنترل می شوند ، قرار خواهیم داد.

قدرت ورودی همان چیزی است که برای تغذیه Arduino Uno مورد نیاز است. محدوده توصیه شده ولتاژ ورودی 7 تا 12 ولت است. در صورت تغذیه با ولتاژ کمتر از 7 ولت ، پین خروجی 5 ولت ممکن است کمتر از پنج ولت تغذیه کند و برد ممکن است ناپایدار شود. در صورت استفاده از ولتاژ بیش از 12 ولت ، تنظیم کننده ولتاژ می تواند بیش از حد گرم شود و به برد آسیب برساند. Atmega 328 از 5 ولت به جای 3.3 ولت برای سریعترین سرعت ساعت استفاده می کند.

مرحله 10: شماتیک

مرحله 11: چیدمان تخته

لایه قدرت Pour و Ground Layer Pour برای مشاهده آثار مخفی شده است. هنگامی که این برد طراحی شد ، رد پای USB در واقع به طور تصادفی به سمت عقب متمایل شد. باید آن را بچرخانید تا کابل بتواند به درستی وصل شود.

مرحله 12: مونتاژ

در هر مرحله عکس گرفته نشده است ، اما عکس زیر نشان دهنده نهایی تخته است. پین های هدر اضافه نشده اند زیرا وظیفه اصلی این برد اضافه کردن LED ها و ADC است. پورت USB باید در جهت مخالف باشد به طوری که نیازی به کابل نباشد.