طراحی PDB قدرتمند (برد توزیع نیرو) برای Pixhawk: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

یک PCB برای تغذیه همه آنها!

در حال حاضر اکثر مواد مورد نیاز برای ساخت یک هواپیمای بدون سرنشین در اینترنت با قیمت ارزان موجود است ، بنابراین ایده ساخت PCB خود ساخته به هیچ وجه ارزش چندانی ندارد مگر در مواردی که می خواهید یک پهپاد عجیب و قدرتمند بسازید. در این صورت بهتر است مدبر باشید یا در این باره آموزش دستورالعمل داشته باشید …؛)

مرحله 1: اهداف

اهداف این PCB (و دلایل عدم یافتن آن در اینترنت) عبارتند از:

1.- باید Pixhawk 4 را با اندازه گیری جریان ، اندازه گیری ولتاژ و همان کانکتور تغذیه کند.

2.- باید اتصالات ورودی/خروجی و FMU به پین ها هدایت شود ، در مورد من CAP & ADC مورد نیاز نیست.

3.- باید بتواند 5 موتور را با حداکثر جریان ترکیبی 200A ، بله ، 0 ، 2 کیلو آمپر تغذیه کند!

توجه: هنوز هم برای طرح هایی با موتورهای کمتر یا جریان کمتر مفید است. این فقط مورد من است.

مرحله 2: شماتیک و انتخاب اجزاء

خوب ، اکنون می دانیم که می خواهیم چه کار کنیم. برای ادامه ، ما طرحواره ها را طراحی می کنیم.

اگر نمی خواهید وسایل الکترونیکی پشت این برد را بفهمید فقط نمودارها را کپی کرده و به مرحله بعدی بروید.

نمودارها را می توان به دو قسمت اصلی تقسیم کرد ، DCDC برای تغذیه پیکساواک و توزیع قدرت موتورها.

با DCDC ساده ترین راه استفاده از DCDC Traco Power و اجتناب از طراحی آن است ، اما از آنجا که راه آسان را دوست ندارم ، از LM5576MH از Texas Instruments استفاده خواهم کرد. این یک DCDC است که می تواند خروجی را تا 3A مدیریت کند و برگه داده آن تمام اطلاعات مربوط به اتصالات و اجزای مورد نیاز را به شما می گوید و فرمول هایی را برای بدست آوردن مشخصات مورد نظر در اصلاح اجزای مورد استفاده DCDC دریافت می کند.

با این کار ، طراحی DCDC برای Pixhawk ، در مورد من ، همانطور که در تصویر دیده می شود به پایان می رسد.

از طرف دیگر توزیع نیرو شامل حس جریان و ولتاژ و خود توزیع است که در مرحله بعدی مورد بررسی قرار می گیرد.

سنجش ولتاژ به سادگی یک تقسیم کننده ولتاژ است که در حداکثر ولتاژ 60 ولت (حداکثر ولتاژ پشتیبانی شده توسط DCDC) یک سیگنال 3.3 ولت می دهد.

حس فعلی کمی پیچیده تر است ، حتی اگر ما هنوز از قانون اهم استفاده می کنیم. برای حس جریان ، از مقاومت های شنت استفاده می کنیم. برای به حداکثر رساندن مقدار جریانی که می توانند کنترل کنند ، از مقاومتهای 10 وات استفاده می شود. با این قدرت ، کوچکترین مقاومتهای شنت SMD را می توانم در 0.5 میلیمتر پیدا کنم.

با ترکیب داده های قبلی و فرمول توان ، W = I² × R ، حداکثر جریان 141A است که کافی نیست. به همین دلیل از دو مقاومت شنت به طور موازی استفاده می شود به طوری که مقاومت معادل 0.25 اهم و سپس حداکثر جریان 200A مورد نظر است. این مقاومتها نیز از دستگاههای تگزاس به INA169 متصل می شوند و مانند DCDC ، طراحی آن پس از برگه داده انجام می شود.

در نهایت کانکتورهای مورد استفاده از سری GHS از کانکتورهای JST هستند و برای ایجاد ارتباط مناسب ، pinout از pixhawk 4 دنبال می شود.

توجه: من جزء INA169 را در Altium نداشتم ، بنابراین فقط از تنظیم کننده ولتاژ با همان ردپا استفاده کردم.

توجه 2: توجه داشته باشید که برخی از اجزا قرار داده شده اند اما مقدار NO می گوید ، این بدان معناست که از آنها استفاده نمی شود مگر اینکه چیزی در طراحی اشتباه کار کند.

مرحله 3: طراحی PCB با Altium Designer

در این مرحله مسیریابی pcb انجام می شود.

ابتدا کاری که باید انجام شود قرار دادن اجزا و تعیین شکل تخته است. در این حالت دو ناحیه متفاوت ایجاد می شود ، DCDC و اتصالات و منطقه قدرت.

در ناحیه قدرت ، لنت ها خارج از برد هستند تا بتوان از لوله های کوچک کننده حرارتی پس از لحیم کاری استفاده کرد و اتصال به خوبی محافظت می شود.

پس از انجام این کار ، مسیریابی اجزای بعدی است ، برای این کار از دو لایه به طور موثر استفاده می شود و از آثار بزرگتر در اتصالات برق استفاده می شود. و به یاد داشته باشید ، هیچ زاویه ای در آثار وجود ندارد!

هنگامی که مسیریابی انجام شد و قبلاً چند ضلعی ها اعمال نشدند ، در اینجا یک چند ضلعی GND در لایه زیرین و یک لایه دیگر در لایه بالا وجود دارد اما فقط DCDC و ناحیه اتصالات را می پوشاند. همانطور که در تصویر سوم نشان داده شده است ، منطقه قدرت لایه بالا برای ورودی ولتاژ استفاده می شود.

سرانجام ، این برد نمی تواند 200A که برای آن طراحی شده است را اداره کند ، بنابراین برخی از مناطق چند ضلعی بدون صفحه ابریشم در معرض دید قرار می گیرند ، همانطور که در دو تصویر اخیر مشاهده شده است ، به طوری که مقداری سیم بدون پوشش در آنجا لحیم می شود و سپس مقدار جریان که می تواند عبور از هیئت مدیره بیش از حد کافی برای برآوردن نیازهای ما است.

مرحله 4: ایجاد فایل های Gerber برای JLCPCB

پس از اتمام طراحی ، باید به واقعیت تبدیل شود. برای انجام این کار ، بهترین تولید کننده ای که من با آن کار کرده ام JLCPCB است ، آنها حتی قبل از پرداخت هزینه ، برد شما را بررسی می کنند تا اگر خطایی در آن پیدا کردند بتوانید بدون از دست دادن پول آن را برطرف کنید و به من اعتماد کنید ، این یک نجات دهنده واقعی است.

از آنجا که این تخته یک تخته دو لایه است و کمتر از 10x10 سانتی متر است ، 10 واحد هزینه حمل و نقل آن تنها 2 دلار + است ، بدیهی است که گزینه بهتری نسبت به انجام آن توسط خودتان است ، زیرا با قیمت پایین کیفیت کاملی دریافت می کنید.

برای ارسال طرح به آنها باید به فایل های gerber صادر شود ، آنها آموزش هایی برای Altium ، Eagle ، Kikad و Diptrace دارند.

در نهایت این فایلها فقط باید در وب سایت نقل قول خود بارگذاری شوند.

مرحله 5: پایان

و بس!

هنگامی که PCB وارد می شود قسمت جالب ، لحیم کاری و آزمایش می آید. و البته! عکسهای بیشتری بارگذاری می کنم!

در هفته بعد من نمونه اولیه خود را لحیم می کنم و آن را آزمایش می کنم ، بنابراین اگر می خواهید این پروژه را انجام دهید منتظر بمانید تا هر دو وضعیت بعدی علامت OK را نشان دهند. با این کار من از هرگونه کار بد یا جایگزینی مقاومتی جلوگیری می کنم

لحیم کننده: هنوز

تست: هنوز نیست

توجه داشته باشید که این لحیم کاری SMD است ، اگر برای اولین بار است که لحیم کاری می کنید یا آهن لحیم کاری خوبی ندارید ، پروژه دیگری را انجام دهید زیرا می تواند منبع مشکل باشد.

اگر کسی در مورد روند کار شک دارد ، شک نکنید با من تماس بگیرید.

همچنین اگر این کار را می کنید ، لطفاً دوست دارم بدانید و آن را ببینید!