پروژه 2: چگونه مهندسی معکوس کنیم: 11 مرحله (همراه با تصاویر)

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

سلام دوست سرگرم کننده ،

یکی از دوستان خوبم چندین جزء را به همراه Raspberry Pi جمع آوری کرده بود تا پروتکل RS232 را به TTL رمزگشایی کند. نتیجه نهایی همه در یک جعبه که شامل 3 جزء اصلی بود ، ریخته شد: یک مبدل قدرت برای تغذیه Pi ، یک رله دو کاناله که اطمینان می دهد با کنترل زمان برقراری ارتباط ، قدرت هدر نمی رود و یک مبدل ماژول RS232 به TTL. وظیفه موجود ایجاد راه حل بهتری است که همه سخت افزارها را در یک PCB ترکیب کند. نتیجه نهایی دارای عناصر کمتری در اطراف -> کابلهای کمتر -> طراحی ضد لرزش خواهد بود. این بدان معناست که وظیفه مورد نظر یک کار مهندسی معکوس سخت افزاری است. مراحل زیر باید به حل وظایفی از این دست کمک کند.

مرحله 1: قطعات را شناسایی کنید

بر اساس یکی از موارد زیر باید google کنید:

- استفاده از نام چاپ شده روی خود تخته.

- استفاده از عملکرد دستگاه.

-با استفاده از جزء اصلی در خود تخته: به دنبال چیپس های گوشتی باشید -> نام آنها را دریافت کنید -> برنامه آنها را در گوگل جستجو کنید.

- گوگل کلمات کلیدی را پیدا کرده و به پایین اسکرول کنید تا دستگاه را پیدا کنید یا به جستجویی دیگر منتهی شوید.

به طور خلاصه ، من هر سه دستگاه را پیدا کردم و جلو رفتم و آنها را در ebay سفارش دادم:

- MAX3232 به TTL:

-رله دو کاناله 5V: https://www.ebay.ca/itm/5V-Dual-2-Channels-Relay-Module-With-optocoupler-For-PIC-AVR-DSP-ARM-Arduino/263347137695؟hash= item3d50b66c9f: g: DlUAAOSwIVhaG-gf

-مبدل باک DC-DC: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Power-Suppply/122398869642؟ hash = item1c7f8a888a: g: 3vkAAOSwuxFYyQyb

مرحله 2: زمان دستیابی به برخی از طرح های مدار

هنگام جستجوی نمودارهای مدار ، مهم است که عملکرد اصلی هر برد را در نظر داشته باشید.

هنگامی که نمودارهای مدار پیدا شد ، به digikey (یا موس ، یا هر چیزی که می خواهید عناصر را از آن سفارش دهید) بروید و ببینید آیا تراشه اصلی موجود است یا نه ، زیرا بعداً آن را سفارش می دهید.

همه عناصر دیگر باید در دسترس باشند اکثر وب سایت های الکترونیکی (دیودها ، درپوش ها ، سلف ها ، مقاومت ها …) گاهی اوقات ، ممکن است در یافتن موارد در اندازه یا بسته مناسب (از طریق سوراخ ، نصب روی سطح ، …)

در صورتی که این امر در مراحل بعدی طراحی اهمیت دارد ، لطفاً این جزئیات را در نظر داشته باشید.

بنابراین من با برگه های داده زیر به پایان رسیدم:

-MAX3232 به TTL:

- رله دو کاناله 5 ولت:

- مبدل باک DC-DC:

همانطور که قبلاً ذکر شد و جستجوی اجزای مورد استفاده در وب سایت Digikey را شروع کردم ، من توانستم همه آنها را به جز یک جزء در مورد مبدل باک DC-DC پیدا کنم ، به طور خاص من نتوانستم مبدل باک XLSEMI XL4015 را پیدا کنم (در LCSC یافت شد!) برای اجتناب از سفارش از دو وب سایت مختلف و در نتیجه دو بار پرداخت هزینه ، من تصمیم گرفته ام که مبدل موجود را دور بزنم و به دنبال طراحی دیگری باشم که از اجزای موجود در Digikey استفاده می کند. بنابراین من این طرح کلی را دنبال کردم:

مبدل جدید Buck:

با اطمینان از اینکه جریان و ولتاژ برای تغذیه Pi کافی است ، در نهایت همه عناصری را که در PCB اصلی من استفاده خواهند شد ، شناسایی کردم.

مرحله 3: تصویر بزرگ را در ذهن داشته باشید

این مرحله واقعاً مهم است ، زیرا لحن طراحی کلی را تعیین می کند. وظیفه من این است که تعداد سیمهایی که در داخل جعبه قرار گرفته اند را کاهش دهم زیرا این آخرین سیم در محیطی با ارتعاشات زیاد قرار می گیرد. برای مقابله با این مشکل ، مجبور شدم خطوط برق (تغذیه Pi) را از خطوط سیگنال مورد استفاده برای رمزگشایی و ارتباط بین دستگاهها جدا کنم. با در نظر گرفتن اطلاعات ، ما همه چیز را در یک PCB ترکیب می کنیم. محصول نهایی دارای یک کابل روبان و یک کابل micro-usb برای برقراری ارتباط با Pi خواهد بود. کابل روبان حاوی تمام سیگنال های بین دو دستگاه است ، در حالی که کابل micro-USB 5V ، 1 A برق مورد نیاز برای روشن شدن Pi را تأمین می کند. با این اوصاف ، من جلو رفتم و پین های GPIO مورد استفاده در Pi را مجدداً مرتب کردم تا همه سیگنال ها به هم نزدیک باشند ، همانطور که در تصویر نشان داده شده است. بدیهی است ، برای انجام این کار ، باید پین های GPIO را به دیگر پین های GPIO تغییر دهید ، در حالی که Gnd را با Gnd دیگر و پاور را با پین های قدرت دیگر با استفاده از پین عمومی خارج از رزبری پای تغییر دهید. این تغییرات باید ثبت شوند زیرا بعداً برای به روزرسانی سیستم عامل در Pi مورد نیاز خواهد بود.

مرحله 4: EasyEDA: شماتیک

در این مرحله ، باید خود را با ساده ترین ابزار cad موجود آشنا کنید. EasyEDA! همانطور که از نامش مشخص است ، یادگیری نحوه استفاده از این ابزار توسعه وب سایت باید ساده باشد. پیوند خود وب سایت را به همراه سایر مراجع خوب ضمیمه می کنم تا سریعتر پیشرفت کنید:

EasyEDA:

فیلم های معرفی (توسط GreatScott):

www.youtube.com/watch؟v=35YuILUlfGs

آموزش سریع ساخته شده توسط خود توسعه دهندگان وب سایت:

مرحله 5: اجزای مورد نیاز را انتخاب کنید

در این مرحله باید بر اساس ابعاد تخته ، تجهیزات لحیم کاری و مهارت های لحیم کاری خود از قطعات سوراخ یا سطح استفاده کنید! من تصمیم گرفته ام تا حد امکان برای همه اجزاء به جز سطوح استثنائی به جز مواردی که نسخه SMD در دسترس نیست ، به عنوان مثال رله ها ، اقدام کنم.

در مرحله بعد ، شما باید اندازه بسته را برای همه درپوش ها ، مقاومت ها ، دیودها و غیره ثابت کنید … در مورد من ، من تصمیم گرفتم که در مورد 1206 قطعات رایج استفاده کنم.

در اینجا دوباره آموزش های آنلاین زیادی در مورد تکنیک های لحیم کاری روی سطح وجود دارد. من به طور خاص به آموزش دیو جون در این زمینه اعتماد کردم (در زیر پیوند خورده است) ، با خیال راحت دو آموزش لحیم کاری دیگر را تماشا کنید:

EEVblog #186 - آموزش لحیم کاری قسمت 3 - سطح اتصال

www.youtube.com/watch؟v=b9FC9fAlfQE&t=1259s

من می دانم که ویدیو طولانی است ، اما شخص در مورد نحوه لحیم کاری به شما آموزش می دهد. بدیهی است ، او تجربه بیشتری نسبت به بسیاری از علاقمندان آنجا ، مانند من و شما دارد ، بنابراین باید خوب باشد.

مرحله ششم: برای اجزای گمشده طرح واره ترسیم کنید

EasyEDA دارای اکثریت قریب به اتفاق اجزایی است که من قصد داشتم به جز یک دستگاه سفارش دهم. با این وجود ، نباید مشکلی باشد ، زیرا این نرم افزار به شما امکان می دهد نقشه های خود را به کتابخانه آنلاین اضافه کنید.

من باید "اتصال زن D-SUB 15" را اضافه کنم (digikey:

با بررسی برگه های داده دستگاه در پیوند ، می توانید ویژگی های هندسی جزء را تکرار کنید. که باید شامل فاصله ، ابعاد و جهت دستگاه باشد. اگر خوش شانس هستید ، گاهی اوقات سازندگان نقشه های PCB را نیز برای شما قرار می دهند تا به سادگی آن را به صورت دستی در easyeda کپی و جایگذاری کنید.

مرحله 7: طرح PCB خود را طراحی کنید

هنگام قرار دادن اجزای مختلف در برد ، باید از طول خطوط اتصال اطمینان حاصل کنید. هر چه این دوام بیشتر باشد ، خطوط سیگنال بیشتر در برابر امپدانس و تداخل نویز قرار می گیرند. با در نظر گرفتن این قانون طلایی ، من جلو رفتم و تمام اجزای خود را همانطور که در فیلم نشان داده شده است قرار دادم.

مرحله 8: اعداد را وارد کنید

در این مرحله شما باید عرض ردیابی مناسب مورد استفاده برای اتصال عناصر مختلف را تعیین کنید. ضخامت ردیابی Easyeda استاندارد 1oz (گزینه ارزان شما) است. این بدان معناست که شما فقط باید تخمینی تقریبی از جریان جاری در هر یک از آثار داشته باشید. بر اساس کاربردی که در دست دارم ، تصمیم گرفتم 30 میلی متر را برای بیشتر خطوط قدرت (برای حداکثر 1 A) و 10 ~ 15 میلیون را برای آثار سیگنال (حداکثر 100 میلی متر A) نگه دارم.

برای بدست آوردن این اعداد می توانید از ماشین حساب ردیابی آنلاین مانند این استفاده کنید.

ماشین حساب ردیابی آنلاین:

مرحله 9: سیم کشی کنید

هنگامی که ضخامت مسابقه برای خطوط مختلف ثابت شد ، زمان انجام سیم کشی تمام اجزا است. اگر اجزای خود را مطابق قوانین کلی طراحی PCB (پیوند زیر) قرار داده اید ، باید بتوانید سیم کشی را به راحتی انجام دهید. در پایان پس از افزودن روکش مس ، یک PCB کامل آماده سفارش خواهید داشت. برای این منظور ، توصیه می کنم هنگام سفارش از هیچگونه تغییری در گزینه های استاندارد سفارش استفاده نکنید. همچنین اگر بیش از یک تخته را لحیم می کنید ، توصیه می کنم ورق استنسیل را به همراه فایل gerber بارگذاری شده خود سفارش دهید. انجام این کار به شما امکان می دهد زمان زیادی را در طول فرآیند لحیم کاری ذخیره کنید.

مرحله 10: زمان لحیم کاری جدی است

از آنجا که من فقط یک قطعه را به منظور آزمایش طراحی خود لحیم می کنم ، لحیم کاری را به صورت دستی انجام دادم تا مهارت هایم را در آن زمینه افزایش دهم. محصول نهایی مانند تصویر پیوست شده است.

مرحله 11: بررسی های نهایی را انجام دهید

در این مرحله نهایی ، شما باید آزمایش پیوستگی اولیه آثار مهم خود مانند خطوط برق را انجام دهید. این باید به شما در جلوگیری از آسیب رساندن به هر چیزی که به برد شما متصل است (در مورد من: تمشک Pi) کمک کند. و درست مانند آن ، با استفاده از مهندسی معکوس توانستم یک دستگاه ضد ارتعاش ایجاد کنم.

مثل همیشه ، از اینکه داستانهای من را با مهندسی دنبال می کنید ، متشکرم. با خیال راحت هر یک از پست های من را دوست داشته باشید ، به اشتراک بگذارید یا نظر دهید.

تا دفعه بعد،

به سلامتی: دی