Dự án 2: Cách thiết kế ngược: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Xin chào các bạn cùng sở thích, Một người bạn tốt của tôi đã kết hợp một số thành phần cùng với Raspberry Pi để giải mã giao thức RS232 sang TTL. Kết quả cuối cùng là tất cả trong một hộp chứa 3 thành phần chính: một bộ chuyển đổi điện năng để cấp nguồn cho Pi, một rơ le kênh đôi đảm bảo nguồn điện không bị lãng phí bằng cách kiểm soát thời điểm giao tiếp phải xảy ra và một bộ chuyển đổi mô-đun RS232 sang TTL. Nhiệm vụ trước mắt là tạo ra một giải pháp tốt hơn kết hợp tất cả các phần cứng thành một PCB. Kết quả cuối cùng sẽ có ít yếu tố đặt xung quanh hơn -> ít dây cáp hơn -> thiết kế chống rung. Điều này có nghĩa là nhiệm vụ hiện tại là một nhiệm vụ thiết kế ngược phần cứng. Các bước sau đây sẽ giúp giải quyết các nhiệm vụ có tính chất này.

Bước 1: Xác định các thành phần

Bạn sẽ cần phải google dựa trên một trong những điều sau:

- Sử dụng tên in trên bảng.

- Sử dụng chức năng của thiết bị.

- Sử dụng thành phần chính trong bảng: tìm những con chip lực lưỡng -> lấy tên của chúng -> google ứng dụng của chúng.

- Google hình ảnh bất kỳ từ khóa nào được tìm thấy và cuộn xuống cho đến khi bạn tìm thấy thiết bị hoặc bất kỳ dẫn đến tìm kiếm khác.

Một câu chuyện ngắn, tôi đã tìm thấy tất cả ba thiết bị và tiếp tục và đặt hàng chúng trên ebay:

- MAX3232 ĐẾN TTL:

- 5V kênh kép Relay: 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

- Bộ chuyển đổi DC-DC buck: 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

Bước 2: Thời gian để có được một số sơ đồ mạch

Khi tìm kiếm sơ đồ mạch, điều quan trọng là phải ghi nhớ chức năng chính của mỗi bảng.

Sau khi tìm thấy sơ đồ mạch, hãy truy cập digikey (hoặc mouser, hoặc bất cứ thứ gì bạn sắp đặt các phần tử từ đó) và xem liệu chip chính có khả dụng hay không vì bạn sẽ đặt hàng sau.

Tất cả các yếu tố khác nên có sẵn là hầu hết các trang web điện tử (điốt, nắp, cuộn cảm, điện trở…) Đôi khi, bạn có thể gặp sự cố khi tìm chúng ở kích thước hoặc gói phù hợp (thông qua lỗ, bề mặt gắn kết,…)

Trong trường hợp điều này quan trọng trong các giai đoạn sau của thiết kế, vui lòng tìm kiếm và ghi nhớ những chi tiết đó.

Vì vậy, tôi đã kết thúc với các bảng dữ liệu sau:

- MAX3232 ĐẾN TTL:

- Chuyển tiếp kênh đôi 5V:

- Bộ chuyển đổi DC-DC buck:

Như đã đề cập trước khi tôi tiếp tục và bắt đầu tìm kiếm các thành phần được sử dụng trên các trang web của Digikey, tôi có thể tìm thấy tất cả chúng ngoại trừ một thành phần liên quan đến bộ chuyển đổi DC-DC, cụ thể hơn là tôi không thể tìm thấy bộ chuyển đổi XLSEMI XL4015 (Tìm thấy trên LCSC tho!) Để tránh phải đặt hàng từ hai trang web khác nhau và do đó phải trả phí vận chuyển hai lần, tôi đã quyết định bỏ qua bộ chuyển đổi và chuyển sang một thiết kế khác sử dụng các thành phần được tìm thấy trên Digikey. Vì vậy, tôi đã kết thúc theo giản đồ này:

Công cụ chuyển đổi Buck mới:

Bằng cách đảm bảo rằng dòng điện và điện áp đủ để cung cấp năng lượng cho Pi, cuối cùng tôi đã xác định được tất cả các yếu tố sẽ được sử dụng trong PCB chính của mình.

Bước 3: Ghi nhớ bức tranh lớn

Bước này thực sự quan trọng, vì nó tạo ra tông màu cho thiết kế tổng thể. Nhiệm vụ của tôi là giảm số lượng dây đặt xung quanh bên trong hộp vì phần cuối cùng này tiếp xúc với môi trường có độ rung cao. Để giải quyết vấn đề này, tôi đã phải tách các đường dây điện (cấp nguồn cho Pi) khỏi các đường dây tín hiệu được sử dụng để giải mã và giao tiếp giữa các thiết bị. Với thông tin trong tâm trí, chúng tôi sẽ kết hợp mọi thứ thành một PCB. Sản phẩm cuối cùng sẽ có một cáp ribbon và một cáp micro-usb để thiết lập kết nối với Pi. Cáp ribbon sẽ chứa tất cả các tín hiệu giữa hai thiết bị, trong khi cáp micro-usb sẽ cung cấp nguồn 5V, 1 A cần thiết để bật Pi. Với ý nghĩ này, tôi đã tiếp tục và sắp xếp lại các chân GPIO được sử dụng trong Pi để có tất cả các tín hiệu gần nhau như trong hình. Rõ ràng, để làm như vậy, bạn sẽ cần phải thay đổi các chân GPIO thành các chân GPIO khác, trong khi thay đổi Gnd bằng Gnd khác và cấp nguồn bằng các chân nguồn khác bằng cách sử dụng chân chung của Raspberry Pi. Những thay đổi này sẽ được ghi lại vì chúng sẽ cần thiết sau này để cập nhật phần sụn đang chạy trên Pi.

Bước 4: EasyEDA: Sơ đồ

Trong bước này, bạn sẽ cần phải làm quen với công cụ cad đơn giản nhất hiện có. EasyEDA! như tên cho thấy, việc học cách sử dụng công cụ phát triển trang web này phải đơn giản. Tôi đính kèm liên kết đến chính trang web cùng với các tài liệu tham khảo tốt khác để giúp bạn nhanh chóng dẫn đầu:

EasyEDA:

Video giới thiệu (của GreatScott):

www.youtube.com/watch?v=35YuILUlfGs

Hướng dẫn nhanh do chính các nhà phát triển trang web thực hiện:

Bước 5: Chọn các thành phần cần thiết

Trong bước này, bạn phải chọn xem bạn muốn sử dụng các thành phần lắp qua lỗ hay bề mặt dựa trên kích thước của bo mạch, thiết bị hàn và kỹ năng hàn của bạn! Tôi đã quyết định gắn kết bề mặt cho tất cả các thành phần nếu có thể với một số ngoại lệ trong đó phiên bản SMD không có sẵn, chẳng hạn như rơ le.

Tiếp theo, bạn sẽ cần phải sửa kích thước gói cho tất cả các nắp, điện trở, điốt, v.v. Trong trường hợp của tôi, tôi đã quyết định sử dụng 1206 cho hầu hết các thành phần phổ biến.

Ở đây một lần nữa có nhiều hướng dẫn trực tuyến về kỹ thuật hàn gắn trên bề mặt. Tôi đặc biệt dựa vào hướng dẫn của Dave Jone về chủ đề này (được liên kết bên dưới), vui lòng xem hai hướng dẫn hàn khác:

EEVblog # 186 - Hướng dẫn hàn Phần 3 - Giá đỡ bề mặt

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

Tôi biết video dài, nhưng anh chàng nói về những điều thú vị khác trong khi dạy bạn cách hàn. Rõ ràng, anh ấy có nhiều kinh nghiệm hơn hầu hết những người có sở thích ngoài kia, như bạn và tôi, vì vậy sẽ ổn thôi.

Bước 6: Vẽ sơ đồ cho các thành phần bị thiếu

EasyEDA có phần lớn các thành phần mà tôi định đặt hàng ngoại trừ một thiết bị. Điều này đang được nói, nó không phải là một vấn đề, vì phần mềm này cho phép bạn thêm các bản vẽ của mình vào thư viện trực tuyến.

Tôi cần thêm “D-SUB 15 nữ kết nối” (digikey:

Bằng cách kiểm tra các bảng dữ liệu của thiết bị trong liên kết, bạn sẽ có thể tái tạo các đặc điểm hình học của thành phần. Điều đó phải bao gồm khoảng cách, kích thước cũng như hướng của thiết bị. Nếu bạn đủ may mắn, đôi khi các nhà sản xuất cũng bao gồm các bản vẽ PCB để bạn chỉ cần sao chép và dán nó theo cách thủ công lên easyeda.

Bước 7: Thiết kế bố cục PCB của bạn

Khi đặt các thành phần khác nhau vào bo mạch, bạn sẽ cần phải đảm bảo giảm độ dài dấu vết kết nối. Những cuối cùng này càng dài, bạn càng có nhiều đường tín hiệu tiếp xúc với trở kháng và nhiễu. Với quy tắc vàng này, tôi đã tiếp tục và đặt tất cả các thành phần của mình như được hiển thị trong video.

Bước 8: Nghiền các con số trong

Trong bước này, bạn sẽ cần phải xác định chiều rộng vết phù hợp sẽ được sử dụng để kết nối các phần tử khác nhau. Độ dày vết của Easyeda được tiêu chuẩn hóa thành 1oz (tùy chọn rẻ tiền của bạn). Điều này có nghĩa là bạn chỉ cần ước tính sơ bộ về dòng điện chạy qua mỗi dấu vết. Dựa trên ứng dụng hiện có, tôi đã quyết định sửa 30 triệu cho hầu hết các dấu vết nguồn của mình (để giữ tối đa 1 A) và 10 ~ 15 triệu cho các dấu tín hiệu (để giữ tối đa 100 mm A).

Bạn có thể sử dụng một số máy tính theo dõi trực tuyến như công cụ này để lấy những con số đó.

Máy tính theo dõi trực tuyến:

Bước 9: Lên dây cót

Khi độ dày đường đua cho các đường khác nhau được cố định, đã đến lúc thực hiện việc nối dây của tất cả các thành phần. Nếu bạn đã đặt các thành phần của mình theo các quy tắc thiết kế PCB chung (được liên kết bên dưới), bạn sẽ có thể thực hiện việc đấu dây một cách dễ dàng. Cuối cùng sau khi thêm lớp phủ đồng, bạn sẽ có một PCB hoàn chỉnh sẵn sàng để đặt hàng. Vì vậy, tôi khuyên bạn nên sử dụng trang web đối tác của easyeda, JLCPCB (được liên kết bên dưới), khi đặt hàng, bạn không cần thực hiện bất kỳ thay đổi nào đối với các tùy chọn đặt hàng tiêu chuẩn. Ngoài ra, nếu bạn đang hàn nhiều bảng, tôi khuyên bạn nên đặt hàng tờ giấy nến cùng với tệp mầm đã tải lên của bạn. Làm như vậy sẽ cho phép bạn tiết kiệm rất nhiều thời gian trong quá trình hàn.

Bước 10: Thời gian cho một số hàn nghiêm trọng

Vì tôi chỉ hàn một thành phần để kiểm tra thiết kế của mình, nên tôi đã hàn thủ công để nâng cao kỹ năng của mình trong lĩnh vực đó. Sản phẩm cuối cùng sẽ giống như hình ảnh đính kèm.

Bước 11: Kiểm tra lần cuối

Trong bước cuối cùng này, bạn sẽ cần thực hiện kiểm tra tính liên tục cơ bản của các dấu vết quan trọng của bạn như đường dây điện. Điều này sẽ giúp bạn tránh làm hỏng bất kỳ thứ gì kết nối với bo mạch của bạn (trong trường hợp của tôi: Pi raspberry). Và chỉ như vậy, bằng cách sử dụng kỹ thuật đảo ngược, tôi đã có thể tạo ra một thiết bị chống rung.

Như mọi khi, cảm ơn vì đã theo dõi những câu chuyện của tôi với kỹ thuật. Hãy thích, chia sẻ hoặc bình luận bất kỳ bài viết nào của tôi.

Cho đến lần sau, Chúc mừng: D