Golden Arduino Board: 12 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Layunin

Ang layunin ng board na ito ay magkaroon ng eksaktong parehong pag-andar bilang isang Arduino Uno, ngunit may pinahusay na mga tampok sa disenyo. Magsasama ito ng mga tampok sa disenyo upang mabawasan ang ingay tulad ng pinabuting pagruruta at pag-decoupling ng mga capacitor. Kami ay panatilihin ang karaniwang Arduino board pin-out bakas ng paa sa gayon ito ay katugma sa mga kalasag; gayunpaman, isang hilera ng mga return pin ay maidaragdag sa labas ng bakas ng paa na ito upang mapabuti ang layout ng board sa pamamagitan ng pagbawas ng cross-talk para sa mga signal na nagmumula sa board. Bukod dito, isang 16 MHz na kristal ang gagamitin para sa system clock sa halip na isang resonator upang madagdagan ang kawastuhan at katatagan ng orasan

Power Budget

Ang lakas ng pag-input ay magiging kapareho ng kung ano ang kinakailangan para sa pagpapatakbo ng isang Arduino Uno. Ang inirekumendang saklaw ng boltahe ng pag-input ay 7 hanggang 12 volts. Kung ibinibigay na mas mababa sa 7 V, ang 5 V output pin ay maaaring magbigay ng mas mababa sa limang volts at ang board ay maaaring maging hindi matatag. Kung gumagamit ng higit sa 12 V, ang voltage regulator ay maaaring mag-overheat at makapinsala sa board. Ang Atmega 328 ay gumagamit ng 5 V sa halip na 3.3 V upang magkaroon ng pinakamabilis na bilis ng orasan.

Pamamahala sa Panganib Mga Potensyal na Panganib:

Ang pagtanggap ng mga sira na sangkap ay isang potensyal na peligro na maaaring mapagaan ng pag-order ng mga extra.

Ang Miss-orienting ng mga IC chip tulad ng Atmega 328 ay maaaring magresulta sa mga maling koneksyon sa mga pin. Susuriin namin ang tamang oryentasyon bago ito ihihinang.

Ang mga mekanikal na stress na inilagay sa mga output pin ay maaaring masira ang mga koneksyon. Gumagamit kami ng mga through-hole mount upang matiyak na hindi ito nangyayari.

Kapag ang paghihinang ay may potensyal para sa mga cold joint ng solder. Maaari natin itong mapagaan sa pamamagitan ng pag-iinspeksyon ng bawat koneksyon pagkatapos mabuo ang magkasanib.

Ang pagtukoy kung saan mapupunta ang mga bahagi sa pisara ay maaaring maging mahirap.

Ang pagsasama ng mga pagkakakilanlan ng sutla na screen ay gagawing mas madali ito.

Plano na Dalhin:

Ang mga switch ay ilalagay upang ihiwalay ang mga subcircuits ng board at payagan kaming mag-ipon at subukan ang mga piraso ng pisara nang paisa-isa at tiyakin na ang bawat piraso ay gumagana nang tama bago lumipat at tipunin ang natitirang boar

Hakbang 1: Skematika

Ang eskematiko ay nilikha sa pamamagitan ng pagsangguni sa bukas na mapagkukunan ng Arduino Uno na mga iskema at pag-aayos nito upang mapabuti ang integridad ng signal.

Hakbang 2: Layout ng PCB

Hakbang 3: Assembly

Sinimulan naming tipunin ang PCB sa mga decoupling capacitor at Fuse.

Pagkatapos ay hinihinang namin ang mga power chip at ang chip ng ESD diode. Ang chip ng proteksyon ng ESD ay mahirap na maghinang dahil sa maliit na laki ng maliit na tilad at mga maliliit na pad, ngunit matagumpay naming natapos ang pagpupulong.

Naranasan namin ang isang isyu kung saan hindi na-reset ang aming board, ngunit iyon ay dahil sa hindi maganda ang contact ng aming pindutan. Matapos pindutin ang pindutan ng ilang lakas, bumalik ito sa isang gumaganang estado at gumana bilang normal

Hakbang 4: Paglipat ng Ingay: Pin 9

Narito ang dalawang imahe kung saan inihambing ang mga ingay ng paglipat mula sa mga pin na 9-13. Ang berdeng saklaw ng mga shot ay kumakatawan sa board ng komersyo, ang mga dilaw na shot shot ay kumakatawan sa aming sa board ng bahay, at ang mga asul na signal ay kumakatawan sa mga signal ng pag-trigger upang makakuha ng isang malinis, pare-parehong scopeshot.

Mahirap makita ang pag-label sa mga shot ng saklaw, ngunit ang komersyal na board (berde) ay may rurok sa rurok ng paglipat ng ingay na halos apat na volts. Ang aming board sa House ay mayroong isang switching noise na humigit-kumulang na dalawang volts. Ito ay isang 50% na pagbawas sa paglipat ng ingay sa pin 9.

Hakbang 5: Paglipat ng Ingay: Pin 10

Sa pin 10, ang ingay ng paglipat sa komersyal na lupon ay mas malaki sa apat na volts. Nakaupo ito sa humigit-kumulang na 4.2 volts na rurok hanggang sa rurok. Sa aming board ng bahay, ang ingay ng paglipat ay nasa itaas lamang ng dalawang volts na rurok hanggang sa rurok. Ito ay tungkol sa isang 50% na pagbawas sa paglipat ng ingay.

Hakbang 6: Paglipat ng Ingay: Pin 11

Sa pin 11 sa komersyal na lupon, ang ingay ng paglipat sa mataas hanggang mababang ay halos 800 mV at ang mababang-hanggang-mataas na ingay ng paglipat ay halos 900 mV. Sa aming board ng bahay, ang ingay ng paglipat sa high-to-low ay halos 800 mV at ang aming switching noise sa low-to-high ay humigit-kumulang na 200mV. Pinalitan namin nang marahan ang mababang-sa-mataas na ingay ng paglipat, ngunit hindi talaga nakakaapekto sa ingay ng paglipat ng mataas hanggang sa mababang.

Hakbang 7: Paglipat ng Ingay: Pin 12

Sa pin 12, gumamit kami ng switching IO upang ma-trigger ang mga shot ng saklaw sa parehong board ng komersyo at sa board ng bahay. Sa komersyal na lupon, ang ingay ng paglipat ay halos 700mV rurok sa rurok at ang sa board ng bahay ay may rurok hanggang sa rurok na 150mV. Ito ay humigit-kumulang isang 20% na pagbaba sa ingay ng paglipat.

Hakbang 8: Paglipat ng Ingay: Pin 13

Sa pin 13, ipinapakita ng komersyal na lupon ang isang lumilipat na ingay ng apat na volts na rurok sa rurok at ang aming sa board ng bahay ay nagpapakita ng kaunti hanggang sa walang ingay na lumilipat. Ito ay isang napakalaking pagkakaiba at sanhi ng pagdiriwang

Hakbang 9: Lumilikha ng isang Bagong Espesyal na Lupon ng Pag-andar Gamit ang aming Pinabuting Disenyo

Ang layunin ng board na ito ay upang mapalawak ang aming Golden Arduino board, na may pinahusay na mga tampok sa disenyo at nagdagdag ng mga bahagi tulad ng mga pagbabago ng kulay na LED at isang heartbeat sensor. Magsasama ito ng mga tampok sa disenyo upang mabawasan ang ingay tulad ng pinabuting pagruruta, paggamit ng 2 dagdag na mga layer ng PCB upang gawin itong isang 4-layer board, at pag-decoupling ng mga capacitor sa paligid ng mga riles ng kuryente at paglipat ng I / Os. Upang likhain ang heartbeat sensor gagamitin namin ang isang photodiode na nakalagay sa pagitan ng dalawang LEDs, na susukat sa ilaw na makikita sa dugo sa daliri na nakalagay sa heartbeat sensor. Bukod pa rito, isasama namin ang mga indibidwal na addressable LED na kinokontrol sa pamamagitan ng I2C.

Ang lakas ng pag-input ay magiging kapareho ng kung ano ang kinakailangan para sa pagpapatakbo ng isang Arduino Uno. Ang inirekumendang saklaw ng boltahe ng pag-input ay 7 hanggang 12 volts. Kung ibinibigay na mas mababa sa 7 V, ang 5 V output pin ay maaaring magbigay ng mas mababa sa limang volts at ang board ay maaaring maging hindi matatag. Kung gumagamit ng higit sa 12 V, ang voltage regulator ay maaaring mag-overheat at makapinsala sa board. Ang Atmega 328 ay gumagamit ng 5 V sa halip na 3.3 V upang magkaroon ng pinakamabilis na bilis ng orasan.

Hakbang 10: Skematika

Hakbang 11: Layout ng Lupon

Power layer Ibuhos at Ground Layer Ibuhos Nakatago upang makita ang mga bakas. Kapag ang board na ito ay dinisenyo, ang USB footprint ay talagang oriented paatras nang hindi sinasadya. Dapat itong i-flip upang ang isang cable ay maaaring mag-plug in nang tama.

Hakbang 12: Assembly

Ang mga larawan ay hindi nakuha sa bawat hakbang, ngunit ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng huling pagdadala ng board. Ang mga header pin ay hindi naidagdag bilang pangunahing pagpapaandar ng board na ito ay upang magdagdag ng mga LED at ang ADC. Ang USB port ay dapat na nakaharap sa tapat ng direksyon upang ang isang cable ay hindi kailangang maabot ang buong board.