Golden Arduino Board: 12 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Hensikt

Hensikten med dette brettet er å ha nøyaktig samme funksjonalitet som en Arduino Uno, men med forbedrede designfunksjoner. Det vil inneholde designfunksjoner for å redusere støy, for eksempel forbedret ruting og frakobling av kondensatorer. Vi beholder det vanlige Arduino-kortet med pin-out fotavtrykk slik at det er kompatibelt med skjold; Imidlertid vil en rad med returpinner bli lagt til utenfor dette fotavtrykket for å forbedre brettoppsettet ved å redusere kryssprat for signaler som kommer fra brettet. Videre vil en 16 MHz krystall brukes til systemklokken i stedet for en resonator for å øke klokkens nøyaktighet og stabilitet

Kraftbudsjett

Inngangseffekten vil være den samme som kreves for å drive en Arduino Uno. Det anbefalte området for inngangsspenning er 7 til 12 volt. Hvis den leveres med mindre enn 7 V, kan 5 V utgangsstiften levere mindre enn fem volt og kortet kan bli ustabilt. Hvis du bruker mer enn 12 V, kan spenningsregulatoren overopphetes og skade kortet. Atmega 328 bruker 5 V i stedet for 3,3 V for å ha den raskeste klokkehastigheten.

Risikostyring Potensielle risikoer:

Mottak av defekte komponenter er en potensiell risiko som kan reduseres ved å bestille tillegg.

Ukorrekt orientering av IC-brikkene som Atmega 328 kan resultere i feil tilkobling til pinnene. Vi vil sjekke om det er riktig retning før vi lodder det inn.

De mekaniske påkjenningene som plasseres på utgangspinnene kan bryte forbindelsene. Vi vil bruke gjennomgående hullfester for å sikre at dette ikke skjer.

Ved lodding er det potensial for kalde loddeskjøter. Vi kan dempe dette ved å inspisere hver forbindelse etter at skjøten er dannet.

Det kan bli vanskelig å identifisere hvor deler går på tavlen.

Inkluderingen av silkeskjermidentifikasjoner vil gjøre dette enklere.

Oppleggingsplan:

Brytere vil bli plassert for å isolere brettets underkretser og la oss montere og teste brikkene en om gangen og sikre at hver brikke fungerer som den skal før vi går videre og monterer resten av villsvinet.

Trinn 1: Skjematisk

Skjematikken ble laget ved å referere til åpen kildekode Arduino Uno -skjemaer og justere den for å forbedre signalintegriteten.

Trinn 2: PCB -oppsett

Trinn 3: Montering

Vi begynte å montere kretskortet med avkoblingskondensatorene og sikringene.

Vi loddet deretter strømbrikkene og ESD -diodebrikken. ESD -beskyttelsesbrikken var vanskelig å lodde på grunn av den lille flisstørrelsen og de små putene, men vi fullførte monteringen.

Vi støtte på et problem der styret vårt ikke ble tilbakestilt, men det var fordi knappen vår tok dårlig kontakt. Etter å ha trykket på knappen med en viss kraft, gikk den tilbake til en funksjonell tilstand og fungerte som normalt

Trinn 4: Bryterstøy: Pin 9

Her er to bilder der koblingslydene fra pinnene 9-13 blir sammenlignet. De grønne skuddene representerer det kommersielle tavlen, de gule skuddene representerer vårt interne brett, og de blå signalene representerer utløsersignaler for å få et rent, konsistent scopeshot.

Det er vanskelig å se merkingen på omfangsskuddene, men det kommersielle tavlen (grønn) har en topp -til -topp bryterstøy på omtrent fire volt. Vårt interne styre har en koblingsstøy på omtrent to volt. Dette er en 50% reduksjon i koblingsstøy på pin 9.

Trinn 5: Bryterstøy: Pin 10

På pinne 10 er koblingsstøyen på det kommersielle kortet større enn fire volt. Den sitter på omtrent 4,2 volt topp til topp. På vårt interne bord er bryterstøyen like over to volt topp til topp. Dette handler om en reduksjon på 50% i koblingsstøy.

Trinn 6: Bryterstøy: Pin 11

På pinne 11 på det kommersielle kortet er svitsjestøyen på høy til lav ca 800 mV og lav til høy bytte støy er ca 900 mV. På det interne styret vårt er svitsjstøyen på høy til lav ca 800 mV og bryterstøyen på lav til høy er omtrent 200 mV. Vi reduserte lav-til-høy-koblingsstøyen dramatisk, men påvirket egentlig ikke høy-til-lav-koblingsstøyen.

Trinn 7: Bryterstøy: Pin 12

På pinne 12 brukte vi en byttende IO for å utløse omfangsbilder i både det kommersielle kortet og det interne kortet. I det kommersielle kortet er bryterstøyen omtrent 700mV topp til topp, og internt bord har en topp til topp på 150mV. Dette er omtrent en 20% reduksjon i koblingsstøyen.

Trinn 8: Bryterstøy: Pin 13

På pinne 13 viser det kommersielle kortet en koblingsstøy på fire volt topp til topp, og vårt interne bord viser liten eller ingen bytte støy. Dette er en enorm forskjell og er grunn til feiring

Trinn 9: Opprette et nytt spesialfunksjonskort ved hjelp av vårt forbedrede design

Formålet med dette brettet er å utvide vårt Golden Arduino -bord, med forbedrede designfunksjoner og tilleggskomponenter som fargeskiftende lysdioder og en hjerteslagssensor. Det vil inneholde designfunksjoner for å redusere støy som forbedret ruting, bruk av 2 ekstra PCB-lag for å gjøre det til et 4-lags bord, og frakobling av kondensatorer rundt strømskinnene og bytte I/Os. For å lage hjerteslagssensoren bruker vi en fotodiode plassert mellom to lysdioder, som måler lyset som reflekteres fra blodet i fingeren som er plassert over hjerteslagssensoren. I tillegg vil vi inkludere individuelt adresserbare lysdioder som styres via I2C.

Inngangseffekten vil være den samme som kreves for å drive en Arduino Uno. Det anbefalte området for inngangsspenning er 7 til 12 volt. Hvis den leveres med mindre enn 7 V, kan 5 V utgangsstiften levere mindre enn fem volt og kortet kan bli ustabilt. Hvis du bruker mer enn 12 V, kan spenningsregulatoren overopphetes og skade kortet. Atmega 328 bruker 5 V i stedet for 3,3 V for å ha den raskeste klokkehastigheten.

Trinn 10: Skjematisk

Trinn 11: Bordoppsett

Kraftlag Pour og Ground Layer Pour Skjult for å se spor. Da dette kortet ble designet, ble USB -fotavtrykket faktisk orientert bakover ved et uhell. Den skal vendes slik at en kabel kan plugges inn riktig.

Trinn 12: Montering

Bilder ble ikke tatt i hvert trinn, men bildet nedenfor viser den endelige frembringelsen av brettet. Toppstiften ble ikke lagt til, da hovedkortets funksjon er å legge til lysdioder og ADC. USB -porten skal vende motsatt retning, slik at en kabel ikke trenger å komme over tavlen.