Prosjekt 2: Hvordan reversere engineering: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hei andre hobbyfolk, En god venn av meg hadde satt sammen flere komponenter sammen med en Raspberry Pi for å dekode RS232 -protokollen til TTL. Sluttresultatet ble kastet i en eske som inneholdt 3 hovedkomponenter: en effektomformer for å drive Pi, et tokanalsrelé som sikrer at strøm ikke blir bortkastet ved å kontrollere når kommunikasjonen må skje, og en RS232 til TTL -modulomformer. Oppgaven er å lage en bedre løsning som kombinerer alle maskinvarene til en PCB. Sluttresultatet vil ha færre elementer som ligger rundt -> færre kabler -> vibrasjonssikkert design. Dette betyr at den aktuelle oppgaven er en maskinvare reverse engineering oppgave. Følgende trinn skal hjelpe deg med å løse oppgaver av denne art.

Trinn 1: Identifiser komponentene

Du må google basert på ett av følgende:

- Bruke navnet som er trykt på selve brettet.

- Bruke enhetens funksjon.

-Ved å bruke hovedkomponenten i selve brettet: se etter biffige chips -> få navnene deres -> google søknaden deres.

- Google bilde av alle nøkkelordene du finner, og bla ned til du finner enheten eller leder til et nytt søk.

Lang historie kort, jeg har funnet alle de tre enhetene og gikk videre og bestilte dem på ebay:

-MAX3232 TO TTL:

-5V Dual Channels 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

-DC-DC buck converter: https://www.ebay.ca/itm/DC-DC-Buck-Step-Down-Converter-6V-80V-24V-36V-48V-72V-to-5V-9V-12V -Power-Supply/122398869642? Hash = item1c7f8a888a: g: 3vkAAOSwuxFYyQyb

Trinn 2: På tide å få litt kretsskjema

Når du søker etter kretsskjemaer, er det viktig å huske på hovedfunksjonen til hvert brett.

Når kretsdiagrammene er funnet, går du til digikey (eller mouser eller noe du skal bestille elementene fra) og ser om hovedbrikken er tilgjengelig, da du vil bestille den senere.

Alle andre elementer bør være tilgjengelige på de fleste elektroniske nettsteder (dioder, hetter, induktorer, motstander …) Noen ganger kan du ha problemer med å finne dem i riktig størrelse eller pakke (gjennom hull, overflatemontering, …)

Hvis dette har betydning i senere stadier av designet, kan du søke med tanke på disse detaljene.

Så jeg endte opp med følgende datablad:

-MAX3232 TIL TTL:

- 5V Dual Channels Relay:

- DC-DC buck converter:

Som nevnt før gikk jeg videre og begynte å søke etter komponentene som ble brukt på Digikey-nettsteder, jeg var i stand til å finne dem alle bortsett fra en komponent angående DC-DC-bukkomformeren, mer spesifikt klarte jeg ikke å finne XLSEMI XL4015 buck-omformer (funnet på LCSC tho!) For å unngå å måtte bestille fra to forskjellige nettsteder og derfor betale frakten to ganger, har jeg besluttet å omgå omformeren for hånden og gå for en annen design som bruker komponenter som finnes på Digikey. Så jeg endte opp med å følge denne skjemaet:

Ny Buck -omformer:

Ved å sørge for at strøm og spenning er nok til å drive Pi, har jeg endelig identifisert alle elementene som skal brukes i hovedkortet.

Trinn 3: Husk det store bildet

Dette trinnet er veldig viktig, ettersom det setter tonen for det overordnede designet. Min oppgave er å redusere antall ledninger som ligger rundt i esken, da denne siste er utsatt for et miljø med høye vibrasjoner. Når jeg løste dette problemet, måtte jeg skille kraftlinjene (som driver Pi) fra signallinjer som ble brukt til dekoding og kommunikasjon mellom enheter. Med tanke på informasjon vil vi kombinere alt til ett PCB. Det endelige produktet vil ha en båndkabel og en mikro-usb-kabel for å etablere forbindelsen til Pi. Båndkabelen vil inneholde alle signalene mellom de to enhetene, mens mikro-usb-kabelen vil gi 5V, 1 A strøm som trengs for å slå på Pi. Med dette i bakhodet gikk jeg videre og omorganiserte GPIO -pinnene som ble brukt i Pi for å ha alle signalene nær hverandre som vist på bildet. For å gjøre det må du åpenbart endre GPIO -pinner til andre GPIO -pinner, mens du endrer Gnd med andre Gnd og strøm med andre strømpinner ved å bruke den generelle pinnen ut av Raspberry Pi. Disse endringene skal registreres da de vil være nødvendige senere for å oppdatere fastvaren som kjører på Pi.

Trinn 4: EasyEDA: Skjemaer

I dette trinnet må du gjøre deg kjent med det enkleste cad -verktøyet der ute. EasyEDA! Som navnet indikerer, bør det være greit å lære å bruke dette verktøyet for utvikling av nettsted. Jeg legger ved lenken til selve nettstedet sammen med andre gode referanser for å komme raskt videre:

EasyEDA:

Introduksjonsvideoer (av GreatScott):

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

Rask opplæring laget av nettstedutviklerne selv:

Trinn 5: Velg komponentene som trengs

I dette trinnet må du velge om du vil bruke gjennomgående hull eller overflatemonterte komponenter basert på dimensjonen på brettet, loddeutstyret og dine loddeferdigheter! Jeg har bestemt meg for å gå på overflatemontering for alle komponentene hvis mulig med få unntak der SMD -versjonen ikke er tilgjengelig, sier for eksempel reléene.

Deretter må du fikse pakningsstørrelsen for alle deksler, motstander, dioder osv. I mitt tilfelle har jeg bestemt meg for å betale 1206 for de fleste vanlige komponentene.

Her igjen er det mange online -opplæringsprogrammer om overflatemonterte loddeteknikker. Jeg stolte spesielt på Dave Jones opplæring om dette emnet (lenket nedenfor). Føl deg fri til å se de to andre loddeopplæringene:

EEVblog #186 - Loddeopplæring Del 3 - Overflatemontering

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

Jeg vet at videoen er lang, men mannen snakker om andre interessante ting mens han lærer deg å lodde. Tydeligvis har han mer erfaring enn de fleste hobbyister der ute, som deg og meg, så det burde være greit.

Trinn 6: Tegn skjemaer for de manglende komponentene

EasyEDA har et stort flertall av komponentene jeg planla å bestille bortsett fra én enhet. Når det er sagt, burde det ikke være noe problem, siden denne programvaren lar deg legge til tegningene dine i det elektroniske biblioteket.

Jeg trengte å legge til “D-SUB 15 hunnkontakt” (digikey:

Ved å sjekke databladene til enheten i lenken, vil du kunne kopiere de geometriske funksjonene til komponenten. Det bør omfatte mellomrom, dimensjoner samt enhetens retning. Hvis du er så heldig, inkluderer produsentene noen ganger også PCB -tegningene, slik at du enkelt kan kopiere og lime det inn manuelt på easyeda.

Trinn 7: Design PCB -oppsettet

Når du legger de forskjellige komponentene i brettet, må du sørge for å redusere lengden på forbindelsessporene. Jo lengre de siste er, jo mer utsatt er du for signallinjer for impedans og støy. Med denne gylne regelen i tankene, gikk jeg videre og plasserte alle komponentene mine som vist i videoen.

Trinn 8: Knekk tallene inn

I dette trinnet må du bestemme riktig sporbredde som skal brukes for å koble til forskjellige elementer. Easyedas sporetykkelse er standardisert til 1 oz (ditt billige alternativ). Dette betyr at du bare må ha et grovt estimat av strømmen som strømmer i hvert av sporene. Basert på den aktuelle applikasjonen bestemte jeg meg for å fikse 30mil for de fleste av mine strømspor (for å holde maks 1 A) og 10 ~ 15 mil for signalsporene (for å holde maks 100 mm A).

Du kan bruke en online sporkalkulator som denne for å få disse tallene.

Online sporkalkulator:

Trinn 9: Wire It Up

Når løpstykkelsen for forskjellige linjer er fast, er det på tide å gjøre ledningene til alle komponentene. Hvis du har plassert komponentene dine i henhold til de generelle PCB -designreglene (lenket nedenfor), bør du enkelt kunne utføre ledningene. På slutten når du har lagt til kobberbelegget, vil du ende opp med et ferdig PCB som er klart til å bestilles. For det anbefaler jeg å bruke partnernettstedet til easyeda, JLCPCB (lenket nedenfor), når du bestiller trenger du ikke gjøre noen endringer i standardbestillingsalternativene. Også hvis du lodder mer enn ett brett, anbefaler jeg at du bestiller sjablongarket som følger med den opplastede gerberfilen. Hvis du gjør det, kan du spare mye tid under loddeprosessen.

Trinn 10: Tid for litt seriøs lodding

Siden jeg lodder bare en komponent for å teste designet mitt, bar jeg loddet manuelt for å forbedre mine ferdigheter på dette området. Det endelige produktet vil se ut som bildet vedlagt.

Trinn 11: Gjør de siste sjekkene

I dette siste trinnet må du gjøre en grunnleggende kontinuitetstest av de viktige sporene dine, for eksempel kraftledningene. Dette skal hjelpe deg med å unngå å skade noe som er forbundet med brettet ditt (i mitt tilfelle: Raspberry Pi). Og akkurat slik, ved å bruke reverse engineering var jeg i stand til å lage en vibrasjonssikker enhet.

Som alltid, takk for at du fulgte historiene mine med ingeniørfag. Lik, del eller kommenter alle innleggene mine.

Til neste gang, Skål: D