Bir Drone için bir PCB


30

Bir insansız hava aracı yapıyorum ve birinin PCB çalışma konusundaki çalışmalarımı gözden geçirmesini çok isterim.

Resim (kırmızı üstte, mavi altta, dairelerde delik ve yan transferlerin mor tutkalı olduğunu gösterir):

PCB şeması

Ne olması gerekiyordu:

Radyolardan gelen giriş, kontrol çubuklarının ham değerlerini veren bir RF alıcısı olan PWM 1-6'dır.

Kurulun ICE 10 bileşeni ile programlanabilmesi gerekiyordu.

MCU, BMI055 (ivmeölçer) ve GPS’ten girdi alabilecek ve geçerli bir şekilde bunu çözümleyebilecek.

Li-po girişleri pilleri okumak içindir, her tel (birincisi dışında) bir hücredir.

Aux bileşenleri şimdi endişe verici değil.

PWM 7-12 çıkışıdır ve motorları kontrol eden bir demet ESC'ye gider.

Bir grup pasif kaçırdığımı hissediyorum; PCB gördüğüm başka hiçbir şeye benzemiyor (aslında sadece birkaç dirençli ve gelişmiş komponentli 3 kapasitöre sahip).

Bileşen referansı:

GPS: RXM-GPS-R4

MC1: AC32UC3

U2 ve U3: Kristaller

U1, AUX1, AUX2, tüm PWM'ler, U13 ve U14: Konektörler

REG1: LD1117 (3,3V 800mA)

ACL1: BMI055 3 eksenli ivmeölçer

USB: B Tipi jak

ANT1: GPS anteni

TANTCAP: 33 uF tantal kapasitör


üzgünüm hepsini bağlayamıyorum, temsilcisi yok. :-(

7
Pasif eksikliği konusunda endişeli misiniz? Bunu tasarladınız mı yoksa sadece bir pcb düzeni mi elde ettiniz? Şematik, pasiflerin eksikliğini (veya olmasın) anlamak için daha yararlı olacaktır. Yapabiliyorsan gönder
crasic 11:15

6
Bazı bağlantılar ekledim ve gönderinizi temizledim. Göndermeden önce bunları tekrar okuduysanız sorular genellikle daha fazla dikkat çeker. :-)
Adam Haun

Belki de açık kaynak olduğu için crazyflie'nin şemalarını inceleyerek başlamalısınız. GPS yok ve çekirdeksiz DC motorlarla çalışıyor.
RYS

1
0603 ayak izleri çok geniş, pedler arasında bazı tuhaf ince bakır çizgiler var ve pedler birbirine çok yakın. Onları birbirinden uzağa uzattıysanız, altından bir parça yönlendirebilirsiniz. AUX1 ve AUX2'deki delik çapını kontrol edin. Daha fazla iz pah kırma kullanın ve köşelerden SMT pedlerine girmeme korkusu kullanın. Daha temiz bir düzen elde etmek için PWM 1-6 eşlemesini değiştirin. PCB üreticisinin halka gereksinimlerini kontrol edin. AUX1 ve AUX2'de pin değiştirme kullanın. Zemin katmanı ve ara sıra kısa izler için mavi katmanı kullanın. THT dirençlerini boşaltın. Kırmızı katmandaki izlerin çoğunu korumak için SMT atlama tellerini kullanın.
venny 11:15

Yanıtlar:


48

Bunun için şeker kaplamayacağım; bu oldukça kötü. Bu proje deneyim seviyenize sahip biri için çok zor görünüyor. İlk önce becerilerinizi geliştirmek için daha basit bir şey yapmanızı öneririm. Daha sonra geçmek, tasarım / düzeni / lehim işlemi tanımak için temel bir mikrodenetleyici projesini deneyin basit , daha sonra kablosuz proje belki sıfırdan kendi drone bina düşünün.

İşte dikkatimi çeken bazı özel problemler:

  • IC'lerin hiçbirinde ayrıştırma kapasitörleri yok. Tüm panoda gördüğüm tek kondansatör tantal kondansatör. 66 MHz mikrodenetleyici ve 1,5 GHz GPS gibi iki yüksek frekans bileşenine sahip olduğunuz için bu özellikle korkunç.

  • GPS modülünün veri sayfasındaki düzen önerilerini hiç takip etmiyorsunuz . Neredeyse tam olarak burada alıntı yapacağım pano düzeni yönergeleri hakkında bir bölüm var:

Modülün tasarımı entegrasyonu kolaylaştırır; Bununla birlikte, PCB yerleşiminde özen göstermek hala önemlidir. İyi yerleşim tekniklerine uyulmaması, modülün performansında önemli bir bozulmaya neden olabilir. Birincil düzen hedefi, antenden modüle giden yol boyunca karakteristik 50 ohm'luk bir empedans sağlamaktır. Topraklama, filtreleme, ayrılma, yönlendirme ve PCB istifleme de herhangi bir RF tasarımı için önemli hususlardır. Aşağıdaki bölüm, yardımcı olabilecek bazı temel tasarım yönergeleri sunmaktadır. ...

Modül, mümkün olduğunca mümkün olduğu kadar PCB'nizdeki diğer bileşenlerden, özellikle kristal osilatörler , anahtarlama güç kaynaklarını ve yüksek hızlı veriyolu hatları gibi yüksek frekanslı devrelerden izole edilmelidir .

Mümkün olduğunda, RF ve dijital devreleri farklı PCB bölgelerine ayırın. Dahili kabloların modül ve antenlerden uzağa yönlendirildiğinden ve yerinden çıkmayı önlemek için sabitlendiğinden emin olun.

PCB izlerini doğrudan modülün altına yönlendirmeyin. Modül ile aynı katman üzerinde modülün altında bakır veya iz bulunmamalı, sadece PCB kullanılmamalıdır. Modülün alt kısmında, ürünün devre kartındaki izlere kısa veya çift olabilen izler ve takozlar bulunur.

Ped Düzen bölümü, modül için tipik bir PCB ayak izini gösterir. PC kartınızın modülünün karşısındaki alt katmanına bir topraklama düzlemi (mümkün olduğunca büyük ve kesintisiz) yerleştirilmelidir. Bu düzlem, zemin ve tutarlı bir şerit çizgisi performansı için düşük bir empedans dönüşü oluşturmak için önemlidir.

RF izini modül ile anten veya konektör arasına yönlendirirken dikkatli olun. İzi mümkün olduğunca kısa tutun. Modülün veya başka bir bileşenin altından geçmeyin. Antenler, PCB endüktansı ekleyeceğinden, çoklu PCB katmanlarının üzerine yönlendirmeyin. Vias, zemin katmanlarını ve bileşen zeminlerini birbirine bağlamak için kabul edilebilir ve katlarda kullanılmalıdır.

Modülün topraklama pimlerinin her biri, topraklama düzlemine bir geçiş yoluyla hemen bağlanan kısa izlere sahip olmalıdır.

Bypass kapakları düşük ESR seramik tiplerinde olmalı ve doğrudan hizmet ettikleri pime bitişik olarak yerleştirilmelidir.

Harici bir antene bağlantı için 50 ohm'luk bir koaks kullanılmalıdır. PCB üzerinde RF yönlendirmek için mikro şerit, şerit veya koplanar dalga kılavuzu gibi bir 50-ohm iletim hattı kullanılmalıdır. Microstrip Details bölümü ek bilgi sağlar.

  • Aynı şekilde, MCU veri sayfasında tedarik ile ilgili hususlar üzerine bir bölüm vardır. İşte, tek bir 3.3V kaynağı kullanmak için önerilen şemaları. Sayısız kapasitöre dikkat edin. Doğrudan belirtilmemiştir, ancak yüksek performanslı bir mikrodenetleyici için bir zemin düzleminiz olması gerekir.

Şekil 6-2.  3 Tek Güç Kaynağı Modu

  • Kişisel kristalleri yolu çok uzakta senin MCU dan.

  • Bunu lehimlemeyi nasıl planlıyorsun? Bu ivmeölçer 4.5mm x 3mm'dir ve yerine pedlerin hiçbirine erişilemez. Yeniden akan bir fırına, sabit bir ele ve tahtaya yerleştirmek için bir lehim şablonuna ihtiyacınız var. 144 pinli MCU da önemsiz olmayacak - bu pinlerdeki perdesi 0,02 inç.

Bunların düzeltilmesi, bileşen yerleştirme, ayrılma ve (özellikle) GPS sinyalinin bütünlüğüne dikkat edilerek dört katmanlı bir PCB gerektirir. Ne yazık ki, bu önemsiz değildir ve birkaç gün içinde öğrenebileceğiniz bir şey değildir. Daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, Henry Ott'in Teknik İpuçları sayfasına göz atabilirsiniz . Genel olarak EMC için, ancak malzemenin çoğu genel olarak yüksek frekanslı tasarım için geçerlidir.

Çok, çok şanslıysanız, düzeniniz olduğu gibi çalışabilir. Ama buna güvenmezdim.

Kötü haberi taşıyan kişi olduğum için üzgünüm.


4
Bu gönderiye eklemek için, ATMEL'de her bir MCU serisi için her zaman Şematik Kontrol Listesi adlı bir belge vardır . Senin için var: link . Kristal yerleştirme bağlantısı
Sergii

1
Kötü olacağını biliyordum. Dediğim gibi, bu benim ilk projem ve gördüğüm tahtalara benzemiyordu.

1
@ Sergii Bilgi için teşekkürler, çok yararlı buldum.

3
Başka bir şey: 90 derecelik izlerden kaçınmaya çalışın. Bir şeyleri yakalama ve montaj veya normal kullanım sırasında parçalanma riskini artırırlar. Dik açı izleri olan bazı sinyal bütünlüğü sorunları da vardır, ancak bunlar genellikle kritik değildir. Keskin köşeler yerine 45 derecelik açılar kullanın. Ayrıca, güç izlerinizi ve yüksek hızlı izlerinizi genişletmelisiniz. Mümkünse metninizi bir yönde devam ettirin. İki yöne ihtiyacınız varsa, 90 derece döndürün. Metninizin çoğu, 180 derece döndürülerek özensiz görünür. Bu kritik değil ama göze daha hoş gelmesini sağlıyor.
DerStrom8

2
@AlecTeal Bu sitede veya başka bir yerdeki "dekuplaj kondansatörü" için arama yapın. Daha az fizik ve daha fazla devre teorisi. Kısa versiyon, IC'lerin çok kısa bir süre boyunca büyük akımlar çekme eğilimindedir ve güç kaynağı bağlantısının parazit endüktansı, bunun devam etmesini önler. Dekuplaj kapasitörleri kısa süreli voltaj kaynakları olarak işlev görür.
Adam Haun

13

Adam Haun, PCB tasarımınızı mükemmel bir şekilde ele aldı ancak tasarımın kendisi hakkında bir yorum daha yaptı.

Uçağınız sadece bir akselerometreyle uçmayacak. Uçağınızın konumunu almanız gerekir, ancak ivmeölçerler sadece size her yöndeki ivme ile orantılı bir değer verir. Bir gyroya ihtiyacınız var ve gyro sapması telafisi için ivmeölçer kullanın. Gyro ve ivmeölçer sahip olması gereken ama ben de bir manyetometre eklerdim. Oldukça az sayıda 9-DOF IMU çipi mevcut.


1
BMI 055 sadece bir jiroskop tarafından bir ivmeölçer değil, :-). benim için iyi bir manyetometre önerebilir misin?

3
Sağ. Onu özledim. Kullanıma hazır uçuş kontrol cihazlarının çoğu HMC5883'ü kullanır. Ancak manyetik alanlara karşı hassas olduğu için, PCB'nin üzerine veya ESC'lerin yakınında hiçbir yere koymam. Bugünlerde gerçekten ucuz olan GPS + manyetometre / pusula combo modüllerini satın alabilirsiniz. Sadece denetleyici anakartınızdaki her ikisi için de konektör ekleyin.
Alexxx
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.