ПХБ для безпілотника


30

Я роблю безпілотник, і мені дуже хочеться, якщо хтось може переглянути мою роботу над компонуванням друкованої плати.

Зображення (червоний верх, синій - знизу, кола позначають отвори, а бічні передачі фіолетовий - це клей):

Друкована плата схематична

Що має статися:

Вхід від радіоприймачів - це ШІМ 1-6, що є радіочастотним приймачем, що містить неотримані значення контрольних паличок.

Планується, що плата може бути запрограмована через компонент ICE 10.

MCU зможе приймати вхід з BMI055 (акселерометр) та GPS і дійсно аналізувати це.

Входи Li-po призначені для зчитування акумуляторів, кожен провід (крім першого) є осередком.

Зараз компоненти Aux не хвилюють.

ШІМ 7-12 - вихід, і вони йдуть до групи ЕСК, які керують двигунами.

Я відчуваю, що мені не вистачає купки пасивів; друкована плата не схожа на будь-яку іншу, яку я бачив (за фактом, що у неї є лише кілька резисторів і 3 конденсатори з вдосконаленими компонентами).

Посилання на компонент:

GPS: RXM-GPS-R4

MC1: AC32UC3

U2 і U3: кристали

U1, AUX1, AUX2, усі ШІМ, U13 та U14: роз'єми

REG1: LD1117 (3.3V 800mA)

ACL1: 3-осі акселерометр BMI055

USB: гніздо типу B

ANT1: GPS-антена

TANTCAP: танталовий конденсатор 33uF


вибачте, що не можу все це пов'язати, у мене немає представника. :-(

7
Вас турбує відсутність пасивів? Ви створили це чи просто отримали макет друкованої плати? Схематика була б більш корисною для розуміння відсутності (чи ні) пасивів. Опублікуйте це, якщо зможете
аварії

6
Я додав посилання та очистив вашу публікацію. Питання зазвичай привертають більше уваги, якщо ви їх прочитали перед публікацією. :-)
Адам Хаун

Ви повинні почати з того, що, можливо, перегляньте схеми божевільного, як це є відкритим кодом. Немає GPS, і він працює з безпровідними двигунами постійного струму.
RYS

1
Сліди 0603 занадто широкі, мають кілька дивних тонких мідних ліній між колодками, а також колодки дуже близько один від одного. Якщо ви розтягнете їх далі один від одного, ви зможете прокладати одну доріжку під собою. Перевірте діаметр отворів на AUX1 та AUX2. Використовуйте більше фаски для доріжок і не побоюйтеся не потрапляти на SMT прокладки з кутів. Змініть зіставлення ШІМ 1-6, щоб отримати більш чітке розташування. Перевірте вимоги виробника друкованих плат на скасування. Використовуйте заміну штифтів на AUX1 та AUX2. Використовуйте синій шар для засипання ґрунту та випадкових коротких слідів. Скиньте резистори THT. Використовуйте перемички SMT, щоб зберегти більшість слідів на червоному шарі.
venny

Відповіді:


48

Я не збираюсь в цьому цукровому пальто; це досить погано. Цей проект здається занадто важким для когось із рівнем вашого досвіду. Рекомендую спершу зробити щось простіше, щоб наростити свої навички. Спробуйте базовий проект мікроконтролера, щоб ознайомитися з процесом проектування / компонування / пайки, потім перейдіть до простого бездротового проекту, а потім, можливо, подумайте про створення власного безпілотника з нуля.

Ось деякі конкретні проблеми, які я помітив:

  • Жоден з ваших ІС не має роз'єднаних конденсаторів. Єдиний конденсатор, який я бачу на всій платі, є танталовий конденсатор. Це особливо жахливо, оскільки у вас є два високочастотні компоненти - мікроконтролер 66 МГц і GPS 1,5 ГГц.

  • Ви взагалі не дотримуєтесь рекомендацій щодо компонування у таблиці даних GPS-модуля . Існує цілий розділ щодо інструкцій щодо планування дошки, які я цитую майже повністю тут:

Конструкція модуля робить інтеграцію простою; однак, все ще важливо проявляти обережність у компонуванні друкованої плати. Недотримання належних методів компонування може призвести до значного погіршення продуктивності модуля. Основна мета компонування - підтримка характерного 50-омного опору на всьому шляху від антени до модуля. Заземлення, фільтрування, роз'єднання, маршрутизація та складання друкованої плати також є важливими міркуваннями для будь-якого RF проектування. У наступному розділі наведено основні рекомендації щодо дизайну, які можуть бути корисними. ...

Модуль повинен, наскільки це можливо, бути ізольованим від інших компонентів на друкованій платі, особливо високочастотних схем, таких як кристалічні генератори , комутаційні джерела живлення та високошвидкісні лінії шини.

Коли це можливо, розділіть радіочастотні та цифрові схеми на різні регіони друкованих плат. Переконайтесь, що внутрішня електропроводка відведена від модуля та антени і надійно захищена для запобігання переміщенню.

Не перекладайте сліди друкованої плати безпосередньо під модуль. Під модулем не повинно бути міді або слідів на тому ж шарі, що і модуль, лише гола плата. На нижній стороні модуля є сліди та віяси, які можуть бути короткими або спареними на слідах на платі виробу.

Розділ "Макет колодки" показує типовий слід для модуля на друкованій платі. Заземлення (максимально велике та безперебійне) має бути розміщене на нижньому шарі плати ПК напроти модуля. Ця площина важлива для створення низького коефіцієнта опору для основної та стабільної продуктивності смуги.

Будьте обережні при маршрутизації радіочастотного сліду між модулем та антеною або роз'ємом. Зберігайте слід якомога коротше. Не проходьте під модуль чи будь-який інший компонент. Не прокладайте слід антени на декілька шарів друкованої плати, оскільки ВІАС додасть індуктивності. Флакони є прийнятними для з’єднання між собою шарів ґрунту та компонентів, і їх слід використовувати в декількох кількостях.

Кожен із заземлюючих штифтів модуля повинен мати короткі сліди, прив’язані негайно до площини заземлення через винт.

Обхідні ковпачки повинні бути керамічними типами з низькою ШОЕ та розташовані безпосередньо поруч із штифтом, який вони обслуговують.

Для підключення до зовнішньої антени слід використовувати коаксіум 50 Ом. Для маршрутизації ВЧ на друкованій платі слід використовувати 50-омну лінію електропередачі, наприклад мікросмужкову смугу, смугову лінію або копланарний хвилевід. У розділі Інформація про мікросмужку надається додаткова інформація.

  • Аналогічно, у листі даних MCU є розділ щодо питань постачання. Ось їх рекомендована схема використання одного джерела живлення 3,3 В. Зверніть увагу на численні конденсатори. Це прямо не зазначено, але ви дійсно повинні мати заземлення для високопродуктивного мікроконтролера.

Малюнок 6-2.  3 Одномісний режим живлення

  • Ваші кристали шлях занадто далеко від MCU.

  • Як ви плануєте паяти це? Цей акселерометр розміром 4,5 мм 3 мм, і жодна з колодок не є доступною, коли вона встановлена. Вам знадобиться духовка, що рухається, стійка рука і, можливо, трафарет припою, щоб навіть потрапити на дошку. 144-контактний MCU також не буде тривіальним - крок на цих штифтах становить 0,02 дюйма.

Для виправлення всього цього знадобиться чотиришарова друкована плата з уважною увагою до розміщення компонентів, роз'єднання та (особливо) цілісності сигналу GPS. На жаль, це не банально, і це не те, чого можна навчитися за кілька днів. Якщо ви хочете дізнатись більше, ви можете ознайомитись із сторінкою « Технічні поради» Генрі Отта . Це головним чином для ЕМС, але значна частина матеріалу стосується високочастотного проектування в цілому.

Якщо вам дуже, дуже пощастило, ваш макет може працювати так, як є. Але я б на це не розраховував.

Вибачте, що є носієм поганих новин.


4
Щоб додати до цієї публікації, ATMEL завжди має документ з назвою Схематичний контрольний список для кожної серії MCU. Є для вас: посилання . Є також документ про посилання на
Сергій

1
Я знав, що це буде погано. Як я вже сказав, це мій перший проект, і він не схожий ні на яку дошку, яку я бачив.

1
@ Сергій Дякую за інформацію, я вважаю це дуже корисним.

3
Ще щось: намагайтеся уникати слідів 90 градусів. Вони збільшують ризик зачепитися за щось і зірватися, під час складання або звичайного використання. Існують також деякі проблеми з цілісністю сигналу із слідами прямого кута, але вони, як правило, не такі критичні. Використовуйте кути на 45 градусів замість гострих кутів. Також слід розширити свої власні сліди та будь-які швидкісні сліди. По можливості продовжуйте текст в одному напрямку. Якщо вам потрібні два напрямки, поверніть на 90 градусів. Значна частина тексту повертається на 180 градусів, що виглядає неохайно. Це не критично, але робить його більш приємним для ока.
DerStrom8

2
@AlecTeal Шукайте "конденсатор роз'єднання" на цьому веб-сайті чи в іншому місці. Це менше фізики і більше теорії ланцюга. Коротка версія полягає в тому, що ІМС мають тенденцію проводити великі струми протягом дуже короткого часу, а паразитна індуктивність з'єднання живлення заважає йому не відставати. Роз'єднувальні конденсатори виконують роль короткочасних джерел напруги.
Адам Хаун

13

Адам Хаун прекрасно висвітлив ваш дизайн друкованої плати, але ще один коментар щодо самого дизайну.

Ваш безпілотник не буде літати лише акселерометром. Вам потрібно отримати своє положення безпілотника, але акселерометри дають вам лише значення, пропорційне прискорення в кожному напрямку. Вам потрібен гіроскоп і використовувати акселерометр для компенсації дрейфу гіроскопа. Гіроскоп та акселерометр - це обов'язковість, але я також додав би магнітометр. Доступно багато мікросхем IMU 9-DOF.


1
ІМТ 055 - це не тільки акселерометр, за допомогою гіроскопа :-). чи можете ви запропонувати хороший магнітометр для мене?

3
Правильно. Я пропустив це. Багато штатних контролерів польоту використовують HMC5883. Але оскільки він чутливий до магнітних полів, я б не ставив його на самій друкованій платі чи десь поблизу ESC. Ви можете придбати комбіновані модулі GPS + магнітометр / компас дуже дешево. Ви просто додасте з'єднувачі для обох на платі контролера.
Alexxx
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.