Tartalomjegyzék
Hogyan készítsünk saját Arduino áramköri lapot?
Az Arduino forradalmasította az elektronikát egy nyílt forráskódú hardver platform mindenki számára elérhető. Az Arduino számos lapja már elérhető a piacon.
Mi az az Arduino PCB?
Arduino az opensource platform mind a PCB és a beépített Arduino szoftver. Az Arduino PCB egy egyedi tervezésű elektronikus áramköri lap amely utánozza vagy bővíti a szabványos Arduino lap által létrehozott kapacitást. Tartalmaz egy mikrokontroller, energiagazdálkodás áramkörök, és egy sor digitális és analóg bemenet/kimenet (I/O) csapok kapcsolókhoz, érzékelőkhöz, motorokhoz és egyéb eszközökhöz való csatlakoztatáshoz.
| Paraméter | Tervezési specifikáció | Tipikus végrehajtási séma (Uno R3) |
| Bemeneti feszültségtartomány | 7-12V DC (DC csatlakozón keresztül) vagy 5V-os USB közvetlen csatlakozás | LM7805 lineáris szabályozó (5V/1A kimenet) |
| Magfeszültség átalakítás | 5V → 3,3V (néhány új MCU) | AMS1117-3.3 (tápegység az I/O level-shift chiphez) |
| Leválasztó kondenzátor elrendezése | 100nF kerámiakondenzátor az MCU tápcsatlakozóhoz csatlakoztatva ≤ 3mm, 10μF tantálkondenzátor a szabályozó kimeneténél elhelyezve. | 0805 csomagban kondenzátor, impedancia ≤ 0.1Ω@100MHz |
| Túláramvédelem | Öngyógyító biztosíték (500mA) az USB tápellátási útvonalban sorba kötve | PTC modell MF -MSMF050 |
| Interfész típus | Elektromos jellemzők | PCB tervezési szabályok |
| Digitális I/O (D0-D13) | TTL szint (0V/5V), vezetési kapacitás 20mA (egycsapos) | Jelvonalszélesség ≥ 8mil, és a távolság a távvezetéktől ≥ 15mil |
| Analóg bemenet (A0-A5) | 10 bites ADC (0-5V tartomány), bemeneti impedancia 100MΩ | RC aluláteresztő szűrés hozzáadása (R = 1kΩ, C = 100nF) |
| PWM kimenet | 490Hz frekvencia, 8 bites felbontás | Kerülje a hosszú nyomvonalakat (ajánlott ≤ 50mm) az EMI sugárzás csökkentése érdekében |
| Kommunikációs interfész | SPI (SCK@4MHz) I²C (100 kHz-es szabványos üzemmód) UART (115200bps) | Differenciális párvezérlés (például MISO/MOSI hosszkülönbség ≤ 5 mm) |
| Tervezési követelmények | Arduino Uno séma | Arduino Mega 2560 séma |
| MCU kiválasztása | ATmega328P (32KB Flash, 2KB RAM) | ATmega2560 (256KB Flash, 8KB RAM) |
| Tápegység topológia | Egyutas 5V-os kimenet (automatikus váltás az USB és a DC csatlakozó között) | Kétutas független tápegység (digitális/analóg tápellátás szétválasztása) |
| I/O bővítési képesség | 14 digitális + 6 analóg | 54 digitális + 16 analóg |
| Kommunikációs interfész | 1 hardveres SPI/I²C/UART készlet | 4 készlet UART, 2 készlet I²C, SPI több tűre multiplexelhető |
| PCB rétegek | 2 rétegű (alacsony költségű) | 4 rétegű (független teljesítmény/földrétegekkel) |
Az Arduino NYÁK különböző típusú és formájú. Néhány főbb Arduino laptípusok közé tartoznak:
| Modell | Méret (mm) | Rétegek száma | Alkalmazható jelenetek |
| Uno R3 | 68.6×53.4 | 2 | Oktatás/Prototipizálás |
| Mega 2560 | 101.5×53.3 | 4 | Ipari kiterjesztett forgatókönyvek |
| Nano | 45×18 | 2 | Beágyazott eszközök |
- Arduino Uno (mikrokontroller ATmega328P)
- Arduino Micro (mikrokontroller ATmega32u4)
- Arduino Nano (mikrokontroller ATmega328P)
- Arduino Mega (mikrokontroller ATmega2560)
- Arduino Lily-Pad (mikrokontroller ATmega32u4)
- Arduino Zero (mikrokontroller Atmel SAMD21G18)
Nézzük meg az Arduino NYÁK-ban található főbb alkatrészeket:
| Komponens | Leírás |
| Processzor (mikrokontroller) | Általában az ATmega328P vagy az ATmega2560. Az alapján választják ki, hogy milyen feldolgozási teljesítmény, GPIO pin out, és a konkrét projekt igényei alapján. |
| Tápegység | Szabályozza a mikrokontroller és más alkatrészek feszültségét. Feszültségszabályozóval rendelkezik 5 V-os vagy 3,3 V-os rendszerekhez. |
| Kristály oszcillátor | 16 MHz-es órajelet generál (mikrokontroller számára). Külső kondenzátorok segíthetnek az oszcilláció stabilizálásában. |
| Bemeneti/kimeneti csapok | Érzékelőkkel, működtetőkkel és egyéb perifériákkal való interakcióra szolgál. Megfelelő pull-up/pull-down ellenállásokat igényel. |
| USB-soros átalakító | Az USB-ről érkező jeleket UART-ra alakítják át. |
| Reset áramkör | Nyomógombbal rendelkezik a mikrokontroller autonóm visszaállításához, ha szükséges. |
| Leválasztó kondenzátorok | Állítsa közel a tápegységhez, hogy stabil feszültséggel távolítsa el a zajt. |
Hogyan működik egy Arduino Board?
Az Arduino kártya munkafolyamatában a jeláramlás szisztematikus folyamat. Először is az érzékelők feladata a külső világ különböző fizikai mennyiségeinek érzékelése, például hőmérséklet, fényintenzitásstb.
Ezt követően az érzékelők által kibocsátott jeleket általában jelkondicionálásnak vetik alá. Ez olyan eljárásokat foglal magában, mint a gyenge jelek erősítése vagy a zaj kiküszöbölése a következők garantálása érdekében jel minőség és pontosság.
Ezután a kondicionált analóg jelet egy ADC (analóg-digitális átalakító) felé irányítják átalakítás céljából. Az Arduinóban általában 10 bites ADC-t alkalmaznak, ami azt jelenti, hogy az analóg jelet 0 1023 digitális értékké tudja alakítani, lehetővé téve a mikrokontroller számára a digitális feldolgozást.
Ezután a mikrokontroller (Arduino) ezeket a digitális jeleket egy előre tárolt program szerint értelmezi, például azért, hogy az érzékelők adatai alapján döntéseket hozzon vagy értékeket számoljon ki.
Végül a feldolgozott adatok a GPIO-csapokra kerülnek, és ezeken keresztül más eszközöket lehet táplálni, mint például LEDs, motorok stb., lehetővé téve ezáltal a külső eszközök vezérlését vagy a külső eszközökkel való összekapcsolást.
Hogyan működik az Arduino Power Management alrendszer?
Az Arduino kártyán belül az energiagazdálkodási rendszer egy kettős feszültség tervezés a különböző komponensek igényeinek kezelése érdekében.
A 5V sín, AMS1117 5.0 szabályozó használható, amely legfeljebb egy maximális bemeneti értéket támogat. feszültség a 16V. Stabilan magasabb bemeneti feszültségeket képes 5V-ra szabályozni, és ellátni azokat az eszközöket, amelyeknek 5V-os üzemi feszültségen kell működniük.
3.3V sín képes támogatni a RT9193 33GB kimeneti pontossággal ±1,5% és pontos és stabil 3,3 V-os feszültséget biztosít.
| Paraméterek | ATmega328P | STM32F103 |
| Magarchitektúra | 8 bites AVR | 32 bites ARM Cortex-M3 |
| PCB elrendezés követelményei | 4 rétegű lap, vonalszélesség ≥8mil | 6 rétegű lap ±7% impedanciavezérléssel |
| BGA csomag | Nem támogatott | 0,4 mm-es lépésközű vezetékezést igényel |
Hogyan tervezzük meg az Arduino PCB-t?
1. lépés:
Szerezzen be egy kapcsolási rajzot
Használja a címet. PCB tervező szoftver mint az Eagle, a Ki-Cad vagy az Altium Design, hogy megrajzolja a kapcsolási rajz az Arduino NYÁK diagramja. Ez az ábra megadja a kapcsolási rajzot arról, hogy az összes alkatrész hogyan kapcsolódik (Ez lesz az áramköröd "tervrajza").
2. lépés:
Az Arduino kapcsolási rajzának ellenőrzése
Az USB-interfész ESD-védelme
Az Arduino kapcsolási rajzán belül az USB interfész ESD védelme nagyon kritikus, és TVS-sel kell ellátni. diódák (például ESD5Z3.3T1), hogy az áramkör védve legyen az USB-interfész elektrosztatikus tönkretételétől.
Kristály elrendezés
Kristály szerelés, hogy távol maradjon a MCU ≤ 15mm és csomagolt talajkezelés. Ez azért van, mert az MCU kristály az órajelek biztosítására, a közeli szerelés csökkentheti a jelátviteli veszteséget és az interferenciát, a csomagföldelés csökkentheti az elektromágneses interferenciát is.
Laminált szerkezet összehasonlítása
Az Arduino NYÁK tervezésénél a laminált szerkezet befolyásolja a EMI, és az olyan szerkezeteket, mint a kétrétegű és többrétegű lapok, az EMI-vizsgálatok eredményeinek összehasonlításával értékelik. A kétrétegű lapok egyszerűek, olcsóak, de gyenge EMI-ellenőrzésűek, többrétegű táblák lehet réteg elrendezés, jó EMI ellenőrzés, a tervezésnek a funkciótól, a költségektől és az EMC szabványoktól kell függenie a megfelelő szerkezet kiválasztásához.
| Típus | Vastagság | EMI@100MHz |
| kétrétegű | 1.6mm | 48dB |
| négyrétegű | 1.6mm | 32dB |
DFM ellenőrző lista
| Paraméterek | Követelmény | Cél |
| Minimális vonalszélesség/távolság | 6mil/6mil | Kerülje az egyenetlen marást |
| Overcap olaj | Lyukátmérő ≥0.3mm | Megakadályozza a forrasztási rövidzárlatokat |
| V-CUT mélység | Lemezvastagság 1/3±0.1mm | Biztosítani kell a depanelálás megbízhatóságát |
3. lépés:
A nyomvonalak útvonalának kijelölése
Csatlakozás Elektronikus alkatrészek PCB Layout Editorral. Tartsa a nyomvonalakat a lehető legrövidebbre és ne keresztezze a jelzavarok elkerülése érdekében. Teljesítmény és a földi csatlakozások általában nagyságrendekkel több áramot szállítanak, így ezekhez a futásokhoz mindenképpen szélesebb nyomvonalakat kell használni.
4. lépés:
Gerber fájlok generálása
A teljes NYÁK elrendezés után hozzon létre Gerber fájlok. Ezek a fájlok tartalmazzák az Arduino NYÁK gyártásához szükséges összes információt. Ellenőrizze, hogy a fájlok helyesen szerepelnek-e a rétegekben és az alkatrészekben.
A KiCad programban, miután elkészült a tervek és a kapcsolási rajzok elkészítésével, ellenőrizze a létrehozni kívánt rétegeket. Ezután kattintson ismét a Plot gombra a rétegek létrehozásához.
5. lépés:
PCB gyártása
Küldje el az Arduino NYÁK-ot vagy küldjön Gerber fájlokat a gyártóknak, mint pl. ELEPCB vagy csináld magad. Miután a NYÁK elkészült, kezdjük el összeállítása az Arduino NYÁK.
Küldje el a tervdokumentumokat egy gyors 24 órás árajánlatért!
Arduino PCB összeszerelése
Első ellenőrzés
Ellenőrizze, hogy a SMT a folyamat összhangban van a követelményekkel, mint például a berendezések pontossága, a folyamat paraméterei (mint például a hőmérsékleti profil, a nyomtatási nyomás stb.) . A pajzs kompatibilitási tesztek elvégzésével együtt, hogy biztosítsa, hogy kompatibilis az Arduino PCB-vel.
Stencil tervezés
- 0402 esetén alkatrészek, a sablon A nyitási arány szabványos 1:0,9, ami az óngyöngyök megelőzését célozza.
- A oldalon. QFN csomagolás alkatrészek, a sablont úgy tervezték, hogy a csapok 0,1 mm-rel kiemelkedjenek a jobb forrasztás kúszásmennyiség és a forrasztás biztosítása minőség.
Pajzs kompatibilitási tesztelés
- Szint kompatibilitás: A 3.3V puffert (pl. 74LVC245) használnak az interfészen a 5V jelek a különböző szintű jelek közötti stabil átmenet biztosítása érdekében.
- Mechanikai illeszkedés: A nyomtatott áramköri lap élei 0,3 mm-es ferdítéssel vannak lekerekítve, hogy megfeleljenek az IDC szabványnak. aljzat a tűréshatárokat, és biztosítja a pontosságot és stabilitást a mechanikus illik.
- Tartóssági vizsgálat: csatlakoztatás és kihúzás 500-szoros teszt és az érintkezési ellenállás a csatlakoztatás és a kihúzás után ≤20mΩ (a MIL-STD-1344 szabvány szerint).
1. lépés:
Összegyűjteni az összetevőket
2. lépés:
Forrasztás az alkatrészekhez
Miután elkészítetted a nyomtatott áramkör vázlatát, gyűjtsd össze az Arduino nyomtatott áramkörhöz szükséges összes alkatrészt, beleértve a mikrokontrollert, ellenállásokat, kondenzátorokat és csatlakozókat.
Forrasztja a különböző alkatrészeket a NYÁK-ra, ügyelve arra, hogy ne rövid, és először a kisebb alkatrészek forrasztása. Próbáljon meg olyan forrasztópákát használni, amelynek finom hegye van.
3. lépés:
A PCB tesztelése
4. lépés:
A bootloader feltöltése
Győződjön meg róla, hogy az összeszerelt nyomtatott áramkört tesztelje, hogy minden alkatrész megfelelően működik-e. Ha szükséges, győződjön meg arról, hogy nincs rövidzárlat, és erősítse meg multiméterrel, hogy a tápellátás a megfelelő feszültségű.
Töltse fel az Arduino bootloadert a mikrokontrollerre az egyedi Arduino NYÁK segítségével. Ha a bootloadert FTDI-n (vagy kompatibilis) keresztül töltjük fel USB soros átalakítóval, csatlakoztassa a NYÁK-ot a számítógéphez.
5. lépés:
Töltse fel a vázlatát
A bootloader telepítése után feltöltheti az Arduino vázlatát a mikrokontrollerre. Használja a szkeccs által megadott hibakeresési információkat, hogy ellenőrizze, hogy a NYÁK az elvárásoknak megfelelően működik-e!
Kereskedelmi megfontolások
Különböző módszerek léteznek a nagyobb eszközök, például az Arduino Electronics tömeges idézésére. Az ELEPCB rendelkezik szakmai BOM csapat, hogy segítsen Önnek 1 to 1 árajánlat szolgáltatás.
Beszerzésünk a csatornák diverzifikáltak és a legtöbb márka rendelkezik több éves együttműködés az eredeti gyártókkal, az egyes életkor-érzékeny komponensek esetében segítünk megtalálni a normál csatornák megfelelő életkorát, szükség esetén a következő igényekről is tájékoztathat bennünket testreszabott NYÁK.
PCB BOM költség
Számos más lényeges elemet is figyelembe veszünk, többek között:
- Hőmérséklet tartomány
- Nedvességérzékenység
- IPC osztály
- Impedancia
Küldje el a tervdokumentumokat egy gyors 24 órás árajánlatért!
Következtetés
A saját Arduino NYÁK létrehozása ijesztő, de kielégítő feladat, amely lehet új szintre emeli az elektronikai projekteket. Megtervezheti, majd saját maga gyárthatja le, a költségvetésének megfelelően. Természetesen, ha szüksége van egy professzionális és tapasztalt gyártó hogy segítsen Önnek tervei tömeggyártásában, az ELEPCB minden szükséges szolgáltatást biztosít Önnek.
A címen. ELEPCB, mi itt vagyunk, hogy minden pillanatban végigkísérjük Önt az útján! Ha további segítségre van szüksége az Arduino-jával kapcsolatban PCB tervezés, nyugodtan kapcsolatfelvétel a csapatunk.
GYIK
A1:
- Hőgazdálkodás: Ha lineáris feszültségszabályozót használ, adjon hozzá egy hűtőborda szükség szerint.
- Nyomvonal szélessége: A tápnyomoknak elég szélesnek kell lenniük ahhoz, hogy megakadályozza a túlmelegedést amikor áramot vezet. A PCB nyomvonal szélessége számológép ki tudja számolni, hogy mi legyen a szélesség.
- Komponensek elrendezése: A hőre érzékeny alkatrészeket (például kondenzátorokat) ne helyezze más, nagy hőteljesítményt termelő alkatrészek, például feszültségszabályozók közelébe.
A2:
- Rövidzárlat Tesztelés: Végezze el a rövidzárlat vizsgálatát multiméter segítségével.
- Ellenőrizze a tápegységet: Győződjön meg arról, hogy a feszültségszabályozó a megfelelő feszültséget (5V vagy 3,3V) biztosítja a mikrokontroller és más alkatrészek számára.
- Ellenőrizze a kapcsolatokat: Győződjön meg róla, hogy nincsenek hideg forrasztások vagy forrasztatlan csapok, különösen a mikrokontroller és az USB-soros átalakító közelében.
- Bootloader Kérdések: Ha a mikrokontroller egyáltalán nem reagál, töltse újra az Arduino bootloaderét egy külső programozóval, például egy AVR ISP-vel.
A3:
A gyakori buktatók közé tartozik a helytelen alkatrész elhelyezés, szegényes nyom útvonalválasztás, és helytelen tápegység-kialakítás. Ellenőrizze alaposan a kapcsolási rajzot és az elrendezést, hogy elkerülje ezeket a problémákat.
A4:
1. lépés: Forraszd be a CNC pajzsot (pl. Arduino CNC Shield V3.0) az Arduino Uno kártyára.
2. lépés: Vezesse be a léptetőmotor-meghajtókat (pl. A4988) a CNC-pajzs X-, Y- és Z-tengelytüskéire.
3. lépés: Töltse le és telepítse az Arduino IDE-t (integrált fejlesztőkörnyezet).
4. lépés: Töltse le a GRBL firmware-t a GitHubról (általában.zip formátumban).
5. lépés: Az Arduino IDE-ben válassza a Sketch→Include Library→Add.ZIP Library., majd válassza ki a grbl mappát a letöltött GRBL firmware mappában a GRBL Arduino könyvtárként való telepítéséhez.
6. lépés: Az Arduino IDE-ben válassza a Fájl→Példák→grbl→grblUpload.
7. lépés: Válassza ki a megfelelő Arduino lapot és COM portot, majd nyomja meg a feltöltés gombot a GRBL firmware feltöltéséhez az Arduino lapra.
8. lépés: Nyissa meg a soros monitor az Arduino IDE-ben, és állítsa a baud-rátát 115200-ra.
9. lépés: Írja be a " " gombot a meglévő GRBL-beállítások megtekintéséhez és a CNC-gép specifikus paramétereinek megfelelően történő beállításához, mint például a léptetőmotor lépései, csúcssebesség, gyorsulás stb.
// A GRBL könyvtár beépítése
#include
GRBL grbl;
// A setup függvény egyszer fut le az Arduino indításakor.
void setup() {
Serial.begin(115200); // A soros kommunikáció inicializálása 115200 baud sebességgel.
grbl.init(); // GRBL inicializálása
}
// A ciklusfüggvény a setup után folyamatosan fut
void loop() {
// Küldjünk egy G - kódú utasítást a (10, 10, 5) koordinátákra való mozgáshoz.
grbl.sendGCode("G0 X10 Y10 Z5");
// Várunk, amíg a mozgás befejeződik
while (grbl.isMoving()) { {
delay(100);
}
// A GRBL kapcsolat lezárása
grbl.close();
// Adjunk hozzá egy késleltetést a gyors ismétlődés elkerülése érdekében.
delay(1000);
}
KAPCSOLATFELVÉTEL
Hungarian 
English 
Italian