PCB dla drona

Robię drona i chciałbym, żeby ktoś mógł przejrzeć moją pracę nad układem PCB.

Obraz (czerwony jest u góry, niebieski jest u dołu, koła wskazują dziury, a boczne transfery purpurowy jest klejem):

Co powinno się wydarzyć:

Sygnał wejściowy z radia to PWM 1-6, który jest odbiornikiem RF wprowadzającym surowe wartości drążków kontrolnych.

Płytka powinna być programowana za pomocą komponentu ICE 10.

MCU będzie w stanie pobrać dane z BMI055 (akcelerometru) i GPS i poprawnie je przeanalizować.

Wejścia Li-po służą do odczytu baterii, każdy drut (oprócz pierwszego) jest ogniwem.

Komponenty Aux nie mają teraz znaczenia.

PWM 7-12 stanowią wyjście i przechodzą do szeregu układów ESC, które sterują silnikami.

Czuję, że brakuje mi kilku pasywnych umiejętności; płytka drukowana nie wygląda jak żadna inna, którą widziałem (ponieważ ma tylko kilka oporników i 3 kondensatory z zaawansowanymi komponentami).

Odniesienie do komponentu:

GPS: RXM-GPS-R4

MC1: AC32UC3

U2 i U3: Kryształy

U1, AUX1, AUX2, wszystkie PWM, U13 i U14: Złącza

REG1: LD1117 (3,3 V 800 mA)

ACL1: 3-osiowy akcelerometr BMI055

USB: gniazdo typu B.

ANT1: Antena GPS

TANTCAP: kondensator tantalu 33uF

Nie zamierzam tego polewać cukrem; jest całkiem źle. Ten projekt wydaje się zbyt trudny dla kogoś z twoim poziomem doświadczenia. Radzę najpierw zrobić coś prostszego, aby rozwinąć swoje umiejętności. Spróbuj podstawowy projekt mikrokontrolera do zapoznania się z / Układ / procesu lutowania projektowej, a następnie przejść do prostego projektu bezprzewodowej, a następnie może rozważyć budowę własnego drona od zera.

Oto niektóre konkretne problemy, które zauważyłem:

• Żaden z waszych układów nie ma kondensatorów odsprzęgających. Jedynym kondensatorem, który widzę na całej płycie, jest kondensator tantalu. Jest to szczególnie przerażające, ponieważ masz dwa komponenty wysokiej częstotliwości - mikrokontroler 66 MHz i GPS 1,5 GHz.

• W ogóle nie przestrzegasz zaleceń dotyczących układu w arkuszu danych modułu GPS . Jest cała sekcja na temat wytycznych dotyczących układu na pokładzie, którą przytoczę prawie w całości tutaj:

Konstrukcja modułu ułatwia integrację; jednak nadal bardzo ważne jest zachowanie ostrożności w układzie PCB. Nieprzestrzeganie dobrych technik układu może spowodować znaczne pogorszenie wydajności modułu. Podstawowym celem układu jest utrzymanie charakterystycznej impedancji 50 omów na całej drodze od anteny do modułu. Uziemienie, filtrowanie, odsprzęganie, routing i układanie PCB są również ważnymi kwestiami dla każdego projektu RF. Poniższa sekcja zawiera podstawowe wytyczne projektowe, które mogą być pomocne. ...

Moduł powinien być, na tyle, na ile jest to racjonalnie możliwe, odizolowany od innych elementów na płytce drukowanej, zwłaszcza obwodów wysokiej częstotliwości takich jak oscylatory kwarcowe , zasilacze impulsowe i szybkie linie magistrali.

Jeśli to możliwe, rozdziel obwody RF i cyfrowe na różne regiony PCB.Upewnij się, że wewnętrzne okablowanie jest poprowadzone z dala od modułu i anteny i jest zabezpieczone, aby zapobiec przesunięciu.

Nie trasuj śladów PCB bezpośrednio pod modułem. Pod modułem nie powinno być żadnych miedzi ani śladów na tej samej warstwie co moduł, tylko goła płytka drukowana.Spód modułu ma ślady i przelotki, które mogą powodować zwarcie lub połączenie ze śladami na płytce drukowanej produktu.

Sekcja Układ padu pokazuje typowy ślad płytki drukowanej dla modułu. Płaszczyznę uziemienia (tak dużą i nieprzerwaną, jak to możliwe) należy umieścić na dolnej warstwie płyty PC naprzeciw modułu. Płaszczyzna ta jest niezbędna do uzyskania powrotu o niskiej impedancji dla uziemienia i stałej wydajności linii paskowej.

Zachowaj ostrożność, kierując ślad RF między modułem a anteną lub złączem. Zachowaj ślad tak krótki, jak to możliwe.Nie przechodź pod modułem ani żadnym innym elementem. Nie kieruj śladu anteny na wielu warstwach PCB, ponieważ przelotki zwiększą indukcyjność. Przelotki są dopuszczalne do wiązania ze sobą warstw gruntu i uziemienia komponentu i powinny być stosowane w wielu miejscach.

Każdy z pinów uziemienia modułu powinien mieć krótkie ślady związane bezpośrednio z płaszczyzną uziemienia poprzez przelot.

Czapki obejściowe powinny być ceramiczne o niskim współczynniku ESR i znajdować się bezpośrednio w sąsiedztwie obsługiwanego bolca.

Do podłączenia anteny zewnętrznej należy użyć 50-omowego przewodu koncentrycznego. Do trasowania RF na płytce drukowanej należy użyć linii przesyłowej o impedancji 50 omów, takiej jak mikropask, linia paskowa lub falowód współpłaszczyznowy. Sekcja Szczegóły mikropasków zawiera dodatkowe informacje.

• Podobnie, arkusz danych MCU zawiera rozdział dotyczący zagadnień związanych z zaopatrzeniem. Oto ich zalecany schemat używania pojedynczego zasilania 3,3 V. Zwróć uwagę na liczne kondensatory. Nie jest to wprost stwierdzone, ale naprawdę powinieneś mieć płaszczyznę uziemienia dla mikrokontrolera o wysokiej wydajności.

• Twoje kryształy są sposób zbyt daleko od MCU.

• Jak planujesz to lutować? Ten akcelerometr ma wymiary 4,5 mm x 3 mm i żadna z elektrod nie jest dostępna, gdy jest na miejscu. Potrzebny byłby piec rozpływowy, pewna ręka i może szablon do lutowania, aby nawet umieścić go na planszy. 144-pinowy MCU też nie będzie trywialny - wysokość tych pinów wynosi 0,02 cala.

Naprawienie tego wszystkiego wymagałoby czterowarstwowej płytki drukowanej ze szczególną uwagą poświęconą umieszczeniu elementu, oddzieleniu i (szczególnie) integralności sygnału GPS. Niestety nie jest to trywialne i nie można się tego nauczyć w ciągu kilku dni. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, zapoznaj się ze wskazówkami technicznymi Henry Ott stronę . Dotyczy to głównie EMC, ale znaczna część materiału dotyczy ogólnie konstrukcji o wysokiej częstotliwości.

Jeśli masz szczęście, Twój układ może działać w niezmienionej postaci. Ale nie liczyłbym na to.

Przepraszam, że jestem nosicielem złych wieści.

Adam Haun doskonale opisał twój projekt PCB, ale jeszcze jeden komentarz na temat samego projektu.

Twój dron nie będzie latał za pomocą akcelerometru. Musisz ustalić pozycję drona, ale akcelerometry podają tylko wartość proporcjonalną do przyspieszenia w każdym kierunku. Potrzebujesz żyroskopu i użyj akcelerometru do kompensacji dryfu żyroskopu. Żyroskop i akcelerometr są koniecznością, ale dodałbym też magnetometr. Dostępnych jest sporo układów 9-DOF IMU.