Proyek 2: Cara Membalikkan Rekayasa: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Halo sobat Hobi, Seorang teman baik saya telah mengumpulkan beberapa komponen bersama dengan Raspberry Pi untuk memecahkan kode protokol RS232 ke TTL. Hasil akhirnya dilemparkan semua ke dalam kotak yang berisi 3 komponen utama: konverter daya untuk menyalakan Pi, relai saluran ganda yang memastikan daya tidak terbuang dengan mengontrol kapan komunikasi harus terjadi, dan konverter modul RS232 ke TTL. Tugas yang dihadapi adalah menciptakan solusi yang lebih baik yang menggabungkan semua perangkat keras menjadi satu PCB. Hasil akhirnya akan memiliki lebih sedikit elemen yang bertebaran -> lebih sedikit kabel -> desain tahan getaran. Ini berarti bahwa tugas yang ada adalah tugas rekayasa balik perangkat keras. Langkah-langkah berikut akan membantu menyelesaikan tugas-tugas seperti ini.

Langkah 1: Identifikasi Komponen

Anda perlu mencari di Google berdasarkan salah satu dari berikut ini:

- Menggunakan nama yang tercetak di papan itu sendiri.

- Menggunakan fungsi perangkat.

- Menggunakan komponen utama di papan itu sendiri: cari chip yang gemuk -> dapatkan namanya -> google aplikasinya.

- Gambar Google kata kunci apa pun yang ditemukan dan gulir ke bawah hingga Anda menemukan perangkat atau petunjuk apa pun ke pencarian lain.

Singkat cerita, saya telah menemukan ketiga perangkat dan melanjutkan dan memesannya di ebay:

- MAX3232 KE TTL:

- Relay Saluran Ganda 5V: 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

- Konverter uang DC-DC: 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

Langkah 2: Saatnya Mendapatkan Beberapa Skema Sirkuit

Saat mencari skema sirkuit, penting untuk mengingat fungsi utama setiap papan.

Setelah diagram sirkuit ditemukan, buka digikey (atau mouser, atau apa pun yang akan Anda pesan elemennya) dan lihat apakah chip utama tersedia karena Anda akan memesannya nanti.

Semua elemen lain yang harus tersedia adalah sebagian besar situs web elektronik (dioda, tutup, induktor, resistor…) Terkadang, Anda mungkin mengalami masalah dalam menemukan yang dalam ukuran atau paket yang tepat (melalui lubang, pemasangan permukaan, …)

Jika ini penting dalam tahap desain selanjutnya, harap cari dengan mengingat detail tersebut.

Jadi saya berakhir dengan lembar data berikut:

- MAX3232 KE TTL:

- Relay Saluran Ganda 5V:

- Konverter uang DC-DC:

Seperti yang disebutkan sebelumnya saya melanjutkan dan mulai mencari komponen yang digunakan di situs web Digikey, saya dapat menemukan semuanya kecuali satu komponen mengenai konverter buck DC-DC, lebih khusus lagi saya tidak dapat menemukan XLSEMI XL4015 buck converter (ditemukan di LCSC tho!) Untuk menghindari keharusan memesan dari dua situs web yang berbeda dan oleh karena itu membayar pengiriman dua kali, saya telah memutuskan untuk memotong konverter yang ada dan mencari desain lain yang menggunakan komponen yang ditemukan di Digikey. Jadi saya akhirnya mengikuti skema ini:

Konverter Buck baru:

Dengan memastikan bahwa arus dan tegangan cukup untuk memberi daya pada Pi, saya akhirnya mengidentifikasi semua elemen yang akan digunakan di PCB utama saya.

Langkah 3: Simpan Gambaran Besar dalam Pikiran

Langkah ini sangat penting, karena menentukan nada untuk keseluruhan desain. Tugas saya adalah mengurangi jumlah kabel yang tergeletak di dalam kotak karena yang terakhir ini terkena lingkungan dengan getaran tinggi. Dalam mengatasi masalah ini, saya harus memisahkan saluran listrik (menyalakan Pi) dari saluran sinyal yang digunakan untuk decoding dan komunikasi antar perangkat. Dengan mempertimbangkan informasi, kami akan menggabungkan semuanya menjadi satu PCB. Produk akhir akan memiliki satu kabel pita, dan satu kabel micro-usb untuk membuat sambungan dengan Pi. Kabel pita akan berisi semua sinyal di antara kedua perangkat, sedangkan kabel micro-usb akan menyediakan daya 5V, 1 A yang dibutuhkan untuk menghidupkan Pi. Dengan pemikiran ini, saya melanjutkan dan mengatur ulang pin GPIO yang digunakan di Pi agar semua sinyal saling berdekatan seperti yang ditunjukkan pada gambar. Jelas, untuk melakukannya, Anda perlu mengubah pin GPIO ke pin GPIO lainnya, sambil mengganti Gnd dengan Gnd lain dan power dengan pin power lain menggunakan pin umum dari Raspberry Pi. Perubahan ini akan dicatat karena akan diperlukan nanti untuk memperbarui firmware yang berjalan di Pi.

Langkah 4: EasyEDA: Skema

Pada langkah ini, Anda perlu membiasakan diri dengan alat cad paling sederhana di luar sana. MudahEDA! seperti namanya, mempelajari cara menggunakan alat pengembangan situs web ini seharusnya mudah. Saya melampirkan tautan ke situs web itu sendiri bersama dengan referensi bagus lainnya untuk membantu Anda maju dengan cepat:

EasyEDA:

Video perkenalan (oleh GreatScott):

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

Tutorial cepat yang dibuat oleh pengembang situs web sendiri:

Langkah 5: Pilih Komponen yang Dibutuhkan

Pada langkah ini Anda harus memilih apakah Anda ingin menggunakan komponen pemasangan lubang atau permukaan berdasarkan dimensi papan, peralatan solder Anda, dan keterampilan menyolder Anda! Saya telah memutuskan untuk memasang permukaan untuk semua komponen jika memungkinkan dengan beberapa pengecualian di mana versi SMD tidak tersedia, katakanlah relai misalnya.

Selanjutnya Anda perlu memperbaiki ukuran paket untuk semua tutup, resistor, dioda, dll… Dalam kasus saya, saya telah memutuskan untuk memilih 1206 untuk komponen yang paling umum.

Di sini sekali lagi ada banyak tutorial online tentang teknik penyolderan pemasangan permukaan. Saya sangat mengandalkan tutorial Dave Jone tentang hal ini (tautan di bawah), jangan ragu untuk menonton dua tutorial penyolderan lainnya:

EEVblog #186 – Tutorial Solder Bagian 3 – Surface Mount

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

Saya tahu videonya panjang, tetapi pria itu berbicara tentang hal-hal menarik lainnya sambil mengajari Anda cara menyolder. Jelas, dia memiliki lebih banyak pengalaman daripada kebanyakan penghobi di luar sana, seperti Anda dan saya, jadi seharusnya tidak masalah.

Langkah 6: Gambar Skema untuk Komponen yang Hilang

EasyEDA memiliki sebagian besar komponen yang saya rencanakan untuk dipesan kecuali satu perangkat. Ini seharusnya tidak menjadi masalah, karena perangkat lunak ini memungkinkan Anda untuk menambahkan gambar Anda ke perpustakaan online.

Saya perlu menambahkan "konektor D-SUB 15 female" (digikey:

Dengan memeriksa lembar data perangkat di tautan, Anda akan dapat mereplikasi fitur geometris komponen. Itu harus mencakup jarak, dimensi serta arah perangkat. Jika Anda cukup beruntung, terkadang pabrikan menyertakan gambar PCB juga untuk Anda salin dan tempel secara manual ke easyeda.

Langkah 7: Rancang Tata Letak PCB Anda

Dalam menempatkan komponen yang berbeda ke dalam papan, Anda harus memastikan untuk mengurangi panjang jejak penghubung. Semakin lama ini, semakin terbuka saluran sinyal Anda terhadap gangguan impedansi dan kebisingan. Dengan mengingat aturan emas ini, saya melanjutkan dan menempatkan semua komponen saya seperti yang ditunjukkan dalam video.

Langkah 8: Hancurkan Angka-angka di

Pada langkah ini Anda perlu menentukan lebar jejak yang tepat untuk digunakan untuk menghubungkan elemen yang berbeda. Ketebalan jejak Easyeda distandarisasi hingga 1oz (opsi murah Anda). Ini berarti, Anda hanya perlu memiliki perkiraan kasar arus yang mengalir di setiap jejak. Berdasarkan aplikasi yang ada, saya memutuskan untuk memperbaiki 30mil untuk sebagian besar jejak daya saya (untuk menahan maksimum 1 A) dan 10~15 mil untuk jejak sinyal (untuk menahan maksimum 100 mm A).

Anda dapat menggunakan beberapa kalkulator jejak online seperti ini untuk mendapatkan angka-angka itu.

Kalkulator Jejak Online:

Langkah 9: Sambungkan

Setelah ketebalan balapan untuk jalur yang berbeda diperbaiki, sekarang saatnya untuk melakukan pengkabelan semua komponen. Jika Anda telah menempatkan komponen Anda sesuai dengan aturan umum desain PCB (tautan di bawah), Anda seharusnya dapat melakukan pengkabelan dengan mudah. Pada akhirnya setelah menambahkan lapisan tembaga, Anda akan mendapatkan PCB lengkap yang siap dipesan. Untuk itu, saya sarankan menggunakan situs web mitra easyeda, JLCPCB (tertaut di bawah), saat memesan Anda tidak perlu melakukan perubahan apa pun pada opsi pemesanan standar. Juga jika Anda menyolder lebih dari satu papan, saya sarankan memesan lembar stensil yang sesuai dengan file gerber yang Anda unggah. Melakukannya akan memungkinkan Anda menghemat banyak waktu selama proses penyolderan.

Langkah 10: Waktu untuk Beberapa Solder Serius

Karena saya hanya menyolder satu komponen untuk menguji desain saya, saya melakukan penyolderan secara manual untuk meningkatkan keterampilan saya di bidang itu. Produk akhir akan terlihat seperti gambar terlampir.

Langkah 11: Lakukan Pemeriksaan Akhir

Pada langkah terakhir ini, Anda perlu melakukan uji kontinuitas dasar dari jejak-jejak penting Anda seperti saluran listrik. Ini akan membantu Anda menghindari kerusakan apa pun yang terhubung dengan papan Anda (dalam kasus saya: Raspberry Pi). Dan begitu saja, menggunakan rekayasa terbalik saya dapat membuat perangkat tahan getaran.

Seperti biasa, terima kasih telah mengikuti cerita saya dengan teknik. Jangan ragu untuk menyukai, membagikan, atau mengomentari setiap posting saya.

Sampai Lain waktu, Semangat:D