Progetto di Monitoraggio e Controllo Corrente in Altium Designer

Mark Harris
|  Creato: giugno 3, 2020  |  Aggiornato: dicembre 12, 2020
Progetto di Monitoraggio e Controllo Corrente in Altium Designer

In un progetto precedente, ho discusso le opzioni per l'utilizzo di Trasformatori di Corrente e ho costruito un amplificatore/rettificatore di precisione a singolo canale per uno di essi. In questo progetto, stiamo portando quell'idea a nuovi livelli.

La casa che affitto ha solo 240V/16A per il garage. Questo è sfortunato, perché come Maker, ho alcuni giocattoli piuttosto divertenti nel mio garage, come un router CNC e un taglio laser. Ho alcune forme da lavorare per un grande progetto imminente in cui costruirò alcune parti in plastica rinforzata con fibra di carbonio. Il mio vecchio compressore fa scattare immediatamente l'interruttore del garage quando viene acceso, quindi ho dovuto rivalutare le mie opzioni per far funzionare il router CNC: ha bisogno di più dei 16A disponibili a pieno carico. Per questo motivo, ho acquistato un compressore relativamente piccolo a basso rumore per ridurre l'assorbimento di corrente, ma ho bisogno di un modo per assicurarmi che non si accenda quando il mandrino del CNC è sotto carico elevato, o quando è in funzione il raffreddatore del mandrino.

La mia soluzione consiste nel costruire un monitor di corrente a più canali, che mi permetterà di monitorare l'assorbimento di corrente del router e delle apparecchiature associate. Questo dovrebbe permettermi di determinare quando è sicuro accendere il piccolo compressore, a seconda degli altri carichi del sistema. Ho bisogno di avere un flusso d'aria costante verso il mandrino di cambio utensile poiché i cuscinetti devono essere attraversati da aria per mantenerli puliti, e il pistone nel cambiatore deve applicare una pressione costante sull'utensile per assicurarsi che non scivoli, quindi la pressione dell'aria è vitale.

Avrò 6 canali di uscita per la scheda di controllo per corrispondere ai 6 canali di rilevamento della corrente. Non ho bisogno di così tanti canali per il mio progetto, ma come design open-source generico, potresti voler fare qualcosa di diverso con la scheda rispetto a me. Pianifico anche di avere un display sulla scheda, per mostrare la corrente in tempo reale.

Questo progetto non è un misuratore di potenza. Non ha alcuna capacità di monitorare la tensione. Pertanto, non può nemmeno monitorare il fattore di potenza del carico. Il mio obiettivo è puramente quello di assicurarmi di non far scattare il mio interruttore da 16A. Se hai bisogno di questa funzionalità, questo progetto potrebbe essere un buon punto di partenza, poiché aggiungerò un piccolo trasformatore per isolare la tensione AC e ridurla a un livello più gestibile.

Come al solito con i miei progetti, puoi trovare i file di progetto su GitHub; sono liberi di essere utilizzati sotto la molto permissiva licenza MIT. Questo ti permette di usare il progetto liberamente, come desideri. Se stai cercando i componenti usati per costruire questo progetto, puoi trovarli tutti nella mia libreria gratuita e open-source Altium Designer Library®.

Qui sopra è il progetto PCB di cui leggerai nell'Altium 365 Viewer; un modo gratuito per connetterti con i tuoi colleghi, clienti e amici con la possibilità di visualizzare il progetto o scaricarlo con un solo clic! Carica il tuo progetto in pochi secondi e avrai un modo interattivo per esaminarlo in dettaglio senza bisogno di software ingombranti o di grande potenza di calcolo.

Schemi del Monitor di Corrente

Nonostante il numero di componenti sul PCB per questo progetto, gli schemi per questo monitor di corrente sono piuttosto semplici.

Sensori di Corrente

Current sensor schematics for a current monitor
Schema del sensore di corrente


I sensori di corrente sono esattamente gli stessi che ho precedentemente costruito, utilizzando i trasformatori di corrente Talema. Ho cinque sensori da 10A con un'amplificazione del segnale di 2:1, che, con la rettificazione, fornisce quattro volte l'ampiezza del segnale AC. Il sesto sensore è un 15A con amplificazione 1:1, che dovrebbe permettere di monitorare l'intera ampiezza del mandrino di cambio utensile da 1800W. Questo è un circuito rettificatore di precisione standard e basilare. Esistono circuiti rettificatori di precisione più avanzati che aggiungono un paio di componenti extra (come un diodo in parallelo con la resistenza di feedback). Per gli scopi di questo progetto, il circuito base fornisce più di quanto richiedo in termini di accuratezza e tolleranza.

Microcontroller

Il cuore di questo progetto è il microcontrollore che prenderà tutte le letture dai sensori e determinerà quali uscite dovrebbero essere attive. Stavo guardando con interesse la nuova serie di microcontrollori STM32G, ma alla fine ho optato per un NXP LPC11U35. La principale attrazione dell'LPC per me è la funzionalità di bootloading USB, che mi permette di distribuire rapidamente nuovo firmware alla scheda una volta installata nel cabinet del mio router CNC. Quasi tutta la serie LPC consente al dispositivo di avviarsi come un dispositivo di archiviazione di massa USB con il bootloader ROM integrato, il che permette di copiare nuovo firmware nell'unità USB che appare su un computer collegato, senza la necessità di hardware o software aggiuntivo. Questa funzionalità mi permetterà di sviluppare firmware nel mio ufficio e di trasferirlo facilmente sulla scheda installata.

Il principale svantaggio dell'LPC11U35 è che si tratta di un ARM Cortex più vecchio e dispone solo di ADC a 10 bit. Devo verificare che l'ADC mi offra una risoluzione sufficiente per questo progetto.

Nell'articolo precedente sul trasformatore di corrente, ho dimenticato di ottenere la tensione RMS del segnale in uscita dall'amplificatore, e ho catturato solo la tensione RMS del segnale in uscita dal trasformatore di corrente.

DSC_0004_DxO_rs


Ho ricostruito il circuito del trasformatore di corrente su una breadboard per ottenere alcune nuove letture dell'oscilloscopio. Sto utilizzando un relè a stato solido attivato dalla mia alimentazione da banco per accendere il riscaldatore ceramico da 1.1kW che è posizionato su una teglia capovolta per l'isolamento termico dal mio banco.

Scope capture for current monitor


La traccia blu (canale 2) è l'uscita del raddrizzatore di precisione, e la traccia gialla (canale 1) è l'uscita AC dal sensore di corrente prima dell'opamp.

Con l'amplificatore del sensore di corrente costruito come per il circuito in questo progetto, ho 1.299v RMS con una teorica corrente di 4.429A che lo attraversa. Questo mi dà una risoluzione di circa 293mV per ampere. Con un ADC a 10 bit (1024 valori) e un intervallo di 3300mv (risoluzione di 3.2mv), questo mi dà una risoluzione leggibile di circa 0.01A, che non è eccezionale rispetto agli ADC a 14 o 16 bit nei microcontrollori più moderni, ma comunque sufficiente per questo progetto, e molte altre applicazioni anche.

mcu-sch


C'è molto da considerare in questo unico schema! Vale la pena notare subito che il MOSFET P-Channel di pull-up sulla linea USB non è richiesto per le ultime revisioni del silicio per la serie LPC11U, ma ho intenzione di lasciarlo perché ho alcuni MCU più vecchi a disposizione che potrei utilizzare per popolare questa scheda e non voglio ritrovarmi senza la mia connessione USB funzionante. Se stai acquistando nuove scorte di LPC11U35, puoi fare a meno di tutto ciò che è associato a IC3.

Mentre siamo sull'argomento USB, ho anche un diodo TVS che è progettato per proteggere le linee USB 2.0 dagli eventi di ESD. I connettori USB sono un ottimo punto per una scarica ESD direttamente nel microcontrollore, quindi sono la mia priorità principale per la protezione.

supervisor schematic for a current monitor
Schema del supervisore


Mentre continuiamo lungo il lato sinistro dello schema, ho un circuito integrato supervisore di reset per assicurare che l'alimentazione a 3.3V sia stabile prima di avviare il MCU, con un pulsante per resettare manualmente la scheda. Ho anche il pulsante di abilitazione del bootloader, poiché mi piace mantenere le cose logicamente insieme. Per portare la scheda nella modalità bootloader di memorizzazione di massa USB, è sufficiente tenere premuto il pulsante di programmazione S2 e poi premere il pulsante di reset S1. Tenere premuto il pulsante di programmazione per un secondo o giù di lì dopo l'avvio farà avviare il dispositivo come dispositivo client di memorizzazione di massa USB se il cavo USB è connesso.

swdio schematic current monitor


Nell'angolo in alto a destra dello schema, ho anche un connettore standard di debug a singolo filo (SWD) a 10 pin per permettere alla scheda di essere debuggata in un IDE.

MCU input filter schematic for a current monitor
Filtro di ingresso MCU


Infine, il filtraggio dell'input per il microcontrollore. Arriveremo ai connettori IO in una sezione successiva dell'articolo, quindi non preoccupatevi se ho saltato i due bus e come configurarli! Il filtraggio dell'alimentazione per questa scheda è abbastanza critico, poiché sarà installata in - e alimentata da - una macchina industriale che genera una grande quantità di rumore elettrico (sia condotto che irradiato). Ci sono oltre 2000W di alimentazione AC-DC, un Azionamento a Frequenza Variabile da 2200W che gestisce un mandrino, servomotori DC, un raffreddatore industriale e un collettore di polvere, tutti alimentati dalla stessa fornitura AC. A causa della quantità di rumore, sto posizionando una perla di ferrite vicino a ogni pin di alimentazione con due condensatori di disaccoppiamento - normalmente in un progetto di microcontrollore avrei solo una perla di ferrite e forse un paio di condensatori di massa, ma per questo progetto voglio avere le tracce più corte possibili tra il microcontrollore e il filtro. Poiché i pin di alimentazione del microcontrollore si trovano sui lati opposti del dispositivo, ho scelto di costruire un filtro per ogni pin per mantenere le tracce corte.

Il ferrite per ogni pin di alimentazione è stato scelto per avere la resistenza più alta possibile a 100MHz, mantenendo al contempo la resistenza in DC più bassa possibile. Fondamentalmente, ho cercato di determinare quanta resistenza in DC ero disposto a tollerare, e poi ho massimizzato la resistenza in frequenza per quella resistenza in DC.

Alimentazione

Il mio router CNC ha già multiple alimentazioni tra cui posso scegliere, il binario da 5V è il più pulito e meno utilizzato, quindi ha senso alimentare la scheda da questa fonte. Come bonus, ciò mi permetterà anche di alimentare la scheda tramite un cavo USB sul mio banco di lavoro. Poiché mi aspetto che solo una di queste alimentazioni fornisca energia alla scheda, ho aggiunto un semplice diodo a ogni ingresso per agire come protezione da polarità inversa e protezione di base contro il collegamento di entrambe le alimentazioni contemporaneamente.

Power supply unit schematic for a current monitor


Il diodo di protezione è stato scelto per avere una bassa caduta di tensione diretta per garantire che un regolatore lineare a basso costo potesse essere utilizzato senza che la caduta di tensione combinata dei due dispositivi portasse l'uscita sotto i 3,3 volt di cui ho bisogno.

Tra il regolatore lineare e il diodo di protezione, ho aggiunto un filtro a pi greco. Non so esattamente con quali frequenze avrò a che fare sull'ingresso, quindi ho puntato all'induttanza più alta possibile all'interno degli induttori disponibili di dimensioni 4-5mm. Sto utilizzando un induttore avvolto su nucleo di ferrite schermato per ottenere la minima resistenza in DC possibile, dato che questa scheda potrebbe potenzialmente assorbire fino a 1 ampere con tutti i LED e gli optoisolatori alimentati. Con il requisito di corrente e la dimensione noti, era solo questione di cercare un valore di induttanza elevato con un induttore a bassa resistenza in DC che soddisfacesse anche i requisiti di dimensione e corrente. Ho aggiunto un condensatore da 10uF da entrambi i lati dell'induttore per completare il filtro a pi greco, essendo questo un valore a basso costo che comunque offre una quantità decente di capacità.

Uscite del Monitor di Corrente

Probabilmente non ho bisogno di optoisolare ogni uscita, dato che i relè a stato solido che uso hanno già degli optoisolatori integrati, ma essendo un progetto open source non so se magari qualcuno collegherà direttamente al circuito un relè o l'IO di un controllore industriale. Come vantaggio aggiunto, l'isolatore mi dà tranquillità. La corrente per il LED nell'isolatore è superiore a quella che può fornire l'ARM Cortex, quindi ho un MOSFET N-Channel molto economico per pilotare il LED nell'optoisolatore e un altro esterno che può essere visto per indicare che l'uscita è abilitata.

Ho effettivamente bisogno solo di due uscite per il mio utilizzo su questo design di scheda, ma ho pensato che, essendo un progetto open source, sarebbe probabilmente bello avere un design più generico. Sto aggiungendo 6 canali di uscita per corrispondere ai 6 canali di rilevamento della corrente, quindi se questo dovesse essere utilizzato in una macchina industriale diversa, permetterebbe al controllore di abilitare o disabilitare ogni carico per cui c'è un sensore di corrente.

output stage schematic for a current monitor


Ho anche un diodo TVS che è il più vicino possibile a 5V per proteggere la scheda dalle scariche elettrostatiche (ESD) sui connettori di ingresso. Sto pianificando di usare alcuni connettori JST KH pre-crimpati da DigiKey per collegare i miei relè a stato solido a questa scheda, che sono compatibili con JST PH. Ho anche aggiunto un blocco morsetti per cavi da 2,54mm di passo alla scheda, per fornire flessibilità aggiuntiva per altre applicazioni. I cavi pre-crimpati sono ottimi per me, poiché posso tagliarne uno a metà e ottenere due cavi, pronti per essere usati con il relè a stato solido, evitandomi di dover tagliare lunghezze di cavo e spellare due estremità, risparmiandomi potenzialmente secondi nell'installazione! Ma parlando seriamente, i connettori crimpati saranno più sicuri e meno propensi a staccarsi o a cedere su una macchina che subisce molti scossoni e vibrazioni.

Display

LCD schematic for a current monitor


L'ultimo blocco schematico di questo progetto è il display LCD. Ho deciso di utilizzare un display grafico Newhaven relativamente economico e robusto, poiché hanno un'interfaccia SPI semplice. Speravo molto di poter utilizzare un display di dimensioni 128x64 pixel, ma la scheda semplicemente non aveva spazio, quindi sono tornato allo schema durante la disposizione della scheda e ho cambiato il progetto per utilizzare un display di 128x32 pixel. Ha bisogno di molti condensatori di disaccoppiamento, ma per il resto ha pochissime esigenze in termini di connettività.

Progettazione Multicanale con Altium Designer

Uno degli aspetti chiave di questo progetto è che ho cinque canali sensori di corrente identici e sei canali di uscita identici, rendendo la progettazione multicanale ideale per questo progetto. A mio parere, questo è qualcosa in cui Altium eccelle notevolmente rispetto ad altri software ECAD che ho utilizzato. Le sue funzionalità consentono il routing rapido e la disposizione della scheda e schemi facili da leggere.

Piuttosto che duplicare i blocchi degli schemi sul tuo foglio di livello superiore, come mostrato di seguito, posso rendere lo schema molto più pulito aggiungendo solo un blocco di foglio schematico e utilizzando la funzione REPEAT su di esso.

Duplicated schematic blocks in a current monitor


Questo prende tutti quei blocchi schematici e li trasforma in un unico stack virtuale di componenti. Per questo progetto, permette una singola connessione dal microcontrollore a tutti i sensori di corrente. Se ho bisogno di cambiare le porte sul blocco simbolo schematico, le modifiche verranno applicate a tutti i canali contemporaneamente, risparmiando tempo se il mio progetto necessita di cambiamenti durante la fase di progettazione.

repeated block in a current monitor schematic


Utilizzando la funzione di ripetizione, ora ho tutti i nostri canali sensori raggruppati insieme rendendo lo schema più facile da leggere, e renderà la disposizione del PCB molto più semplice quando arriverò a quel punto del progetto.

Repeated schematic section current monitor


Vediamo come sfruttare questa funzionalità e usarla nel tuo design.

Utilizzo dei Bus

Per far funzionare gli strumenti multicanale è necessario utilizzare i bus per riunire le tue connessioni per i canali. Nel nostro schema del microcontrollore, piuttosto che avere una porta per ogni connessione ADC avremo una singola porta per tutte le connessioni.

duplicated ports for a current monitor


Questo rende il tuo schema più pulito, non richiedendo di avere tutte le 6 porte separate.

Puoi utilizzare Posiziona -> Bus dal menu principale per posizionare un bus anziché un filo. Puoi pensare a un bus come a un fascio di fili insieme. Per far funzionare il bus, devi indicare ad Altium quante connessioni sono in esecuzione sul bus. Questo si fa posizionando un'etichetta di rete (Posiziona -> Etichetta di Rete) sul bus e dandogli un nome come ADC[0..5]. Ciò significa che il bus trasporterà ADC0, ADC1, ADC2, ADC3, ADC4 e ADC5, i due punti tra parentesi quadre significano "da 0 a 5".

MCU bus pins for a current monitor
Posizionamento delle connessioni bus sui pin dell'MCU


Quando utilizzi la funzione di ripetizione, dovrai far iniziare la numerazione delle tue reti da 1 anziché da 0. Per gli ADC, tuttavia, ho anche il sensore di corrente da 15A che non fa parte del blocco ripetuto, e quindi inizio con 0. Il canale ADC 0 sarà per il sensore da 15A, con 1 a 5 per i canali da 10A. Il bus OUT è numerato da 1 a 6, poiché ognuno di questi sarà un blocco ripetuto nello schema e sulla scheda.

Dopo aver nominato il tuo bus, dovrai anche aggiungere un'etichetta di rete a ogni filo che va verso il bus. I fili dovrebbero avere lo stesso nome del bus, con il numero di connessione alla fine. Per esempio, OUT1 e OUT3 sono collegati al bus OUT[1..6]. Questi fili si collegano al bus con un Ingresso Bus (Posiziona -> Ingresso Bus), che è la connessione ad angolo di 45 gradi che vedi. Potresti anche notare che OUT4, OUT5 e OUT6 non sono effettivamente connessi graficamente al filo del bus - il nome della rete è sufficiente affinché Altium sappia che questi fili saranno eseguiti nel bus. Questo è molto comodo e impedisce che lo schema diventi illeggibile dove tutti i fili dovrebbero incrociarsi.

Blocchi Schemi Multicanale

Ora che il foglio del microcontrollore è impostato con le porte rilevanti, possiamo aggiungerlo a un foglio schema di livello superiore. Il modo più semplice per farlo non è usare Posiziona -> Simbolo Foglio, ma invece fare clic con il tasto destro sullo schema e andare a Azioni Foglio -> Crea Simbolo Foglio da Foglio. Questo creerà un simbolo per lo schema oltre ad aggiungere tutte le porte che hai nello schema, risparmiando tempo.

CreateSymbolFromSheet


Fai lo stesso per il tuo foglio canale, così ora hai entrambi i simboli dei fogli nello schema. Ora è necessario rinominare il foglio del canale di uscita, il formato è:

REPEAT(nome, inizio, fine)

Di default, ogni componente nel canale sarà nominato ‘designatore_nomefoglio’. Personalmente, mi piace avere il designatore per primo per essere in grado di leggere rapidamente la distinta dei materiali per vedere di che tipo di componente si tratta la linea—ma se preferisci un formato diverso ci sono numerose opzioni disponibili in Progetto -> Opzioni -> Finestra Multi-Canale. Se ancora non sei soddisfatto del formato, puoi anche inserire il tuo formato di designatore utilizzando le variabili dalle opzioni standard.

change component format dialog in Altium Designer


È molto importante che tu racchiuda anche il nome della porta in REPEAT( ) altrimenti il filo collegherà solo la prima voce del bus a ogni porta, invece di generare una nuova porta per ogni canale. Generalmente, l'eccezione a questo è per i protocolli di comunicazione, dove potresti volere lo stesso Clock SPI/MISO/MOSI o I2C SCL/SDA che va a ogni foglio. Questo ti dà molta flessibilità su come possono essere utilizzati i fogli multi-canale.

output-channelsch


Ora è semplicemente questione di avere un bus nominato che proviene dal porto bus del microcontrollore, e poi collegarlo direttamente a un filo con lo stesso nome del bus. Potrebbe sembrare un po' strano, ma indica ad Altium che vuoi suddividere il bus per ciascuno degli schemi. Altium aggiungerà automaticamente il numero del canale alla fine del nome della rete del bus mentre genera ciascun canale. Il nome del bus non deve corrispondere al nome della porta, o al nome del bus nello schema del blocco per cui è destinato. Può essere uguale o diverso—l'unico nome che conta è quello del bus e del filo.

toplevel-sch


Ho applicato la stessa configurazione ai sensori di corrente, come ho menzionato in precedenza nell'articolo ho numerato il bus ADC da 0 a 5, poiché sto suddividendo ADC0 per il sensore da 15A con un Ingresso Bus.

Layout PCB del Monitor di Corrente

Ora che lo schema multicanale è completo, posso iniziare il layout della scheda. È semplice quanto sembra lo schema di livello superiore, poiché devo solo instradare il primo canale per ciascuno dei canali ripetuti.

Components in a PCB layout for a current monitor
Layout non connesso dopo la cattura dello schema


Una volta eseguito l'ordine di modifica ingegneristica per aggiungere tutti i componenti al PCB, vedrai tutti i blocchi dei fogli di livello superiore nelle loro stanze. È importante notare qui le molteplici reti non collegate che si estendono verso i canali dal microcontrollore, mostrando che tutta la mia denominazione dei bus ha funzionato bene, poiché ogni canale è connesso correttamente. Se non avessi aggiunto il comando REPEAT( ) all'ADC e ai potenziometri di uscita, vedremmo solo un filo che sale e poi si collega in parallelo. Lo stesso vale per i collegamenti di alimentazione.

Potresti anche notare che l'impronta per il display sembra piuttosto grande. Questo è il display da 128x64 pixel di cui parlavo prima, che speravo di utilizzare. Dopo aver tracciato il PCB e non essendo in grado di farcelo stare, l'ho cambiato con il display da 128x32 pixel visto negli schemi.

Sto iniziando con il collegamento di uscita. Andrò a tracciare il primo canale all'interno della sua stanza con tutto il necessario eccetto i collegamenti esterni. Ho anche ridotto la stanza a una dimensione più pratica per i componenti disposti.

Output block template for a current monitor
Template del blocco di uscita


Ora posso risparmiare un'enorme quantità di tempo utilizzando lo strumento Copia Formati Stanza. Ci sono due modi principali per accedere a questo strumento, in primo luogo se hai abilitato la barra degli strumenti Utility; si trova sotto l'icona delle stanze.

copyroomformat


È possibile abilitare la barra degli strumenti Utility facendo clic con il pulsante destro del mouse in qualsiasi punto nella parte superiore della finestra del progettista e selezionando Utility.

enableutilitiestoolbar

Il modo "lungo" per raggiungere lo strumento è attraverso il menu superiore, andando su Design -> Stanze -> Copia Formati Stanza.

designroomscopy


Una volta attivato lo strumento, è sufficiente fare clic sulla prima stanza che si è già instradata (il proprio modello), quindi fare clic sulla stanza successiva che si desidera abbia lo stesso layout e instradamento.

Apply room format for a current monitor PCB layout


Si può continuare a fare clic su stanze aggiuntive per applicare le stesse impostazioni anche a quelle stanze. Lo strumento funziona solo per le stanze che fanno parte dello stesso set multicanale. Questo significa che non posso applicare il formato da una stanza ADC multicanale alla ADC da 15A. Anche se la ADC da 15A ha quasi lo stesso schema e varia solo per il valore di una resistenza, non è compatibile in quanto non era nello stesso set multicanale degli altri.

Output channels for a current monitor
Layout del monitor di corrente con blocchi di circuito ripetuti


Dopo aver finito di copiare i formati delle stanze per i canali di uscita, ho 6 canali di uscita indirizzati identicamente. Gli schemi e il routing per ogni canale in questo progetto sono molto semplici, ma sono sicuro che potete immaginare quanto tempo ciò possa risparmiare con un prodotto audio multicanale complesso o un sensore multicanale avanzato.

Ho applicato la stessa tecnica ai canali ADC, risultando nella maggior parte del routing della mia scheda già completato.

Sto pianificando di usare un fornitore cinese di PCB a basso costo, poiché offrono il miglior prezzo per una scheda di 100mm x 100mm. Con questo vincolo di dimensione con cui lavorare, posso disporre tutti i canali. Sono riuscito a posizionare tutte le uscite lungo un lato della scheda, ma i sensori di corrente, nonostante le loro piccole dimensioni, sono ancora troppo grandi e, quindi, li ho posizionati a forma di U attorno a un lato della scheda.

Ho posizionato il mio connettore USB e l'ingresso 5V vicini l'uno all'altro su un bordo della scheda per mantenere ordinato il routing dell'alimentazione. Dato che si tratta di un PCB a due strati con uno spessore di 1,6 mm, ho deciso di non realizzare tracce con impedenza adattata per le linee USB fino al microcontrollore. Data la velocità di trasmissione dati che verrà utilizzata dal boot loader USB o dalla porta seriale, l'integrità del segnale non sarà eccessivamente critica. Ho collegato questo microcontrollore a una porta USB con dei fili saldati ai pin del microcontrollore, e poi direttamente a un connettore USB, quindi so che sopporterà bene questo trattamento improprio. Per un PCB a 2 strati con uno spessore di 1,6 mm, le mie tracce USB dovrebbero essere larghe circa 1,5 mm per essere ad impedenza adattata, e questo è un po' scomodo per il routing.

Infine, ho montato lo schermo in un punto in cui, spero, non ci saranno troppi cavi a bloccare la vista di ciò che viene visualizzato.

Top Design


Ho aggiunto alcuni fori di montaggio alla scheda, così come dei fiduciali. I fori di montaggio sono vitali per questa scheda poiché sarà montata verticalmente in un punto insolito all'interno del mio quadro di controllo.

Con un po' di divertimento per alcune opere d'arte, la scheda sembra piuttosto buona. Il font "AlternateGothic2 BT", che ho sul mio computer per qualche motivo, sembra davvero ottimo per etichettare i connettori. È leggibile e molto compatto, il che è ottimo per i blocchi terminali.

BottomDesign


Sul fondo della scheda, ho aggiunto un blocco abbastanza standard per i progetti su cui lavoro per i clienti, avendo un codice a barre per il tracciamento o il caricamento di programmi di test per un dispositivo generico, data di assemblaggio, sezione QA e un'area per un numero di serie. Mi piace il modo in cui questo blocco finisce il fondo di una scheda e la fa sembrare un po' più elegante.

Infine

La scheda per questo monitor di corrente è stata costruita per essere una scheda di rilevamento e controllo della corrente abbastanza generica, nonostante le mie esigenze piuttosto specifiche. I file di progetto sono rilasciati sotto la licenza MIT, quindi puoi realizzare la tua versione o basare una sezione del tuo progetto sul design se lo desideri. Come sempre, puoi trovare i file di progetto su GitHub.

Altium Designer su Altium 365 offre un livello di integrazione senza precedenti nell'industria elettronica, finora relegato al mondo dello sviluppo software, permettendo ai progettisti di lavorare da casa e raggiungere livelli di efficienza senza precedenti.

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Sull'Autore

Sull'Autore

Mark Harris è un ingegnere eccezionale con oltre 12 anni di esperienza diversificata nel settore dell'elettronica, che va dai contratti aerospaziali e di difesa ai prodotti start-up, passatempi, ecc. Prima di trasferirsi nel Regno Unito, Mark ha lavorato per uno dei più grandi istituti di ricerca del Canada. Ogni giorno portava con sé un progetto o una sfida diversa che coinvolgeva l'elettronica, la meccanica e il software. È responsabile della pubblicazione della “Celestial Database Library”, la più grande libreria di componenti di database open source per Altium Designer. Mark è attratto dall'hardware e dal software open source, nonché a trovare soluzioni innovative per le sfide quotidiane di questi progetti. L'elettronica è pura passione: seguire la trasformazione di un'idea in realtà e interagire con il mondo è fonte di infinito piacere.
Puoi contattare Mark direttamente a: mark@originalcircuit.com

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