Девайс
Закончил работу над очередным устройством. Решил ради интереса постараться запечатлеть процесс разработки устройства.
Назначение устройства - какие-то хитрые весы. Сам до конца не знаю, что это и зачем оно будет использоваться. Весы должны измерять изменение веса в течение некоторого времени(десятки минут) и сохранять значения два раза в секунду. Все должно сохраняться в какую-то память, потом передаваться каким либо образом на компьютер. Жестких требований к формату памяти и передачи не было, поэтому у меня была свобода действий. В результате я решил пойти не самым простым, но как мне кажется самым красивым путем в данном случае. Данные сохраняются на microSD карту памяти в CSV файлах. При подключении к компьютеру по USB, устройство определяется как обычная флешка и файлы просто переписываются с устройства комповой программой или вручную. В результате получаем универсальность, а также полную изолированность от софта на компе - не надо изобретать никаких драйверов, протоколов и прочего.
В качестве микроконтроллера был выбран ARM контроллер серии STM32, довольно навороченный.
В мою задачу входила только разработка электроники, изготовление прототипа и передача документов заказчику. Поэтому конченое устройство представлено в виде макета. В дальнейшем под него будет разработан корпус.
На самом деле тут будут картинки и описание процесса переноса устройства с макета на печатную плату. Сама разработка схемы и тем более программы тут не освещена.
Итак, начинается все с макетной платы. Для начала нужно все собрать в макете, написать основной функционал, чтобы убедится в правильности выбора всяких решений и по возможности выявить все возможные косяки до изготовления платы. Я для этого обычно использую макетные платы, позволяющие делать все соединения на разъемах, без пайки. Очень удобно, хотя есть несколько недостатков.
Вот так выглядело устройство до начала переноса на печатную плату. В целом ничего сложного, хотя может показаться немного запутанным. SD карта, микроконтроллер на своей плате, дисплей, USB и аналоговая часть. Дело в том, что для измерения веса используется тензорезистивный датчик. Сигнал с датчика представляет разницу напряжений на двух проводах, причем она очень маленькая. Речь идет о микровольтах. Чтобы такой сигнал мог быть обработан АЦП контроллера, нужно его порядочно усилить, в несколько сотен раз, для чего собрана аналоговая схема на усилителях.
В макете есть далеко не все из того, что потом будет на печатной плате. Многие вещи можно нарисовать "заочно" без макетирования. После макета рисуется схема.
Не могу привести в высоком разрешении, но смысл думаю понятен. В целом ничего особо сложного тут тоже нет. Система питания, аналоговая часть и микроконтроллер с обвесом. После того как схема нарисована переходом к плате. Система автоматически добавляет нам все компоненты и соединяет их нужными связями. но это только начало. Дальше предстоит долгий и нудный процесс разводки.
Слева нарисована плата. Размер подобран таким образом, чтобы оа точно совпадала с размером дисплея и крепилась под ним. такая этажерка своего рода. Справа все компоненты расположенные стройными рядами. В начале непонятно как все это можно вообще упихать на плату :)
Ну и пошел процесс расстановки компонентов:
Вот уже почти все компоненты распиханы по плате, кое что уже разведено и все выглядит не так уж и страшно. Тут надо отметить, что по ходу разводки платы схема также корректируется. Микроконтроллер позволяет подключать одни и те же вещи к разным ножкам. И лучше всего сделать схему так, чтобы потом не пришлось вести проводок через всю плату, когда можно выбрать другую более удобную ножку.
В конце концов плата разведена, остается залить ее земляными полигонами.
Ну и можно побаловаться:
Этот 3D чертеж рисуется автоматически. В данном случае больше для баловства, но в ряде случаев он крайне полезен может быть, если устройство надо впихнуть в какой-то сложный корпус.
Пора делать плату. Было решено делать ее вручную, дома. Иначе надо платить либо большие деньги, либо ждать около месяца, причем на первой плате скорее всего будут ошибки и придется плату переделывать. Дома же я могу плату сделать за несколько часов.
Как я когда-то уже писал большой пост.
http://alex-avr2.livejournal.com/9250.html
Кстати технология пошла в массы, что очень приятно :)
Плата с уже перенесенным рисунком но еще не протравленная:
А это уже протравленная и очищенная.
Обратная сторона. Сеточка вместо сплошной заливки сделана по двум причинам - во-первых, сеточка лучше переносится на плату в данной технологии изготовления чем сплошные залитые пространства. Во-вторых, сеточка позволяет просвечивать плату насквозь, что крайне необходимо припайки плат без маски.
Потом плату надо залудить. Я это делаю по старинке, паяльником, процесс крайне медитативный и напоминает рисование :)
И запаять. На этой фотке плата не допаяна, не хватает части микросхем. Это первая версия платы, на ней было обнаружено несколько ошибок. Кроме того я зря сделал земляную заливку всей платы, да еще и с зазором всего 0.2мм от проводников. Пайка такой платы оказалась крайне сложной и с кучей дефектов,замыканий. В результате было решено сделать вторую версию платы, исправив ошибки и отказавшись от земляной заливки.
Это уже конечная плата. На ней тоже нашлась пара незначительных ошибок, но они были исправлены путем запайки проволочки, ну и конечно чертеж также был исправлен, но переделывать плату уже нужды не было.
А вот и готовый макет устройства в сборе.
Вот и все :)
Назначение устройства - какие-то хитрые весы. Сам до конца не знаю, что это и зачем оно будет использоваться. Весы должны измерять изменение веса в течение некоторого времени(десятки минут) и сохранять значения два раза в секунду. Все должно сохраняться в какую-то память, потом передаваться каким либо образом на компьютер. Жестких требований к формату памяти и передачи не было, поэтому у меня была свобода действий. В результате я решил пойти не самым простым, но как мне кажется самым красивым путем в данном случае. Данные сохраняются на microSD карту памяти в CSV файлах. При подключении к компьютеру по USB, устройство определяется как обычная флешка и файлы просто переписываются с устройства комповой программой или вручную. В результате получаем универсальность, а также полную изолированность от софта на компе - не надо изобретать никаких драйверов, протоколов и прочего.
В качестве микроконтроллера был выбран ARM контроллер серии STM32, довольно навороченный.
В мою задачу входила только разработка электроники, изготовление прототипа и передача документов заказчику. Поэтому конченое устройство представлено в виде макета. В дальнейшем под него будет разработан корпус.
На самом деле тут будут картинки и описание процесса переноса устройства с макета на печатную плату. Сама разработка схемы и тем более программы тут не освещена.
Итак, начинается все с макетной платы. Для начала нужно все собрать в макете, написать основной функционал, чтобы убедится в правильности выбора всяких решений и по возможности выявить все возможные косяки до изготовления платы. Я для этого обычно использую макетные платы, позволяющие делать все соединения на разъемах, без пайки. Очень удобно, хотя есть несколько недостатков.
Вот так выглядело устройство до начала переноса на печатную плату. В целом ничего сложного, хотя может показаться немного запутанным. SD карта, микроконтроллер на своей плате, дисплей, USB и аналоговая часть. Дело в том, что для измерения веса используется тензорезистивный датчик. Сигнал с датчика представляет разницу напряжений на двух проводах, причем она очень маленькая. Речь идет о микровольтах. Чтобы такой сигнал мог быть обработан АЦП контроллера, нужно его порядочно усилить, в несколько сотен раз, для чего собрана аналоговая схема на усилителях.
В макете есть далеко не все из того, что потом будет на печатной плате. Многие вещи можно нарисовать "заочно" без макетирования. После макета рисуется схема.
Не могу привести в высоком разрешении, но смысл думаю понятен. В целом ничего особо сложного тут тоже нет. Система питания, аналоговая часть и микроконтроллер с обвесом. После того как схема нарисована переходом к плате. Система автоматически добавляет нам все компоненты и соединяет их нужными связями. но это только начало. Дальше предстоит долгий и нудный процесс разводки.
Слева нарисована плата. Размер подобран таким образом, чтобы оа точно совпадала с размером дисплея и крепилась под ним. такая этажерка своего рода. Справа все компоненты расположенные стройными рядами. В начале непонятно как все это можно вообще упихать на плату :)
Ну и пошел процесс расстановки компонентов:
Вот уже почти все компоненты распиханы по плате, кое что уже разведено и все выглядит не так уж и страшно. Тут надо отметить, что по ходу разводки платы схема также корректируется. Микроконтроллер позволяет подключать одни и те же вещи к разным ножкам. И лучше всего сделать схему так, чтобы потом не пришлось вести проводок через всю плату, когда можно выбрать другую более удобную ножку.
В конце концов плата разведена, остается залить ее земляными полигонами.
Ну и можно побаловаться:
Этот 3D чертеж рисуется автоматически. В данном случае больше для баловства, но в ряде случаев он крайне полезен может быть, если устройство надо впихнуть в какой-то сложный корпус.
Пора делать плату. Было решено делать ее вручную, дома. Иначе надо платить либо большие деньги, либо ждать около месяца, причем на первой плате скорее всего будут ошибки и придется плату переделывать. Дома же я могу плату сделать за несколько часов.
Как я когда-то уже писал большой пост.
http://alex-avr2.livejournal.com/9250.html
Кстати технология пошла в массы, что очень приятно :)
Плата с уже перенесенным рисунком но еще не протравленная:
А это уже протравленная и очищенная.
Обратная сторона. Сеточка вместо сплошной заливки сделана по двум причинам - во-первых, сеточка лучше переносится на плату в данной технологии изготовления чем сплошные залитые пространства. Во-вторых, сеточка позволяет просвечивать плату насквозь, что крайне необходимо припайки плат без маски.
Потом плату надо залудить. Я это делаю по старинке, паяльником, процесс крайне медитативный и напоминает рисование :)
И запаять. На этой фотке плата не допаяна, не хватает части микросхем. Это первая версия платы, на ней было обнаружено несколько ошибок. Кроме того я зря сделал земляную заливку всей платы, да еще и с зазором всего 0.2мм от проводников. Пайка такой платы оказалась крайне сложной и с кучей дефектов,замыканий. В результате было решено сделать вторую версию платы, исправив ошибки и отказавшись от земляной заливки.
Это уже конечная плата. На ней тоже нашлась пара незначительных ошибок, но они были исправлены путем запайки проволочки, ну и конечно чертеж также был исправлен, но переделывать плату уже нужды не было.
А вот и готовый макет устройства в сборе.
Вот и все :)