تصميم PDB (لوحة توزيع الطاقة) عالية الطاقة لجهاز Pixhawk: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتشغيلهم جميعًا!

تتوفر حاليًا معظم المواد التي تحتاجها لبناء طائرة بدون طيار بثمن بخس على الإنترنت ، لذا فإن فكرة صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور مطور ذاتيًا لا تستحق العناء على الإطلاق باستثناء بعض الحالات التي تريد فيها صنع طائرة بدون طيار غريبة وقوية. في هذه الحالة ، من الأفضل أن تكون واسع الحيلة أو أن يكون لديك برنامج تعليمي Instructables حول هذا الموضوع … ؛)

الخطوة 1: الأهداف

أهداف PCB (وأسباب عدم العثور عليها على الإنترنت) هي:

1.- يجب أن تزود Pixhawk 4 بمقياس التيار وقياس الجهد ونفس الموصل.

2.- يجب أن تحتوي على موصلات الإدخال / الإخراج ووصلات FMU الموجهة إلى المسامير ، وليست هناك حاجة إلى CAP & ADC في حالتي.

3.- يجب أن تكون قادرة على تشغيل 5 محركات بحد أقصى مشترك 200 أمبير ، نعم ، 0 ، 2 كيلو أمبير!

ملحوظة: لا يزال مفيدًا للتصميمات ذات المحركات الأقل أو التي تحتوي على تيار أقل. هذه هي حالتي فقط.

الخطوة 2: المخططات واختيار المكونات

حسنًا ، نحن نعرف الآن ما نريد القيام به. للمضي قدما سنقوم بتصميم المخططات.

إذا كنت لا ترغب في فهم الإلكترونيات الموجودة خلف هذا اللوحة ، فما عليك سوى نسخ الخطط والانتقال إلى الخطوة التالية.

يمكن تقسيم المخططات إلى جزأين رئيسيين ، DCDC لتشغيل pixhawk وتوزيع الطاقة للمحركات.

مع DCDC ، فإن أسهل طريقة هي استخدام Traco Power DCDC وتجنب الاضطرار إلى تصميمه ولكن نظرًا لأنني لا أحب الطريقة السهلة التي سأستخدمها LM5576MH من Texas Instruments. هذا المتكامل عبارة عن DCDC يمكنه إدارة إخراج يصل إلى 3A وتخبرك ورقة البيانات الخاصة به بجميع المعلومات حول الاتصالات والمكونات المطلوبة وتعطي الصيغ للحصول على المواصفات المطلوبة لـ DCDC بتعديل المكونات المستخدمة.

مع هذا ، ينتهي تصميم DCDC لـ Pixhawk ، في حالتي ، كما هو موضح في الصورة.

على الجانب الآخر ، يتكون توزيع الطاقة من استشعار التيار والجهد والتوزيع نفسه الذي سيتم النظر فيه في الخطوة التالية.

سيكون استشعار الجهد ببساطة عبارة عن مقسم للجهد يعطي إشارة 3.3 فولت عند أقصى جهد له وهو 60 فولت (أقصى جهد مدعوم من DCDC).

الاستشعار الحالي أكثر تعقيدًا بعض الشيء حتى أننا سنظل نستخدم قانون أوم. لاستشعار التيار سوف نستخدم مقاومات التحويلة. لتعظيم مقدار التيار الذي يمكنهم التعامل معه ، سيتم استخدام مقاومات 10 واط. بهذه القوة ، أصغر مقاومات تحويل SMD يمكن أن أجد فيها 0.5mohm.

بدمج البيانات السابقة ومعادلة الطاقة ، W = I² × R ، يكون الحد الأقصى للتيار هو 141A ، وهذا لا يكفي. هذا هو السبب في أنه سيتم استخدام مقاومين تحويل على التوازي بحيث تكون المقاومة المكافئة 0.25 موهم ثم الحد الأقصى للتيار المطلوب 200A. سيتم توصيل هذه المقاومات بـ INA169 أيضًا من أدوات تكساس ، وكما هو الحال في DCDC ، سيتم تصميمها وفقًا لورقة البيانات.

أخيرًا ، الموصلات المستخدمة هي من سلسلة GHS من موصلات JST ويتم اتباع pinout من pixhawk 4 لإجراء الاتصال الصحيح.

ملاحظة: لم يكن لدي مكون INA169 في Altium ، لذا استخدمت منظم جهد بنفس البصمة.

ملاحظة 2: لاحظ أنه يتم وضع بعض المكونات ولكن القيمة تقول "لا" ، وهذا يعني أنه لن يتم استخدامها ما لم يكن هناك شيء خاطئ في التصميم.

الخطوة 3: تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع Altium Designer

في هذه الخطوة سيتم توجيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

أولًا ، ما يجب القيام به هو وضع المكونات وتحديد شكل اللوحة. في هذه الحالة ، سيتم إنشاء منطقتين مختلفتين ، DCDC والموصلات ومنطقة الطاقة.

في منطقة الطاقة ، تكون الوسادات خارج اللوحة بحيث يمكن استخدام بعض أنبوب الانكماش الحراري بعد اللحام ويظل الاتصال محميًا بشكل جيد.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، يتم بعد ذلك توجيه المكونات ، للقيام بذلك يتم استخدام الطبقتين بكفاءة ويتم استخدام آثار أكبر في توصيلات الطاقة. وتذكر ، لا توجد زوايا قائمة في الآثار!

بمجرد الانتهاء من التوجيه وليس قبل ذلك ، يتم تطبيق المضلعات ، هنا سيكون هناك مضلع GND على الطبقة السفلية وآخر على الطبقة العليا ولكن فقط يغطي منطقة DCDC والموصلات. سيتم استخدام منطقة الطاقة الخاصة بالطبقة العليا لإدخال الجهد كما هو موضح في الصورة الثالثة.

أخيرًا ، لا تستطيع هذه اللوحة التعامل مع 200A المصممة من أجلها ، لذلك سيتم كشف بعض مناطق المضلع بدون شاشة حريرية ، كما هو موضح في الصورتين الأخيرتين ، بحيث يتم لحام بعض الأسلاك غير المغطاة هناك ثم مقدار التيار الذي يمكن الذهاب من خلال المجلس أكثر من كافٍ لتلبية متطلباتنا.

الخطوة 4: إنشاء ملفات جربر لـ JLCPCB

بمجرد الانتهاء من التصميم ، يجب أن يصبح حقيقة واقعة. للقيام بذلك ، فإن أفضل مصنع عملت معه هو JLCPCB ، فهم يتحققون من اللوحة الخاصة بك حتى قبل أن تدفع ثمنها حتى إذا وجدوا أي خطأ في ذلك ، يمكنك إصلاحه دون خسارة المال ، وثق بي ، فهذا منقذ حقيقي.

نظرًا لأن هذه اللوحة عبارة عن لوحة ذات طبقتين وأقل من 10x10 سم ، فإن 10 وحدات تكلف 2 دولارًا فقط + الشحن ، ومن الواضح أنها خيار أفضل من القيام بذلك بنفسك لأن السعر المنخفض تحصل على جودة مثالية.

لإرسال التصميم إليهم ، يجب تصديره إلى ملفات جربر ، ولديهم دروس تعليمية لـ Altium و Eagle و Kikad و Diptrace.

أخيرًا ، يجب فقط تحميل هذه الملفات على موقع الويب الخاص بالاقتباس.

الخطوة 5: النهاية

وهذا كل شيء!

عندما يصل ثنائي الفينيل متعدد الكلور يأتي الجزء البارد ، اللحام والاختبار. وبالطبع! سوف أقوم بتحميل المزيد من الصور!

خلال الأسبوع التالي ، سأقوم بلحام النموذج الأولي الخاص بي واختباره ، لذلك إذا كنت ترغب في القيام بهذا المشروع ، فانتظر حتى يتم وضع علامة الحالة التالية على ما يرام. مع هذا سوف أتجنب لك أي وظيفة فاشلة أو استبدال المقاومة

جندى: ليس بعد

الاختبار: لم يتم بعد

لاحظ أن هذا هو لحام SMD ، إذا كانت هذه هي المرة الأولى التي تقوم فيها باللحام أو لم يكن لديك مكواة لحام لطيفة ، ففكر في القيام بمشروع آخر لأنه يمكن أن يكون مصدرًا للمشاكل.

إذا كان لدى أي شخص أي شكوك حول العملية فلا شك في الاتصال بي.

أيضًا إذا قمت بذلك ، من فضلك ، أود أن أعرف ذلك وأراه!