Nucleo Shields khái niệm về thiết kế nhiều bo mạch trên Altium Designer
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xây dựng một tấm chắn cho bảng mạch dành cho phát triển STMicroelectronics Nucleo, mặc dù nó chỉ sử dụng kết nối tương thích với Arduino, nên nó sẽ có thể sử dụng được trên bất kỳ modun phát triển nào có Arduino. Bằng cách tạo mẫu trên bộ công cụ phát triển, chúng tôi có thể chứng minh thiết kế của mình mà không cần lo lắng về việc triển khai bộ vi điều khiển, nguồn điện hoặc thông tin liên lạc. Điều này cũng cho phép chúng tôi xác định các yêu cầu bộ xử lý trong thế giới thực trong việc triển khai, bằng cách sử dụng hệ số tiêu chuẩn, chúng tôi có thể chuyển đổi giữa một loạt các bộ vi điều khiển từ các nhà sản xuất khác nhau mà không cần tạo nhiều board. Điều này có thể cho phép chúng tôi xác định các yêu cầu và xác định bộ vi điều khiển nào là tối ưu cho ứng dụng của chúng tôi, cho phép chúng tôi nhanh chóng tạo nguyên mẫu để đánh giá các bộ vi điều khiển với nhiều khả năng trên phạm vi giá rộng.Tuy nhiên, đây không phải là cách sử dụng duy nhất cho các bo mạch phụ trong ngành công nghiệp điện tử. Việc tạo phần cứng với nhiều bo mạch là rất phổ biến và có thể đưa ra những thách thức kỹ thuật cho các kỹ sư làm việc với chúng. Khả năng multi Board của Altium giúp giảm bớt những thách thức này bằng cách cung cấp cho các kỹ sư công cụ để kết hợp phần cứng của họ với nhau trong môi trường thiết kế, xác nhận tín hiệu điện và đầu nối cơ học được cân chỉnh và tương thích trước khi cam kết đặt hàng bảng.
Enviro Shield Project
Đối với bài viết này, chúng tôi đang xây dựng một trạm theo dõi thời tiết tương đối đơn giản. Nó sẽ có cảm biến nhiệt độ / độ ẩm tương đối kỹ thuật số chính xác cao và cảm biến áp suất kỹ thuật số có độ chính xác cao. Chúng tôi cũng sẽ có màn hình LCD để hiển thị các giá trị hiện tại. Tấm chắn này sẽ hoàn hảo để giám sát chính xác môi trường trong nhà, phòng thí nghiệm hoặc môi trường công nghiệp. Nếu PCB này được đặt trên một bộ phát triển có kết nối mạng (có dây hoặc không dây), nó có thể dễ dàng lưu trữ dữ liệu trong cơ sở dữ liệu hoặc được giám sát từ xa.
Cũng như các dự án khác của tôi, bạn sẽ tìm thấy các tệp thiết kế cho dự án này trên GitHub của tôi. Nó là mã nguồn mở và sử dụng miễn phí - tuy nhiên không có bảo hành hoặc đảm bảo nào theo giấy phép MIT.
Tại sao nhiều Board?
Như đã đề cập ở trên, chia phần cứng của bạn thành nhiều bo mạch là một chiến lược phổ biến để giải quyết một loạt các thách thức trong thiết kế. Việc quản lý sự phức tạp của nhiều bảng kết nối với nhau có thể đã khiến bạn gặp khó khăn trong quá khứ, tuy nhiên, như bạn sẽ thấy với dự án này, các dự án nhiều board mạch của Altium giúp cuộc sống trở nên dễ dàng.
Vậy tại sao bạn lại xem xét việc chia nhỏ một dự án thành nhiều bảng?
Tạo mẫu
Trong giai đoạn đầu của một dự án, việc giảm thiểu rủi ro kỹ thuật và tập trung vào các phần quan trọng của thiết kế có thể đẩy nhanh quá trình thiết kế. Bạn có thể nhanh chóng thử các thành phần thay thế, xác minh rằng các khả năng của thành phần phù hợp với yêu cầu của bạn và nhanh chóng xây dựng concept để chứng minh cho các bên liên quan. Dự án EnviroShield mà chúng tôi đang xây dựng trong bài viết này thuộc thể loại này - chúng tôi đang nhanh chóng xây dựng cảm biến môi trường mà không phải lo lắng về việc triển khai mạng hoặc vi điều khiển chủ. Sử dụng bộ công cụ phát triển chi phí thấp và bảng điều khiển tương đối đơn giản, chúng tôi có thể nhanh chóng đánh giá các thành phần cảm biến và kiểm tra mã của chúng tôi đồng thời giảm rủi ro kỹ thuật của bảng.
Tiết kiệm không gian
Nếu dự án của bạn có một số lượng lớn các thành phần và quá ít không gian, bảng xếp chồng có thể mang lại rất nhiều lợi thế. Là kỹ sư điện tử, chúng ta thường nghĩ về không gian ngang và hiếm khi xem xét trục dọc khi nói đến thiết kế. Phần lớn các thành phần của một bảng mạch thông thường có cấu hình thấp. Bằng cách sử dụng các đầu nối giao phối cấu hình cực thấp và hình dạng bảng thông minh để làm việc xung quanh các thành phần lớn hơn như tụ nhôm hoặc đầu nối, bạn có thể tăng gấp đôi diện tích bảng của mình chỉ với một mức tăng âm lượng nhỏ.
Isolation
Đôi khi trong các dự án mà bạn có hai khối linh kiện mà bạn không muốn trên cùng một bảng mạch với nhau. Ví dụ: bạn có thể có một số đầu vào cảm biến chính xác tín hiệu nhỏ mà bạn đang khuếch đại, nhưng có trình điều khiển dòng điện cao hoặc đài mạnh mẽ trong cùng một thiết kế. Bạn cũng có thể có điện áp AC đến trên bo mạch và không muốn nó ở gần các thành phần khác của bạn.
Bằng cách phân tách vật lý các khối giản đồ không nhất thiết phải cùng tồn tại, bạn có thể giảm nguy cơ thiết kế của mình không hoạt động như mong đợi.
Mô đun
Mặc dù dự án này nghiêng nhiều về thể loại tạo mẫu, nhưng nó cũng là một thiết kế mô-đun. Chúng tôi có thể đặt cảm biến môi trường của mình trên bo mạch chủ có khả năng kết nối mạng hoặc sử dụng bo mạch chủ đơn giản hơn giúp giảm chi phí. Cho dù bạn đang thiết kế bảng chủ hay bảng phụ, bằng cách sử dụng kết nối cơ điện tiêu chuẩn, bạn có thể cung cấp cho khách hàng của mình khả năng mở rộng thiết bị trong tương lai hoặc các khả năng nâng cao.
