Портативный верстак Arduino, часть 2B: 6 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Это и продолжение, и изменение направления по сравнению с двумя предыдущими инструкциями. Я построил основной каркас коробки, и это сработало, я добавил блок питания, и он работал нормально, но затем я попытался вставить схемы, которые я построил, в оставшуюся часть коробки, и они не подошли. Фактически, если бы я их подогнал, то не было бы места для включения проекта. Я пошел на компромисс: переместил все переключатели и блоки питания в основной блок из-под крышки, оставив больше места для проводки.

Все складывается в коробку, которую можно легко перемещать с места на место или убирать на хранение. Здесь не показано, но передняя часть крышки содержит еще одну отдельную плату, к которой прикреплены макеты и которые могут быть закреплены на липучке. Я буду организовывать фотографии этого как можно скорее.

Запасы

Только для этой доработанной стадии

Фанера 9мм

14 х 20 см, 13 х 23 см, 2 х 23 см

40-контактный мужской заголовок

4 х кулисных переключателя с подсветкой

1 x DPDT центральный кулисный переключатель (может быть просто DPDT)

USB-концентратор на 4 канала с переключением источников питания. Общая модель показана на картинках

Разъем USB типа B для монтажа на панели

2 понижающих / повышающих понижающих преобразователя напряжения, настроенных на 5 В

1 повышающий / понижающий преобразователь понижающего / повышающего напряжения, регулируемый до 12 В

1 повышающий / понижающий преобразователь напряжения с двойной шиной понижающего / понижающего напряжения, настроенный на 12 В

Различные биты для матричных плат, я использовал обрезки и браки вместо новой идеальной платы

Множество многожильных проводов, рассчитанных на ток 3 А или более.

Соединители лопатки

Генератор отрицательного напряжения

555 таймер IC

Резисторы 4к8 и 33к 1 / 4Вт

Конденсаторы полиэфирные 22н, 10н

Электролитические конденсаторы 33u и 220u (30 В плюс номинал)

2 диода 1N4001, но подойдут любые небольшие выпрямительные диоды.

Шаг 1: главный блок питания

Основной источник питания встроен в нижнюю половину коробки и состоит из готовых к продаже блоков переключения, соединенных вместе с набором переключателей и подающих питание на электронику в крышке коробки через 40-контактный ленточный кабель и разъемы.. Электропитание обеспечивается либо входом сети и импульсным блоком питания постоянного тока 12 В, либо через разъем XLR, предназначенный для получения питания от источника питания 12 В, если он используется в доме на колесах, но может быть аккумулятором, который находится в самой коробке. Питание от любого из них выбирается с помощью трехпозиционного переключателя, сети, аккумулятора или центрального положения.

Питание переключается с помощью кулисного переключателя с подсветкой, указывая на то, что питание включено. Основное питание обеспечивает питание других переключателей и повышающего напряжения 12 В, обеспечивающего питание электроники крышки. Он также подается на простой генератор отрицательного напряжения для аналоговых компонентов на дисплее.

Понижающий-повышающий модуль на 5 В получает питание от кулисного переключателя с подсветкой и обеспечивает 5 В для использования цепями в крышке и проходит через ленточный кабель.

Повышающий-понижающий модуль +/- 12 В питается от кулисного переключателя с подсветкой и обеспечивает питание как + 12 В, так и -12 В для использования в аналоговых цепях и проходит через ленточный кабель.

Четвертый понижающий-повышающий модуль питается от последнего переключателя, чтобы обеспечить питание концентратора USB. Концентратор USB 2.0 - это недорогой элемент, который имеет четыре розетки с переключением питания, а также логику для работы в качестве концентратора. Подробнее об этом позже.

Шаг 2: Новые панели основания и крышки

Чтобы соответствовать новой схеме блока питания, необходимо было разрезать новые панели, расположение которых находится в PDF-файлах, а также расширение сбоку от крышки, чтобы освободить больше места для проводов сзади.

Источник питания в оригинале был через банановые вилки и розетки, но с этим, имеющим несколько источников питания, соединение между крышкой и основанием осуществляется через 40-жильный ленточный кабель. Гнездо припаивается к куску матричной платы, которая проталкивается через сделанное для нее отверстие и прикручивается. Разъемы снабжены ключами, поэтому при установке их на платы их необходимо выровнять, чтобы используемый ленточный кабель аккуратно вставлялся между ними и не перевернулся. Я использовал 20-сантиметровый ленточный кабель, который при используемых измерениях просто красиво складывается при закрытой крышке.

Для сборки цепей БП их собирали на панели и привинчивали с помощью прокладок или зажимов для печатных плат. В этом случае оба были напечатаны на 3D-принтере, но в этом нет необходимости, просто платы закреплены. Я добавил файлы.stl на случай, если кто-то захочет сделать их быстро.

Вся проводка на панели была припаяна, за исключением соединений с разъемами основного базового блока питания, чтобы можно было легко снять и заменить крышку.

Шаг 3: Генератор отрицательного напряжения

В схемах измерителя сопротивления и вольтметра используются буферные усилители, которым необходимы как положительные, так и отрицательные источники питания. Положительное питание обеспечивается понижающим преобразователем, который обеспечивает постоянное напряжение +12 В независимо от внешнего источника. Он питает цепи крышки и генератор отрицательного напряжения. Первоначально он находился на той же матричной плате, что и остальная электроника, но был отрезан для размещения в основании. Схема для этого показана и представляет собой обычную схему таймера 555 для этой цели. Он обеспечивает ток, достаточный только для работы буферных усилителей, и не нужен ни для чего другого.

Шаг 4: USB-концентратор

Первоначальный источник питания USB представлял собой пару разъемов в крышке, питаемых от отдельного источника питания 5 В и обеспечивающих только питание. Поскольку я хотел, чтобы это было как можно более портативным, я решил поместить в сборку USB-концентратор, закрепленный в основании, и с модифицированным источником питания, питаемым от понижающего преобразователя 5 В. Этот концентратор также можно использовать с компьютером для программирования в качестве концентратора USB, упрощающего соединения.

Основание USB-концентратора было снято, а показанные соединения припаяны к плате. Вывод был заменен на гнездо USB типа B с припаянными к плате концентратора USB только соединениями сигнала и 0 В. В этой модификации не было вырезано никаких следов, только питание 5 В усилено более толстым проводом к переключателям питания USB в концентраторе и дополнительным проводом, подающим питание непосредственно на контакты на розетках, минуя следы на печатной плате.

Это означает, что теперь питание ограничено до 3 А вместо обычных 500 мА, но будет питать Raspberry Pi.

Чтобы соответствовать верхней части панели блока питания, основание ступицы было прикручено с отверстием для проводов, и ступица снова собрана наверху.

Готовая панель БП изображена на картинке.

Шаг 5: панели крышки и вид электроники

Электроника и код Arduino рассматриваются в последней части, но для целей строительства частично показан здесь, чтобы показать, куда все пойдет. Их можно было построить полностью отдельно и никогда не использовать в такой коробке проекта.

Питание панели дисплея подключается через 40-контактный разъем, который совмещен с разъемом в основании, чтобы ленточный кабель аккуратно складывался.

Ниже находится красная кнопка сброса для Arduino, это простое добавление, и, как ожидается, время от времени может потребоваться постоянный проект.

В центре расположены блоки питания, сверху - +12 В, -12 В, + 5 В и 0 В.

Под дисплеем находятся различные входы для цепей, цифровой вход, вход напряжения, ток, последовательный порт и контакты I2C.

Над дисплеем находятся пружинные разъемы для измерения сопротивления.

Дисплей имеет простую рамку вокруг него, в настоящее время белая, но она будет изменена, если у меня будет пластик для ее изготовления.

На рисунках также показаны две деревянные прокладки и распорка, надетая на крышку. Всю панель пришлось сдвинуть вперед, чтобы разместить сзади проводку. Направления резки для них находятся в прикрепленных PDF-файлах.

Шаг 6: файлы Stl для креплений и лицевых панелей

Вот файлы stl для всех, кто хочет сделать или изготовил различные стойки, крепления для печатных плат и лицевую панель.