LED controller: печатная плата

После долгого перерыва, вызванного внезапно свалившейся на меня работой, я смог закончить разводку платы многострадального LED controller’а.

Прежде всего, стоит сказать, что перед тем как начинать разводку, я выбрал корпус и далее вся разводка делалась исходя из ограничений корпуса. Это крайне важно, так как плата будет эксплуатироваться не сама по себе (т.е. это не OEM плата для встраивания куда-то еще), а как конечное изделие.

Исходя из назначения платы (управление освещением) наиболее подходящим был признан корпус для электроники от наших китайских друзей. Корпус может крепиться как на DIN-рейку так и на плоскую поверхность (стену/потолок).

Корпус для LED controller’а

В разобранном виде корпус выглядит вот так (основание перевернуто, чтобы были видны крепления для DIN-рейки). Печатная плата отдельно к основанию не крепится, а прижимается крышкой при закручивании 4-х винтов, идущих в комплекте. Таким образом, винты сразу крепят и крышку к основанию и плату к основанию. Я бы предпочел ещё 4 винта и отдельное крепление платы к основанию, но, как говорит один мой товарищ, за неимением горничной имеем дворника.

Корпус для LED controller’а (в разборе

Собственно, по самой разводке сказать почти нечего, кроме того, что, в связи с длительным отсутствием практики, сделал я ее достаточно похабно. Больше всего я переживаю за Ethernet. Посмотрим, как будет работать. Возможно, придется потом переразводить.

Печатная плата LED controller’а

На печатной плате расположено несколько так называемых «модулей». Модуль — это функционально законченный кусок печати, входы и выходы которого выведены на контактные площадки для возможности установки платы-мезонина. Мезонин — это плата, которая устанавливается сверху основной для расширения возможностей устройства без необходимости переработки печатной платы. В данном случае при установке мезонина оригинальные компоненты не устанавливаются (мезонин не расширяет функционал, а замещает его).

Место под мезонин питания

Начнем с модуля питания. В оригинале установлен понижающий DC/DC преобразователь для выработки питания +3,3 В для микроконтроллера, а также линейник для получения +12 В для питания внешних датчиков. Номинальное напряжение питания устройства 24 В постоянного тока. Допустим, мы хотим запитать его от 220 В переменого тока. Тогда устанавливаем сверху мезонинный модуль питания (AC/DC), который будет получать переменку через J64, J50 и J1, J63. В оригинальной разводке входы полюсов питания соединены с GND и Vdrv через резисторы (перемычки 0 Ом) R12, R73 и R2, R8 соответственно. Если их не устанавливать, то будет обеспечена развязка от первичного входного питания. Также необходимо удалить предохранитель F1. Установленный мезонинный модуль должен выдавать напряжения: +3,3 В на питание МК через J4, +12 В на питание внешних датчиков через J7 и напряжение питания драйверов через J2 и J66.

Печатная плата LED controller’а 3D-view (KiCAD)

Габариты мезонинного модуля питания должны составлять 40х28 мм, что не так уж и много, особенно для AC/DC преобразователя. С установленным разъемом RJ-45 можно «нависнуть» над основной платой еще на 16 мм (56х28 мм). Если не устанавливать коммуникационный Ethernet-модуль, то можно сделать мезонин в полную ширину платы. Однако, в этом случае, возможно, выводить нужные напряжения питания на соответствующие им соединители будет неудобно (они будут в середине платы).

Остальные модули (драйверы и коммуникационный модуль) разведены по тому же принципу, что позволит в будущем установить Wi-Fi (или любой другой радио-интерфейс) вместо проводного Ethernet’а и заменять драйверы в зависимости от задачи.

Часто меня спрашивают, зачем я так детально прорисовываю все объекты (корпуса микросхем, другие элементы, детали корпусов) там, где можно просто нарисовать квадратик нужной высоты. А вот как раз ради таких случаев!

LED controller сборка (Solidworks)

Накосячил с размещением клеммников 😉 Вот именно на такой случай была нарисована 3Д модель корпуса и выгружена STEP-модель печатной платы. Из этого была сделана сборка в Solidworks и вот печальный результат ;).

Тут стоит сделать небольшое отступление по поводу используемого ПО. Пилить OpenSource проекты с использованием коммерческих САПР — это некомильфо. Но, к сожалению, я не нашел адекватной бесплатной кросплатформенной замены Solidworks, что меня ужасно печалит(. Все другие задачи можно как-то решить, но механический САПР отсутствует. Есть FreeCAD. Это наиболее перспективное направление, но он пока еще в стадии альфа. Причем, настолько альфа, что даже сборок из коробки не делает (для этого требуется отдельный сторонний плагин). Будем надеяться, что когда-нибудь его допилят до полноценного САПРа. А пока что только Solidworks.

Пришлось срочно переделывать. Благо, там несложно — просто подвинуть клеммники на 2 мм в сторону. К ним подходят только силовые дорожки от соответствующих драйверов, поэтому корректировка прошла быстро. Теперь надо добавить немного информации о плате в слой шелкографии и гордо нахлобучить на видное место логотип «Open Source Hardware». Так как у нас проект полностью открытый — можем его смело лепить на плату. Сам логотип, кстати, как и инструкции по его применению можно взять тут.

Плата контроллера (KiCAD 3D view)
Плата контроллера (KiCAD 3D view)

Теперь надо собрать все это в корпус. Корпус, кстати, придется доработать напильником (с обратной стороны необходимо сделать вырез в верхней детали для клеммников и разъема RJ-45).

LED controller в корпусе

Ну и до кучи рендер платы из Solidworks:

Плата контроллера (Solidworks 2018 Photoview 360)

Репозиторий проекта обновлён: добавлены печатная плата и сборка в Solidworks.

About the Author: admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.