Gömülü Iot Projects için Özel BTC Tasarımı Oluşturun

Giriş: Neden Özel PCBler Neden Gömülü IoT

Gömülü IoT projeleri güvenilir, güç verimli ve fiziksel olarak kompakt olan donanım talep eder. ekmek dolabı ve geliştirme panjurları erken prototipleme için yararlıdır, üretime doğru hareket ederken veya sağlam bir kanıt-konsepsiyona izin verir.0LoRat transivers[PCB) size tam bir kontrol verir, gömülür.Bu efekt, yüksek çözünürlüktedir.[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir IoT PCB'nin Yapı Bloklarını Anlayın

Herhangi bir EDA aracına dokunmadan önce, sistem mimarisini haritanız gerekir. Tipik bir IoT gömülü PCB birkaç temel blok etrafında döner.Her blok, bileşen seçimi ve düzeni etkileyen özel tasarım zorlukları sunar.

Mikrokontroller veya Sistem-on-Chip (SoC)

IoT cihazınızın beynini içerir. Popüler seçenekler şunlardır:0)ESP32). (BİLMİNCİHAR-ORDAŞI:2)STM32), BÖLÜM, BÖLÜM, BÖLÜM, BÖLÜM, BÖLÜM, BÖLÜMLERİN (DÜSÜSÜSÜ) ve BÖLÜMLERİNİNGÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

Güç Tedarik ve Yönetimi

IoT cihazları genellikle bataryalarda çalışır, bu nedenle, şarj edilebilir bir güç dönüşümüdir (Dönetici: 1) ve aritmetik olmayanlar (LDO) yüksek gerilim damlalarında daha iyi bir seçim yapılır.Sürücükürücüler için daha iyi bir seçim:2.buck dönüştürücüler ).

Sensörler veleyiciler

Sıcaklık/humidity (BME280, SHT30) hareket etmek (MPU6050, LIS3DH) çevresel gaz sensörlerine (CCS811, SGP30), sensör dizisi IoT cihazının amacını tanımlar ve uçotları içerir.

Kablosuz Bağivite Modülleri

Daha uzun bir süre için, arit-IoT/LTE-M modülü . (Saçlı 50 GU) ve tasarımınızın dış bir anten kullandığında, bir U-board PCB'de veya anten için) gerekli olabilir.

Pasif öğeler ve teşvikler

Direnççiler, kapasitörler, indüktörler, kristaller ve kablolar, bloklar için birlikte kilitler oluşturur.Use theABLE-prone ortamları ve JST veya Molex konektörleri için boyuta duyarlı tasarımları için; daha basitleştirilmiş 0805 gibi daha büyük paketler için, kablolar için kilitlenirler, vitreus ve kablolar için kilitler seçin.

IoT PCB Layoutout için Anahtar Tasarım

İyi bir düzen, bir prototip arasındaki fark, sürekli ve sağlam bir ürün. Aşağıda, düzen aşamasında ele almak için kritik yönlerdir.

Signal Integrity ve Gürültü Azaltımı

Yüksek hızlı dijital sinyalleri (SPI saatleri, SDIO hatları) ve hassas analog girişleri (ADC referansları, sensör çıktıları) dikkatli bir şekilde ayırma gerektirir.Ücretsiz:0) Asla uzun mesafeler boyunca analog izlerini paralel ekleyin.) Katı bir düzlemde kullanın [Döneticileri [Dönemli tabakada 4 katmanlı bir yığınlama kutusu kullanarak) veya alt tabakada (2-katli tahtada dikmeler.

Termal Yönetim

Düşük güç IoT cihazları bile güç düzenleyicisinden ısı üretiyor, MCU aktif olduğunda ve herhangi bir radyo yükselticisi.ETHFLT:0)Place güç bileşenleri sıcaklık hassas sensörlerinden uzak tutuyor.[DÜT:1) Cihazın altındaki ısıyı alt tabakaya transfer etmek için ısıtın altında kullanın.Eğer cihazınız kapalı bir muhafazada çalışırsa, bir ısısink veya maruz bir pedi büyük bir bakır bölgeye sattı.

Power Dağıtım Ağı (PDN)

istikrarlı bir güç rayı önemlidir. barajı olmadan, her blok (MCU, radyo, sensör) kendi 10 μF elektrolitik veya tantalum kapasitör artı 0.1 μF seramik atlar.For design with top current takes (e.g., during Wi-Fi message), girdinin yakınında cleance (100-470 μF) eklemek.

Üretim için Tasarım (DFM)

DFM kuralları, üretim maliyetlerini azaltır ve verim geliştirir. Ortak yönergeler: [[Üye:0)Üye ait olan aşağıdakiler: 6 milyon (0.15 mm) standart kalınlıklama hizmetleri için en ucuz kullanım için; 4 $ primi[DÜye Olmayanlar için 3,8 $ -0.2 mm)[Üye Olmayanlar için 10 / 7,9 $)[*|DÜye Olmayanlar için 12 inçlik bir kaplama[DÜye Olmayanlar için)[DÜye Olmayanlar için 3,9 $ 3.

Enkontlar

PCB şekli seçilmiş veya özel tasarlanmış bir muhafaza içine sığmalıdır.ETHFLT:0)Kırdarlık bileşenleri (switches, LEDs, anten) montaj delikleri ve vaka duvarlarına neden olabilir.), Eğer bir yuva anteni veya dış anten için bir yuva için plan yapılırsa, güvenli bir montaj için durmak için durur ve kısa devrelere neden olan bakır dökmek için borular altında tutmaktan kaçınır.

Step-by-Step PCB Design Workflow

Modern EDA araçları, şematik'den Gerber dosyalarına aktı. İşte takip edeceğiniz tipik dizi.

1. Schematic captured

Seçilen EDA aracınızda devre diyagramını çizin (KiCad, Eagle, Altium) Tüm bileşenleri tanımlar, ayak izi tutar ve net etiketler ekleyin. karmaşık MCUs için birçok üretici, yüksek kullanım sembolleri ve ayak izlerini sunar.[0]

2. Malzeme Bill (BOM) Nesil

BOM, her bileşeni bir parça numarası, değer, paket ve miktar ile listeler için ve PCB montaj evi için listeler için gereklidir. BOM forurFLT:0)part kullanılabilirlik) ve geri yükleme süreleri. DigiKey, Mouser veya LCSC gibi distribütörler üzerinde eşdeğer aramalar kullanın.

3. PCB Layout - Placement and Routing

İlk olarak, tüm bileşenleri blok diyagramı takip ederek:0) Grupla ilgili parçalar): MCU'nun 4 katmanlı bir tahta (signal, zemin, güç, sinyal) yakınında yer alan bir şerit.

4. Tasarım Kuralı (DRC) ve Elektrik Kuralı Check (ERC)

DRC'yi kontrol ihlallerini yakalamak, bağlantılı olmayan parçaları yakalamak ve kırılmak için çalıştırmak. ERC her netin en az bir sürücüye sahip olduğunu ve çatışma çıkış noktaları olmadığını ifade eder. [...]D:0) Bu çekleri basit tahtalar için bile atmayın.).

5. Genrate Manufacturing Files

Gerber dosyaları (RS-274X) bakır tabakaları içeren, satılan maske, ipek ekran ve montaj verileri de Gerbers'in ücretsiz bir görüntüleyicisi (PDF) olarak birçok üretici (JLCPCB, PCB Yolu ve OSHPark) Gerbers artı bir BOM / Centroid dosyasına ihtiyaç duyulursa bir zümrüt dosyası kabul eder.

Üretim ve Meclis: Gerbers'ten Fonksiyonel Kurullara

Tasarım dosyaları hazırla, bir sonraki aşama yapım aşamasındadır. dönüş süresi birkaç gün (kesinlikle prototyping) standart yol süreleri için üç haftaya kadar değişebilir. çoğu modern mağaza desteği:0)2-kat, 4-kat, 4 kat ve hatta 6 kat tahtalar ).

Bir PCB Fab Evi Seç

Anahtar faktörler: maliyet, panel büyüklüğü, minimum özellik boyutu, malzemeler (FR-4, yüksek frekanslı laminatlar, esnek), ve aynı alışveriş tarafından destekleniyorlar). prototip için, ENIG (altın) ile 2 katmanlı tahtalar sunan bir hizmet seçin. düşük hacimli üretim için (100-500 birim)

Leydiing ve Muayene

Eğer tahtaları manuel olarak bir araya getirirseniz, bir sıcaklık kontrollü demir, ince uç satılanlar ve ) iyi havalandırma) QFN veya BGA paketleri için, stencil baskı ve bir geri dönüş fırını güçlü bir şekilde tavsiye edilir. her bir panelden sonra, her bir test kurulunu kontrol edin ve mevcut sınırlı bir tedarikle temel bir test yapın.

Test, Debugging ve Iteration

İlk prototip muhtemelen sorunları olacaktır. Bu normal. Sistematik debugging önemlidir.

Power-On Prosedür

Mevcut bir limitle 50-100 mA'nın beklenen boş şu anki boşluğa sahip gücü uygulayın.ETHFLT:0) Mevcut çizer) - bir artış, her bir gerilim demiryolunu kontrol etmek için kısa veya ters-polarity bağlantısı gösterebilir ve hiçbir LED veya çıktının kapatılmaması gerektiğinden emin olabilir.

Fonksiyonel Doğrulama

Flash basit bir test cihazı (kk LED, seri çıktı aracılığıyla sensör okuyun) Daha sonra her periferik bir süre test edin. Kablosuz modüller için, bir spektrum analiz cihazı kullanarak harmoniklerin gücünü ve kontrolünü ölçmek (veya en azından cihazın beklenen aralıkta bir akıllı telefon veya ağ geçidine bağlandığını doğrulayın).

Ortak Pitfalls ve Fixes

Debuggingten sonra, şematik ve düzeni güncelleyin, yeni Gerberler üretir ve 2 prototipi geri sipariş edin.ASIFLT:0Plan for 2-3 iterations) tasarıma hazır olana kadar.

Maliyet optimizasyonu ve Üretime Sahip

Prototipden düşük hacimli üretime taşınırken, maliyet büyük bir sürücü haline gelir. Çeşitli kaldıraçlar kaliteli ödün vermeden per-unit masrafını azaltabilir.

Panelizasyon

Panel alanı için üreticiler birkaç küçük PCB'leri bir panele ve V-scoring veya sekmeye monte ederler. Panel boyutu kısıtlamalarını sorun. (100x100 mm veya 200x150 mm).

Fiyat ve Müsaitlik Durumu için gerçekleştirilen zimleme seçimi

Çok sayıda kaynak seçeneği ile yaygın olarak mevcut parçalar kullanın. Uzun zamanlara sahip özel paketler veya bileşenlerden kaçının. Direnççiler ve kapasitörler için, 0402/0603'deki standart değerler seçici makineler için kaynak için ucuz ve kolaydır.

Assembly Trade-offs

Full turnkey assembly (fab ev tüm bileşenleri satın alır) uygun ama premium.ETHFLT:0)Konsigned assembly[DÜT:1) (BOM) zaten çok küçük bir koşu ( 50'den fazla birim) varsa daha ucuzdur.

Scale at Scale

100 ünitenin üzerindeki üretim hacmi için, birFLT'ye yatırım:0) yatak-of-nails test fikstür[[Dönetici: 1) veya basit bir Arduino tabanlı test jig bu kontrolleri gerilim raylarını kontrol eder, sensör iletişimini ve kablosuz bağlantı otomatik olarak azaltır. Otomatik test, alan başarısızlıklarının riskini dramatik bir şekilde azaltır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

gömülü bir IoT projesi için özel bir PCB oluşturmak, bir ürün koleksiyonunu bir amaç tabanlı bir cihaza dönüştürmek için ödüllendirici bir süreçtir. Mimari, tasarım, üretim ve test etmek, güvenilir, maliyet-aktif prototipi sipariş etmek için bir tasarım elde edebilirsiniz ve her deneyimden elde edilen bir ürün kümesine sahip olmayan bir ürün, son ürüne daha erişilebilir hale getiren derslerin ekosistemi.

Daha fazla okuma için, [[Üyetim:0)KiCad resmi belgeleri[Dönetici:0)[Üye Olmayanlar İçin ESP32 Donanım Tasarımı yönergeleri ve Espressif’den BÜTÜye Olmayanlar İçin Kapsamlı Rehberlik[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.