Banco de trabajo portátil Arduino Parte 2B: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Esto es tanto una continuación como un cambio de dirección de los dos instructivos anteriores. Construí la carcasa principal de la caja y funcionó bien, agregué la fuente de alimentación y funcionó bien, pero luego intenté poner los circuitos que había construido en el resto de la caja y no encajaban. De hecho, si los hacía encajar, entonces no había espacio para incluir un proyecto. El compromiso que he hecho es mover todos los interruptores y fuentes de alimentación dentro de la caja principal fuera de la tapa, dando más espacio para el cableado.

El conjunto se cierra en una caja que se puede mover fácilmente de un lugar a otro o guardar para su almacenamiento. No se muestra aquí, pero la parte frontal de la tapa contiene otra placa separada a la que se unen las placas de prueba y se puede fijar con velcro. Organizaré las imágenes de esto lo antes posible.

Suministros

Solo para esta etapa revisada

Madera contrachapada de 9 mm

14 x 20 cm, 13 x 23 cm, 2 x 23 cm

Encabezado macho de 40 pines

4 x interruptores basculantes iluminados

1 x interruptor basculante de centro apagado DPDT (puede ser solo DPDT)

Hub USB de 4 vías con suministros conmutados. Un modelo común se muestra en las imágenes.

Toma de montaje en panel USB tipo B

2 x convertidores reductores de voltaje reductor / elevador, ajustados a 5V

1 x convertidor de subida / bajada de voltaje buck / boost, ajustado a 12V

1 x convertidor de subida / bajada de voltaje de doble carril buck / boost, ajustado a 12V

Varios bits de placa de matriz, he usado recortes y rechazos en lugar de una nueva placa perfecta

Gran cantidad de cable de múltiples hilos, clasificado para 3A o más.

Conectores de pala

Generador de voltaje negativo

555 temporizador IC

Resistencias 4k8 y 33K 1/4watt

Condensadores de poliéster 22n, 10n

Condensadores electrolíticos 33u y 220u (30V más clasificación)

2 diodos 1N4001, pero cualquier diodo rectificador pequeño servirá.

Paso 1: Fuente de alimentación de la caja principal

La fuente de alimentación principal está integrada en la mitad inferior de la caja y está formada por unidades de conmutación comerciales listas para usar, conectadas con un conjunto de interruptores y suministrando energía a los componentes electrónicos en la tapa de la caja a través de un cable plano de 40 pines y conectores.. La alimentación se proporciona mediante una entrada de red y una fuente de alimentación conmutada de 12 V CC, o mediante una toma XLR destinada a recibir alimentación de una batería de 12 V, si se utiliza en un vehículo recreativo, pero podría ser una batería que se lleva en la caja. La alimentación de cualquiera de estos se selecciona a través de un interruptor de tres vías, red eléctrica, batería o posición de apagado central.

La energía se conmuta mediante un interruptor basculante iluminado para indicar que está encendido. El encendido principal proporciona energía a los otros interruptores y a una fuente de refuerzo de 12V que proporciona energía a los componentes electrónicos de la tapa. Esto también alimenta a un generador de voltaje negativo simple para los componentes analógicos en la pantalla.

Un módulo reductor-elevador de 5 V se suministra mediante un interruptor basculante iluminado y proporciona 5 V para su uso por circuitos construidos en la tapa y se enruta a través del cable plano.

Un módulo reductor-elevador de +/- 12V es alimentado por un interruptor basculante iluminado y proporciona suministros de + 12V y -12V para su uso por circuitos analógicos y se enruta a través del cable plano.

Un cuarto módulo reductor-elevador se alimenta desde el interruptor final para proporcionar energía al concentrador USB. El concentrador USB 2.0 es un elemento de bajo costo que proporciona cuatro enchufes conmutados de alimentación, así como la lógica para funcionar como un concentrador. Más sobre esto más adelante.

Paso 2: Paneles de base y tapa nuevos

Para adaptarse al nuevo diseño de la fuente de alimentación, fue necesario cortar nuevos paneles, el diseño de estos está en los archivos PDF, así como una extensión al costado de la tapa para dar más espacio a los cables detrás.

La fuente de alimentación en el original era a través de enchufes y enchufes tipo banana, pero con esta que tiene múltiples fuentes de alimentación, la conexión entre la tapa y la base se realiza a través de un cable plano de 40 vías. El zócalo está soldado a una pieza de placa matriz que se empuja a través del orificio que se le hizo y se atornilla en su lugar. Los enchufes están codificados para que, al colocarlos en las placas, tengan que estar alineados para garantizar que el cable plano utilizado se ajuste perfectamente entre ellos y no esté invertido. He utilizado un cable plano de 20 cm que, según las medidas utilizadas, se pliega muy bien cuando se cierra la tapa.

Para construir los circuitos de la fuente de alimentación, se ensamblaron en el panel y se atornillaron en su lugar, ya sea con espaciadores o clips de PCB. Ambos se imprimieron en una impresora 3D en este caso, pero eso no es necesario, solo que las placas están aseguradas. He agregado los archivos.stl en caso de que alguien quiera hacerlos rápidamente.

Todo el cableado en el panel fue soldado, excepto las conexiones a las conexiones de la fuente de alimentación de la base principal para permitir que la tapa se pueda quitar y reemplazar fácilmente.

Paso 3: generador de voltaje negativo

Los circuitos del medidor de resistencia y del voltímetro utilizan amplificadores de búfer que necesitan suministros tanto positivos como negativos. El suministro positivo se obtiene de un convertidor reductor ascendente / descendente que suministra + 12V constante independientemente de la fuente externa. Esto alimenta los circuitos de la tapa y el generador de voltaje negativo. Originalmente, se incluía en la misma placa de matriz que los demás componentes electrónicos, pero se cortó para colocarla en la base. Se muestra el circuito para esto y es un circuito temporizador 555 común para este propósito. Solo suministra suficiente corriente para hacer funcionar los amplificadores de búfer y no se necesita para nada más.

Paso 4: concentrador USB

La fuente USB original era un par de enchufes en la tapa alimentados por una fuente separada de 5V y que solo proporcionaban energía. Debido a que quería que esto fuera lo más portátil posible, decidí colocar un concentrador USB en la construcción, fijo en la base y con una fuente de alimentación modificada alimentada por un convertidor reductor de 5V. Este concentrador también se puede utilizar con la computadora de programación como un concentrador USB para simplificar las conexiones.

Se quitó la base del concentrador USB y las conexiones se muestran soldadas a la placa. El cable fue reemplazado por una toma USB tipo B con solo la señal y las conexiones 0V soldadas a la placa de circuito del concentrador USB. No se cortaron rastros en esta modificación, solo el suministro de 5V se mejora con un cable más grueso a los interruptores de alimentación USB en el concentrador y un cable adicional que lleva la alimentación directamente a los pines en los enchufes, sin pasar por los rastros de la placa de circuito.

Esto significa que el suministro ahora está limitado a 3A en lugar de los 500mA habituales, pero alimentará una Raspberry Pi.

Para encajar en la parte superior del panel de la fuente de alimentación, la base del concentrador se atornilló con un orificio para que pasaran los cables y el concentrador se volvió a ensamblar en la parte superior.

El panel de la fuente de alimentación completo se muestra en la imagen.

Paso 5: Paneles de la tapa y vista de la electrónica

La electrónica y el código de Arduino se tratan en la última parte, pero para fines de construcción se muestra en parte aquí para mostrar hacia dónde irán las cosas. Podrían construirse completamente por separado y nunca usarse en una caja de proyecto como esta.

La alimentación para el panel de visualización se conecta a través del conector del cabezal de 40 vías que se ha alineado con el conector en la base para garantizar que el cable plano se pliegue de manera ordenada.

Debajo hay un botón de reinicio rojo para Arduino, es una adición fácil y, como se espera que sea un proyecto en curso, es posible que de vez en cuando se requiera.

En el centro están las fuentes de alimentación, desde la parte superior que son + 12V, -12V, + 5V y 0V

Debajo de la pantalla se encuentran las diversas entradas a los circuitos, entrada digital, entrada de voltaje, corriente, pines serie e I2C

Sobre la pantalla están los conectores de resorte para la medición de la resistencia.

La pantalla tiene un bisel simple alrededor, actualmente blanco, pero se cambiará si tengo el plástico para hacer uno.

También se muestran en las imágenes dos calzas de madera y una pieza espaciadora colocada en la tapa. Todo el panel tuvo que moverse hacia adelante para acomodar el cableado detrás. Las instrucciones de corte para estos se encuentran en los PDF adjuntos.

Paso 6: archivos Stl para montajes y biseles

Aquí están los archivos stl para cualquiera que quiera hacer, o haya hecho, los distintos separadores, montajes de PCB y el bisel.