Un PCB pour un drone

Je fais un drone et j'aimerais que quelqu'un puisse revoir mon travail sur la disposition des PCB.

Image (le rouge est en haut, le bleu en bas, les cercles indiquent les trous et les transferts latéraux le violet est la colle):

Ce qui est censé se produire:

L'entrée des radios est PWM 1-6, qui est un récepteur RF qui met les valeurs brutes des bâtons de contrôle.

La carte est censée pouvoir être programmée via le composant ICE 10.

Le MCU va être en mesure de prendre les données du BMI055 (accéléromètre) et du GPS et de les analyser valablement.

Les entrées Li-po sont destinées à la lecture des batteries, chaque fil (en plus du premier) est une cellule.

Les composants Aux ne sont plus un problème maintenant.

Les PWM 7-12 sont la sortie, et vont à un tas d'ESC, qui contrôlent les moteurs.

Je sens que je manque un tas de passifs; le PCB ne ressemble à aucun autre que j'ai vu (dans le fait qu'il n'a que quelques résistances et 3 condensateurs avec des composants avancés).

Référence du composant:

GPS: RXM-GPS-R4

MC1: AC32UC3

U2 et U3: Cristaux

U1, AUX1, AUX2, tous les PWM, U13 et U14: Connecteurs

REG1: LD1117 (3,3 V 800 mA)

ACL1: accéléromètre 3 axes BMI055

USB: prise de type B

ANT1: antenne GPS

TANTCAP: condensateur au tantale 33uF

Je ne vais pas enrober cela; c'est assez mauvais. Ce projet semble beaucoup trop difficile pour quelqu'un avec votre niveau d'expérience. Je recommande de faire d'abord quelque chose de plus simple pour développer vos compétences. Essayez un projet de micro - contrôleur de base pour se familiariser avec la conception / mise en page / processus de soudure, puis passer à un simple , projet sans fil, alors peut - être envisager de construire votre propre drone à partir de zéro.

Voici quelques problèmes spécifiques que j'ai remarqués:

• Aucun de vos circuits intégrés ne possède de condensateurs de découplage. Le seul condensateur que je vois sur toute la carte est le condensateur au tantale. C'est particulièrement horrible car vous avez deux composants haute fréquence - un microcontrôleur 66 MHz et un GPS 1,5 GHz.

• Vous ne suivez pas du tout les recommandations de disposition dans la fiche technique du module GPS . Il y a une section entière sur les directives de mise en page à bord, que je citerai presque entièrement ici:

La conception du module rend l'intégration simple; cependant, il est toujours essentiel de faire preuve de prudence dans la disposition des PCB. Le non-respect de bonnes techniques de mise en page peut entraîner une dégradation significative des performances du module. Un objectif principal de la configuration est de maintenir une impédance caractéristique de 50 ohms tout au long du trajet entre l'antenne et le module. La mise à la terre, le filtrage, le découplage, le routage et l'empilement de PCB sont également des considérations importantes pour toute conception RF. La section suivante fournit quelques directives de conception de base qui peuvent être utiles. ...

Le module doit, autant que possible, être isolé des autres composants de votre PCB, en particulier des circuits haute fréquence tels que les oscillateurs à cristal , les alimentations à découpage et les lignes de bus à grande vitesse.

Lorsque cela est possible, séparez les circuits RF et numériques dans différentes régions de PCB. Assurez-vous que le câblage interne est acheminé loin du module et de l'antenne et qu'il est sécurisé pour éviter tout déplacement.

N'acheminez pas les traces de PCB directement sous le module. Il ne doit pas y avoir de cuivre ou de traces sous le module sur la même couche que le module, juste un PCB nu. La face inférieure du module présente des traces et des vias qui pourraient se court-circuiter ou se coupler à des traces sur la carte de circuits imprimés du produit.

La section Disposition des électrodes montre une empreinte PCB typique pour le module. Un plan de masse (aussi grand et ininterrompu que possible) doit être placé sur une couche inférieure de votre carte PC en face du module. Ce plan est essentiel pour créer un retour à faible impédance pour la terre et des performances de stripline cohérentes.

Faites attention en acheminant la trace RF entre le module et l'antenne ou le connecteur. Gardez la trace aussi courte que possible. Ne passez pas sous le module ou tout autre composant. N'acheminez pas la trace d'antenne sur plusieurs couches de PCB car les vias ajouteront de l'inductance. Les vias sont acceptables pour lier ensemble les couches de sol et les sols de composants et doivent être utilisés en multiples.

Chacune des broches de mise à la terre du module doit avoir de courtes traces reliées immédiatement au plan de masse via un via.

Les bouchons de dérivation doivent être de type céramique à faible ESR et situés directement à côté de la broche qu'ils servent.

Un câble coaxial de 50 ohms doit être utilisé pour la connexion à une antenne externe. Une ligne de transmission de 50 ohms, telle qu'une microruban, une ligne stripline ou un guide d'ondes coplanaire doit être utilisée pour acheminer les RF sur le PCB. La section Détails du microruban fournit des informations supplémentaires.

• De même, la fiche technique du MCU contient un chapitre sur les considérations d'approvisionnement. Voici leur schéma recommandé pour l'utilisation d'une seule alimentation 3,3 V. Remarquez les nombreux condensateurs. Ce n'est pas indiqué directement, mais vous devriez vraiment avoir un plan de masse pour un microcontrôleur haute performance.

• Vos cristaux sont bien trop loin de votre MCU.

• Comment prévoyez-vous de souder cela? Cet accéléromètre mesure 4,5 mm x 3 mm et aucun des pads n'est accessible une fois en place. Vous auriez besoin d'un four de refusion, d'une main ferme et peut-être d'un pochoir à souder pour même le mettre sur la planche. Le MCU à 144 broches ne sera pas non plus trivial - le pas sur ces broches est de 0,02 pouces.

La correction de tout cela nécessiterait un PCB à quatre couches avec une attention particulière portée au placement des composants, au découplage et (en particulier) à l'intégrité du signal GPS. Malheureusement, ce n'est pas anodin, et ce n'est pas quelque chose que vous pouvez apprendre en quelques jours. Si vous voulez en savoir plus, vous pouvez consulter la page des conseils techniques de Henry Ott . C'est principalement pour la CEM, mais une grande partie du matériel s'applique à la conception haute fréquence en général.

Si vous êtes très, très chanceux, votre mise en page peut fonctionner telle quelle. Mais je ne compterais pas là-dessus.

Désolé d'être porteur de mauvaises nouvelles.

Adam Haun a parfaitement couvert votre conception de PCB, mais encore un commentaire sur la conception elle-même.

Votre drone ne volera pas avec juste un accéléromètre. Vous devez obtenir la position de votre drone, mais les accéléromètres ne vous donnent qu'une valeur proportionnelle à l'accélération dans chaque direction. Vous avez besoin d'un gyroscope et utilisez l'accéléromètre pour la compensation de dérive du gyroscope. Le gyroscope et l'accéléromètre sont les incontournables mais j'ajouterais aussi un magnétomètre. Il y a pas mal de puces IMU 9 DOF disponibles.