드론을위한 PCB

나는 무인 항공기를 만들고 있는데 누군가 누군가 PCB 레이아웃에 대한 내 작업을 검토 할 수 있다면 좋을 것이다.

이미지 (빨간색은 위쪽, 파란색은 아래쪽, 원은 구멍을 나타내고 측면 전송은 자주색은 접착제 임) :

일어날 일 :

라디오의 입력은 PWM 1-6이며, 이는 제어 스틱의 원시 값을 넣는 RF 수신기입니다.

보드는 ICE 10 구성 요소를 통해 프로그래밍 할 수 있어야합니다.

MCU는 BMI055 (가속도계)와 GPS에서 입력을 받아 올바로 구문 분석 할 수 있습니다.

Li-po 입력은 배터리를 읽기위한 것이며, 각 와이어 (첫 번째 와이어 제외)는 셀입니다.

보조 구성 요소는 이제 걱정할 필요가 없습니다.

PWM 7-12는 출력이며 모터를 제어하는 ​​많은 ESC로 이동합니다.

나는 수동적 인 것들이 많이 없다고 느낀다. PCB는 내가 본 다른 것과는 다릅니다 (실제로는 고급 구성 요소가있는 몇 개의 저항과 3 개의 커패시터 만 있음).

구성 요소 참조 :

GPS : RXM-GPS-R4

MC1 : AC32UC3

U2 및 U3 : 결정

U1, AUX1, AUX2, 모든 PWM, U13 및 U14 : 커넥터

REG1 : LD1117 (3.3V 800mA)

ACL1 : BMI055 3 축 가속도계

USB : 타입 B 잭

ANT1 : GPS 안테나

TANTCAP : 33uF 탄탈륨 커패시터

나는 이것을 sugarcoat하지 않을 것이다; 꽤 나쁘다. 이 프로젝트는 경험 수준이 높은 사람에게는 너무 어려운 것 같습니다. 먼저 기술을 쌓기 위해 더 간단한 것을 추천합니다. 다음으로 이동, 디자인 / 레이아웃 / 납땜 공정에 대해 잘 알고 얻을 수있는 기본적인 마이크로 컨트롤러 프로젝트를 시도 간단한 다음, 무선 프로젝트 어쩌면 처음부터 자신의 드론을 작성하는 문제를 고려해야합니다.

다음은 내가 발견 한 특정 문제입니다.

• 어떤 IC에도 디커플링 커패시터가 없습니다. 전체 보드에서 볼 수있는 유일한 커패시터는 탄탈 커패시터입니다. 66MHz 마이크로 컨트롤러와 1.5GHz GPS라는 두 가지 고주파 성분이 있기 때문에 특히 끔찍합니다.

• GPS 모듈 데이터 시트 의 레이아웃 권장 사항을 전혀 따르지 않습니다 . 보드 레이아웃 지침에 대한 전체 섹션이 있습니다.

모듈의 설계는 통합을 간단하게 만듭니다. 그러나 PCB 레이아웃에서주의를 기울여야합니다. 우수한 레이아웃 기술을 준수하지 않으면 모듈 성능이 크게 저하 될 수 있습니다. 기본 레이아웃 목표는 안테나에서 모듈까지의 경로 전체에서 특성 50 옴 임피던스를 유지하는 것입니다. 접지, 필터링, 디커플링, 라우팅 및 PCB 스택 업은 모든 RF 설계에서 중요한 고려 사항입니다. 다음 섹션에서는 도움이 될만한 몇 가지 기본 설계 지침을 제공합니다. ...

모듈은 가능한 한 합리적으로 PCB의 다른 구성 요소, 특히 수정 발진기 , 스위칭 전원 공급 장치 및 고속 버스 라인과 같은 고주파 회로에서 분리되어야 합니다.

가능하면 RF 및 디지털 회로를 서로 다른 PCB 영역으로 분리하십시오. 내부 배선이 모듈 및 안테나에서 멀리 떨어져 있고 변위를 방지하도록 고정되어 있는지 확인하십시오.

PCB 트레이스를 모듈 바로 아래에 배선하지 마십시오. 모듈과 동일한 레이어에 모듈 아래에 구리 또는 트레이스가 없어야하며 PCB 만 노출됩니다. 모듈의 밑면에는 제품 회로 보드의 트레이스에 단락되거나 커플 링 될 수있는 트레이스와 비아가 있습니다.

패드 레이아웃 섹션에는 모듈의 일반적인 PCB 설치 공간이 표시됩니다. 접지면 (가능한 한 크고 중단되지 않음)은 모듈 반대쪽 PC 보드의 아래쪽에 배치해야합니다. 이 평면은 접지 및 일관된 스트립 라인 성능을 위해 낮은 임피던스 리턴을 생성하는 데 필수적입니다.

모듈과 안테나 또는 커넥터간에 RF 추적을 라우팅 할 때는주의하십시오. 추적을 가능한 짧게 유지하십시오. 모듈이나 다른 구성 요소를지나 가지 마십시오. 비아가 인덕턴스를 추가하므로 여러 PCB 레이어에 안테나 트레이스를 라우팅하지 마십시오. 비아는 접지 층과 구성 요소 접지를 함께 묶는 데 허용되며 배수로 사용해야합니다.

각 모듈의 접지 핀에는 비아를 통해 접지면에 즉시 연결되는 짧은 흔적이 있어야합니다.

바이 패스 캡은 낮은 ESR 세라믹 유형이어야하며 서빙 핀과 직접 인접 해 있어야합니다.

외부 안테나에 연결하려면 50 옴 동축 케이블을 사용해야합니다. PCB에서 RF를 라우팅하려면 마이크로 스트립, 스트립 라인 또는 동일 평면 도파관과 같은 50ohm 전송 라인을 사용해야합니다. Microstrip 세부 사항 섹션은 추가 정보를 제공합니다.

• 마찬가지로 MCU 데이터 시트 에는 공급 고려 사항에 대한 장이 있습니다. 단일 3.3V 전원 사용에 대한 권장 회로도는 다음과 같습니다. 수많은 커패시터에 주목하십시오. 직접 언급되지는 않지만 실제로 고성능 마이크로 컨트롤러를위한 접지면이 있어야합니다.

• 당신의 결정은 방법 너무 멀리 당신의 MCU에서.

• 이것을 어떻게 납땜 할 계획입니까? 이 가속도계는 4.5mm x 3mm이며 일단 설치되면 패드에 액세스 할 수 없습니다. 리플 로우 오븐, 꾸준한 손, 그리고 땜납 스텐실이 필요합니다. 144 핀 MCU도 그다지 크지 않습니다. 핀의 피치는 0.02 인치입니다.

이 모든 것을 고치려면 구성 요소 배치, 분리 및 GPS 신호의 무결성에주의를 기울이는 4 계층 PCB가 필요합니다. 불행히도 이것은 사소한 것이 아니며 며칠 안에 배울 수있는 것이 아닙니다. 자세한 내용은 Henry Ott의 기술 팁 페이지를 참조하십시오. 주로 EMC를위한 것이지만 많은 재료가 일반적으로 고주파수 설계에 적용됩니다.

운이 좋으면 레이아웃이 그대로 작동 할 수 있습니다. 그러나 나는 그것을 의지하지 않을 것입니다.

나쁜 소식을 전하는 사람이되어 죄송합니다.

Adam Haun은 PCB 설계를 완벽하게 다루었지만 설계 자체에 대해 한 가지 더 언급했습니다.

드론은 가속도계만으로는 비행하지 않습니다. 드론 위치를 가져와야하지만 가속도계는 각 방향의 가속도에 비례하는 값만 제공합니다. 자이로가 필요하고 자이로 드리프트 보정을 위해 가속도계를 사용하십시오. 자이로와 가속도계는 필수품이지만 자력계도 추가합니다. 9-DOF IMU 칩이 꽤 있습니다.