Bancada de trabalho Arduino portátil - parte 2B: 6 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Esta é uma continuação e uma mudança na direção dos dois instructables anteriores. Construí a carcaça principal da caixa e funcionou bem, acrescentei o psu e funcionou bem, mas depois tentei colocar os circuitos que havia embutido no restante da caixa e eles não couberam. Na verdade, se eu os fizesse caber, não haveria espaço para incluir um projeto. O compromisso que fiz é mover todos os interruptores e fontes de alimentação para a caixa principal fora da tampa, dando mais espaço para a fiação.

Tudo se fecha em uma caixa que pode ser facilmente movida de um lugar para outro ou guardada para armazenamento. Não mostrado aqui, mas a frente da tampa contém outra placa separada à qual as placas de ensaio são fixadas e podem ser fixadas com velcro. Vou organizar as fotos disso o mais rápido possível.

Suprimentos

Apenas para esta etapa revisada

Contraplacado de 9 mm

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

Cabeçalho masculino de 40 pinos

4 x interruptores oscilantes iluminados

1 x interruptor central DPDT off rocker (pode ser apenas DPDT)

Hub USB de 4 vias com alimentação comutada. Um modelo comum é mostrado nas fotos

Soquete de montagem em painel USB tipo B

2 x conversores redutores de tensão buck / boost, ajustados para 5V

1 x conversor de aumento / redução de tensão de impulso / aumento, ajustado para 12V

1 x buck / boost dual rail voltagem up / down convertor, ajustado para 12V

Vários bits de placa de matriz, usei sobras e rejeitos em vez de uma nova placa perfeita

Muitos fios multistrand, classificados para 3A ou mais.

Conectores de espadas

Gerador de tensão negativa

555 temporizador IC

Resistores 4k8 e 33K 1/4 watt

Capacitores de poliéster 22n, 10n

Capacitores eletrolíticos 33u e 220u (30 V mais classificação)

2 x diodos 1N4001, mas qualquer diodo retificador pequeno serve.

Etapa 1: PSU da caixa principal

A fonte de alimentação principal é construída na metade inferior da caixa e é composta de unidades de comutação disponíveis no mercado, conectadas em conjunto com um conjunto de interruptores e fornecendo energia para os componentes eletrônicos na tampa da caixa por meio de um cabo de fita de 40 pinos e conectores. A energia é fornecida por uma entrada de rede e fonte de alimentação de 12 V CC ou por meio de um soquete XLR destinado a receber energia de uma fonte de bateria de 12 V, se estiver em uso em um trailer, mas pode ser uma bateria carregada na própria caixa. A energia de qualquer um deles é selecionada por meio de um interruptor de três vias, rede elétrica, bateria ou posição central desligada.

A alimentação é comutada por uma chave oscilante iluminada para indicar que está ligada. A alimentação principal fornece energia para os outros interruptores e para uma fonte de reforço de 12 V fornecendo energia para os componentes eletrônicos da tampa. Isso também alimenta um gerador de tensão negativa simples para os componentes analógicos no display.

Um módulo buck-boost de 5 V é fornecido por uma chave oscilante iluminada e fornece 5 V para uso por circuitos construídos na tampa e é roteado por meio do cabo de fita.

Um módulo buck-boost de +/- 12V é fornecido por uma chave oscilante iluminada e fornece fontes de + 12V e -12V para uso por circuitos analógicos e é direcionado através do cabo de fita.

Um quarto módulo buck-boost é alimentado do switch final para fornecer energia ao hub USB. O hub USB 2.0 é um item de baixo custo que fornece quatro soquetes comutadas de energia, bem como a lógica para funcionar como um hub. Mais sobre isso mais tarde.

Etapa 2: novos painéis de base e tampa

Para caber no novo layout da fonte de alimentação, novos painéis precisaram ser cortados, o layout destes está nos pdfs, assim como uma extensão na lateral da tampa para dar mais espaço para os fios atrás.

A fonte de alimentação no original era através de plugues e soquetes banana, mas com esta tendo várias fontes de alimentação, a conexão entre a tampa e a base é feita através de um cabo de fita de 40 vias. O soquete é soldado a um pedaço de placa de matriz que é empurrado através do orifício feito para ele e aparafusado no lugar. Os soquetes são chaveados de forma que, ao encaixá-los nas placas, eles precisam ser alinhados para garantir que o cabo plano usado se encaixe perfeitamente entre eles e não seja invertido. Eu usei um cabo de fita de 20cm que nas medidas usadas apenas se dobra bem quando a tampa é fechada.

Para construir os circuitos PSU, eles foram montados no painel e aparafusados no lugar, com espaçadores ou clipes de pcb. Ambos foram impressos em uma impressora 3D neste caso, mas isso não é necessário, apenas que as placas estejam seguras. Eu adicionei os arquivos.stl caso alguém queira torná-los rapidamente.

Toda a fiação no painel foi soldada, exceto as conexões para as conexões da PSU da base principal para permitir que a tampa seja facilmente removida e recolocada.

Etapa 3: Gerador de Tensão Negativa

Os circuitos do medidor de resistência e do voltímetro usam amplificadores de buffer que precisam de suprimentos positivos e negativos. A alimentação positiva é obtida de um conversor buck up / down que fornece + 12V constante, independentemente da fonte externa. Isso alimenta os circuitos da tampa e o gerador de tensão negativa. Originalmente, isso foi incluído na mesma placa de matriz que os outros componentes eletrônicos, mas foi cortado para ser colocado na base. O circuito para isso é mostrado e é um circuito de temporizador 555 comum para essa finalidade. Ele fornece apenas corrente suficiente para operar os amplificadores de buffer e não é necessário para mais nada.

Etapa 4: Hub USB

A fonte USB original era um par de soquetes na tampa alimentados por uma fonte separada de 5V e fornecendo apenas energia. Como queria que fosse o mais portátil possível, decidi colocar um hub USB na construção, fixo na base e com uma fonte de alimentação modificada alimentada por um conversor buck de 5V. Este hub também pode ser usado com o computador programador como um hub USB, simplificando as conexões.

A base do hub USB foi removida e as conexões mostradas soldadas na placa. O cabo foi substituído por um soquete USB tipo B com apenas as conexões de sinal e 0 V soldadas à placa de circuito do hub USB. Nenhum traço foi cortado nesta modificação, apenas a alimentação de 5 V é aprimorada por um fio mais grosso para os interruptores de alimentação USB no hub e um fio extra levando a alimentação diretamente para os pinos nos soquetes, ignorando os traços da placa de circuito.

Isso significa que o suprimento agora está limitado a 3A em vez dos 500mA usuais, mas alimentará um Raspberry Pi.

Para caber no topo do painel da PSU, a base do hub foi aparafusada com um orifício colocado para os fios passarem e o hub remontado no topo.

O painel PSU completo é mostrado na imagem.

Etapa 5: Painéis de tampa e visualização de eletrônicos

A eletrônica e o código do Arduino são abordados na última parte, mas, para fins de construção, é parcialmente mostrado aqui para mostrar para onde as coisas irão. Eles poderiam ser construídos completamente separadamente e nunca usados em uma caixa de projeto como esta.

A energia para o painel de exibição é conectada através do soquete de cabeçalho de 40 vias que foi alinhado com o soquete na base para garantir que o cabo de fita dobre perfeitamente.

Abaixo dele está um botão de redefinição vermelho para o Arduino, é uma adição fácil e como se espera que o todo seja um projeto em andamento, pode ser necessário de tempos em tempos.

No centro estão as fontes de alimentação, do topo que é + 12V, -12V, + 5V e 0V

Abaixo do display estão as várias entradas para os circuitos, entrada digital, entrada de tensão, corrente, pinos seriais e I2C

Acima da tela estão os conectores de mola para medição de resistência.

A tela tem uma moldura simples colocada em torno dela, atualmente branca, mas será trocada se eu tiver o plástico para fazer uma.

Também são mostrados nas fotos dois calços de madeira e um espaçador colocado na tampa. Todo o painel teve que ser movido para frente para acomodar a fiação posterior. As instruções de corte para eles estão nos PDFs em anexo.

Etapa 6: arquivos Stl para montagens e painéis

Aqui estão os arquivos stl para quem deseja fazer, ou fez, os vários espaçadores, montagens de PCB e a moldura.