Parksensor: Einführung - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Diese Parksensorschaltung mit IR-Transceiver und LM324-Assistent kann Ihr Auto beim Rückwärtsparken vor Schäden schützen. Es zeigt die Entfernung des Autos von jedem Objekt an und löst einen Alarm aus, wenn es sich der Wand oder dem Objekt nähert und angehalten werden muss. In diesem Instructable habe ich das PCB-Layout des Sensors mit CAD Soft EAGLE erstellt. Ich habe auch die Schaltung auf einem Steckbrett getestet. Das PCB-Design in EAGLE ist ein zweistufiger Prozess. Zuerst entwerfen Sie Ihren Schaltplan, dann legen Sie eine Leiterplatte basierend auf diesem Schaltplan an.

Schritt 1: WAS WIR BRAUCHEN

CAD Soft EAGLE- EAGLE ist eine skriptfähige Electronic Design Automation (EDA)-Anwendung mit Schaltplanerfassung, PCB-Layout, Auto-Router und computergestützter Fertigung (CAM).

Schritt 2: HERUNTERLADEN, INSTALLIEREN UND AUSFÜHREN

Hier ist der Link zum kostenlosen Download: https://www.autodesk.com/products/eagle/free-download Holen Sie sich die neueste Version, die zu Ihrem Betriebssystem passt (die Software ist für Windows, Mac und Linux verfügbar). EAGLE installiert sich wie jedes alte Programm, es entpackt sich selbst und präsentiert Ihnen dann eine Reihe von Dialogen, um die Installation zu konfigurieren. Nach der Installation wird Ihnen ein Fenster angezeigt, in dem Sie die eagle-Software lizenzieren müssen. Wenn Sie den EAGLE zum ersten Mal öffnen, wird Ihnen das Bedienfeld angezeigt. Hier gibt es viele Icons, die zum Anlegen eines neuen Projekts, zum Verwalten von Bibliotheken, zum Hinzufügen neuer Bibliotheken und vielem mehr verwendet werden können.

Schritt 3: Herunterladen der erforderlichen Bibliotheken

Jetzt können Sie Projekte in CAD Soft EAGLE erstellen.

Zum Beispiel: In diesem Instructable haben wir eine Bibliothek von LM324 heruntergeladen

(zum kostenlosen Download von LM324)

componentsearchengine.com/LM324N/Texas+In…

Schritt 4: Projekt erstellen

Jetzt beginnen wir mit der Erstellung eines neuen Projekts. Gehen Sie zuerst zur Systemsteuerung und klicken Sie auf das Projektsymbol. Klicken Sie nun mit der rechten Maustaste auf das Verzeichnis, in dem das Projekt gespeichert werden soll (standardmäßig erstellt EAGLE ein Verzeichnis "eagle" in Ihrem Home-Ordner) und wählen Sie "Neues Projekt". Benennen Sie dann den neu erstellten Projektordner. Für dieses Projekt machen wir tatsächlich einen Parksensor. Daher lautet der Name "Parking_Sensor".

Schritt 5: Erstellen Sie einen Schaltplan

Nun erstellen wir einen Schaltplan für unser Projekt namens "Parking_Sensor". Um einen Schaltplan zu einem Projektordner hinzuzufügen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Ordner, gehen Sie zu "Neu" und wählen Sie "Schaltplan". Jetzt wird Ihnen der Schaltplan-Editor angezeigt.

Schritt 6: Hinzufügen von Teilen zu einem Schaltplan

Hier werden wir die Komponenten mit dem ADD-Tool hinzufügen, den Rahmen hinzufügen, den Stromeingang hinzufügen und die Anschlüsse hinzufügen. Der schematische Entwurf ist ein zweistufiger Prozess. Zuerst müssen Sie alle Teile zum Schaltplan hinzufügen, dann müssen diese Teile miteinander verdrahtet werden.

Schritt 7: Verwenden des ADD-Tools

Mit dem ADD-Tool (in der linken Symbolleiste oder im Menü Bearbeiten) platzieren Sie jede einzelne Komponente im Schaltplan. Das ADD-Tool öffnet einen Bibliotheksnavigator, in dem Sie bestimmte Bibliotheken erweitern und die darin enthaltenen Teile anzeigen können. Wenn ein Teil auf der linken Seite ausgewählt ist, sollte die Ansicht in der rechten Hälfte aktualisiert werden, um sowohl das schematische Symbol des Teils als auch seines Pakets anzuzeigen. Hier fügen wir die angegebene Komponentenliste hinzu:Teilbeschreibung | Bibliothek |

LM324P |Texas-Instrumente|

LED | Adafrucht |

10K Widerstände | Adafrucht |

1K Widerstände | Adafrucht |

330 Ohm | Adafrucht |

470 Ohm | Adafrucht |

15K | Adafrucht |

4.7K | Adafrucht |

Fotodiode | Siemens |

Schritt 8: Rahmen hinzufügen

Der Rahmen ist keine kritische Komponente für das endgültige PCB-Layout, aber er sorgt dafür, dass Ihr Schaltplan sauber und organisiert aussieht. Der Rahmen, den Sie hinzufügen möchten, sollte sich in der SparkFun-Aesthetics-Bibliothek befinden und den Namen FRAME-LETTER haben. Finden Sie dies, indem Sie entweder suchen oder navigieren und es Ihrem Schaltplan hinzufügen. Nachdem Sie das Teil ausgewählt haben, das Sie hinzufügen möchten, wird es "leuchten" und beginnt, Ihrem Mauszeiger zu folgen. Um das Teil zu platzieren, klicken Sie mit der linken Maustaste (einmal!). Nach dem Platzieren eines Teils nimmt das Hinzufügen-Werkzeug an, dass Sie ein weiteres hinzufügen möchten – ein neuer Rahmen sollte beginnen, Ihrem Cursor zu folgen. Um den Add-Modus zu verlassen, drücken Sie entweder zweimal die Escape-Taste (ESC) oder wählen Sie einfach ein anderes Tool aus.

Schritt 9: Speichern und oft speichern

Um zu speichern, gehen Sie entweder zu Datei > Speichern oder klicken Sie einfach auf das blaue Diskettensymbol. Für dieses Projekt "Parking_Sensor".

Schritt 10: Hinzufügen des Leistungseingangs

Als nächstes fügen wir verschiedene Teile hinzu, die alle unserem Spannungsversorgungseingang gewidmet sind. Verwenden Sie das Add-Tool für diese Teile:Teilbeschreibung | Bibliothek |

3,5-mm-Klemmblock | Adafrucht |

VCC | SparkFun-Ästhetik|

Masse | SparkFun-Ästhetik|

Schritt 11: Verdrahtung des Schaltplans

Nachdem alle Teile zu unserem Schaltplan hinzugefügt wurden, ist es an der Zeit, sie miteinander zu verbinden. Wir werden net tool verwenden, weil es die Verbindung von Komponenten besser macht.

Schritt 12: Verwenden des NET-Tools

Um das NET-Tool zu verwenden, bewegen Sie den Mauszeiger über das äußerste Ende eines Pins (so nah wie möglich, zoomen Sie ggf. heran) und klicken Sie einmal mit der linken Maustaste, um eine Verbindung zu starten. Jetzt sollte eine grüne Linie Ihrem Mauszeiger folgen. Um das Netz zu beenden, klicken Sie mit der linken Maustaste entweder auf einen anderen Pin oder ein Netz. Beginnen Sie mit dem Routing Ihrer gesamten Schaltung. Beginnen Sie oben links zurück und führen Sie Ihre Runde. Immer wenn sich ein Netz in zwei Richtungen teilt, entsteht ein Knotenpunkt. Dies bedeutet, dass alle drei sich überschneidenden Netze verbunden sind. Wenn sich zwei Netze kreuzen, es aber keine Kreuzung gibt, sind diese Netze nicht verbunden. Beginnen Sie dann mit dem Routing Ihrer gesamten Schaltung.

Schritt 13: Namen und Werte

Jede Komponente in Ihrem Schaltplan sollte zwei bearbeitbare Textfelder haben: einen Namen und einen Wert. Mit dem Wert eines Teils können Sie eindeutige Merkmale dieses Teils definieren. Sie können beispielsweise den Widerstand eines Widerstands oder die Kapazität eines Kondensators einstellen.

Zum Beispiel: In diesem Instructable habe ich benannte und gegebene Werte sind:

LED1 -- IR-Sender

D1 ---IR-Empfänger

R1-10K

R2--470E

R3-1K

R4-1K

R5-1K

R6--10K

R7--15K

R8--10K

R9--10K

R10--4,7K

R11--10K

R12--10K

R13--330E

Klemmenblock-- Power_supply

Schritt 14: Verwandeln Sie Ihren Schaltplan in ein Board-Layout

So konvertieren Sie Ihren Schaltplan in ein PCB-Layout:

1. Öffnen Sie Ihr Schaltplanprojekt über das Autodesk EAGLE Control Panel.

2. Wählen Sie oben auf Ihrer Benutzeroberfläche das SCH/BRD-sch-brd-Symbol aus. Dies beginnt mit dem Generieren eines PCB-Layouts basierend auf den Komponenten und der Verdrahtung in Ihrem Schaltplan.

3. Wählen Sie Ja, wenn Sie einen Warndialog erhalten, der besagt, dass die.brd-Datei nicht existiert und dass Sie sie aus Ihrem Schaltplan erstellen möchten. Um vom Schaltplan-Editor zur zugehörigen Platine zu wechseln, klicken Sie einfach auf den Befehl Generieren/Zu Platine wechseln -- (in der oberen Symbolleiste oder im Menü Datei) – wodurch ein neues Board-Editor-Fenster geöffnet werden sollte. Alle Teile, die Sie aus dem Schaltplan hinzugefügt haben, sollten dort übereinander gestapelt und bereit zum Platzieren und Routing sein.

Schritt 15: Anordnen des Boards

Falls noch nicht geschehen, klicken Sie im Schaltplaneditor auf das Symbol Generate/Switch to Board, um ein neues PCB-Design basierend auf Ihrem Schaltplan zu erstellen:

Die neue Board-Datei sollte alle Teile aus Ihrem Schaltplan zeigen. Die goldenen Linien, die als Airwires bezeichnet werden, verbinden sich zwischen den Pins und spiegeln die Netzverbindungen wider, die Sie im Schaltplan hergestellt haben. Rechts von allen Teilen sollte auch ein schwacher, hellgrauer Umriss einer Plattendimension vorhanden sein. Unsere erste Aufgabe in diesem PCB-Layout besteht darin, die Teile anzuordnen und dann den Bereich unserer PCB-Dimensionsumrisse zu minimieren. Die PCB-Kosten hängen normalerweise von der Platinengröße ab, daher ist eine kleinere Platine eine billigere Platine.

Schritt 16: Bewegliche Teile

Mit dem Werkzeug VERSCHIEBEN können Sie beginnen, Teile innerhalb des Bemaßungsfelds zu verschieben. Während Sie Teile bewegen, können Sie sie drehen, indem Sie entweder mit der rechten Maustaste klicken oder den Winkel im Dropdown-Feld oben ändern. Die Art und Weise, wie Sie Ihre Teile anordnen, hat einen großen Einfluss darauf, wie einfach oder schwer der nächste Schritt sein wird. Beim Verschieben, Drehen und Platzieren von Teilen sollten Sie einige Faktoren berücksichtigen. Teile nicht überlappen: Alle Ihre Komponenten brauchen etwas Luft zum Atmen. Die grünen Durchgangslöcher benötigen ebenfalls einen guten Abstand zwischen ihnen. Denken Sie daran, dass diese grünen Ringe auf beiden Seiten der Platine freiliegendes Kupfer sind. Wenn sich Kupfer überlappt, kreuzen sich Ströme und es kommt zu Kurzschlüssen. Minimieren Sie sich überschneidende Luftdrähte: Achten Sie beim Bewegen von Teilen darauf, wie sich die Luftdrähte mit ihnen bewegen. Wenn Sie kreuzende Airwires so weit wie möglich einschränken, wird das Routing auf lange Sicht viel einfacher. Während Sie Teile verschieben, drücken Sie die RATSNEST-Taste – damit die Airwires neu berechnen. Anforderungen an die Teileplatzierung: Einige Teile erfordern möglicherweise besondere Überlegungen bei der Platzierung. Eine engere Platzierung bedeutet ein kleineres und billigeres Board, erschwert aber auch das Routing.

Schritt 17: Routing der Platine

Öffnen Sie den Autorouter, machen Sie sich vorerst keine Sorgen um diese anderen Registerkarten, klicken Sie oben auf Auto. und N/A für 16 unten, klicken Sie einfach auf OK.

Der Autorouter wird den Job nicht immer beenden können, daher ist es immer noch wichtig zu verstehen, wie Pads manuell geroutet werden (und manuelle Routen sehen viel besser aus). Nachdem Sie den Autorouter ausgeführt haben, überprüfen Sie das Statusfeld unten links, um zu sehen, wie es funktioniert hat. Wenn etwas anderes als "Optimiert: 100 % fertig" angezeigt wird, haben Sie noch einiges zu tun. Gehen Sie zum Anzeigesymbol und klicken Sie für Layer oben, unten, Pads, Vias, Unrouted und Dimensionen, klicken Sie jetzt auf Apply und dann auf OK. Versuchen Sie nun, das Routing Grid von 50mil 10mil herunterzudrehen. Nun wird Ihnen das Fenster wie in den Bildern gezeigt angezeigt.

Im Autorouter müssen unzählige Optimierungen und Einstellungen vorgenommen werden. Wenn Sie tiefer in das Thema eintauchen möchten, sollten Sie das Handbuch von EAGLE lesen, in dem ihm ein ganzes Kapitel gewidmet ist. Nachdem alle Optimierungen durchgeführt wurden. Gehen Sie erneut zum Anzeigesymbol und klicken Sie auf ALLE und dann auf Übernehmen und dann auf OK. Alle Ihre Komponenten sind für Sie sichtbar.

Schritt 18: Anpassen der Dimensionsebene

Jetzt, wo die Teile platziert sind, bekommen wir eine bessere Vorstellung davon, wie die Platine aussehen wird. Jetzt müssen wir nur noch unseren Dimensionsumriss korrigieren. Sie können entweder die bereits vorhandenen Bemaßungslinien verschieben oder einfach von vorne beginnen. Verwenden Sie das Werkzeug LÖSCHEN, um alle vier Maßlinien zu löschen. Verwenden Sie dann das WIRE-Werkzeug, um einen neuen Umriss zu zeichnen. Bevor Sie jedoch etwas zeichnen, gehen Sie zur Optionsleiste und stellen Sie die Ebene auf 20 Dimension ein. Auch dort oben möchten Sie vielleicht die Breite etwas verringern.

Schritt 19: Feinschliff

Es gibt viele Möglichkeiten, Ihr Projekt abzuschließen, wie zum Beispiel:

• Hinzufügen von Kupferguss
• Siebdruck hinzufügen

Aber hier habe ich nichts davon verwendet. Danach bin ich direkt zum Exportschritt übergegangen.

Schritt 20: Schaltplan und Layout exportieren

Starten Sie Eagle und öffnen Sie die Board-Ansicht Ihres Projekts.

Schalten Sie das Raster aus über das Menü Ansicht->Raster oder mit dem Befehl: „Raster aus“.

Deaktivieren Sie alle Ebenen mit Ausnahme derjenigen, die Sie drucken möchten. Ich sehe gerne Layer 1, 17, 18 und 20. Das sind Top, Pads, Vias und Dimension. Wenn Ihr Board zweiseitig ist, möchten Sie immer nur eine Seite gleichzeitig drucken.

Wenn der Hintergrund schwarz ist, müssen wir ihn weiß machen. Tun Sie dies über den Dialog Optionen->Benutzeroberfläche oder verwenden Sie den Befehl: „set palette white; Fenster;".

Datei->Exportieren->Bild.

Wählen Sie eine Zieldatei aus. Ich bevorzuge das.png-Format.

Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Monochrom.

Ändern Sie die Auflösung auf ein Vielfaches Ihrer Bildschirm-dpi. Die Standardbildschirmauflösung in Windows beträgt 96 dpi, daher verwende ich normalerweise 555.

Klicken Sie auf OK, um das Bild zu exportieren.

Schritt 21: Arbeiten

Das vom IR-Empfänger empfangene Signal wird vom Operationsverstärker U2:A verstärkt. Die Widerstände R4 und C4 bilden einen Spitzenwertdetektor, um die Spitze des verstärkten Signals zu erkennen. Operationsverstärker als Komparator: Operationsverstärker hat zwei Eingänge (nicht invertierend und invertierend) und einen Ausgang. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist hoch, wenn die nicht invertierende Spannung größer als die invertierende Spannung ist. Die Ausgangsspannung ist niedrig, wenn die invertierende Spannung größer als die nicht invertierende Spannung ist. In der obigen Schaltung wirken die Spannungen an nicht invertierenden Pins von Komparatoren als Referenzspannung und invertierende Eingangsspannungen an Komparatoren werden mit Referenzspannungen verglichen, um die Ausgabe zu erzeugen. Hier werden die Widerstände R8 bis R11 verwendet, um unterschiedliche Referenzspannungen an ihren nicht invertierenden Pins einzustellen. Die Widerstände R12, R13 und R14 werden verwendet, um die LEDs vor hohen Spannungen zu schützen.

Schritt 22: Viel Spaß

Nach all dem sind Sie fertig. Jetzt können Sie Ihre Layouts zur Herstellung an den Anbieter senden.

Schritt 23: Anwendungen

Diese Schaltung kann in Autos verwendet werden, um das Fahrzeug sicher zu parken.

Wir können diese Schaltung verwenden, um die Entfernung zu messen.

Wir können diese Schaltung auch als IR-Flüssigkeitsstandsdetektor verwenden, indem wir einige Modifikationen vornehmen.