一个电子产品的设计制作过程 全程曝光
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admin
2019-08-28 22:53

  方面的很多知识。然而,任何一个电子产品都是基础知识点的融合,那种很花哨的招式一般是用不上的。从需求、外壳选型、芯片选型、原理图设计、PCB设计、制板、焊接、程序设计、调试、优化,一直到最终的产品,一条龙都会讲到。

  我坚信,即使你现在工作了好几年了,在这个产品的设计中用到的某些知识,你不一定遇到过。所以,这篇文章不仅仅是适合初学者!多数人看了都会从中受益。

  先给大家介绍一个行业:汽车教学用具。这种教具的客户是开设了汽车原理、汽车维修等关于汽车类专业的大中专院校。教具主要是发动机教具、变速箱教具、转向系统教具、ABS刹车教具、新能源管理教具等。例如:大众帕萨特1.8T发动机实训台,在实训台上,把

  发动机的转速信号传感器一般有三种:磁电、霍尔、光电。磁电用的最多,我们这里也是要做磁电的转速表。

  这里,我们产品的外壳选择用标准的5135外壳,便于安装到教具的台架面板上,数码管选用0.56寸的,因为这种外壳用0.56寸的数码管很合适,空间占用比例很好。(5135外壳每个售价1.5元左右,0.56寸的数码管是2元左右。)

  因为汽车的转速信号最大是8000转,一般我们也就是在1000~3000转之间使用。所以我们选择4位的数码管,用芯片TM1620驱动。TM1620是天微电子的一款数码管驱动芯片,SOP20封装,这个芯片与单片机采用SPI接口,只需要占用单片机的3个引脚,就可以用单片机控制显示任何数字了。(TM1620每个售价0.9元左右。)

  ECU,是车上的电子控制器,通常叫它行车电脑,现在所有的车上都有。就是一张载有单片机加各种外围电路的电路板,主要功能是采集车速转速、控制燃油喷射时间等。详细介绍可以去百度一下。

  为了避免上述情况,我们用三运放构成的仪表放大电路缓冲一下正弦波信号,该电路为差分输入、单端输出,正好适合我们现在的应用。

  后面做实验的时候,我用普通的、不是轨到轨的放大器给大家演示一下电压过大产生的信号相位翻转失真。

  单片机我选择SOP16封装的STC15W408AS,这个单片机内部有比较器,可以用来给正弦波整形。自带的捕获功能,专门用来测量脉冲信号,可以减少代码量。(STC15W408AS每个售价2.8元左右。)

  说到画板,有些人使用AD,有些人使用Pads,有些人使用Cadence,有些人使用Kicad......。为了方便所有的人,这里我使用easyeda,它的好处是不用你电脑上装软件,因为它是使用浏览器编辑的。画好的板子,我也会提供给大家,大家用浏览器就可以打开了,如果需要,可以一键生成gerber文件发到工厂做板子。

  因为电路中的单片机、TM1620、MCP6002和数码管都是5V供电,所以我们选择使用XL1509-5.0芯片,输入电压可以从9V到36V。

  提示:模电知识,不像数字电子那样1就是1,0就是0,模电知识,最好的学习方法就是先使用它,电路用的多了,以后就会越来越理解其中的原理。

  我们要做的电路是三个运放构成,一个MCP6002里边有两个运放,所以我们使用两个MCP6002。

  再次强调,数电中1就是1,0就是0,学模电,不能想数电那样看了就能理解。一定要多用电路,用的多了,就会理解越来越深刻。所以,现在不理解,也完全没有关系,

  很多人还会好奇跟随器前面的电阻R1和D3。D3的作用是当输入电压高于VDD的时候保护运放的输入级。在MCP6002内部,还有一个二极管,是保护输入电压低于VSS的时候保护输入级。R1的作用有两个,一个是限制输入到输入级的电流,另外一个是在输入电压大于VDD的时候,限制输入到D3上的电流。(R2、D4的原理和R1、D3一样。)

  运放的供电方式有两种:一种是单电源供电,例如5V和GND;另外一种是双电源供电,例如±5V。

  你也可以用一个电压基准芯片,比如REF3125。但是这样会增加成本,而且多一个元器件,多占用一点PCB面积,我们本来很小的电路板,还是少放点东西比较好。因为我们刚才在信号处理电路中使用的U4实际上只使用了一个运放,还剩下一个运放,所以正好拿它来做REF的电压提供,两全其美。

  把做好的PCB文件一键生产gerber文件,从easyeda网站把gerber文件下载下来,然后把gerber文件下单到嘉立创工厂打样,打样5块板子,加运费(顺丰陆运)一共60元。(这个过程,也会在视频中一步一步操作。

  PCB订单提交以后,去立创商城把需要的元器件先加入购物车,然后提交订单购买,提交订单的时候,可以和PCB订单一起绑定发货。到时候,电路板和元器件就放到一个盒子里寄回来了。(这个过程,也会在视频中一步一步操作。