Una placa de circuito impreso para un dron

No voy a endulzar esto; es bastante malo Este proyecto parece demasiado difícil para alguien con su nivel de experiencia. Recomiendo hacer algo más simple primero para desarrollar tus habilidades. Pruebe un proyecto de microcontrolador básico para familiarizarse con el proceso de diseño/diseño/soldadura, luego pase a un proyecto inalámbrico simple , luego tal vez considere construir su propio dron desde cero.

Aquí hay algunos problemas específicos que noté:

• Ninguno de sus circuitos integrados tiene condensadores de desacoplamiento. El único capacitor que veo en toda la placa es el capacitor de tantalio. Esto es especialmente horrible ya que tiene dos componentes de alta frecuencia: un microcontrolador de 66 MHz y un GPS de 1,5 GHz.

• No está siguiendo las recomendaciones de diseño en la hoja de datos del módulo GPS en absoluto. Hay una sección completa sobre las pautas de diseño de la placa, que citaré casi en su totalidad aquí:

El diseño del módulo facilita la integración; sin embargo, aún es fundamental tener cuidado en el diseño de PCB. El incumplimiento de las buenas técnicas de diseño puede resultar en una degradación significativa del rendimiento del módulo. Un objetivo principal del diseño es mantener una impedancia característica de 50 ohmios en todo el trayecto desde la antena hasta el módulo. La conexión a tierra, el filtrado, el desacoplamiento, el enrutamiento y el apilamiento de PCB también son consideraciones importantes para cualquier diseño de RF. La siguiente sección proporciona algunas pautas básicas de diseño que pueden ser útiles. ...

El módulo debe, en la medida de lo razonablemente posible, estar aislado de otros componentes en su PCB, especialmente circuitos de alta frecuencia como osciladores de cristal , fuentes de alimentación conmutadas y líneas de bus de alta velocidad.

Cuando sea posible, separe los circuitos de RF y digitales en diferentes regiones de PCB. Asegúrese de que el cableado interno esté alejado del módulo y la antena, y esté asegurado para evitar el desplazamiento.

No dirija las trazas de PCB directamente debajo del módulo. No debe haber cobre ni rastros debajo del módulo en la misma capa que el módulo, solo PCB desnudo. La parte inferior del módulo tiene huellas y vías que podrían cortocircuitarse o acoplarse a huellas en la placa de circuito del producto.

La sección Diseño de la almohadilla muestra una huella de PCB típica para el módulo. Se debe colocar un plano de tierra (tan grande e ininterrumpido como sea posible) en una capa inferior de la placa de su PC opuesta al módulo. Este plano es esencial para crear un retorno de baja impedancia para el suelo y un rendimiento de línea de banda consistente.

Tenga cuidado al enrutar la traza de RF entre el módulo y la antena o el conector. Mantenga el trazo lo más corto posible. No pase por debajo del módulo ni de ningún otro componente. No dirija el trazado de la antena en varias capas de PCB, ya que las vías agregarán inductancia. Las vías son aceptables para unir capas de tierra y tierras de componentes y deben usarse en múltiplos.

Cada uno de los pines de tierra del módulo debe tener trazas cortas que se conecten inmediatamente al plano de tierra a través de una vía.

Las tapas de derivación deben ser de tipo cerámico de baja ESR y ubicadas directamente adyacentes al pasador al que sirven.

Se debe utilizar un cable coaxial de 50 ohmios para la conexión a una antena externa. Se debe usar una línea de transmisión de 50 ohmios, como una guía de ondas microstrip, stripline o coplanar para enrutar RF en la PCB. La sección Detalles de Microstrip proporciona información adicional.

• Asimismo, la hoja de datos de MCU tiene un capítulo sobre consideraciones de suministro. Aquí está su esquema recomendado para usar un solo suministro de 3.3V. Observe los numerosos condensadores. No se dice directamente, pero realmente debería tener un plano de tierra para un microcontrolador de alto rendimiento.

• Tus cristales están demasiado lejos de tu MCU .

• ¿Cómo piensas soldar esto? Ese acelerómetro es de 4,5 mm x 3 mm, y no se puede acceder a ninguna de las almohadillas una vez que está en su lugar. Necesitaría un horno de reflujo, una mano firme y tal vez una plantilla de soldadura para incluso colocarlo en el tablero. El MCU de 144 pines tampoco será trivial: el paso en esos pines es de 0,02 pulgadas.

Arreglar todo esto requeriría una PCB de cuatro capas con especial atención a la ubicación de los componentes, el desacoplamiento y (especialmente) la integridad de la señal GPS. Desafortunadamente, esto no es trivial y no es algo que puedas aprender en unos pocos días. Si desea obtener más información, puede consultar la página de consejos técnicos de Henry Ott . Es principalmente para EMC, pero gran parte del material se aplica al diseño de alta frecuencia en general.

Si tiene mucha, mucha suerte, su diseño podría funcionar tal cual. Pero yo no contaría con eso.

Lamento ser el portador de malas noticias.

Adam Haun cubrió su diseño de PCB perfectamente, pero un comentario más sobre el diseño en sí.

Tu dron no volará solo con un acelerómetro. Necesitas obtener la posición de tu dron, pero los acelerómetros solo te dan un valor proporcional a la aceleración en cada dirección. Necesitas un giroscopio y usas el acelerómetro para la compensación de deriva del giroscopio. El giroscopio y el acelerómetro son indispensables, pero también agregaría un magnetómetro. Hay bastantes chips IMU de 9 DOF disponibles.