МАРСОХОД

Open Source Hardware Project

Изготовление микрофонного усилителя для платы Марсоход3bis методом ЛУТ

microphone czn-15e

Задумал я подключить микрофон к плате Марсоход3bis. Микрофон электретный CZN-15E. Первая мысль была очень простая: нужно приобрести микрофонный модуль для Ардуино и использовать его. Я нашел и купил вот такой модуль:

microphone module arduino

Казалось, что осталось только подсоединить этот "усилитель" и дальше заниматься программированием, но не тут-то было. Этот микрофонный модуль, как оказалось, был абсолютно не предназначен для усиления аудио сигнала. По сути дела это просто пороговый детектор, который выдает импульс по хлопку или громкому звуку. Я же собирался усиленный сигнал подавать на АЦП моей платы, на FPGA MAX10, и оцифровывать этот аудио сигнал и обрабатывать его цифровыми методами, цифровыми фильтрами там и все такое. Теперь стало понятно, что все придется делать самому. Возможно придется паять какую-то платку расширения для платы Маросход3bis..

Ну раз такое дело и нужно делать свою плату - значит буду делать плату. Здесь я решил применить широко известную всем Лазерно-Утюжную Технологию. Далее расскажу, что у меня получилось.

В интернете на самом деле полно описаний технологии ЛУТ, но я рискну выложить свое.

Поискал по просторам сети и нашел статью http://rcl-radio.ru/?p=39885 и там вот такую схему усилителя на операционном усилителе LM358:

schema microphone amplifier

Микросхема LM358 у меня просто была в наличии, поэтому решил остановиться на этой схеме.

Для разводки платы использовал DipTrace - простая программа, которой может пользоваться даже новичек.
В DipTrace Schematic создал вот такую схему:

diptrace schema microphone amplifier

На этой схеме отражены операционный усилитель и два 14-ти пиновых разъема для подключения моей платки к плате Маросход3bis. Так же здесь есть один 4х пиновый разъем для подключения внешнего устройства (об этом напишу позже). Кроме этого, решил, что сюда же можно поставить IR приемник типа ILMS5360. Места на плате наверное будет достаточно, поэтому решил добавить эту "функцию удаленного управления" на плату. Сразу должен сказать, что с технологией ЛУТ удобно делать односторонние платы, так что тут у меня намечаются некоторые трудности. Понятно, что сам микрофон, блокировочные конденсаторы и ИК приемник устанавливаются в сквозные отверстия на плате и для них должны быть металлизированные переходные отверстия. Я этого скорее всего сделать не смогу. Решил пока особенно не думать об этом. Блокировочные конденсаторы можно установить снизу платы, как и разъемы. Как поставить микрофон и ИК приемник - ну как нибудь поставлю, может быть на выносных проводах, посмотрим.

Из среды DipTrace Schematic схему конвертирую в плату PCB:

diptrace schema to pcb conversion

DipTrace открывает редактор плат и устанавливает туда мои компоненты из схемы, разбросав, как попадя.

В редакторе схем нужно расставить компоненты по плате, назначить границу платы и выполнить трассировку. Теоретически можно сделать автоматическую расстановку компонентов и автотрассировку дорожек платы. Но я этого конечно делать не буду. Во-первых, мне самое главное нужно поставить 14-ти пиновые разъемы точно по сетке 0.25 дюйма с шагом 1 дюйм друг от друга, так, чтобы потом моя платка вставилась в штырьковые раъемы платы Марсоход3bis. Во-вторых, по умолчанию автотрассировка производится по двум сторонам платы, а мне это не нужно. Я буду разводить вручную, благо в этом мне помогают существующие связи rat-lines. Получилось вот так:

diptrace pcb

Все же я сделал одну дорожку по обратной стороне платы, которую сделал на всякий случай, возможно придется бросить ее проводком. Там у меня +5В проходит тесно сквозь ряд отверстий, думал, что если эта тоненькая дорожка перетравится, то можно будет ее проводком докинуть. У меня опыта в технологии ЛУТ не много, не знаю точно как оно получится.

Что в DipTrace хорошо, можно посмотреть 3D модель будущей платы. Получается вот так, вид сверху:

diptrace 3d preview Marsohod3 MIC shield

Вид снизу:

diptrace 3d preview Marsohod3 MIC shield back side

После того, как плата разведена можно переходить к изготовлению платы методом ЛУТ - Лазерно-Утюжной Технологии.

1. Нужна глянцевая бумага формата А4. Подходит любой глянцевый журнал. Страницы не обязательно должны быть чистыми, они могут быть и с изображениями. Изображения на странице из глянцевого журнала никак не мешают нашему делу. Где-то в интернетах вы можете прочитать, что хорошо подходит глянцевая фотобумага для струйного принтера. Кто-то пишет, что нужно брать "специальную" бумагу на АлиЭкспресс . Но мне кажется, это уже перебор, покупать какую-то специальную бумагу, в то время как подходит почти любая.

2. Печать платы на лазерном принтере. Нужно в настройках принтера убрать "экономию тонера" и поставить максимально возможно разрешение на принтере, у меня это 1200dpi. Это нужно, чтобы на изображении было как можно больше тонера. Печатать изображение платы нужно в размере 100% и обязательно зеркально. В программе DipTrace в меню Print Preview есть опция масштаба и зеркалирования изображения. Выбрать для печати только нужный слой "Comp".

3. Нагреть обычный бытовой утюг. Если есть функция пара - ее естественно нужно выключить. Ну или нужно найти старый советский утюг. Кто-то еще пользуется ламинатором - говорят вообще хорошо получается.

4. Заготовку фольгированного текстолита FR4 нужно очистить от окислов, если они есть, можно очень мелкой шкуркой или вообще стирательной резинкой. Затем обезжирить ацетоном. Хорошенько прогреть текстолит утюгом через чистую тонкую бумагу.

5. Приложить напечатанный лист с изображением дорожек платы к текстолиту. Ну и дальше приглаживать и прогревать лист утюгом. Нужно стараться, чтобы тонер с изображения на листе бумаги расплавился и попал на фольгу меди текстолита. Прогревать очень хорошо, прижимать утюг сильно. Лист бумаги прилипнет к текстолиту.

6. Дать остыть текстолиту. Кто-то пишет, что можно просто оторвать бумагу и изображение платы останется на фольге текстолита. Я пробовал с разной глянцевой бумагой и отрывать у меня не получалось - отрывается плохо, иногда отрывается вместе с напечатанным изображением. Проще всего опустить заготовку на пару минут в теплую воду, чтобы бумага разбухла. Потом можно аккуратно тереть пальцем по бумаге и она скатывается, смывается, а изображение дорожек платы остается на текстолите. Вот так получилось у меня:

PCB image on FR4

7. Травление. Я использовал раствор хлорного железа - он у меня просто был. Довольно ядовитая дрянь. Есть еще методы травления с помощью раствора медного купороса с солью и даже перекисью водорода с лимонной кислотой. Последний метод очень хвалят в интернетах, так как не имеет запаха, не оставляет грязных пятен и так далее. Очень хорошо разные методы описаны вот здесь, на радиокоте.  У меня в результате травления получились вот такие платки:

Марсоход3bis MIC shield pcb

Я сделал специально две, так как боялся, что в процессе сверления одну испорчу. Однако, сверление удалось.

В результате спаянная плата (но еще не отмытая от канифоли) выглядит вот так:

Марсоход3bis MIC shield soldered

Пока микрофон припаял абы как, лишь бы стоял. Блокировочных конденсаторов пока нет - прошу прощения. Плату пока не мыл от канифоли, так не терпится испытать плату расширения совместно с платой Марсоход3bis. Мой микрофонный шилд даже отлично вставился в разъемы платы Марсоход3bis:

connected

Самое удивительное, что плата сразу заработала и я смог оцифровать сигнал с микрофона встроенным АЦП ПЛИС Intel MAX10!

Файлы схемы и платы DipTrace можно скачать здесь:

Дальше я планирую делать FPGA проект в Quartus Prime с этим микрофонным шилдом.
Посмотрим, что из этого выйдет. Надеюсь, что у меня получится настоящий Новогодний Проект в FPGA..

 

Комментарии  

0 #1 Trollkarl 28.12.2018 06:59
Для ЛУТ рекомендую подложку от пленки-самоклей ки, приклеиваете, например, двухсторонним скотчем кусочек необходимого размера на край листа A4, принтер такой бутерброд захватывает без проблем. Тонер переносится очень хорошо, ничего отмачивать не надо, бумага сама "отстреливается " от текстолита по мере остывания. Подложка эта очень похожа на ту самую "специальную" бумагу с небезызвестного сайта.
Касательно металлизации переходных отверстий: у китайцев продаются мелкие медные заклепки специально для этого дела, легко находятся по запросу "pcb rivets".

Добавить комментарий



ВКонтакте  facebook  GitHub  YouTube  Twitter
Вы здесь: Начало Статьи о разном Изготовление микрофонного усилителя для платы Марсоход3bis методом ЛУТ