Bluetooth műszer előtét

Nem ritkák az olyan kérések, melyek arról szólnak, hogy adott egy breadboard-on, vagy valamilyen kísérleti panelen összeállított és már működő áramkör, amit végleges formába kellene önteni. Ebben az esetben a megrendelő már egy kész áramköri tervvel keresett meg, mely egy Arduino Mega panellel készült el. A kísérleti panelt elhagyva, szerette volna a készüléket végleges valójában is kivitelezni. A feladatom egy meglévő kapcsolási rajz szerinti nyomtatott áramköri panel megtervezése volt néhány kötött paraméter figyelembe vételével. Ilyenek a két végen található anya és apa csatlakozók, illetve egy nagyjából megadott fizikai méret.

Az áramkör rendeltetése, hogy egy meghatározott típusú ipari mérőműszer kábelen továbbított mérési adatait Bluetooth kapcsolat segítségével is kiolvashatóvá tegye. Ez a kis modul a műszer kommunikációs vonalába ékelődve az ott zajló adatforgalmat igyekszik nem zavarni úgy, hogy az ott folyó adatcserét egy mobil eszköz is képes legyen követni, monitorozni.

Kapcsolási rajz gyanánt az Arduino panelre kötött egységekről kaptam egy kézi rajzot, ezt össze kellett hozni az Arduino Mega kapcsolási rajzával, valamint a tápellátás kialakítását úgy kellett megoldani, hogy egy másik eszköznél is alkalmazott 24V-os adapterről is lehessen üzemeltetni a modult. A tápegység áramkörét nekem kellett megtervezni, bár ez nem volt egy bonyolult feladat. :) Az áramkör tartalmaz még további néhány egyéni megoldást is. A Bluetooth modult a mikrovezérlő kikapcsolhatja abban az esetben, ha az nincs használatban. A kapott rajz szerint ezt egy kimeneti láb oldotta volna meg, amiről a modul direktben kapja a tápfeszültséget. A kísérleti áramkörben ez működött, hiszen a HC-06 Bluetooth modul egy Arduino kompatibilis adapterrel volt ellátva, ami elvégezte a logikai jelek szintillesztését, valamint előállította a modul számára szükséges 3,3V-ost tápfeszültséget. A HC-06 üzemi feszültsége és ezzel együtt a kivezetései is 3,3V-os feszültségszinttel működnek, az Arduino Mega pedig egy 5V-os rendszer. Mivel csak magát a HC-06 modult szerettem volna felrakni a panelre, elhagyva az Arduino-hoz használt adapteres megoldást, magam végeztem el a szükséges szintillesztéseket, illetve egy külön IC-vel előállítottam számára egy vezérelhető 3,3V-os tápfeszültséget. A vezérelhetőségnek köszönhetően ez a tápfeszültség egy logikai vezérlőjellel engedélyezhető és tiltható, így egy más formában, de megvalósult az eredeti elképzelés, miszerint a modult tiltani lehet a tápfeszültsége lekapcsolásával.

Mivel a fogyasztás viszonylag kicsi (30-40mA) az 5V-os feszültség előállítására a már bevált 7805-ös stabilizátort használtam. Ez 36V bemenő feszültségig alkalmazható, a bemenet és kimenet közötti nagy feszültségkülönbség ellenére is az alacsony fogyasztás miatt a disszipáció minimális rajta. A keletkező kevés hőt pedig a panel alsó oldalán kialakított réz sziget tökéletesen képes elvezetni.

Az Arduino panel rajzának ismerete és a megadott bekötési rajz alapján elkészítettem egy végleges áramköri kapcsolási rajzot, majd megterveztem a nyomtatott áramköri panelt. A tervezés végeztével a megrendelőm árajánlat kérést követően megbízott 3db prototípus elkészítésével. Az elkészült panelterveket elküldtem gyártásra, illetve berendeltem a szükséges alkatrészeket. A beültetést kézileg végeztem, az Atmega2560 tokozása TQFP100, a felhasznált SMD alkatrészek mérete 0805.

A szoftver betöltésére az szabvány szerinti lábkiosztással kivezetésre került egy ICSP csatlakozó, így a legtöbb AVR programozóval feltölthető a kontrollerre megírt firmware.
Apró szépséghibája az összeszerelt modulnak, hogy a nyomtatott áramkör gyártó hibát vétett az előkészítés során és a mikrokontroller egyes kivezetései között zárlatok keletkeztek. Az idő rövidsége miatt és egyeztetve a megrendelővel arra jutottunk, hogy megpróbálom kijavítani a hibát mechanikusan és beültetem a három próbadarabot. A javítás sikerrel járt, de sajnos emiatt a kontroller körüli forrasztás nem lett túl esztétikus, ami annak köszönhető, hogy egyes nem felhasznált lábak alatt nincs forrpad, illetve a használatban lévő lábak között pedig 3 ponton át lett vágva a vezetősáv. Végtermék esetében gondolkodás nélkül kértem volna az újragyártást, mivel nullszériás darabokról van szó, így megoldottam a dolgot. A Bluetooth modulnak a használt kivezetéseit forrasztottam be arra az esetre, ha kísérletezés közben bármilyen probléma adódna és ki kelljen őket cserélni, akkor a kiforrasztás egyszerűbb legyen.

Equtooth modul