Teardown Tuesday: виртуальная плата Drumkit для барабанных палочек
В этом Teardown Tuesday мы рассмотрим PCB, составляющую основу системы Freedrum.
Введение
Наборы ударных являются важными во многих жанрах музыки, начиная от классического рок-н-ролла до современного дабстепа. Хотя многие используют пакеты VST для виртуальных студий (виртуальная студийная технология), есть миллионы музыкантов, которые используют настоящие барабанные наборы и не без оснований. В то время как наборы ударных - отличный инструмент, они не самый портативный комплект. Именно здесь проект Kickstarter, Freedrum, надеется изменить именно это! Их маленькое устройство прикреплено к барабанным палочкам или ногам (или даже к обоим) и позволяет вам играть на барабанах, где бы вы ни находились.
Давайте раскроем их!
Основная печатная плата
Основная печатная плата состоит из нескольких микросхем и компонентов для поверхностного монтажа. PCB четко демонстрирует методы производства, которые могут быть полезны для производства с небольшим объемом, например, все компоненты для поверхностного монтажа на одной стороне.
Использование всего поверхностного монтажа помогает снизить издержки производства, поскольку не требуется пайка вручную. Использование всех частей для поверхностного монтажа с одной стороны также означает, что после того, как все части будут размещены на печатной плате, вся плата припаивается за один раз, используя печь для оплавления.
Печатная плата Freedrum
Нижняя сторона печатной платы показывает использование большой плоскости заземления, которая помогает удалить нежелательные электронные шумы в сигнальных и силовых проводах. Использование плоскости заземления и прошивки также помогает в соблюдении правил электромагнитной совместимости, которые устанавливаются CE и FCC.
Еще одна интересная особенность печатной платы Freedrum заключается в том, что вместо V-Scored PCB фрезеруется с буровыми вкладками. В то время как сами вкладки являются мертвой поддачей фрезерованию, есть еще одна тонкая подсказка, угловые вырезанные метки на краю доски. Это показывает поворот инструмента, поскольку фрезерный бит вырезает границу печатной платы.
Нижняя сторона печатной платы Fr eedrum
Управление Bluetooth
Freedrum может подключаться по беспроводной сети к планшетам, компьютерам и даже устройствам Android, использующим Bluetooth. IC отвечает за это N51822QF, который является системой Bluetooth на кристалле производства Nordic Semiconductor.
SoC построен на 32-битном процессоре ARM Cortex M0, который имеет 256 кбайт флеш-памяти, 32 КБ оперативной памяти, а также интегрирует стек протоколов Bluetooth 2, 4 ГГц. Сам чип имеет управляемый событиями API, который имеет решающее значение во встроенных проектах, поскольку сигналы, которые могут быть получены в любое время, должны быть немедленно обработаны (для низкой латентности).
Контроллер Bluetooth N51822QFA
Главный контроллер
Основным контроллером устройства Freedrum является INVESENSE MPU-6050, который представляет собой микроконтроллер со встроенными 3-осевыми гироскопами и 3-осевыми акселерометрами.
Преимуществом такого контроллера является использование встроенных датчиков, которые устраняют потребность в внешних ИС датчика, которые могут повысить себестоимость продукции, повысить сложность печатной платы и использовать дорогостоящее место на печатной плате. Контроллер также имеет общие модули, такие как I2C и SPI, поэтому другие датчики и устройства могут быть легко подключены к системе.
Основной контроллер IC, INVESENSE MPU-6050
Антенна Wi-Fi и другие компоненты
Интересно отметить, что на печатной плате Freedrum используется индивидуальная трассировка антенны PCB, что затрудняет коммерциализацию. Полный модуль Wi-Fi, который содержит свою собственную антенну, должен быть сертифицирован по стандартам EMC, что означает, что он может в основном (принимать его с небольшим количеством соли) игнорировать и не требует тестирования.
Использование специальной антенны означает, что требуется радиочастотное тестирование, которое может стоить небольшого состояния (особенно для небольших запусков). Компания Wi-Fi, с которой я работал, была заложена около 2000 долларов США в день за найм испытательной комнаты в РФ, чтобы подтвердить, что их продукция соответствует европейским стандартам!
Пользовательская антенна PCB
Рядом с Bluetooth IC является осциллятор SMD, который, скорее всего, необходим для точной генерации несущей волны 2, 4 ГГц. Скорее всего, такой точный контроль необходим не потому, что приемник не будет получать сигнал, а для предотвращения того, чтобы излучатель мешал другому радиооборудованию, что является большим, чем нет, из правил, таких как CE и FCC.
Вероятно также, что сам осциллятор имеет гораздо более низкую частоту (например, 150 МГц), которая затем умножается на получение несущего сигнала 2, 4 ГГц, а более низкая частота позволяет контроллеру использовать генератор в качестве основного тактового сигнала.
Пакет осциллятора SMD
На задней панели печатной платы показана небольшая маркировка, включая тот факт, что печатная плата не содержит свинца (Pb).
Маркировка на обратной стороне печатной платы
Резюме
Печатная плата Freedrum - это очень маленький, компактный и аккуратный дизайн. Использование устройств SoC и контроллеров со встроенными MEMS-устройствами свидетельствует о желании сохранить как низкую стоимость, так и общие размеры печатной платы. Это необходимо в дизайне, который предназначен для крепления к паре барабанных палочек: для удобства пользователя доска не должна отвлекать барабанщика или затруднять использование барабанных палочек (больший вес на палочке может сделать его менее естественным).
Использование компонентов с одной стороны демонстрирует намерение как можно быстрее сохранить производственную линию, в то время как использование маршрутизации табулатуры предполагает, что дизайнеры Фредерума могут сами построить первые партии единиц. Если Freedrum станет коммерческим успехом, дизайнеры могут перейти на V-образный дизайн и смену производственных линий в Китай.
Следующий Teardown: Leap Motion Controller