Seeed Grove modüler tak-çalıştır sistemi, şu anda 14 yıl boyunca geliştirilen 400’den fazla aktüatör ve sensörden oluşmaktadır. Seeed’in ilk serisi olarak, Grove ekosistemi ve felsefesi evrim geçirmiştir ve eğitim, hobi elektroniği veya bir sonraki büyük ürünün prototipini oluşturma amacıyla modüler elektroniğin lideri olmaya devam etmektedir.
Bu kadar çok Grove modülü ile belirli bir parametreyi ölçmek için bir sensör bulmamak zor olabilir, ancak gelişmiş, daha ucuz ve daha doğru sensörlere olan artan talep ile bu talebe yanıt veren üreticilerin sayısının çokluğu, mevcut teknolojiyi geliştirmek ve daha ileri düzey ihtiyaçlara hitap etmek için bolca alan sunmaktadır.
İşte bu noktada Seeed’in Grove Sensörünüzü Geliştirin kampanyası devreye giriyor; tasarımcıları kendi Grove modüllerini geliştirmeye teşvik ederek, sonunda bunları Seeed kanalları aracılığıyla erişilebilir hale getiriyor. Yeni teknolojiyi kullanmak veya niş bir alana hizmet etmek için tasarımcılar, benzer düşünceye sahip kullanıcıların arzuladığı Grove modüllerini geliştirmek için kendi benzersiz bakış açılarını kullanabilirler.
Peki, yaratıcılar bir Grove modülü tasarlarken nasıl bir yol izlemelidir? Bir Grove modülünü nitelikli kılan nedir ve tasarımcıların nelere dikkat etmesi gerekir? Bu makale, PCB tasarımcılarına ve daha fazlasına rehberlik etmeyi amaçlamaktadır.
Grove Nedir?
Grove sistemi, modüler elektronik projeler oluşturmak için açık kaynaklı, tak-çalıştır donanımından oluşmaktadır. Sistem, jumper kabloları ve breadboard’ları ortadan kaldırarak mühendislerin çözümler geliştirmeye ve kodlamaya odaklanmalarını sağlar. Bu, Grove uyumlu geliştirme kartları ve kalkanları ile kullanılmak üzere standartlaştırılmış modüller, konektörler ve kablolar sağlayarak gerçekleştirilir. Grove ailesi, her biri tek bir işlevi olan çok çeşitli modüllerden oluşur ve serbestçe erişilebilen kütüphaneler ve örnekler içerir. Ayrıca, her şey açık kaynaklı olduğundan, tasarımcılar bunları ürün tasarımlarına kolayca aktarabilirler.
Grove Modüllerinin Türleri
Grove modülleri, sensörler (giriş) ve aktüatörler (çıkış) olarak gruplandırılabilir. Sensör modülleri en çeşitli olanlardır, işlenmek üzere sinyaller alırken, aktüatörler bir giriş veya işlem sonucunda fiziksel bir yanıt üretir.
Çevresel Sensörler:
Hava kalitesi, toprak nemi, sıcaklık ve nem, atmosfer basıncı (barometreler), ışık yoğunluğu, ses vb. ölçen sensörler.
Hareket/Uzaklık Sensörleri:
Mesafe, hız, ivme, jiroskoplar vb. ölçen sensörler.
Biyosensörler:
Vücut aktivitesini ve parmak izi sensörleri, GSR, EMG ve kalp atış hızı sensörleri gibi biyometrik verileri algılayan sensörler.
İletişim Modülleri:
İletişim sinyallerini kablosuz veya Wifi, BLE, GPS, LoRaWAN, NFC, RF, CAN gibi fiziksel arayüzler aracılığıyla alan modüller.
İnsan Arayüzleri:
Düğmeler ve anahtarlar, dokunmatik ekranlar ve mikrofonlar gibi manuel girişleri kaydeden modüller.
Aktüatörler:
Düğmeler, anahtarlar ve LED’ler, LCD ekranlar, motorlar, röleler, hoparlörler ve ziller gibi yanıtları çıkış olarak veren modüller.
Bir Grove Modülünü Nitelikli Kılan Nedir?
Grove modüllerini tanımlayan belirli özellikler vardır. Elbette, istisnalar vardır ancak birkaç temel kural, prototipleme aracını çalışır hale getirir.
Grove modülleri genellikle tek bir işlevi yerine getirir
Bir Grove modülü bir geliştirme kartı değildir. Grove modülleri genellikle tek bir ana bileşen; bir sensör, bir çip, bir LED, düğme, potansiyometre vb. ile bazı ek temel donanım içerir. Benzer sensörler, farklı gazları algılamak için 4 ayrı çipe sahip olan çok gazlı sensör gibi, kolektif bir işlevi yerine getiriyorlarsa bir araya getirilebilir.
Modüler, tak-çalıştır bir şekilde kullanılabilmesi için ana bileşeni kullanmak üzere gerekli olan en az miktarda devre içerir; güç alır ve sinyalleri 4 pinli Grove arayüzü aracılığıyla harici bir kontrolöre aktarır. Sensörü çalıştırmak için bir kontrol çipi gerekiyorsa, bu modül üzerinde de dahil edilebilir, ancak modüllerde mikrodenetleyiciler görmemeliyiz.
Grove modülleri Grove arayüzleri aracılığıyla bağlanır
Grove modülleri, Grove kablolarına bağlanmak için dişi 4 pinli Grove konektörüne sahiptir. Güç ve veri sinyalleri esasen 4 pinli Grove arayüzü aracılığıyla iletilir. 3üncü ve 4üncü pinler (sırasıyla kırmızı ve siyah) VCC ve toprak bağlantıları içindir ve diğer iki pin veri iletimi için kullanılır; bu, Grove arayüzü türüne bağlıdır. Diğer arayüzler, cihazı kullanmak için gerekli olan prob ve ek donanımları bağlamak için de kullanılabilir.
Grove modül PCB’leri standart Grove şekillerinde gelir
5 standart Grove boyutu vardır; en yaygın olanı kare 20 x 20mm tek birim ve dikdörtgen 20 x 40mm çift birimdir. Her şekil, kenarlarında ikonik bir şekilde birbirine kenetlenen Grove ‘halka’ ve ‘yuvalara’ sahiptir; bu da onları muhafazalara vidalamak için mükemmeldir. Tek ve çift birim şekilleri, çoğu Grove modül tasarımı için yeterince büyüktür.
Tek ve çift birim kartları için Eagle’dan bir şablon indirebilirsiniz!
Tüm Seeed Grove modülleri PCB’leri turkuaz-mavi renkte gelir!
Fonksiyonellik üzerinde bir etkisi olmasa da, bu rengin güzel olduğunu düşünüyoruz ve Seeed Grove modüllerinin imza rengi olarak kabul ediliyor.
Hangi Grove Konektörünü Kullanmalıyım?
Grove kartlarının en az bir dişi Grove konektörüne (header) ihtiyacı vardır. Dört farklı dişi Grove konektörü vardır: yüzey montajı ve delik montajı için iki tane, her biri düz ve dik açı konfigürasyonlarına sahiptir. Hepsi Grove kablolarına bağlanır, ancak hangi birini seçeceğiniz, esasen kartın nasıl kullanılacağına ve parçaların nasıl lehimleneceğine bağlı olacaktır.
Delik montajı mı yoksa yüzey montajı mı?
Montaj türü seçimi birçok faktöre bağlıdır. Delik montajı parçaları, prototiplerin elle lehimlenmesi veya bağlantının daha sağlam olması gereken uygulamalar için harikadır, ancak seri üretim söz konusu olduğunda, her şeyin yüzey montajı yapılabileceği bir kartta tek bir delik montajı parçasına sahip olmak israf olur ve gereksiz maliyetler doğurabilir. Aşağıdaki tablo, kararınızı etkileyebilecek bazı faktörleri karşılaştırmaktadır.
| Yüzey Montajı | Delik Montajı | |||
| Düz | Dik Açı | Düz | Dik Açı | |
| Elle lehimleme | Zor | Zor | Kolay | Kolay |
| Seri montaj* | Uygun | Uygun | Uygun değil | Uygun değil |
| Ayak izi boyutu | En küçük tek taraflı ayak izi | Tek taraflı ayak izi | En küçük tek taraflı ayak izi ama her iki tarafta da | Her iki tarafta da ayak izi |
| Bağlantı gücü | Yüzey bağlantısı sadece | Yüzey bağlantısı sadece, daha geniş yüzey alanı | Delik montajı | Delik montajı |
| SKU | 320110030 | 320110032 | 320110033 | 320110034 |
*pick and place ve reflow lehimleme gibi yaygın seri montaj yöntemlerine atıfta bulunmaktadır.
Bir bağlantı türüne karar verdikten sonra, kablonun Grove modülünden nasıl çıkacağını ve bunun devrenin kullanımını nasıl etkileyeceğini düşünün.
Kapasitif nem sensörünü örnek alalım, devrenin bir ucu toprağa yerleştirilmek üzere tasarlanmıştır. Devreye paralel olan kablo, yerleştirmeyi kolaylaştırır. Tek ve çift birim devreler, diğer parçalar için devrelerde alanı maksimize etmek amacıyla düz versiyonları kullanmaya daha uygundur. Ana algılama/aktüatör kısmı genellikle prototipleme sırasında kolaylık sağlamak için Grove konektörü ile aynı tarafa yerleştirilir, ancak yönelimin kullanımını etkileyebileceği durumlarda (örneğin, radarlar, lazerler ve ultrasonik ışınlar) bu durum değişebilir.
Grove modüllerindeki konektörlerin yerleşimine de dikkat edin. Konektörler, genellikle PCB’nin kenarından sarkmamalıdır ve dış hatları tarafından tamamen kaplanmıştır. Ayrıntılı mekanik bilgilere buradan ulaşabilirsiniz.
Grove konektörünü Malzeme Listesi (BOM) dosyasına nasıl ekleyebilirim?
Biraz kafa karıştırıcı bir şekilde, dört Grove konfigürasyonu için birden fazla parça numarası ve SKU numarası bulunmaktadır ve birden fazla bilgi kaynağı mevcuttur. Aşağıdaki tablo bu bilgileri derleyerek işleri daha net hale getirmeye yardımcı olmalıdır. Parça numarasındaki S harfi ‘düz’ anlamına gelir ancak devreye dik olduğunu belirtir, R harfi ise ‘dik açılı’ anlamına gelir, ancak konektör devreye paraleldir.
| Seeed SKU | Parça Numarası (MPN) | Maliyet (USD) | Seeed Çoklu Paket SKU | Çoklu Paket Bağlantısı |
| 320110030 | 1125S-SMT-4P | 0.061 | 114020163 | Grove Dişi Başlık – SMD-4P-2.0mm-20Pcs |
| 320110032 | 1125R-SMT-4P | 0.042 | 114020164 | Grove Dişi Başlık – SMD-4P-2.0mm-90D-20Pcs |
| 320110033 | 1125S-4P | 0.01 | 110990030 | Grove Dişi Başlık – DIP-4P-2.0mm-10 Pcs |
| 320110034 | 1125R-4P | 0.01 | 110990037 | Grove Dişi Başlık – DIP-4P-2.0mm-90D-10 Pcs |
Seeed Fusion PCB Montaj hizmeti ile üretim için, konektörler Seeed Açık Parça Kütüphanesi’nde rahatlıkla mevcuttur. Diğer parçalar için olduğu gibi, BOM dosyasına 3 ile başlayan SKU’yu veya parça numarasını ekleyin.
Seeed web sitesi ayrıca bu konektörleri küçük paketler ve makaralar halinde satmaktadır. Lütfen bu SKU’ları BOM dosyanızda kullanmayın çünkü BOM dosyası bir devre için tüm parçaları içermelidir. Bu parçaları kullanırsanız, ihtiyaç duyduğunuzdan çok daha fazlasını satın alabilirsiniz ve bunlar toplu montaj için uygun bir formatta paketlenmemiştir.
Bu konektörler için Eagle ve KiCad ayak izleri GitHub’da mevcuttur, lütfen en iyi uyumluluk için bunları kullanın. Diğer benzer konektörlerde pad eksikliği olabilir veya boyutları biraz farklı olabilir.
PCB Yerleşim İpuçları
Düzenli bir PCB yerleşimi daha çekici bir ürün oluşturur ve dayanıklılığı da etkileyebilir. Grove devreleri kapaklara sahip olmadığından ve kirli parmaklar tarafından kullanılmak üzere tasarlandığından, estetik önemlidir. Bu ipuçları sadece Grove devrelerine değil, herhangi bir devre tasarımına uygulanabilir! Diğer ipuçları Grove serisi ile ilgilidir ve devrelerinizi Grove ailesi ile uyumlu hale getirmeye yardımcı olur.
Sınırlı alan nedeniyle, Grove devreleri ile ilgili en büyük endişelerden biri, her şeyi fazla dağınık görünmeden sığdırmaya çalışmaktır; aynı zamanda, her şeyin kullanıcı için uygun bir şekilde yerleştirildiğinden emin olmaktır.
- Küçük tutun: Tüm parçalarınız için mümkünse küçük yüzey montaj paketleri bulmaya çalışmalısınız. Delik montaj parçaları, kartların her iki tarafında da çok fazla yer kaplar, bu yüzden bunları mümkün olduğunca ortadan kaldırın. Örneğin, küçük çip dirençleri, kapasitörler, LED’ler kullanmak, işlevselliği tehlikeye atmadan yer açmanın kolay bir yoludur. Ama çok da küçük gitmeyin! 0201, doğru yerleştirme sağlamak için daha özel ekipman gerektirebilir. Grove kartları için 0402 ve 0603 boyutları diğer parçalar için bolca yer bırakmalıdır. Değilse, daha büyük bir Grove boyutunu düşünün.
- Metin ve logoları alt kısma yerleştirin: Sadece bir tarafta parçaları olan kartlar için boş alanı kullanın ve tüm silkscreen metinlerini, logoları ve ürün adını alt kısma (daha az parçanın olduğu taraf) yerleştirin. Çoğu Grove modülü tek taraflıdır ve bu nedenle alt kısımda metin ve logolar için yer vardır.
- Silkscreen tasarımcılarını son çare olarak kaldırın: Kalabalık kartlarda, parça tasarımcıları için yeterli alan olmayabilir, silkscreen üzerindeki etiketler (R1, R2 vb.) ve diğer silkscreen özellikleri. Bunlar montaj için ve kullanıcıların parçaları tanıması için önemlidir, ancak kartlar o kadar kalabalıksa ki silkscreen belirsiz olacaksa, o zaman silin. Ancak, montaj evine kartlarınızı nasıl monte edeceğinizi bildiren bir belge eklemeyi unutmayın, artı polarite işaretleri vb.
- Daha küçük via’lar kullanın: Via’lar da yer kaplar! 0.3mm çapındaki via’lar yeterlidir ve ayrıca via’ların kapatılmasını ve bu nedenle toz ve su hasarına karşı korunmasını sağlar.
- Kartların kenarlarında en az 0.5mm boşluk bırakın: Herhangi bir iz, pad, döküm ve silkscreen’den, mümkünse parçaları frezeleme aletlerinden ve sık sık elleçlenmeden korumak için daha fazla boşluk bırakın.
- Bakır döküm kullanın: Kullanılmayan alanları bakır dökümle doldurun. Bu sadece üretim sırasında daha az kimyasal aşındırıcı kullanmanızı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda daha parlak, saydam olmayan Grove mavi rengini ortaya çıkarmanıza da yardımcı olur.
- Metin akışa uygun olmalı: Daha uzun Grove kartları için metin, kartların daha uzun tarafı ile hizalanmalıdır, örneğin Grove – Kapasitif Sensör. Bu şekilde, metni daha iyi yerleştirebilir ve özellikle uzun isimli modüllerde çok kalabalık görünmesini engelleyebilirsiniz.
- Yazı tipi, varsayılan Eagle yazı tipine benzer olmalıdır: Tüm Seeed Grove modülleri Eagle’da tasarlanmıştır ve modül adı için 50 mil (veya 1.27mm) yükseklikte varsayılan vektör yazı tipini kullanır. Diğer metinlerin yüksekliği 32 mil veya 0.8128mm’dir. Kendi logolarınızı ve imzanızı eklemekten çekinmeyin ama..
- Open Hardware logosunu eklemeyin: Tasarımınızda Open Source Hardware logosunu kullanabilmek için belirli koşullara uyması gerekir. Geliştir kendi Grove Sensör kampanyası aracılığıyla Grove modülleri bu tür koşullara tabi değildir ve muhtemelen OSHWA tarafından belirtilen tanımı karşılamamaktadır. Her koşulu takip etmek için özel bir çaba göstermediğiniz sürece, lütfen tasarımınızda logoyu kullanmayın.
- Seeed Studio logosunu eklemeyin: Bunu yapmak, bizim (Seeed Studio) tasarımı ve belgeleri oluşturup sürdürdüğümüzü öne sürer. İsterseniz kendi atıflarınızı ve Grove logosunu ekleyebilirsiniz.
- Düzenli olun: Bu söylenmesi gereksiz, ancak kartlarınız seri üretim ve satış için onaylandıysa, kartlarınız mümkün olduğunca estetik açıdan hoş olmalıdır. Tüm silkscreen metinleri net bir şekilde görünür olmalı ve ilgili parçanın yanına yerleştirilmelidir ve parçalar ile etiketler uygun yerlerde merkezlenmeli ve hizalanmalıdır. Ardından, gerisini bize bırakın ve tasarımınızın kendi yüksek kaliteli standartlarımıza uygun olarak yapılmasını sağlayacağız.
- Eagle kullanın: Herkesin Autodesk Eagle kullanmak istemediğini biliyoruz ama tüm Seeed Grove kartları Eagle’da tasarlandığı için, mühendislerimizin kullandığı taslak ile birlikte Eagle .brd şablonu mevcut. Şablon, tek ve çift üniteler için kart taslağını, konektörün nereye yerleştirileceği hakkında kesin kılavuzları, bakır boşluklarını, ideal test noktası konumlarını ve parça boşluklarını içerir, böylece modülünüz mümkün olduğunca bir Grove modülü gibi olur ve Seeed onaylı Grove aksesuarları ve muhafazaları ile uyumlu olur. Hangi tasarım yazılımını kullanacağınız konusunda kararsızsanız, kesinlikle önce Eagle’ı öneriyoruz, çünkü şablon ve konektör kütüphaneleri var. KiCad için de kütüphanelerimiz var ama şablon yok.
Eagle ve KiCad ayak izleri kütüphaneleri
Maliyetleri Düşürme İpuçları
Düşük maliyet, kartlarınızı daha fazla meraklıya ulaştırmaya yardımcı olacaktır. Grove kartları, maliyetleri mümkün olduğunca düşük tutmak için tasarlanmıştır (kaliteden ödün vermeden). Tasarım aşamasında uygulanabilecek birçok strateji vardır ki bunlar da çok pahalı değildir.
- Mümkün olduğunca tek taraflı montajı koruyun: Seri üretim söz konusu olduğunda, yüzey montaj bileşenlerini bir tarafta tutmak, işçilik ve üretim maliyetlerini azaltmaya yardımcı olacaktır. Çift taraflı montaj için, kartlar montaj hattından iki kez geçmek zorundadır (bu, lehim pastası, alma ve yerleştirme, reflow fırını vb. x2 demektir!). Bazı montaj tesisleri bunun için ekstra ücret talep edebilir ve montaj sürecinde karmaşıklıklar getirebilir. Örneğin, büyük parçalar, ikinci reflow sırasında düşmemeleri için yapıştırıcı veya özel tasarlanmış tepsiler gerektirebilir.
- Opsiyonel parçaları kaldırın: Her olası kullanım durumunu düşünmek güzel, ancak bu nihai ürüne birkaç ekstra dolar ekliyorsa, kullanıcıları caydırabilir, özellikle de bu özelliği kullanmayacaklarsa. Örneğin, kısa devreler veya diğer bağlantılar için bir başlık eklemek yerine, bir alet veya lehim damlası ile kısa devre yapılabilecek pad’ler eklemeyi düşünün veya sadece kullanıcıların ek parçaları lehimleyebileceği kaplamalı delik/pad’leri mevcut hale getirin.
- Açık Parça Kütüphanelerini (OPL) kullanın: Seeed, Seeed Fusion PCBA hizmeti ile kullanılan Seeed ve Shenzhen Açık Parça Kütüphaneleri şeklinde yerel olarak mevcut olan bir parça kataloğuna sahiptir. Shenzhen OPL, genellikle daha ucuz fiyatlarla yerel distribütörlerden parçalar içerirken, Seeed OPL, Seeed’in kendi deposundaki parçaları içerir ve bu, Seeed’in Grove modülleri ve geliştirme kartlarında kullanılan parçaları içerir. OPL’deki parçaları kullanmak, hem teslimatı hızlandırabilir hem de BOM maliyetlerini düşürebilir.
SSS
Grove konektörünü kullanmak zorunda mıyım?
Evet, Grove konektörü, JST standart konektörlerinden ve kopyalarından biraz farklı olan yarı mülkiyetli bir konektördür. Grove konektörleri, Grove projelerini bir arada tutmaya yardımcı olan ek bir kilitleme mekanizmasına sahiptir.
Kartlarda Seeed logosunu eklemem gerekiyor mu?
Hayır, aslında çoğu Seeed Grove modülünde Seeed logosu yoktur. Bunun yerine Grove logosu vardır, isterseniz bunu ekleyebilirsiniz.
PCB tasarlamak için Autodesk Eagle kullanmak zorunda mıyım?
Hayır, tüm Seeed Grove kartları Eagle kullanılarak çizilmiştir ama tasarımcıları Eagle kullanmaya zorlamayız. Sadece Grove ailesindeki modüllere benzer görünmelerini istiyoruz ve Eagle için daha fazla kaynak mevcuttur.
Bir şeyi kaçırdık mı? Yorumlarda bize bildirin veya iletişime geçin. İyi tasarımlar!