Блог

Jul 08, 2023

Посмотрите, как Клем Майер превратил свой уникальный проект устройства чтения карт USB от идеи к прототипу

Каждый проект/продукт должен начинаться с идеи, но путь от этого начального шага до работающего прототипа может оказаться очень пугающим процессом, особенно для новичков. Как

Каждый проект/продукт должен начинаться с идеи, но путь от этого начального шага до работающего прототипа может оказаться очень пугающим процессом, особенно для новичков. Чтобы помочь прояснить, что должно произойти при переходе от идеи к осязаемому продукту, ведущий element14 Presents Клем Майер предпринял проект по созданию собственного устройства чтения карт USB с относительно распространенными компонентами и дизайном печатной платы, сделанным своими руками.

Еще до того, как кто-то сможет найти идею для создания чего-либо, инновации и мозговой штурм часто могут принять форму рассмотрения уже существующих продуктов и представления способов их улучшения. Источником вдохновения Майера стал его старый концентратор USB/SD-карт, который постоянно отключался из-за неисправных разъемов и был сложен в использовании из-за неидеального форм-фактора. В качестве итерации он подумал о том, чтобы взять идею USB-концентратора, сгладить дизайн в форме тонкой карты, добавив при этом функциональность USB-C, и включить полноразмерную SD-карту для простоты использования.

По словам Майера, разумной идеей будет включить в конструкцию существующие компоненты и, возможно, использовать отдельные микросхемы для различных задач, а не монолитные, по крайней мере на начальном этапе, чтобы исключить точки отказа. В этом проекте он использовал USB-концентратор USB2640 + микросхему медиаконтроллера от Microchip, которая сочетает в себе функциональность USB и возможность чтения/записи SD-карт в одном чипе. В дополнение к этому компоненту Майер добавил ESP32-C3 для регулировки тока, подаваемого через внешний порт micro USB, два порта USB-C для данных и питания, а также двойные схемы защиты от электростатического разряда для будущего использования.

Поскольку надежные корпуса, напечатанные на 3D-принтере, могут оказаться непростой задачей как при проектировании, так и в изготовлении, Майер отмечает, что уже существует обширная экосистема готовых корпусов. Благодаря размерам, заранее известным из технических характеристик, можно спроектировать печатные платы так, чтобы они идеально подходили друг другу, а также можно изготовить специальные лицевые панели для отверстий портов и дополнительной защиты.

После сборки схемы USB-кардридера Майер подключил порт USB-C к своему ПК и обнаружил, что ничего не распознается, поскольку разъем не был припаян должным образом. После быстрого исправления он все равно не работал, на этот раз из-за отсутствия резистора смещения. После добавления чип медиа-контроллера наконец-то был пронумерован операционной системой, однако чип ESP32 по-прежнему не распознавался из-за, опять же, неправильной перекомпоновки из-за слишком большого количества близлежащих радиаторов.

Все эти проблемы и возможные решения являются естественной частью итеративного процесса проектирования, и каждый урок на этом пути в конечном итоге приводит к гораздо лучшему продукту. Как подчеркивает Майер в своем видео, внимательное чтение таблицы данных, двойная проверка посадочных мест и добавление большого количества контрольных точек — все это важные шаги для обеспечения работоспособности с первого раза. В своей следующей итерации Майер планирует вернуться к предыдущему чипу USB/медиа-контроллера, слоту для SD-карты и схеме регулирования напряжения, поскольку они более привычны.

Чтобы узнать больше о том, как был спроектирован/изготовлен этот USB-кардридер, а также о трудностях, возникших на этом пути, вы можете посмотреть видео Майера e14 Presents ниже!