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Carte fille

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<seo title="Wiki Diskio Pi" metakeywords="daughter,board,carte,fille,diskio" metadescription="Diskio Pi, a touch device compatible Raspberry Pi, Odroid XU4 C1+ C2" google-site-verification="QxITLFv-iwiUVf0_k9CyECyacMJUQiDQuKnpB59Nu9w" />

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Toutes les infos sur la carte fille (et la carte bouton) sont ici ! La version détaillée ici est la révision 0.1 du Diskio Pi 0.3, étudiée au printemps 2018 suite au premier financement Ulule. D'autres versions seront petit à petit détaillées.

photo du prototype de la carte fille


La carte fille V0.1

Fonctionnalités

  • Module step-down (buck)

Grâce à l'outil en ligne Texas Instruments WEBENCH®, il a été relativement simple de trouver un design correspondant aux besoins de la carte: entrée entre 7.5V et 12V, sortie 5.4V à 4A. Quelques simulations thermiques ont permis de choisir la bonne tension d'entrée, et la bonne puce pour cette fonction. Au final pour cette version, il a été choisi une tension d'entrée de 9V à 3A, et un contrôleur LM3150.

- avantages: ne chauffe pas ou très peu
- inconvénients: 9V 3A n'est pas standard: une utilisation dans une voiture ou un bateau oblige d'implémenter une pré-alimentation (12V vers 9V), et le bloc d'alimentation AC/DC est légèrement plus cher.
  • HUB USB 2.0

Puce utilisée: GL850G. De conception taïwanaise, Cette puce équipe le HUB du Diskio Pi 0.2, sous la marque D-Link®. Les tests effectués sous différents OS ont tous fonctionné, la fonction de HUB alimenté étant indispensable pour une utilisation avec un SBC. La production de cette puce étant toujours active, le risque de rupture est très faible dans les années à venir. De plus la conception de cette puce étant assez ancienne, les prix pratiqués sont très raisonnables. Pour le design du circuit, il existe des schémas en ligne qui peuvent être adaptés. (exemple1, exemple2)

La seule fonction à concevoir est la double entrée USB avec une sélection automatique, qui pourra être réalisé grâce à un transistor et quelques composants. Il nous a paru inutile de rendre le HUB programmable, l'EEPROM standard étant l'utilisation la plus répandue.

  • Timer

Cette fonction permet d'éviter le pic de tension au démarrage. Lors du boot du SBC, si l'écran s'allume au même moment, il y a une chute de tension qui peut créer des soucis (pas de boot). La solution est donc de retarder la mise en tension du SBC d'environ 3s par rapport au démarrage de l'écran. Puce utilisée: LMC555CMX

  • Interrupteur MOFSET et LEDs de contrôle

Interrupteur automatique qui permet de couper le 5V (fonctionne un peu comme un relais, mais totalement silencieux). Piloté par le timer, cette fonction a été prototypée grâce au module Pololu PSW04B. L'ajout de LEDs de contrôle permettent de voir l'action du timer + interrupteur.

  • La gestion ventilateur

Déjà étudié pour le Diskio Pi 0.2, nous utilisons ici un comparateur LM311 qui réagit en fonction de deux tensions d'entrées, la première étant le 5V et la seconde étant modulée grâce à la sonde (KTY/121). Ce comparateur déclenchera la mise en route ou non du ventilateur. Un potentiomètre permet le réglage de la température de déclenchement du ventilateur.

  • Gestion de l'interrupteur ON/OFF/ON

L'interrupteur manuel étant sur une carte indépendante, un circuit a été conçu pour permettre de gérer une très faible intensité à travers le câble de connexion entre ces deux cartes.

  • Routage HDMI

Simple routage indépendant, qui relie un port HDMI femelle vers un port interne compatible avec une nappe 20 broches.

Synoptique

Les fonctions principales de la carte sont brièvement expliquées sur ce schéma:

synoptique de la carte fille

La tension de 5.4V est souhaitée pour garder un minimum de 5V quand le Pi est en charge et l'écran allumé, pour ne pas que le SBC reboote inopinément. Toutes les cartes SBC supportent très bien cette légère surtension, ainsi que la puce du HUB.

Les dimensions

Toutes les dimensions sont en mm.

Nommée au départ carte mère, son nom a changé, ainsi que son numéro de version.

les dimensions de la carte fille

Les schémas électroniques

version PDF

Fichier:CarteFille DiskioPi 0.1.pdf

Gerber

visuel Gerber de la carte fille

Fichier:GerberCarteFille DiskioPi 0.1.rar

Liste des composants (BOM)

Reference Value Réf fab
U3 LM3150MHXNOPB LM3150MHX/NOPB
R3 154K CRCW0805154KFKEA
C2 100nF MC0805F104Z250CT
C1 10uF 0805F106Z100CT
C3 15nF MC0805F153Z500CT
C30 1uF GRM219F51E105ZA01D
C29 680nF MC0805F684Z160CT
R18 464 CRCW0805464RFKEA
Q3 CSD17307Q5A CSD17307Q5A
L7 6.5uH SRR1208-6R5ML
C31 680pF MC0805B681K101CT
R19 80.6K MCMR08X8062FTL
R20 10.2K CRCW080510K2FKEA.
C32 10uF CC0805ZKY5V6BB106
Q4 CSD17577Q5A CSD17577Q5A
CON1 BARREL_JACK FC681465
R26 R MC01W08055180R
D3 LED KPT-2012EC
P17 CONN_01X04 SM04B-SRSS-TB(LF)(SN)
P19 CONN_01X02 SM02B-PASS-TB(LF)(SN)
P20 CONN_01X02 SM02B-PASS-TB(LF)(SN)
P21 CONN_01X02 SM02B-PASS-TB(LF)(SN)
C33 10uF CC0805ZKY5V6BB106
C35 100uF MCVVT016M101EA1L
PA4 Pastille Value
R4 10 MC01W0805510R
C36 10uF CC0805ZKY5V6BB106
C37 10uF 0805F106Z100CT
GL850G1 GL850G-SSOP-28 GL850G
P9 USB_A 614104190121-USB
P10 USB_A 614104190121-USB
P11 USB_A S4B-PH-SM4-TB(LF)(SN)
C9 100nF MC0805F104Z250CT
C13 10uF 0805N330J500CT
P12 USB_A B4B-PH-SM4-TB(LF)(SN)
Y1 Crystal QCL12.0000F18B23B
C5 33pF 0805N330J500CT
C6 33pF 0805N330J500CT
R5 10k MCWR08X1002FTL
C15 1uF GRM219F51E105ZA01D
R6 47k MCWR08X4702FTL
R7 47K MCWR08X4702FTL
C16 10uF CC0805ZKY5V6BB106
C17 100nF MC0805F104Z250CT
C18 100nF MC0805F104Z250CT
C19 100nF MC0805F104Z250CT
C20 100nF MC0805F104Z250CT
C21 100nF MC0805F104Z250CT
C23 10uF CC0805ZKY5V6BB106
R9 680 MCWR08X6800FTL
C8 100nF MC0805F104Z250CT
C12 10uF CC0805ZKY5V6BB106
C7 100nF MC0805F104Z250CT
C11 10uF CC0805ZKY5V6BB106
L2 L_Small 2508056017Y2
C10 100nF MC0805F104Z250CT
C14 10uF CC0805ZKY5V6BB106
P13 USB_A B4B-PH-SM4-TB(LF)(SN)
P14 USB_A UX60SC-MB-5ST(80)
R11 30k MCMR08X303 JTL
R12 30k MCMR08X303 JTL
L3 L_Small 2508056017Y2
L4 L_Small 2508056017Y2
L5 L_Small 2508056017Y2
L6 L_Small 2508056017Y2
U7 SY6280AAC SY6280AAC
R1 6.8K MCMR08X682 JTL
C22 100nF MC0805F104Z250CT
R2 10k MCWR08X1002FTL
C24 100nF MC0805F104Z250CT
U5 LM311DT LM311DT
R14 10k MCWR08X1002FTL
Q2 IRFML8244 IRFML8244
C25 100nF MC0805F104Z250CT
R15 1K MC01W080551K
R16 499 MCMR08X4990FTL
RV2 POT CB10LV102M
D2 D MURA240T3G
P15 CONN_01X04 Value
Q6 Q_NPN_BCE MMBT2222ALT3G
R21 10k MCWR08X1002FTL
R22 10k MCWR08X1002FTL
R25 47 MCWR08X47R0FTL
D4 LED KPT-2012EC
Q5 IPB80P04P4L04ATMA1 IPB80P04P4L04ATMA1
R24 100k MCWR08X1003FTL
R23 100k MCWR08X1003FTL
P18 CONN_01X02 S2B-PH-SM4-TB(LF)(SN)
R13 10k MCWR08X1002FTL
R28 10k MCWR08X1002FTL
R8 10k MCWR08X1002FTL
R10 10k MCWR08X1002FTL
Q1 BSS138 BSS138
R29 10k MCWR08X1002FTL
D1 BAS19 BAS19
D5 BAS19 BAS19
U1 LMC555CMX LMC555CMX
C27 100nF MC0805F104Z250CT
R17 1M MC01W080551M
C28 10nF C0805C103M5RACTU
C26 10uF CC0805ZKY5V6BB106
U6 Micro_HDMI_Connector 10029449-111RLF
MOLEX-5051 MOLEX-505110-1992 MOLEX-505110-1992

Fichier:BOM DPi CF0.1.ods

Implémentation

Implémentation carte fille 0.1 (dessus)

Face du dessus

Implémentation carte fille 0.1 (dessous)

Face du dessous

Ce qu'il reste à faire (TODO)

  • Sélecteur de l'entrée USB
  • Ajout d'un condensateur de puissance en sortie 5V (ajouté à la main, non représenté sur le Gerber v0.1)
  • Détection 3.3V du SBC pour permettre une coupure automatique du ventilateur en cas de shut down (la carte restant sous tension)

Optionnel:

  • Ajout de micro fusibles en sortie de tension ventilateur / SBC / écran

La carte bouton V0.1

Fonctionnalités

Le bouton est un interrupteur à glissière 3 positions : on – off - on

  • position 0 : écran seul ON
  • position 1 : OFF
  • position 2 : écran + SBC ON

Le bouton est relié à la carte mère par un câble et un connecteur JST : SM03B-SRSS-TB

Ce câble (très fin) acceptant une intensité de 700 mA au maximum, faire passer du 9V3A est impossible. Il a donc fallu concevoir un circuit sur la carte fille avec quelques diodes et transistors pour gérer la tension d'entrée.

Les dimensions

Dimensions de la carte bouton 0.1

Schéma

Fichier:CarteBouton.pdf

Gerber

visuel Gerber carte bouton 0.1

Fichier:GerberCarteBouton DiskioPi 0.1.rar