Raspberry PI I/O Breakout-Kabel und Plugboard-Adapter

Dies ist die zweite ist eine Reihe von Instructables, die darauf abzielen, alle elektronikbezogenen Aktivitäten zu dokumentieren, die bei So Make It stattfinden; Southampton Makerspace (an der Südküste, Großbritannien) Anfragen sind mehr als willkommen!

Dieses einfache Instructable geht absichtlich viel zu detailliert ins Detail, da es auf das Anfängerende des Hardware-Hackings ausgerichtet ist. Es ermöglicht Ihnen, sich an den 26-Wege-Header auf den älteren Raspberry PIs anzuschließen (hier gezeigt ist ein ziemlich verbeultes RevA-Board), aber die Grundprinzipien können auf jede Headergröße skaliert werden, auf die Sie stoßen können.

Die Motivation ist einfach, machen Sie ein kurzes Kabel mit einigen Buchsen daran, um ein Ende mit dem Raspi und das andere mit einem steckbaren Adapter zu verbinden, der Ihnen den Zugriff auf die Signale auf einer Steckplatine ermöglicht. In meinem Fall habe ich mit I2C auf einem AVR ATMega328pu mit dem Arduino-Software-Stack gespielt.

Beginnen wir also am Anfang eines jeden Elektronikprojekts; Beschaffung der richtigen Teile.

Schritt 1:Besorgen Sie die Teile

Ich hatte alle notwendigen Teile herumliegen, da es sich um leicht verfügbare generische Teile handelt, aber ich werde seriöse Quellen für jeden bereitstellen, um Sie in Gang zu bringen. Ich werde der Einfachheit halber die Teilenummern der RS-Elektronik angeben, aber alle Teile sind auch bei ebay oder anderen Online-Quellen zu viel besseren Preisen erhältlich. Ich würde empfehlen, solche Teile „auf Lager“ zu halten, da sie für alle möglichen anderen Arbeiten sehr nützlich sind.

Benötigte Teile:

• 2-reihig x 13-polig (26 Pins) 0,1″ (oder 2,54 mm) Raster vormontierte Buchse. Die polarisierende Kerbe ist nicht erforderlich, aber der Zugentlastungsteil ist nützlich, sollte jedoch für die rechtwinklige Kabelmontage ausgelegt sein. RS:323-7902.
• 2 Reihe x (mindestens) 13-poliger gerader Stift mit 0,1″ Rastermaß, für Leiterplattenmontage (auch bekannt als Lötanschluss) . RS:827-7772
• 2 von 1 Reihe x (mindestens) 13-poliger 0,1″ gerader Header, für die Leiterplattenmontage, einfach längere holen und abschneiden. Sie sollten nach denen mit langen Stiften suchen. Mindestens 8mm. Hinweis:Sie können die Stifte von unten durch den Kunststoff schieben, um die Stifte um einige mm zu verlängern! RS:767-1110
• Kurze Länge von mindestens 26-poligem 0,05″ (1,27 mm) Raster, Flachbandkabel oder ein altes Disketten-/IDE-Kabel. RS:289-9925
• Kupferplattierte Streifenplatine (auch bekannt als Veroboard) einseitig mit 0,1″ Rastermaß. RS:01-393

Sie können den Kauf der vorkonfektionierten Buchsen überspringen und direkt ein altes Diskettenkabel verwenden, aber es wird ziemlich lang und verschlechtert die Signalqualität. Der schwache Broadcom-Anwendungschip auf dem Raspi-Board muss deutlich mehr kapazitive Last treiben. Wenn Sie billig sein wollen, können Sie immer ein Floppy-Kabel kürzen und nur eine Buchse kaufen, um ein kürzeres Kabel zu erhalten. Generell solltest du solche Kabel aber so kurz wie möglich halten.

Schritt 2:Schneiden Sie die zweizeilige Kopfzeile aus

Zähle 13 Paar Stecknadeln ab und schneide dann mit einigen Seitenschneidern (nicht deinen besten!) gerade durch die Plastikbasis.

Schritt 3:Schneiden Sie die beiden Einzelzeilenüberschriften aus

Wiederholen Sie dies für zwei einzelne Reihen von 13 Pins.

Schritt 4:Drücken Sie die Stifte nach oben, um die Länge über der Basis zu erhöhen

Drücken Sie den Kopf mit einer Spitzzange gegen etwas Altmetall oder eine andere harte Oberfläche. Drücken Sie vorsichtig von beiden Enden auf den Kunststoff, bis kein Stift mehr unter der Kunststoffbasis zu sehen ist. Nicht nach den Stiften greifen! Sie werden sich verbiegen. Ich denke, ein guter Header gibt Ihnen Pins von etwa 10 mm Länge.

Schritt 5:Zuschneiden des Stripboards

Sie müssen nicht unbedingt Stripboard verwenden, wenn Sie eine Eurokarte (zweites Bild) zur Verfügung haben, aber ich würde es auf jeden Fall empfehlen. Europakarte hat keine Kupferspuren, daher müssen Sie Lötbrücken von Hand herstellen, und das ist einfach chaotisch. Also Stripboard verwenden!

Das erste Bild zeigt alle Teile, die auf der NICHT-Kupfer-Seite platziert sind, direkt aneinander gestoßen. Achten Sie darauf, dass die Richtung der Kupferbahnen rechtwinklig zur Achse der Teile verläuft! Wir möchten den inneren Header mit den Pins verbinden, nicht alle Pins kurzschließen. Der Adlerauge wird bemerkt haben, dass die Kupferbahnen die oberen und unteren Reihen des zweireihigen Headers kurzschließen – keine Panik – wir werden die Kupferseite der Platine vorsichtig einstecken, um sie zu trennen!

Sie müssen das Streifenbrett vorsichtig und langsam schneiden, um Ihre Schneide nicht zu beschädigen. Dazu können Sie eine kleine Bügelsäge, eine rotierende Trennscheibe (siehe drittes Bild) in einem Dremel oder eine Bandsäge verwenden (gehen Sie zu Ihrem lokalen Hackerspace und fragen Sie nach!). Sie benötigen nur genug Material, um die Komponenten zu montieren, damit sieht aus wie ein Rechteck mit 13 × 4 Löchern. Feilen Sie alle scharfen Kanten ab, um sie ein wenig aufzuräumen.

Schritt 6:Schneiden Sie die Spuren

Wir müssen eine Nut durch die Spuren schneiden, um die obere und untere Reihe des 2-reihigen Headers zu trennen. Ich habe einen Dremel-Klon in meinen Schraubstock mit angebrachter Trennscheibe montiert. Wie Sie sehen, habe ich es nicht ganz richtig verstanden. Ich denke, du könntest einfach ein Messer gebrauchen…

Schritt 7:Platine reinigen (nur bei Kupfer!)

Kupfer läuft ziemlich schnell an, was die Wirksamkeit des Lötflussmittels verringert. Die störende Oxidschicht können wir leicht mit etwas feiner Drahtwolle entfernen. Ich benutze manchmal eine flüssige Politur (in Großbritannien als 'brasso' verkauft), die dafür sehr effektiv ist – einfach mit einem Tuch etwas in das Kupfer einarbeiten, abpolieren und alle Rückstände vor dem Trocknen in Wasser reinigen.
Sie sollten dies unmittelbar vor dem Löten tun.

Schritt 8:Vorbereitung zum Löten

Es ist einfacher, mit altmodischem eutektischem Lot (das Blei und Zinn enthält) zu löten, wenn Sie es finden können, insbesondere wenn es einen Kern aus Kolophoniumflussmittel hat. Ich versuche jedoch, Blei ganz zu vermeiden, daher habe ich bleifreies (in diesem Fall silberhaltiges) Lot gewählt und eine zusätzliche Flussmittelquelle in einem Stift, wenn ich Schwierigkeiten habe, es zu fließen oder zu benetzen.

Ich neige auch dazu, solche Dinge mit einer hohen Temperatur (400 °C) zu löten, da das Aufschmelzen von Verbindungen und das Entfernen von Lötbrücken sehr schnell geht, selbst bei Verwendung von Kupferlötlitzen. Halten Sie die Hitze nur für eine minimale Zeit an, damit Sie den Kleber, der das Kupfer am Substrat klebt, nicht beschädigen (oder die Kunststoffteile der Header schmelzen!)

Wie auf den Bildern zu sehen ist, verwende ich eine meißelförmige Spitze auf meinem Bügeleisen. Dies ist der am besten geeignete Typ für dieses Durchgangslochlöten.

Sie sollten das Datenblatt des verwendeten Lots überprüfen und eine geeignete Temperatur auswählen!

Wenn Sie das Bügeleisen aufheizen, tragen Sie reichlich Lot auf, bis es vollständig mit Schmelze bedeckt ist, bevor Sie es abwischen, um jegliche Kruste zu entfernen, erneut Lot auftragen und in der Halterung abstellen. Löten Sie die Spitze immer unmittelbar vor dem Einsetzen in den Halter zwischen den Anwendungen auf! Dies ist besonders bei bleifreiem Lot wichtig, da sonst schnell eine oxidierte Spitze entsteht, die höchstwahrscheinlich ersetzt werden muss – eine Reinigung ist mit feiner Drahtwolle möglich, aber normalerweise ist es dann zu spät.

Für weitere Details:Raspberry PI I/O Breakout-Kabel und Plugboard-Adapter