¶ Конструкторская документация
Чертежи пультов (разводка плат)
Размещение компонентов на пультах
¶ 1. Пульты
Как аппаратная платформа для разработки устройств пользовательского ввода были выбраны платы Arduino MEGA и Arduino Pro Micro. Это обусловлено простотой их программирования и подключения, благодаря этому реализуется модульность комплекта такого оборудования и возможность его использования в нескольких проектах. Также платы производят передачу данных по USB, что позволяет реализовать их как в программном обеспечении портативной телестудии, так и с помощью скрипта передавать команды по локальной сети камерам напрямую. При выборе компонентов учитывались функции, которые должна выполнять портативная телестудия. Для управления положением камер был выбран аналоговый джойстик. Количество допустимых значений (от 0 до 1023 по осям X и Y) позволяет с достаточной точностью установить необходимое положение камер. Тактовые кнопки с диодной подсветкой позволят осуществлять переключение между камерами, подключенными к локальной сети портативной телестудии, переключать и сохранять ранее установленные настройки положения камер и изображения с них, переключение необходимых настроек для управления параметрами с помощью других пультов. Также есть потенциальная возможность использовать эти устройства как микшер, если передавать команды на управляющие элементы с помощью API. Управляемая диодная подсветка является индикатором нажатия кнопки, эта возможность реализована с помощью сдвигового регистра. Кнопка может работать по нажатию и удержанию или как переключатель (включение и выключение). Аналоговые энкодеры позволят управлять настройками изображения, получаемыми с камер (яркость, контрастность и т. д.). В них также присутствует кнопка, которая позволит переключать режимы работы энкодера (поворот, поворот с одновременным нажатием кнопки, также возможны реализации других алгоритмов). Аналоговые потенциометры с диодной подсветкой реализуют возможность управления звуком, полученным с записывающих устройств на съемочной площадке, или же, в зависимости от выбранной характеристики одного из пультов, управлять другими параметрами. Здесь диоды также подключены отдельно и имеют возможность менять яркость, включаться и выключаться в зависимости от отправленных команд. Весь код написан на C ++ с использованием Arduino IDE, Visual Studio IDE и различных библиотек.
¶ 1.1. Модели корпусов пультов
Для аппаратно-студийного блока телецентра МИЭМ был изготовлен комплект из пяти пультов. Пульты подключаются по USB. Корпуса моделей изготовлены с использованием технологии 3D-печати, поскольку данный подход позволяет быстро вносить коррективы в чертежи и изготавливать новые прототипы непосредственно в МИЭМ. В приложении можно найти чертежи корпусов с указанными размерами, выполненные в программе AutoCAD.
Всего разработано 4 типа корпусов:
- корпус для платы Joystick Board
- корпус для платы Mega Buttons
- корпус для платы Encoder Buttons
- корпус для платы Slider Pots
Все корпуса имеют одинаковую ширину и высоту, что позволяет обеспечивать модульный подход к проектированию.
¶ Корпус для платы Joystick Board
Рабочая область расположена под углом 15 градусов. Это сделано для удобства применения пультов, так как сценарий их использования предполагает, что пользователь будет сидеть перед чемоданом.
Корпус состоит из двух частей: крышка и основа. В крышке предусмотрены отверстия для элементов платы (джойстик, кнопки и инкодер) и крепления для платы. В основе же сделано отверстие для micro USB разъема. Элементы корпуса и плата с крышкой соединяются с помощью винтов М3х6 по бокам.
В приложении 5.1. можно найти чертежи курпуса с указанными размерами.
¶ Корпус для платы Mega Buttons
Рабочая область расположена под углом 15 градусов. Это сделано для удобства применения пультов, так как сценарий их использования предполагает, что пользователь будет сидеть перед чемоданом.
Корпус состоит из двух частей: крышка и основа. В крышке предусмотрены отверстия для элементов платы (16 кнопок) и крепления для платы. В основе же сделано отверстие для штекера 5.5 мм и для USB разъема. Элементы корпуса и плата с крышкой соединяются с помощью винтов М3х6 по бокам.
В приложении 5.1. можно найти чертежи курпуса с указанными размерами.
¶ Корпус для платы Encoder Buttons
Рабочая область расположена под углом 15 градусов. Это сделано для удобства применения пультов, так как сценарий их использования предполагает, что пользователь будет сидеть перед чемоданом.
Корпус состоит из двух частей: крышка и основа. В крышке предусмотрены отверстия для элементов платы (8 кнопок и 8 инкодеров) и крепления для платы. В основе же сделано отверстие для штекера 5.5 мм и для USB разъема. Элементы корпуса и плата с крышкой соединяются с помощью винтов М3х6 по бокам.
В приложении 5.1. можно найти чертежи курпуса с указанными размерами.
¶ Корпус для платы Slider Pots
Рабочая область расположена под углом 15 градусов. Это сделано для удобства применения пультов, так как сценарий их использования предполагает, что пользователь будет сидеть перед чемоданом.
Корпус состоит из двух частей: крышка и основа. В крышке предусмотрены отверстия для элементов платы (8 фейдеров) и крепления для платы. В основе же сделано отверстие для штекера 5.5 мм и для USB разъема. Элементы корпуса и плата с крышкой соединяются с помощью винтов М3х6 по бокам.
В приложении 5.1. можно найти чертежи курпуса с указанными размерами.
¶ 1.2. Разводка плат
¶ JoystickBoard
top
Пины подключения компонентов:
¶ MegaButtons
top
bottom
Пины подключения компонентов:
¶ MegaButtons
top
bottom
¶ SliderPots
top
Пины подключения компонентов:
¶ 1.3. Размещение управляющих компонентов на пультах
¶ JoystickBoard
| № | Компонент | Ссылка |
|---|---|---|
| 1 | Аналоговый двухосевой джойстик с кнопкой | |
| 2 | Ползунковый потенциометр со светодиодной подсветкой | |
| 3-4 | Тактовая кнопка со светодиодной подсветкой |
¶ MegaButtons
| № | Компонент | Ссылка |
|---|---|---|
| 1-16 | Тактовая кнопка со светодиодной подсветкой TS-26 |
¶ EncoderButtons
| № | Компонент | Ссылка |
|---|---|---|
| 1-8 | Энкодер с встроенной тактовой кнопкой | |
| 9-16 | Тактовая кнопка со светодиодной подсветкой TS-26 |
¶ SliderPots
| № | Компонент | Ссылка |
|---|---|---|
| 1-8 | Ползунковый потенциометр со
|
¶ 2. Питание ПТС
¶ 2.1 Общая схема соединения электронных компонентов
¶ 2.2 Схема питания сетевого модуля
¶ 2.3 Схема питания одноплатных компьютеров Jetson и периферии
¶ 3. PoE Switch
В качестве PoЕ свитча в нашем ПТС мы использовали свитч компании Trendnet модели TPE-S44, а именно его плату без внешнего корпуса, установив ее на нижней панели внутри ПТС.
Свитч имеет восемь сетевых портов, четыре из которых PoE. Все PoE порты (для подключения к ним камер) и еще два обычных мы вывели на верхнюю металлическую панель. Оставшиеся два порта мы подключили к обоим Jetson для подключения их к сети. Через один
из обычных двух портов на верхней панели мы подключаем ПТС к сети.
¶ 4. Крепление компонентов в кейсе
Электронные компоненты и периферийные устройства (пульты управления, дисплеи, порты и т.д.) было решено располагать внутри кейса слоями. Чтобы максимально правильно скомпоновать компоненты внутри кейса и впоследствии удобно вносить изменения , была смоделирована точная 3D модель ПТС.
слои:
¶ 4.1. Панели и крепление компонентов на них
В качестве слоев, к которым закреплены компоненты, было решено использовать панели из оргстекла.
Далее мы приступили к компоновке элементов на слоях.
¶ 1-ый слой
На 1 слое располагаются оба одноплатных компьютера Nvidia Jetson Nano, PoE Switch и его преобразователь напряжения 220 В - 48 В, а также цепь из трех преобразователей напряжения
- 220В-12В
- два преобразователя 12-5В
¶ 2-ой слой
На втором слое крепятся 2 дисплея 7" и 5 пультов управления:
- JoystickBoard
- MegaButtons x 2
- Slider Pots
- EncoderButtons
Также спроектированы отверстия под коммутацию.
Скомпоновав компоненты на слоях на 3D модели кейса, мы спроектировали чертежи панелей со всеми отверстиями под проводку и крепления элементов,а затем вырезали их с помощью
¶ 3-ой слой
Третий слой представляет из себя декоративную металлическую панель, которая закрывает все внутренности чемодана. Также к ней крепятся все сетевые порты, usb-порты, порт питания 220В
Скомпоновав компоненты на слоях на 3D модели кейса, мы спроектировали чертежи панелей со всеми отверстиями под проводку и крепления элементов,а затем вырезали их с помощью лазерного ЧПУ в мастерской. Также заказали лазерную резку металлической панели.
¶ 4.2 Крепление монитора
¶ 4.3 Крепление панелей
¶ 5. Приложение
¶ 5.1. Чертежи корпусов
Основа для Joystick Board
Крышка для Joystick Board
Основа для Mega Buttons, Encoder Buttons, Slider Pots
Крышка для Mega Buttons
Крышка для Encoder Buttons
Крышка для Slider Pots
¶ 5.2 Чертежи панелей и остальных компонентов
Панель для монитора
Отверстия для платы управления монитором
Отверстия под винты для крепления монитора
