Płytka bazowa dla Raspberry Pi Pico

Płytka Pi Pico wykonana jest w formie modułu z podstawowymi wyprowadzeniami na dwóch rzędach 20-pinowych szpilek o rozstawie 700 milsów. Funkcje poszczególnych wyprowadzeń modułu zostały pokazane na rysunku 1. Dzięki rastrowi 100 milsów, bez udziwnień znanych z Arduino, możliwe jest bezpośrednie zastosowanie Pico m.in. w płytkach stykowych. Jednak znacznie wygodniej jest użyć płytki bazowej, która oprócz powielenia wszystkich sygnałów Pico, umożliwia bezpośrednie podłączenie czujników i elementów wykonawczych w standardzie Grove zgodnych z napięciem 3,3 V. Dodatkowo na płytce znajduje się zasilacz o szerokim zakresie napięć wejściowych, umożliwiający zasilanie Pico napięciem stałym z zakresu 6...30 V.

Rysunek 1. Funkcje poszczególnych wyprowadzeń płytki Pi Pico

Budowa i działanie

Schemat płytki bazowej został pokazany na rysunku 2. Zasilanie może pochodzić z wbudowanego w płytkę Pico złącza USB lub może zostać podłączone poprzez złącze śrubowe VM (dopuszczalny zakres napięcia wynosi 6...30 V). Transil DZ1 zabezpiecza układ LTC3630 przed odwrotnym podłączeniem i przepięciami z linii zasilania. Napięcie wyjściowe przetwornicy U2 ustalone jest na 5 V, a obciążalność wynosi ok. 200 mA.

Na złącza szpilkowe IO1 i IO2 wyprowadzone są wszystkie sygnały z płytki Pico, złącze PS dubluje zasilania VBUS (bezpośrednio z gniazda USB), VSYS (z wbudowanych przetwornic). Dioda D1 STPS2L40 oraz D1 MBR120 z płytki Pico umożliwiają zasilanie niezależnie od źródła VM/USB, bez dodatkowych przełączników. Jeżeli używamy tylko i wyłącznie zasilania z USB, możliwe jest zwarcie wewnętrznej diody MBR120 poprzez założenie zwory na wyprowadzenia VBUS/VSYS złącza PS, co podniesie nieco sprawność układu zasilania Pico. Dopuszczalne jest także zasilanie bateryjne (1,8...5,5 V) po doprowadzeniu napięcia baterii do wyprowadzeń VSYS/GND złącza PS.

Rysunek 2. Schemat płytki bazowej

Do złączy czujników typu Grove doprowadzone są wszystkie sygnały GPIO pogrupowane parami wraz z zasilaniem V33 z wbudowanej w Pico przetwornicy. Przycisk RESET podłączony do wyprowadzenia RUN umożliwia restart mikroprocesora RP2040. Układ uzupełnia filtr zasilania V33A dla części analogowej na elementach C3, C4, FB oraz zewnętrzne źródło napięcia odniesienia 3 V typu LM4040 (U1), umożliwiające zwiększenie dokładności przetwarzania wbudowanego przetwornika ADC. Aby wykorzystać napięcie odniesienia z U1, należy połączyć zworą sygnały AREF złączy IO2 i AREF.

Montaż i uruchomienie

Moduł zmontowany jest na niewielkiej dwustronnej płytce drukowanej, której schemat wraz z rozmieszczeniem elementów został pokazany na rysunku 3. Montaż nie jest skomplikowany i nie wymaga szczegółowego opisu, a gotowa płytka wymaga tylko sprawdzenia poprawności napięć. Po podłączeniu źródła zasilania należy sprawdzić obecność napięcia 5 V z przetwornicy U2 na kondensatorze CE2. Po włożeniu modułu Pico do gniazda M1 należy sprawdzić napięcia zasilające czujniki, które powinno wynosić 3,3 V, ±5%.

Rysunek 3. Schemat płytki PCB wraz z rozmieszczeniem elementów

Podczas montażu warto wyróżnić grupy sygnałów zasilania, wejść analogowych, cyfrowych oraz transmisji różnokolorowymi listwami kołkowymi. Ułatwia to szybkie i bezbłędne połączenia ze współpracującymi układami. Zamiennie ze złączami typu 110990030, zgodnymi ze standardem Grove, mogą być stosowane złącza JST PH 2.00 mm.

Adam Tatuś
adam.tatus@ep.com.pl