Motherboard per Orange Pi Zero

I Single-board computer sono bellissimi ma quando andiamo ad utilizzare i connettori di espansione possono essere problemi: necessità di collegare più componenti allo stesso bus, più fili allo stesso terminale e così via. Per i miei progetti ho realizzato una motherboard che mi fornisce una serie di connettori per collegare le varie periferiche.

Requisiti

• Orange PI Zero (con connettore modificato se si vuole usare la parte relativa ad audio e usb)

Caratteristiche

• Alimentazione fino a 24 volt con dc/dc converter
• In alternativa alimentazione via Power over Ethernet (richiede modifiche alla scheda OPi Zero)
• RTC DS3231
• Cicalino comandato da GPIO
• Amplificatore BF (monofonico)
• Ingresso per modulo microfonico per interfono
• Ingresso digitale optoisolato (collegabile a vari GPIO)
• Led di stato e pulsante di reset (richiedono modifiche alla scheda OPi Zero)
• Tre connettori su I²C0 di cui uno compatibile con i moduli RTC reperibili in rete
• Un connettore su I²C1 (bus a cui è collegato anche il RTC presente sulla scheda)
• Connettore seriale 1 (/dev/ttyS1)
• Connettore seriale 2 (/dev/ttyS2) con il segnale RTS (utile per il comando di interfacce RS485) e alimentazione 3,3 e 5 V
• Connettore SPI out per collegamento moduli display a led (facilmente modificabile per avere disponibile un'interfaccia completa), utilizzabile in alternatica come per seriale 3 (/dev/ttyS3) con segnale RTS
• Connettore per 1Wire (per esempio sensori temperatura DS18B20)
• Connettore per ricevitore IR
• Tre connettori USB con protezione su alimentazione e linee segnale

Quasi tutti i connettori prevedono linee di alimentazione a 3,3 o 5V

Schema elettrico

Elenco componenti

• C1 = Condensatore elettrolitico 220 µF, 10V verticale, interasse 2,5mm, diametro 6,3 mm
• C2,C3 = Condensatori ceramici SMD 0603 100nF (2 pezzi - solo se montato amplificatore BF)
• C6,C7 = Condensatori ceramici SMD 0603 100nF (2 pezzi - solo se usato ingresso microfonico)
• C4 = Condensatore ceramico SMD 1206 47nF (solo se montato amplificatore BF)
• C5 = Condensatore elettrolitico 220 µF, 10V verticale, interasse 2,5mm, diametro 6,3 mm (solo se montato amplificatore BF)
• C8 = Condensatori ceramici SMD 0603 100nF (solo se montato RTC)
• C9 = Condensatore ceramico SMD 1206 10µF (solo se montato POE)
• D1 = LED blu SMD 1206 indicatore di presenza alimentazione
• D2 = LED rosso SMD 1206 microfono collegato (solo se usato ingresso microfonico)
• D3 = LED giallo SMD 1206 ingresso optoisolato alimentato
• D4 = LED verde SMD 1206 presenza alimentazione prese su USB
• D5 = LED 3mm ripetizione lLED status della scheda Orange Pi Zero
• D6 = Ponte a diodi SMD (solo se montato POE)
• F1,F2= Fusibili SMD 1210
• J1 = Pin header verticale 2x13 passo 2,54 mm
• J2 = Pin header verticale 1x13 passo 2,54 mm
• J3 = Morsettiera 1x6 passo 5,08 mm Phoenix_Contact_MSTBVA_2,5_6-G-5,08
• J4,J5,J6 = Connettori USB-A femmina verticali da stampato
• J7,J8 = Connettori JST XH (passo 2,5 mm) 1x02 verticali
• J9,J10,J12,J15,J16 = Connettori JST XH (passo 2,5 mm) 1x04 verticali
• J11,J22 = Connettori JST XH (passo 2,5 mm) 1x05 verticali
• J13,J18 = Connettori JST XH (passo 2,5 mm) 1x03 verticali
• J14 = Connettore JST XH (passo 2,5 mm) 1x06 verticale
• J17 = Header IDC 2x05 passo 2,54 mm verticale
• J19,J21 = Connettori JST PH (passo 2) 1x02 orizzontali
• J20 = Connettore Molex PicoBlade 53047-0210_1x02 (passo 1,25mm) verticale
• JP1,JP2,JP3 = Selezione pin per ingresso optoisolato (default GPIO 6)
• JP4 = Selezione alimentazione LED power (default 24V)
• Q1 = Transistor BC807 (PNP) SOT-23
• R1 = 22 KΩ SMD 1206 (LED power a 24V)
• R2 = 10 Ω SMD 1206
• R10 = 22 KΩ SMD 1206 (LED power USB)

R11 R9 ,2,"4.7 KΩ","Resistor_SMD:R_1206_3216Metric_Pad1.42x1.75mm_HandSolder","~"

R3 R4 R8 R5 ,4,"2,2 KΩ","Resistor_SMD:R_1206_3216Metric_Pad1.42x1.75mm_HandSolder","~" R6 ,1,"10 KΩ","Resistor_SMD:R_1206_3216Metric_Pad1.42x1.75mm_HandSolder","~" R7 ,1,"4,7 KΩ","Resistor_SMD:R_1206_3216Metric_Pad1.42x1.75mm_HandSolder","~" SW1 ,1,"Reset","Button_Switch_SMD:SW_Push_1P1T_NO_6x6mm_H9.5mm","~" TP4 TP2 TP1 TP3 ,4,"TestPoint","TestPoint:TestPoint_THTPad_2.0x2.0mm_Drill1.0mm","~" U1 ,1,"dc_dc_mp1584","gvf:dc_dc_mp1584","" U2 U3 U4 ,3,"USBLC6-2SC6","Package_TO_SOT_SMD:SOT-23-6","http://www2.st.com/resource/en/datasheet/CD00050750.pdf" U5 ,1,"LM386","Package_DIP:DIP-8_W7.62mm_Socket_LongPads","http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm386.pdf" U6 ,1,"SFH618A-1","Package_DIP:DIP-4_W7.62mm_Socket_LongPads","http://www.vishay.com/docs/83740/sfh617a.pdf" U7 ,1,"H11L1","Package_DIP:DIP-6_W7.62mm_Socket_LongPads","https://www.fairchildsemi.com/datasheets/H1/H11L1M.pdf" U8 ,1,"DS3231M","gvf:SOIC-16W_7.5x10.3mm_P1.27mm-hand","http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS3231.pdf" U9 ,1,"Ag9905LP","gvf:ag9900","" BZ1 ,1,"Buzzer","Buzzer_Beeper:Buzzer_12x9.5RM7.6","~"