Izdelava Arduina DIY na PCB -ju in nekaj nasvetov za začetnike: 17 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

To je mišljeno kot priročnik za vsakogar, ki spaja svoj Arduino iz kompleta, ki ga lahko kupite pri A2D Electronics. Vsebuje veliko nasvetov in trikov za uspešno gradnjo. Spoznali boste tudi, kaj vse različne komponente počnejo.

Preberite in se naučite, kaj je potrebno za izdelavo lastnega Arduina!

Ta projekt si lahko ogledate tudi na moji spletni strani tukaj.

Korak: Mini USB priključek

Prvi del za spajkanje je priključek mini USB. To bo vašemu arduinu zagotovilo napajanje, vendar bo za programiranje potreben vmesnik RS232 / USB v serijski vmesnik. Najprej vstopi mini USB vtičnica, tako da jo lahko vstavite, ploščo obrnite tako, da so zatiči obrnjeni navzgor, nato pa jo postavite na mizo. Preden ga vstavite, rahlo upognite mini set 2 zatičev proti sprednji strani plošče, da se bo lepo prilegal v luknje na tiskanem vezju. Teža tiskanega vezja bo držala konektor na mestu in ga lahko spajkate tam.

2. korak: Pripnite glave

Naslednji zatiči so naslednji kosi. Ženske glave bi morale biti v 6pin x2, 8pin x2 in 10pin x1. Moški naslov 3 × 2 je potreben tudi za glavo ICSP (In Circuit Serial Programming). Vse to sega okoli zunanje strani plošče in se popolnoma prilega na svoja ustrezna mesta. Spajajte jih na enak način kot vtičnico USB, pri čemer delajte eno glavo naenkrat. Vse glave morajo biti popolnoma pravokotne na tiskano vezje. Da bi to dosegli, spajkajte le en zatič glave, nato pa glavo držite z roko, jo spet stopite in glavo postavite nazaj v pravokoten položaj. Poskrbite, da bo tudi po celotni dolžini položen na desko. Držite ga v položaju, dokler se spajka ne strdi, nato pa še naprej spajkajte preostale zatiče.

Korak: IC vtičnica

Hitra konica za spajkanje preostalih komponent: Vse sestavne dele lahko najprej postavite skozi ploščo, nato pa jih upognete na stran, tako da bodo komponente ob prevračanju ostale v plošči. Tako boste veliko lažje spajkali, saj se bodo komponente držale na svojem mestu.

Začnite tako, da namestite 28 -polno IC vtičnico. Poskrbite, da boste na enem koncu poravnali razdelek z risbo na tiskanem vezju. Tako boste vedeli, na kakšen način vstaviti mikrokrmilnik AtMega328P. Čeprav so zatiči na tej vtičnici krajši od uporov ali kondenzatorjev, jih je še vedno mogoče upogniti, da držijo komponento na mestu, medtem ko jo spajkate.

4. korak: Upori

Naslednji so lahko 3 upori. Ni pomembno, na kakšen način so nameščeni - upori niso polarizirani. Obstajata 2 1K ohmski upori, ki omejujejo tok za LED, in 10K ohmski upori kot vlečni upor na liniji za ponastavitev. 1K ohmski upori so bili izbrani za LED namesto običajnih 220 ohmskih, tako da bodo imele LED manjši tok, ki teče skozi njih, in bodo tako delovale bolj kot indikatorji kot svetilka.

5. korak: LED diode

Obstajata 2 LED, ena kot indikator napajanja, druga pa na pin 13 Arduina. Daljša noga na LED diodah označuje pozitivno stran (anoda). Poskrbite, da boste daljšo nogo postavili na stran, označeno z + na tiskanem vezju. Negativni vodnik kot LED je prav tako poravnan ob strani, tako da lahko še vedno dešifrirate pozitivne (anodne) in negativne (katodne) vodi, če bi bile odrezane.

6. korak: Oscilator

Naslednji je kristalni oscilator in 2 22pF keramična kondenzatorja. Ni važno, na kateri način se kateri od teh vstavi - keramični kondenzatorji in kristalni oscilatorji niso polarizirani. Te komponente bodo Arduinu dale signal 16MHz zunanje ure. Arduino lahko proizvaja 8MHz notranjo uro, zato te komponente niso nujno potrebne, vendar naj delujejo pri polni hitrosti.

7. korak: ponastavite stikalo

Stikalo za ponastavitev je lahko naslednje. Nog na stikalu ni treba upogniti, držati se mora v reži.

8. korak: Keramični kondenzatorji

Naslednji so 4 keramični kondenzatorji 100nF (nano Farad). C3 in C9 pomagata izravnati majhne napetostne napetosti na linijah 3.3V in 5V, da Arduinu prineseta čisto moč. C7 je v seriji z zunanjo linijo za ponastavitev, ki omogoča zunanji napravi (pretvornik USB v serijski pretvornik), da ob pravem času ponastavi Arduino, da ga programira. C4 je na Arduinovem AREF (Analog Reference) pin in GND, da zagotovi, da Arduino meri natančne analogne vrednosti na svojih analognih vhodih. Brez C4 bi AREF veljal za "lebdeči" (ni povezan z napajanjem ali ozemljitvijo) in bi povzročil napake v analognih odčitkih, ker bo plavajoči zatič prevzel kakršno koli napetost okoli njega, vključno z majhnimi izmeničnimi signali v vašem telesu, ki so prišli od ožičenja okoli vas. Še enkrat, keramični kondenzatorji niso polarizirani, zato ni pomembno, v katero smer jih vstavite.

9. korak: varovalka PTC

Zdaj lahko namestite varovalko PTC (pozitivni temperaturni koeficient). Varovalka PTC ni polarizirana, zato jo lahko postavite v obe smeri. To gre tik za vtičnico USB. Če vaše vezje poskuša črpati več kot 500 mA toka, se bo ta varovalka PTC začela segrevati in povečati upor. To povečanje upora bo zmanjšalo tok in zaščitilo vrata USB. Ta zaščita je v tokokrogu samo, ko se Arduino napaja prek USB -ja, zato pri napajanju Arduina prek vtičnice DC ali z zunanjim napajanjem preverite, ali je vezje pravilno. Noge povlecite do konca skozi luknje, tudi mimo ovinkov. Tu vam bodo v pomoč klešče.

10. korak: Elektrolitski kondenzatorji

Naslednje lahko vstavite 3 47uF (microFarad) elektrolitske kondenzatorje. Daljša noga na teh je pozitivna, vendar je pogostejša identifikacija obarvanje ohišja na strani negativne noge. Poskrbite, da bo pozitivna noga, ko jo vstavite, šla proti oznaki + na deski. Ti kondenzatorji gladijo večje nepravilnosti vhodne napetosti, pa tudi napetosti 5V in 3.3V, tako da vaš Arduino dobi stalno 5V/3.3V namesto nihajoče napetosti.

11. korak: DC Jack

Naslednji je DC vhodni priključek. Enako kot vse ostale komponente, ga vstavite in ploščo obrnite nanjo, da ostane na svojem mestu, medtem ko jo spajkate. Upogibanje nog je lahko nekoliko težavno, saj so debele, zato ga lahko vedno držite na mestu enako kot priključek mini USB, ki je bil prej spajen. Ta bo šel samo na en način - z vtičnico obrnjeno proti zunanji strani plošče.

Korak: Regulatorji napetosti

Zdaj sta dva regulatorja napetosti. Poskrbite, da jih postavite na prava mesta. Oba sta označena, zato se le ujemajte z napisom na tabli s pisanjem na regulatorjih. Regulator 3.3V je LM1117T-3.3, regulator 5V pa LM7805. Oba sta linearna regulatorja napetosti, kar pomeni, da bosta vhodni in izhodni tok enaka. Recimo, da je vhodna napetost 9V, izhodna napetost pa 5V, oba pri 100mA toka. Razliko v vhodni in izhodni napetosti bo regulator odvajal kot toploto. V tem primeru regulator (9V-4V) x 0,1A = 0,4 W toplote odvaja. Če ugotovite, da se regulator med uporabo segreje, je to normalno, če pa črpa velik tok in obstaja velika razlika v napetosti, bo morda potreben hladilnik na regulatorju. Zdaj, da jih spajkate na ploščo, mora kovinski jeziček na eni strani iti proti strani na plošči, ki ima dvojno črto. Če jih želite pritrditi, dokler jih ne spajkate, eno nogo upognite v eno smer, drugo pa v drugo smer. Ko spajate na mestu, upognite regulator 5V proti zunanji strani plošče in regulator 3.3V proti notranjosti plošče.

13. korak: Vstavljanje IC AtMega328P

Zadnji del je vstavljanje mikrokrmilnika v vtičnico. Poravnajte divote v vtičnici in na IC, nato poravnajte vse zatiče. Ko je na mestu, jo lahko potisnete navzdol. Potrebovali boste nekoliko večjo silo, kot bi pričakovali, zato enakomerno pritiskajte, da ne upognete nobenega zatiča.

Korak 14: Nekaj previdnih opomb pri vašem Arduinu

• NIKOLI ne priključite USB in zunanjega napajanja na Arduino hkrati. Čeprav sta lahko oba ocenjena na 5V, pogosto nista ravno 5V. Majhna razlika v napetosti med dvema viroma napajanja povzroči kratek stik na plošči.
• NIKOLI ne potegnite več kot 20 mA toka iz katerega koli izhodnega zatiča (D0-D13, A0-A5). To bo ocvrlo mikrokrmilnik.
• NIKOLI ne porabite več kot 800 mA iz 3.3V regulatorja ali več kot 1A iz 5V regulatorja. Če potrebujete več energije, uporabite zunanji napajalnik (napajalnik USB dobro deluje za 5 V). Večina Arduinov proizvede svojo 3.3V moč iz čipa USB na serijski čip na krovu. Ti so zmožni samo 200mA izhoda, zato, če uporabljate drug Arduino, se prepričajte, da ne vlečete več kot 200mA iz vtiča 3.3V.
• NIKOLI ne priključujte več kot 16V v vtičnico DC. Uporabljeni elektrolitski kondenzatorji so ocenjeni samo na 16V.

Korak 15: Nekaj nasvetov / zanimivih dejstev

• Če ugotovite, da vaš projekt potrebuje veliko zatičev, se lahko analogni vhodni zatiči uporabijo tudi kot digitalni izhodni zatiči. A0 = D14, do A5 = D19.
• Ukaz analogWrite () je pravzaprav signal PWM, ne analogna napetost. Signali PWM so na voljo na zatičih 3, 5, 6, 9, 10 in 11. Ti so uporabni za nadzor svetlosti LED, krmiljenje motorjev ali ustvarjanje zvokov. Če želite zvočni signal dobiti na izhodnih zatičih PWM, uporabite funkcijo tone ().
• Digitalni nožici 0 in 1 sta signala TX in RX za IC AtMega328. Če je mogoče, jih ne uporabljajte v svojih programih, če pa morate, boste morda morali med programiranjem Arduina odklopiti dele s teh zatičev.
• Zatiči SDA in SCL za komunikacijo i2c so dejansko zatiči A4 oziroma A5. Če uporabljate komunikacijo i2c, zatičev A4 in A5 ni mogoče uporabiti za druge namene.

Korak 16: Programiranje vašega Arduina

Najprej izključite zunanje napajanje, da preprečite kratki stik dveh različnih napajalnikov. Zdaj priključite vmesnik USB v serijski vmesnik na glavo tik za napajanjem mini USB. Povežite ga na naslednji način:

Arduino USB -serijski adapter

GND GND (tla)

VCC VCC (moč)

DTR DTR (ponastavitev pin)

TX RX (podatki)

RX TX (podatki)

Da, zatiči TX in RX se obrnejo. TX je oddajni zatič, RX pa sprejemni zatič, tako da če bi imela dva oddajna zatiča povezana skupaj, se ne bi zgodilo veliko. To je ena najpogostejših pasti za začetnike.

Prepričajte se, da je mostiček na adapterju USB -Serial nastavljen na 5V.

Priključite vmesnik USB v serijski v računalnik, izberite ustrezna vrata COM (odvisno od vašega računalnika) in ploščo (Arduino UNO) v meniju Orodja v Arduino IDE (preneseno iz Arduino.cc), nato sestavite in naložite svoj program.

Korak 17: Testiranje z utripajočo skico

Najprej morate utripati LED. Tako se boste seznanili z Arduino IDE in programskim jezikom ter zagotovili pravilno delovanje plošče. Pojdite na primere, poiščite primer Blink, nato zberite in naložite na ploščo Arduino, da se prepričate, ali vse deluje. Videti bi morali, da LED, pritrjen na pin 13, začne utripati in izklapljati v presledkih 1 sekunde.