שיבוט תואם Arduino DIY: 21 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

הארדואינו הוא הכלי האולטימטיבי בארסנל של היוצר. אתה אמור להיות מסוגל לבנות משלך! בימים הראשונים של הפרויקט, בערך בשנת 2005, העיצוב היה כולו חלקים דרך החור והתקשורת הייתה באמצעות כבל טורי RS232. הקבצים עדיין זמינים, כך שתוכל ליצור לבד, ויש לי, אבל לא להרבה מחשבים יש את היציאות הטוריות הישנות יותר.

גרסת ה- USB של Arduino באה לאחר זמן קצר, וכנראה תרמה רבות להצלחת הפרויקט מכיוון שהיא אפשרה חיבור ותקשורת נוחים. עם זאת, זה עלה מחיר רב: שבב התקשורת FTDI הגיע רק בחבילת הרכבה על פני השטח. תוכניות עדיין זמינות גם עבורו, אך הלחמה על פני השטח היא מעבר לרוב המתחילים.

לוחות Arduino חדשים יותר משתמשים בשבבי 32U4 עם USB מובנה (לאונרדו), או שבבי Atmel נפרדים ל- USB (UNO), שניהם עדיין משאירים אותנו בשטח הר השטח. בשלב מסוים היה "TAD" ממכשירים מסוכנים שהשתמשו ב- PIC חור כדי לבצע USB, אבל אני לא יכול למצוא שום דבר שנשאר ברשת שלהם.

אז הנה אנחנו. אני מאמין בוודאות שמתחיל, כמו אביר ג'דיי, צריך להיות מסוגל לבנות ארדואינו (חרב קל) משלהם. "נשק אלגנטי מגיל תרבותי יותר". הפתרון שלי: צור שבב FTDI חור באמצעות חבילת הר משטח! זה מאפשר לי לבצע את הרכבה על פני השטח ולהציע את הפרויקט הנותר כחור DIY דרך החור! עיצבתי אותו גם בקוד פתוח KiCad, כך שתוכל ללמוד את קבצי העיצוב, לשנות אותם ולסובב גרסה משלך.

אם אתה חושב שזה רעיון טיפשי, או שאתה אוהב הלחמה על פני השטח, בדוק את שיבוט ליאונרדו שלי, אחרת, המשך לקרוא…

שלב 1: חלקים ואספקה

כתב החומרים המלא נמצא בכתובת

החלקים הייחודיים של זה הם מעגלים, אחד עבור Arduino, ואחד עבור שבב FTDI. אתה יכול לגרום ל- OSH Park להכין אותם עבורך, או להשתמש בקבצי העיצוב עם בית הלוח האהוב עליך.

ערכה לפרויקט זה זמינה באתר Tindie.com. רכישת הערכה תחסוך לך את הזמן וההוצאה של הזמנה מכמה ספקים שונים ותמנע את פרמיית ההזמנה המינימלית של PCB. הוא יספק לך גם שבב מסוג FDTI חור דרך השטח שנבדק, כמו גם אטמגה מהבהבת מראש.

כלים ואספקה: לסדנאות שלי אני משתמש בערכת הכלים של SparkFun למתחילים הכוללת את רוב מה שאתה צריך:

• מלחם.
• לְרַתֵך
• כפפות חוטים
• צמה נטולת הלחמה (בתקווה שאין צורך בה, אך לעולם אין לדעת).

שלב 2: גבירותיי ורבותיי, התחילו את הברזלים שלכם

אני לא מתכוון לנסות ללמד אותך הלחמה. להלן כמה מהסרטונים האהובים עלי שמראים את זה הרבה יותר טוב ממה שאני יכול:

• קארי אן מיומני חנון.
• קולין מ Adafruit

בכללי:

• מצא את המיקום על הלוח באמצעות סימוני מסך המשי.
• כופפו את מוליכי הרכיב כך שיתאימו להדפס הרגליים.
• הלחמה הפניות.
• חתוך את הלידים

שלב 3: נגדים

נתחיל בנגדים מכיוון שהם היושבים ביותר, הנמוכים ביותר והקלים ביותר להלחמה. הם עמידים יותר בחום ויתנו לך הזדמנות לחדש את הטכניקה שלך. אין להם גם קוטביות, כך שתוכל לשים אותם בכל כיוון.

• התחל עם שלושת אוהם 10K (חום - שחור - כתום - זהב), הנמצאים בכמה מקומות על הלוח (ראה תמונה). אלה נגדי "משיכה" השומרים על האות על 5V אלא אם כן הם נמשכים באופן נמוך.
• זוג 22 אוהם (אדום - אדום - שחור - זהב) נמצאים בפינה השמאלית העליונה. אלה הם חלק ממעגל התקשורת USB.
• זוג של 470 אוהם (צהוב, סגול, חום, זהב) הם הבאים למטה. אלה נגדי הגבלת זרם עבור נוריות RX/TX.
• יחיד 4.7K אוהם (צהוב, סגול, אדום, זהב). כדור מוזר לאות ה- FTDI VCC.
• ולבסוף, זוג אוהם 1K (חום, שחור, אדום, זהב). אלה נגדי הגבלת זרם עבור נוריות החשמל ו- D13 (330 אוהם יעבדו, אבל אני לא אוהב אותם בהירים מדי).

שלב 4: דיודה

בשלב הבא יש לנו את הדיודה המגנה על המעגל מפני זרם הפוך משקע החשמל. רוב הרכיבים, אך לא כל הרכיבים, יגיבו בצורה גרועה לקוטביות הפוכה.

יש לו קוטביות המסומנת על ידי רצועת כסף בקצה אחד.

התאימו אותו לסימון מסך המשי והלחמה במקום.

שלב 5: ווסת מתח (5V)

ישנם שני רגולטורי מתח, והעיקרי הוא 7805 שיסדיר שנים עשר וולט מהג'ק עד 5 וולט שהאטמגה 328 צריכה. על הלוח המודפס יש תכונות נחושת גדולות המסייעות לפזר חום. כופפו את המוליכים כך שהחלק האחורי יגע בלוח כשהחור מיושר לחור בחלקו והלחמה במקומו.

שלב 6: שקעים

שקעים מאפשרים להכניס ולהסיר שבבי IC ללא הלחמה. אני חושב עליהם כביטוח מכיוון שהם זולים ומאפשרים לך להחליף שבב פגום או לכוון מחדש את ה- IC אם הוא מכניס לאחור. יש להם חלוקה בקצה אחד כדי להראות את כיוון השבב, לכן התאימו אותו למסך המשי. הלחם שני סיכות ולאחר מכן ודא שהוא יושב כהלכה לפני הלחמת הסיכות הנותרות.

שלב 7: כפתור

Arduino בדרך כלל יש לחצן איפוס כדי להפעיל מחדש את השבב אם הוא מנתק או צריך להפעיל מחדש. שלך בפינה השמאלית העליונה. לחץ עליו במקום והלחם.

שלב 8: נוריות

ישנם מספר נוריות לציון מצב. ללדים יש קוטביות. הרגל הארוכה היא האנודה, או החיובית, ונכנסת למשטח העגול עם ה"+"לידו. הרגל הקצרה היא הקתודה, או השלילית, ונכנסת למשטח המרובע.

הצבע שרירותי, אך בדרך כלל אני משתמש ב:

• צהוב עבור RX/TX אשר מהבהבים כאשר השבב מתקשר או מתוכנת.
• ירוק עבור נורית D13 שאפשר להשתמש בה בתוכנית לציון אירועים.
• אדום להראות הספק 5 וולט זמין באמצעות USB או שקע החשמל.

שלב 9: קבלים קרמיים

לקבלים קרמיים אין קוטביות.

קבלים להחלקת כוח משמשים בדרך כלל להסרת ארעיים מאספקת החשמל לשבבים. הערכים מצוינים בדרך כלל בגיליון הנתונים של הרכיב.

לכל שבב IC בעיצוב שלנו יש קבל 0.1uF להחלקת כוח.

ישנם שני קבלים 1uF להחלקת כוח סביב הרגולטור 3.3 וולט.

בנוסף, קיים קבל 1uF המסייע בתזמון פונקציית איפוס התוכנה.

שלב 10: קבלים אלקטרוליטיים

לקבלים אלקטרוליטיים יש קוטביות שיש לשים לב אליה. הם בדרך כלל מגיעים בערכים גדולים יותר מאשר קבלים קרמיים, אך במקרה זה יש לנו קבל 0.33 uF להחלקת כוח סביב הרגולטור 7805.

הרגל הארוכה של המכשיר חיובית ונכנסת למשטח המרובע המסומן "+". אלה נוטים ללכת "פופ" אם מכניסים אותם לאחור, אז קבל את זה נכון או שתצטרך תחליף.

שלב 11: 3.3 ווסת מתח

בעוד שבב Atmega פועל על 5 וולט, שבב ה- USB FTDI זקוק ל -3.3 וולט כדי לפעול כראוי. כדי לספק זאת, אנו משתמשים ב- MCP1700 ומכיוון שהוא דורש מעט מאוד זרם, הוא נמצא באריזה קטנה מסוג TO-92-3 כמו טרנזיסטורים במקום בחבילת TO-220 הגדולה כמו 7805.

המכשיר בעל פנים שטוחות. התאם אותו למסך המשי והתאם את גובה הרכיב כרבע סנטימטר מעל הלוח. הלחמה במקום.

שלב 12: כותרות

היופי של ארדואינו הוא טביעת הרגל והתקנה הסטנדרטית. הכותרות מאפשרות חיבור "מגנים" המאפשרים לשנות במהירות תצורות קשות לפי הצורך.

בדרך כלל אני מלחימה סיכה אחת של כל כותרת פנימה ולאחר מכן מאמתת את היישור לפני ההלחמה של הסיכות הנותרות.

שלב 13: מהדהד

לשבבי Atmega יש מהוד פנימי שיכול לפעול בתדרים שונים של עד 8 מגה -הרץ. מקור תזמון חיצוני מאפשר לשבב לפעול עד 20 מגה -הרץ, אך השימוש בארדואינו הסטנדרטי הוא 16 מגה -הרץ שהיתה המהירות המרבית של שבבי Atmega8 ששימשו בעיצוב המקורי.

רוב השימוש של Arduino משתמשים בגבישים, שהם יותר מדויקים, אך הם דורשים קבלים נוספים. החלטתי להשתמש בתהודה, שהיא די מדויקת לרוב העבודה. אין לזה קוטביות, אבל בדרך כלל אני מתמודד עם הסימון כלפי חוץ כך שיצרנים סקרנים יכולים להגיד לך שהם מפעילים התקנה סטנדרטית.

שלב 14: נתיך

לרוב ארדואינו אין נתיכים, אבל כל יוצר שלומד לעתים קרובות (לפחות במקרה שלי) יחבר את הדברים בצורה לא נכונה. נתיך פשוט להגדרה מחדש יעזור למנוע משחרור "עשן הקסם" המחייב החלפת שבבים. נתיך זה ייפתח אם ימשוך יותר מדי זרם, ויאפס את עצמו כשהוא יתקרר. אין לו קוטביות, וקינקים ברגליים מחזיקים אותו מעל הלוח.

שלב 15: כותרות

עוד שתי כותרות, אלה עם סיכות זכר. ליד מחבר ה- USB ישנם שלושה פינים המאפשרים מעבר בין מתח USB לבין השקע באמצעות מגשר. ל- UNO יש מעגל לעשות זאת באופן אוטומטי, אך לא הצלחתי לשכפל זאת בצורה דרך חור.

הכותרת השנייה היא כותרת "בתכנות מערכת" בעלת שישה פינים. זה מאפשר חיבור מתכנת חיצוני לתכנת מחדש את Atmega במידת הצורך. אם אתה קונה את הערכה שלי, השבב כבר טעון קושחה, או שניתן להסיר את ה- Atmega מהשקע ולמקם אותו ישירות בשקע תכנות, כך שכותרת זו משמשת לעתים רחוקות ולכן אופציונלית.

שלב 16: כוח ג'ק

במקום USB, ניתן להשתמש בשקע רגיל בגודל 5.5 על 2.1 מ"מ בכדי להכניס מתח חיצוני. זה מספק את הסיכה המסומנת "וין" ומפעיל את ווסת המתח 7805 שעושה 5 וולט. הסיכה המרכזית חיובית והקלט יכול להגיע עד 35V, אם כי 12V אופייני יותר.

שלב 17: USB

Arduinos חדשים יותר כמו לאונרדו משתמשים בחיבור מיקרו USB, אך חיבור ה- USB B המקורי הוא חזק וזול וכנראה שיש לכם הרבה כבלים מונחים. שתי הלשוניות הגדולות אינן מחוברות חשמלית, אך מולחמות בכוח מכני.

שלב 18: צ'יפס

הגיע הזמן להתקין את השבבים. אמת את הכיוון. אם השקע נמצא לאחור, רק וודא שהשבב תואם לסימוני מסך המשי. בכיוון שאליו עבדנו, שני השבבים התחתונים הפוכים.

הכנס את השבב כך שהרגליים מיושרות עם החזקות. מחשבי IC מגיעים מהייצור כשהרגליים מעט פזורות, כך שיהיה צורך לכופף לאנכי. בדרך כלל זה כבר נעשה עבורך בערכות שלי. ברגע שאתה בטוח בכיוון, לחץ בעדינות על שני צידי השבב. בדוק אם אין רגל מקופלת במקרה.

שלב 19: מהבהב מטעין האתחול

מטען האתחול הוא מעט קוד על השבב המאפשר טעינת קוד בקלות באמצעות USB. הוא פועל בשניות הראשונות בעת הפעלה בחיפוש אחר עדכונים ולאחר מכן משיק את הקוד הקיים.

ה- Arduino IDE הופך את הקושחה המהבהבת לקלה, אך היא דורשת מתכנת חיצוני. אני משתמש במתכנת AVR משלי, וכמובן שאמכור לך ערכה בשביל זה. אם יש לך מתכנת, אתה לא באמת צריך Arduino מכיוון שתוכל לתכנת את השבב ישירות. סוג של דבר של אפרוח וביצה.

אפשרות נוספת היא לרכוש את אטמגה עם מטען אתחול שכבר נמצא עליה:

אני אצביע לך על ההנחיות הרשמיות של Arduino מכיוון שהוא יכול להפוך בקלות להוראה משלו אם לא נזהר:

שלב 20: התקן את מגשר החשמל והתחבר

מגשר החשמל הוא דרך ידנית לבחור את מקור הכוח בין 5 וולט מה- USB או משקע החשמל. לארדואינים סטנדרטיים יש מעגל לעבור אוטומטית, אך לא הצלחתי ליישם אותו בקלות באמצעות חלקי חורים.

אם המגשר אינו מותקן, אין חשמל. אם אתה בוחר את השקע ואין לך שום דבר מחובר, אין חשמל. לכן יש נורית LED אדומה שתראה לך אם יש לך כוח.

בתחילה, אתה רוצה לראות אם הארדואינו מתקשר באמצעות USB, אז מקם את המגשר להגדרה זו. חבר את הארדואינו למחשב השעון בזהירות. אם אתה מקבל "התקן USB לא מזוהה", נתק והתחל לאיתור בעיות.

אחרת, השתמש ב- IDE של Arduino כדי להעלות את סקיצת ההבהוב הבסיסית. השתמש בלוח "Arduino UNO". בצע את ההוראות כאן:

שלב 21: פתרון בעיות

עם ההפעלה הראשונית, אתה תמיד מחפש אינדיקציות להצלחה או לכישלון, ומוכן לנתק את הלוח במהירות אם הדברים אינם מתנהלים כצפוי. אל תאבד את הלב אם ההצלחה אינה מיידית. בסדנאות שלי אני מנסה לעודד:

• סבלנות, זה לא תמיד קל, אבל בדרך כלל שווה את זה.
• התמדה, לא תפתור את הבעיה אם תוותר.
• גישה חיובית, אתה יכול להבין זאת, גם אם אתה זקוק לעזרה לשם כך.

בכל פעם שאני נאבק בבעיה, אני תמיד אומר לעצמי שככל שזה קשה יותר לפתור, כך התמורה או הלמידה יהיו גדולים יותר לפתרון הבעיה.

עם זאת בחשבון, התחל בדברים הפשוטים:

• בדוק את מפרקי ההלחמה בחלק האחורי של הלוח, ורטש כל מפרק שנראה חשוד.
• בדוק ששבבי ה- IC נמצאים בכיוון הנכון וכי אף אחד מהלידים לא התקפל בעת הכנסתו.
• האם הנורית האדומה דולקת כאשר היא מחוברת לחשמל? אם לא, בדוק את מגשר החשמל ואת חיבורי הלחמה USB.
• בדוק שרכיבים אחרים בעלי קוטביות מכוונים נכון.
• חפש רמזים אחרים כמו הודעות שגיאה או רכיבים שמתחממים.

אם אתה עדיין נתקל בבעיות, בקש עזרה. אני כותב הוראות כי אני רוצה ללמד ולעזור למי שרוצה ללמוד. ספק תיאור טוב של מה התסמינים ומה הצעדים שעשית כדי למצוא שגיאות. תצלום ברזולוציה גבוהה של הלוח הקדמי והאחורי של הלוח עשוי לעזור גם כן. לעולם אל תוותר. כל מאבק הוא לקח.