כיצד להשתמש ב- Tinkercad כדי לבדוק וליישם את החומרה שלך: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

הדמיית מעגלים היא טכניקה שבה תוכנת מחשב מדמה את ההתנהגות של מעגל או מערכת אלקטרונית. ניתן לבדוק, להעריך ולאבחן עיצובים חדשים מבלי לבנות בעצם את המעגל או המערכת. סימולציה של מעגלים עשויה להוות כלי שימושי לפתרון בעיות במערכת לאיסוף נתונים לפני שבאמת תתבצע פתרון בעיות ברמת המעגל. זה מאפשר למעצב לקבוע את נכונותו ויעילותו של עיצוב לפני שהמערכת נבנית בפועל. כתוצאה מכך, המשתמש עשוי לבחון את היתרונות של עיצובים חלופיים מבלי לבנות פיזית את המערכות. על ידי חקר ההשפעות של החלטות תכנון ספציפיות בשלב התכנון ולא בשלב הבנייה, העלות הכוללת של בניית המערכת יורדת באופן משמעותי.

אז הדמיית תוכנה היא דרך טובה לנסות לפני ביצוע המעגל פיזית. Tinkercad הוא כלי הדמיה מבוסס אינטרנט שיעזור לך לבדוק את החומרה שלך ואת התוכנה מבלי ליצור שום חיבור פיזי או אפילו בלי לקנות חומרה.

האם אי פעם הרגשת את המחסור בסיכות קלט-פלט ב- Arduino? אם חשבת להניע טונות של LED או שאתה רוצה לייצר קוביית LED, אני חושב שבהחלט חש שאתה רוצה סיכות קלט/פלט. האם אתה יודע שאתה יכול להניע מספר בלתי מוגבל של נוריות באמצעות 3 סיכות ארדואינו בלבד? כן, רישומי משמרות יעזרו לך ליצור את הקסם הזה. במדריך זה אראה לך כיצד אנו יכולים ליישם קלט ופלט ללא הגבלה באמצעות רשימות משמרות 74HC595. כדוגמה, אכין שעון דיגיטלי עם מדחום ומד לוקס באמצעות שישה תצוגות של 7 קטעים. לפני שסיימתי להפוך את מעגל החומרה, הדמתי את המעגל ב- Tinkercad מכיוון שהרבה קשרים קשורים לאלה. סימולציה יכולה לגרום לך להיות בטוח יותר ואתה יכול לבדוק את סיום המעגל שלך ללא ניסוי וטעייה פיזיים. ברור שזה יעזור לך לחסוך בחומרה היקרה שלך ובזמן יקר.

תוכל לגשת לסימולציה מכאן:

שלב 1: שמור את החומרה שלך מפני צריבה

כמו מעגלים אלקטרוניים אחרים, מעגלי LED רגישים מאוד לזרם. נורית נשרפת אם זרם זורם יותר מהזרם המדורג (למשל 20mA). בחירת הנגד המתאים חשובה מאוד להבהרה תקינה מבלי לשרוף את המעגלים או הלדים.

למעגלי Tinkercad יש תכונה מצוינת. זה מראה לך אם יותר מהזרם המדורג זורם דרך רכיבי המעגל. במעגל הבא, חיברתי תצוגת שבעה קטעים ישירות לרשם משמרות ללא כל נגד. זה לא בטוח לרשם אפילו לתצוגת שבעה המגזרים ושניהם יכולים להישרף על ידי חיבור זה. Tinkercad מראה את העובדה על ידי הכוכבים האדומים.

במעגל הבא הוספתי נגד אחד של 180 אוהם לכל קטע של ה- LED. כ- 14.5mA זורם זורם בכל קטע של התצוגה שנשמר לתצוגה. אך מהסימולציה ניתן לראות שערך התנגדות זה אינו בטוח עבור ה- IC. הקיבולת הנוכחית המרבית של רשימת המשמרות היא 50mA. אז ה- IC בטוח עד שלושה בקטע התצוגה (14.5 x 3 = 43.5mA). אם ניתן לצרוב יותר משלושה מקטעים ב- IC (למשל 14.5 x 4 = 58mA). רוב היצרנים אינם נותנים תשומת לב לעובדה זו. הם מחשבים את ערך הנגד בהתחשב בתצוגה בלבד.

אבל אם הם מדמים את המעגל ב- Tinkercad הסיכוי לטעות הזו יגיע לאפס. כי Tinkercad יזהיר אותך על ידי הצגת הכוכב האדום.

אתה יכול לראות את המצב בהרחפת סמן העכבר על הכוכב כמו הדמות המוצגת למטה.

העיצוב הבא מושלם כאשר אני בוחר נגד 470 אוהם לכל קטע של התצוגה. שרטוט ה- Arduino הנספח שימש בעת הדמיית המעגל.

שלב 2: מדוד את מתח, זרם, התנגדות וצורת גל

מדידת זרם ומתח היא טרחה גדולה למעגל אלקטרוני במיוחד נדרשות מדידות מקבילות מרובות. הדמיית טינקרד יכולה לפתור בעיה זו בקלות רבה. אתה יכול למדוד את המתח הנוכחי ואת ההתנגדות בקלות רבה. אתה יכול לעשות זאת עבור מספר ענפים בו זמנית. ההתקנה הבאה מציגה את הזרם הכולל ואת המתח של המעגל.

ניתן גם להשתמש באוסילוסקופ לצפייה בצורת גל ולמדידת התדר.

באוסילוסקופ ההתקנה לעיל המציג את אות השעון מהארדואינו. אתה יכול גם למדוד את הזרם והמתח של מספר ענפים בו זמנית וזה יעיל מאוד. אם אתה רוצה למדוד מספר ענפים שוטפים בכל פעם באמצעות מולטימטר ממעגל מעשי זה יהיה קשה מאוד. אבל ב- Tinkercad אתה יכול לעשות את זה בקלות רבה. במעגל הבא השתמשתי באמרים מרובים למדידת זרם מענפים שונים.

שלב 3: כתיבת תוכנית ושימוש במסך טורי

אחת התכונות המעניינות והשימושיות של מעגל Tinkercad היא שיש לו עורך קוד ותוכל לכתוב תוכנית עבור Arduino ו- ESP8266 ישירות מהסביבה שלה. תוכל גם לפתח תוכנית באמצעות סביבה גרפית על ידי בחירת מצב חסימה. זה מאוד מועיל ליצרנים ולחובבים שאין להם ניסיון בתכנות.

יש לו גם Debugger מובנה שממנו תוכל לבצע איתור באגים בקוד שלך. באגים יעזור לך לזהות את הבאג (השגיאה) בקוד שלך ולתקן אותו (איתור באגים).

למעגל Tinkercad יש גם את הצג הטורי ואתה יכול לפקח על ערך החיישן ולדייק אותך במעגלים בקלות רבה. המעגל הבא שימש לבדיקת חיישן PIR ואולטרסאונד והפעלת הנתונים ב צג סדרתי.

אתה יכול לגשת למעגל מהקישור:

שלב 4: הדמיה של מעגל גדול ומורכב (שעון עם מד חום ומד לוקס)

ב- Tinkercad אתה יכול לדמות כל מעגל מורכב לפני שתעשה אותו באופן מעשי. זה יכול לחסוך לך זמן יקר. הסיכוי לטעות במעגל מורכב הוא גדול מאוד. אם תבדוק את זה קודם ב- Tinkercad זה יכול להיות יעיל מאוד מכיוון שאתה יודע שהמעגל והתוכנית שלך יעבדו או לא. מהתוצאה, תוכל גם לשנות ולעדכן את המעגל בהתאם לדרישתך.

הדממתי מעגל מורכב ב- Tinkercad וזה מעגל שעון עם מדחום ומד לוקס. המעגל מופעל מסוללת 9V עם ווסת 5V. תצוגת שישה, שבעה קטעים משמשת להצגת הזמן עם שעה, דקה ושנייה. ארבעה לחצנים המשתמשים בקלט אנלוגי יחיד משמשים לכוונון הזמן. זמזם מחובר להגדרת האזעקה. LM35 IC משמש להצגת טמפרטורת הסביבה. חיישן אור הסביבה משמש למדידת הלוקס.

מתג כפתור דיגיטלי משמש לסיכה ארדואינו מספר 7. מתג כפתור זה משמש לשינוי האפשרות. כברירת מחדל, הוא מציג את השעה או פועל במצב שעון. בלחיצה הראשונה, הוא מציג טמפרטורה ומראה את רמת הלוקס עבור הלחיצה השנייה.

שלב 5: יישום באמצעות חומרה

לאחר הדמיה של המעגל והתאמת ערך התוכנית וההתנגדות, זהו הזמן המושלם ליישם את המעגל באופן מעשי. ניתן ליישם מעגל מעשי על לוח הלחם אם אתה רוצה ליצור אב טיפוס לתצוגה איפשהו. למעגל הלוח יש יתרונות וחסרונות. היתרון העיקרי של מעגל הלוח הוא שניתן לשנות אותו בקלות ואין צורך בהלחמה לשם כך. בצד השני, החיבור של מעגל הלוח יכול להיות רופף בקלות רבה וקשה מאוד לזהות אותו עבור מעגל מורכב.

אם אתה רוצה לעשות את זה לשימוש מעשי מעגל PCB מולחם הוא הטוב ביותר. אתה יכול ליצור מעגל PCB משלך בבית בקלות רבה. אין צורך בכלים מיוחדים לשם כך. אם אתה רוצה לדעת על ה- PCB DIY אתה יכול לעקוב אחר המדריכים הנחמדים האלה.

1. PCB תוצרת בית שלב אחר שלב על ידי חיפוש מחדש.

2. מדריך להכנת PCB לפי פינומליה

אתה יכול גם להזמין באינטרנט עבור PCB מקצועי. מספר יצרנים מספקים שירות הדפסת PCB במחיר נמוך מאוד. SeeedStudio Fusion PCB ו- JLCPCB הם שני נותני השירות הבולטים ביותר. אתה יכול לנסות אחד מאלה.

[הערה: חלק מהתמונות נאספות מהאינטרנט.]

פרס שני באתגר הטיפים והטריקים של האלקטרוניקה