בניית Arduino DIY על לוח PCB וכמה עצות למתחילים: 17 שלבים (עם תמונות)

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

זה אמור להיות מדריך לכל מי שהלחם את הארדואינו שלו מתוך ערכה, אותה ניתן לרכוש ב- A2D Electronics. הוא מכיל עצות וטריקים רבים על מנת לבנות אותו בהצלחה. תלמד גם מה כל המרכיבים השונים עושים.

המשך לקרוא ולמד מה נדרש לבניית ארדואינו משלך!

אתה יכול גם לצפות בפרויקט זה באתר שלי כאן.

שלב 1: מחבר USB מיני

החלק הראשון להלחמה הוא מחבר ה- USB המיני. זה יספק את החשמל לארדואינו לאחר השלמתו, אך יהיה צורך במתאם RS232 / USB לסידורי לתכנותו. שקע ה- USB המיני נכנס תחילה בכדי שתוכל להכניס אותו פנימה, הפוך את הלוח כך שהסיכות יפנו כלפי מעלה ואז הניח אותו על השולחן. לפני הכנסת אותו, כופף מעט את סט 2 הפינים מעט לכיוון קדמת הלוח כך שיתאים היטב לחורים על הלוח המודרני. משקל הלוח יחזיק את המחבר במקומו, ותוכל להלחם אותו ממש שם.

שלב 2: כותרות סיכה

כותרות סיכה הן החלקים הבאים שכדאי להיכנס אליהן. כדאי שיהיו לכם כותרות נקבות בגודל 6pin x2, 8pin x2 ו- 10pin x1. כותרת גברית של 3 × 2 נדרשת גם לכותרת ICSP (In Circuit Serial Programming). כל אלה מסתובבים מבחוץ הלוח, ויתאימו בצורה מושלמת למקומם הנכון. הלחם אותם באותה שיטה כמו שקע ה- USB, עשה כותרת אחת בכל פעם. הכותרות כולן צריכות להיות מאונכות לחלוטין ל- PCB. כדי להשיג זאת, הלחם רק סיכה אחת של הכותרת, ולאחר מכן תוך החזקת הכותרת פנימה בידך, המיס שוב את הלחמה והנח מחדש את הכותרת למיקומה הניצב. וודא כי הוא יושב גם כנגד הלוח לאורך כל האורך. החזק אותו במיקום עד שההלחמה מתקשה, ולאחר מכן המשך להלחם את שאר הסיכות.

שלב 3: שקע IC

טיפ מהיר להלחמת שאר הרכיבים: ניתן להניח תחילה את כל מוליכי הרכיבים דרך הלוח, ולאחר מכן לכופף הצידה כך שהרכיבים יישארו בלוח בעת הפיכתו. זה יקל הרבה יותר על הלחמה מכיוון שהרכיבים יחזיקו את עצמם במקומם.

התחל על ידי הנחת שקע IC 28 סיכות. הקפד ליישר את הדיוויות בקצה אחד עם הציור על הלוח. זה מאפשר לך לדעת באיזו דרך להכניס את המיקרו -בקר AtMega328P. למרות שהסיכות בשקע זה קצרות מנגדים או קבלים, עדיין ניתן לכופף אותן כדי להחזיק את הרכיב במקומו בזמן הלחמתו.

שלב 4: נגדים

3 הנגדים יכולים ללכת הלאה. זה לא משנה באיזה כיוון הם ממוקמים - נגדים אינם מקוטבים. ישנם 2 נגדים של 1K אוהם כנגדים המגבילים את הזרם עבור הלדים, ונגדים של 10K אוהם כנגד משיכה בקו האיפוס. נגדי 1K אוהם נבחרו עבור ה- LED במקום 220 אוהם הנפוצים, כך שלנורות הלדים יהיה זרם נמוך יותר שיעבור דרכם, ובכך יפעל יותר כאינדיקטורים מאשר פנס.

שלב 5: נוריות

ישנם 2 נוריות LED, האחת כמחוון כוח, והשנייה על סיכה 13 של הארדואינו. הרגל הארוכה יותר על הלדים מסמנת את הצד החיובי (האנודה). הקפד לשים את הרגל הארוכה יותר בצד המסומן ב- PCB. ההובלה השלילית של LED כמו כן שטוחה בצד, כך שתוכל עדיין לפענח מוביל חיובי (אנודה) ושלילי (קתודה) אם הם נחתכו.

שלב 6: מתנד

הבא הוא מתנד הקריסטלים ו -2 קבלים הקרמיקה 22pF. זה לא משנה באיזה כיוון כל אלה נכנסים - קבלים קרמיים ומתנדים קריסטל אינם מקוטבים. רכיבים אלה יתנו לאדואינו אות שעון חיצוני של 16 מגה -הרץ. הארדואינו יכול לייצר שעון פנימי של 8 מגה -הרץ, כך שרכיבים אלה אינם נחוצים בהחלט, אך הניחו לו לפעול במלוא המהירות.

שלב 7: איפוס המתג

מתג האיפוס יכול לעבור הלאה. הרגליים במתג לא צריכות להיות כפופות, הן צריכות להחזיק את עצמן בתוך החריץ.

שלב 8: קבלים קרמיים

4 קבלים קרמיים של 100nF (nano Farad) יכולים ללכת הלאה. C3 ו- C9 עוזרים להחליק קפיצי מתח קטנים בקווי 3.3V ו- 5V כדי לספק כוח נקי ל- Arduino. C7 נמצא בסדרה עם קו האיפוס החיצוני כדי לאפשר למכשיר חיצוני (ממיר סידורי) לאפס את הארדואינו בזמן הנכון על מנת לתכנת אותו. C4 נמצא על סיכת ה- AREF (Analog Reference) של Arduino ו- GND כדי להבטיח שהארדואינו מודד ערכים אנלוגיים מדויקים על הכניסות האנלוגיות שלו. ללא C4, AREF ייחשב 'צף' (לא מתחבר לחשמל או לקרקע), ויגרום לאי דיוקים בקריאות אנלוגיות מכיוון שסיכת צפה תקלוט על כל המתח שסביבו, כולל אותות ה- AC הקטנים בגופך שהגיעו מהחיווט סביבך. שוב, קבלים קרמיים אינם מקוטבים, כך שזה לא משנה באיזו דרך אתה מכניס אותם.

שלב 9: נתיך PTC

עכשיו אתה יכול להתקין את הנתיך PTC (מקדם טמפרטורה חיובית). נתיך ה- PTC אינו מקוטב, כך שניתן להכניס אותו לשני הכיוונים. זה הולך ממש מאחורי שקע ה- USB. אם המעגל שלך מנסה לצייר יותר מ 500mA של זרם, נתיך PTC זה יתחיל להתחמם ולהגדיל את ההתנגדות. עלייה בהתנגדות תוריד את הזרם ותגן על יציאת ה- USB. הגנה זו נמצאת במעגל רק כאשר הארדואינו מופעל באמצעות USB, כך שכאשר אתה מפעיל את הארדואינו באמצעות שקע DC או באמצעות כוח חיצוני, ודא שהמעגל שלך תקין. הקפד למשוך את הרגליים לאורך כל החורים, אפילו מעבר לעיקולים. צבת יועיל כאן.

שלב 10: קבלים אלקטרוליטיים

ניתן להכניס את 3 הקבלים האלקטרוליטיים 47uF (microFarad). הרגל הארוכה יותר על אלה היא הרגל החיובית, אך הזיהוי הנפוץ יותר הוא צביעת מעטפת בצד הרגל השלילית. ודא שכאשר אתה מכניס אותם, הרגל החיובית הולכת לכיוון סימן + על הלוח. קבלים אלה מחליקים את אי הסדירות הגדולות יותר של מתח הכניסה, כמו גם קווי 5V ו- 3.3V, כך שהארדואינו שלך יקבל 5V/3.3V יציב במקום מתח משתנה.

שלב 11: ג'ק DC

הבא הוא שקע הכניסה DC. עסקה זהה לכל שאר הרכיבים, הכניסו אותה והפכו את הלוח מעליו כדי שהוא יישאר במקומו בזמן הלחמתו. כיפוף הרגליים עשוי להיות מעט קשה מכיוון שהן עבות, כך שתמיד תוכל להחזיק את זה במקומה כמו מחבר ה- USB המיני שהומלחל קודם לכן. זה ילך רק בדרך אחת - כשהג'ק פונה כלפי חוץ של הלוח.

שלב 12: וויסות מתח

עכשיו שני וויסות המתח. הקפד לשים אותם במקומות הנכונים. שניהם מסומנים, אז פשוט התאם את הכתיבה על הלוח עם הכתובת על הרגולטורים. הרגולטור 3.3V הוא LM1117T-3.3 והווסת 5V הוא LM7805. שני אלה הם רגולטורי מתח ליניאריים, כלומר זרם הכניסה וזרם הפלט יהיו זהים. נניח שמתח הכניסה הוא 9V, ומתח המוצא הוא 5V, שניהם בזרם של 100mA. ההבדל במתח הכניסה והיציאה יתפוגג כחום על ידי הרגולטור. במצב זה, (9V-4V) x 0.1A = 0.4W של חום שיתפזר על ידי הרגולטור. אם אתה מגלה שהרגולטור מתחמם במהלך השימוש, זה נורמלי, אבל אם מושך זרם גדול ויש הבדל גדול במתח, ייתכן שיהיה צורך בגוף קירור על הרגולטור. עכשיו כדי להלחים אותם על הלוח, לשונית המתכת בצד אחד צריכה ללכת לכיוון הצד בלוח בעל קו כפול. כדי לאבטח אותם במקומם עד שתלחם אותם, כופף רגל אחת בכיוון אחד והשניים האחרים לכיוון השני. לאחר ההלחמה במקומה, כופפו את הרגולטור 5V לכיוון החלק החיצוני של הלוח ואת הרגולטור 3.3V כלפי פנים הלוח.

שלב 13: הכנסת ה- AtMega328P IC

החלק האחרון הוא להכניס את המיקרו -בקר לשקע שלו. עמדו בשורה בין הדיוויות בשקע וב- IC ולאחר מכן ערכו את כל הסיכות. ברגע שאתה במקום, אתה יכול לדחוף אותו כלפי מטה. זה ייקח קצת יותר כוח ממה שאתה יכול לצפות, אז הקפד להפעיל לחץ באופן שווה כדי שלא תכופף אף אחת מהסיכות.

שלב 14: כמה הערות של זהירות עם הארדואינו שלך

• לעולם אל תחבר בו זמנית כוח USB וכוח חיצוני לארדואינו. למרות ששניהם עשויים להיות מדורגים על 5V, לרוב הם אינם בדיוק 5V. הפרש המתח הקטן בין שני מקורות החשמל גורם לקצר דרך הלוח שלך.
• לעולם אל תשאב יותר מ 20mA של זרם מכל סיכת פלט (D0-D13, A0-A5). זה יטגן את המיקרו -בקר.
• לעולם אל תשאב יותר מ 800mA מהווסת 3.3V, או יותר מ 1A מהרגולטור 5V. אם אתה צריך יותר חשמל, השתמש במתאם מתח חיצוני (בנק כוח USB עובד היטב עבור 5V). רוב ה- Arduinos מייצרים את כוח ה -3.3 וולט שלהם מה- USB לשבב הסידורי על הסיפון. אלה מסוגלים רק לפלט 200mA, כך שאם אתה משתמש בארדואינו אחר, וודא שאתה לא שואב יותר מ 200mA מהפין 3.3V.
• לעולם אל תכניס יותר מזה 16V לשקע DC. הקבלים האלקטרוליטיים המשמשים מדורגים עבור 16V בלבד.

שלב 15: כמה טיפים / עובדות מעניינות

• אם אתה מגלה שהפרויקט שלך זקוק להרבה סיכות, סיכות הכניסה האנלוגיות יכולות לשמש גם כסיכות פלט דיגיטליות. A0 = D14, עד A5 = D19.
• הפקודה analogWrite () היא למעשה אות PWM, לא מתח אנלוגי. אותות PWM זמינים בפינים 3, 5, 6, 9, 10 ו -11. אלה שימושיים לשליטה על בהירות LED, שליטה במנועים או יצירת צלילים. כדי לקבל אות שמע על סיכות הפלט של PWM, השתמש בפונקציית הטון ().
• סיכות דיגיטליות 0 ו -1 הן אותות TX ו- RX עבור ה- AtMega328 IC. במידת האפשר, אל תשתמש בהם בתוכניות שלך, אך אם עליך, ייתכן שיהיה עליך לנתק את החלקים מהסיכות הללו בעת תכנות ה- Arduino.
• סיכות SDA ו- SCL לתקשורת i2c הן למעשה סיכות A4 ו- A5 בהתאמה. אם משתמשים בתקשורת i2c, לא ניתן להשתמש בסיכות A4 ו- A5 למטרות אחרות.

שלב 16: תכנות הארדואינו שלך

נתק תחילה את כל המתח החיצוני כדי להימנע מקיצור 2 ספקי כוח שונים. כעת חבר כבל USB למתאם סידורי לכותרת ממש מאחורי הכוח המיני USB. חבר אותו לפי הדברים הבאים:

מתאם ארדואינו USB לטורי

GND GND (הקרקע)

VCC VCC (כוח)

DTR DTR (סיכת איפוס)

TX RX (נתונים)

RX TX (נתונים)

כן, סיכות TX ו- RX אכן מתהפכות. TX הוא סיכת השידור, ו- RX היא סיכת הקבלה, כך שאם היו לך 2 סיכות שידור מחוברות יחד, לא היה קורה הרבה. זו אחת המלכודות הנפוצות ביותר למתחילים.

וודא שהמגשר במתאם ה- USB ל- Serial מוגדר ל- 5V.

חבר את המתאם USB למחשב סידורי למחשב, בחר את יציאת ה- COM המתאימה (תהיה תלויה במחשב שלך) ואת הלוח (Arduino UNO) בתפריט כלים של Arduino IDE (הורדה מ- Arduino.cc), ולאחר מכן הידור והעלה את התוכנית שלך.

שלב 17: בדיקה באמצעות סקיצה מהבהבת

הדבר הראשון שעליך לעשות הוא להבהב נורית LED. זה יכיר לך את Arduino IDE ואת שפת התכנות, ויוודא שהלוח שלך פועל כראוי. עבור אל הדוגמאות, מצא את הדוגמא Blink, ולאחר מכן הידור והעלה ללוח Arduino כדי לוודא שהכל עובד. אתה אמור לראות את הנורית המחוברת לסיכה 13 מתחילה להבהב לסירוגין במרווחים של שנייה אחת.