Kako koristiti Tinkercad za testiranje i implementaciju vašeg hardvera: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Simulacija kruga je tehnika u kojoj računalni softver simulira ponašanje elektroničkog kruga ili sustava. Novi projekti mogu se testirati, ocijeniti i dijagnosticirati bez stvaranja strujnog kruga ili sustava. Simulacija kruga može biti koristan alat u rješavanju problema u sustavu za prikupljanje podataka prije nego što se doista dođe do rješavanja problema na razini kruga. To omogućuje projektantu da odredi ispravnost i učinkovitost dizajna prije nego što se sustav stvarno izgradi. Slijedom toga, korisnik može istražiti prednosti alternativnih dizajna, a da fizički ne izgradi sustave. Istražujući učinke posebnih odluka o projektiranju tijekom faze projektiranja, a ne u fazi izgradnje, ukupni troškovi izgradnje sustava značajno se smanjuju.

Dakle, softverska simulacija je dobar način da pokušate prije nego što fizički napravite krug. Tinkercad je simulacijski alat temeljen na webu koji će vam pomoći da testirate svoj hardver, kao i softver bez ikakve fizičke veze, pa čak i bez kupnje hardvera.

Jeste li ikada osjetili nedostatak ulazno-izlaznih iglica na Arduinu? Ako ste mislili voziti tone LED -a ili želite napraviti LED kocku, mislim da ste definitivno osjetili potrebu za I/O pinovima. Znate li da možete upravljati neograničenim brojem LED dioda koristeći samo 3 pina Arduina? Da, registri pomaka pomoći će vam da napravite ovu čaroliju. U ovom uputstvu pokazat ću vam kako možemo implementirati neograničeni ulaz i izlaz pomoću registara pomaka 74HC595. Kao primjer, napravit ću digitalni sat s termometrom i luksmetrom pomoću šest 7 -segmentnog zaslona. Prije nego što sam konačno napravio hardverski krug, simulirao sam krug u Tinkercadu jer je s njima uključeno mnogo veze. Simulacija vas može učiniti sigurnijima i možete testirati finaliziranje vašeg kruga bez ikakvih fizičkih pokušaja i pogrešaka. Očito će vam pomoći da uštedite svoj skupi hardver i dragocjeno vrijeme.

Simulaciji možete pristupiti ovdje:

Korak 1: Spasite svoj hardver od spaljivanja

Kao i drugi elektronički sklopovi, LED sklopovi vrlo su osjetljivi na struju. LED svijetli ako teče više struje od nazivne (npr. 20mA). Izbor odgovarajućeg otpornika vrlo je važan za pravilnu svjetlinu bez spaljivanja krugova ili LED dioda.

Tinkercad sklopovi imaju izvrsnu značajku. Pokazuje vam ako kroz elemente kruga teče više od nazivne struje. U sljedećem krugu spojio sam zaslon sa sedam segmenata izravno na registar pomaka bez ikakvog otpornika. Nije sigurno za registar čak ni za sedmosegmentni zaslon, a oba se mogu spaliti ovom vezom. Tinkercad činjenicu pokazuje crvenim zvijezdama.

U sljedećem krugu svakom segmentu LED diode dodao sam jedan otpornik od 180 ohma. Kroz svaki segment zaslona teče oko 14,5 mA struje, što je spremno za zaslon. No, iz simulacije se može vidjeti da ova vrijednost otpora nije sigurna za IC. Maksimalni trenutni kapacitet registra pomaka je 50mA. Dakle, IC je siguran do tri na segmentu zaslona (14,5 x 3 = 43,5 mA). Ako više od tri segmenta stanu na IC, mogu se spaliti (npr. 14,5 x 4 = 58mA). Većina proizvođača ne obraća pozornost na ovu činjenicu. Oni izračunavaju vrijednost otpornika uzimajući u obzir samo prikaz.

Ali ako simuliraju krug u Tinkercadu, šansa da naprave ovu pogrešku ide na nulu. Jer će vas Tinkercad upozoriti pokazujući crvenu zvijezdu.

Možete promatrati situaciju pri lebdenju kursora miša na zvijezdi kao na donjoj slici.

Sljedeći dizajn je savršen gdje odabirem otpornik od 470 ohma za svaki segment zaslona. Skica Attache Arduino korištena je pri simulaciji kruga.

Korak 2: Izmjerite napon, struju, otpor i oblik vala

Mjerenje struje i napona velika je muka za elektronički krug, posebno je potrebno više paralelnih mjerenja. Simulacija Tinkercada može vrlo lako riješiti ovaj problem. Vrlo lako možete izmjeriti trenutni napon i otpor. To možete učiniti za više grana odjednom. Sljedeća postavka prikazuje ukupnu struju i napon kruga.

Također možete koristiti osciloskop za promatranje oblika vala i mjerenje frekvencije.

U gornjem osciloskopu za postavljanje prikazuje signal sata iz Arduina. Također možete mjeriti struju i napon više grana u isto vrijeme što je vrlo učinkovito. Ako želite mjeriti više struja grana odjednom pomoću multimetra iz praktičnog kruga, bit će jako teško. No u Tinkercadu to možete učiniti vrlo jednostavno. U sljedećem krugu koristio sam više ampermetara za mjerenje struje iz različitih grana.

Korak 3: Pisanje programa i korištenje serijskog monitora

Jedna od zanimljivih i korisnih značajki Tinkercad sklopa je ta što ima uređivač koda i možete napisati program za Arduino i ESP8266 izravno iz njegovog okruženja. Također možete razviti program pomoću grafičkog okruženja odabirom načina blokiranja. Vrlo je korisno za tvorce i hobiste koji nemaju iskustva u programiranju.

Također ima ugrađeni program za otklanjanje pogrešaka odakle možete otkloniti pogreške u kodu. Debugger će vam pomoći da identificirate grešku (pogrešku) u vašem kodu i ispravite je (otklonite pogreške).

Tinkercad sklop također ima serijski monitor i možete pratiti vrijednost senzora i vrlo lako otkloniti pogreške u krugu. Sljedeći je krug korišten za testiranje PIR -a i ultrazvučnog senzora i uključivanje = bserviranje podataka u serijskom monitoru.

Sklopu možete pristupiti sa veze:

Korak 4: Simulacija velikog i složenog kruga (sat s termometrom i luksmetrom)

U Tinkercadu možete simulirati bilo koji složeni krug prije nego što ga učinite praktičnim. Može vam uštedjeti dragocjeno vrijeme. Šansa za pogrešku u složenom krugu vrlo je velika. Ako ga prvo isprobate u Tinkercadu, to može biti vrlo učinkovito jer znate da će vaš sklop i program raditi ili ne. Iz rezultata također možete izmijeniti i ažurirati svoj krug prema svojim zahtjevima.

Simulirao sam složeni krug u Tinkercadu i to je satni krug s termometrom i lux metrom. Krug se napaja iz 9V baterije s 5V regulatorom. Šest, sedam segmentni zaslon koristi se za prikaz vremena satima, minutima i sekundama. Četiri tipke koje koriste jedan analogni ulaz koriste se za podešavanje vremena. Za postavljanje alarma spojen je zujalica. LM35 IC koristi se za prikaz osjetljivosti temperature okoliša. Za mjerenje luksa koristi se senzor ambijentalnog svjetla.

Za Arduino pin #7 koristi se digitalni prekidač. Ovaj prekidač se koristi za promjenu opcije. Prema zadanim postavkama prikazuje vrijeme ili radi u načinu rada sata. Za prvi pritisak prikazuje temperaturu i prikazuje razinu luksa za drugi pritisak.

Korak 5: Implementacija s hardverom

Nakon simulacije kruga i podešavanja programa i vrijednosti otpora, savršeno je vrijeme za praktičnu implementaciju kruga. Praktični sklop može se implementirati na ploču ako želite negdje napraviti prototip za prikaz. Krug ploče ima neke prednosti i nedostatke. Glavna prednost sklopa matične ploče je ta što se može lako izmijeniti i za to nije potrebno lemljenje. S druge strane, veza kruga ploče može vrlo lako biti labava i vrlo je teško identificirati složeni krug.

Ako ga želite koristiti za praktičnu uporabu, najbolje je lemljeno PCB kolo. Vrlo lako možete napraviti vlastiti sklop PCB -a kod kuće. Za to nisu potrebni posebni alati. Ako želite znati o DIY PCB -u, možete slijediti ove lijepe upute.

1. Domaća-PCB, korak po korak, zamjenom.

2. Pinomelean vodič za izradu PCB-a

Također možete naručiti online za profesionalnu PCB. Nekoliko proizvođača pruža usluge tiskanja na PCB -u po vrlo niskoj cijeni. SeeedStudio Fusion PCB i JLCPCB dva su najistaknutija pružatelja usluga. Možete isprobati jedno od ovih.

[Napomena: Neke se slike prikupljaju s interneta.]

Druga nagrada u izazovu savjeta i trikova o elektronici