Izrada DIY Arduina na PCB -u i neki savjeti za početnike: 17 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Ovo je zamišljeno kao vodič za svakoga ko lemi svoj Arduino iz kompleta koji se može kupiti u A2D Electronics. Sadrži mnoge savjete i trikove za uspješnu izgradnju. Također ćete naučiti o tome što sve različite komponente rade.

Čitajte dalje i naučite što je potrebno za izradu vlastitog Arduina!

Ovaj projekt možete pogledati i na mojoj web stranici ovdje.

Korak 1: Mini USB priključak

Prvi dio za lemljenje je mini USB priključak. Ovo će opskrbiti vaš arduino nakon dovršetka, ali za njegovo programiranje bit će potreban RS232 / USB na serijski adapter. Mini USB utičnica ulazi prva tako da je možete umetnuti, preokrenite ploču tako da igle budu okrenute prema gore, a zatim je stavite na stol. Prije nego ga umetnete, savijte mini set od 2 igle malo prema prednjoj strani ploče tako da se lijepo uklopi u rupe na PCB -u. Težina PCB -a držat će konektor na mjestu i možete ga lemiti upravo tamo.

Korak 2: Prikvačite zaglavlja

Igla zaglavlja su sljedeći dijelovi za ući. Trebali biste imati ženska zaglavlja u 6pin x2, 8pin x2 i 10pin x1. Muško zaglavlje 3 × 2 također je potrebno za ICSP (In Circuit Serial Programming) zaglavlje. Svi oni idu oko vanjske strane ploče i savršeno će stati na svoja odgovarajuća mjesta. Lemite ih na isti način kao i USB utičnicu, radeći jedno po jedno zaglavlje. Zaglavlja bi trebala biti savršeno okomita na PCB. Da biste to postigli, lemite samo jednu iglu zaglavlja, a zatim držeći zaglavlje rukom ponovno otopite lem i postavite zaglavlje u okomiti položaj. Uvjerite se da je također postavljen u ravnini s daskom cijelom dužinom. Držite ga na mjestu dok se lem ne stvrdne, a zatim nastavite lemiti ostatak igle.

Korak 3: IC utičnica

Brzi savjet za lemljenje ostalih komponenti: Svi dijelovi kabela mogu se prvo postaviti kroz ploču, a zatim saviti u stranu tako da će komponente ostati u ploči kad je prevrnete. To će uvelike olakšati lemljenje jer će se komponente držati na mjestu.

Počnite postavljanjem 28 -pinske IC utičnice. Obavezno poravnajte zavoj na jednom kraju s crtežom na PCB -u. To vam omogućuje da znate na koji način umetnuti mikrokontroler AtMega328P. Iako su pinovi na ovoj utičnici kraći od otpornika ili kondenzatora, oni se i dalje mogu saviti kako bi držali komponentu na mjestu dok je lemite.

Korak 4: Otpornici

Slijede 3 otpornika. Nije važno na koji su način postavljeni - otpornici nisu polarizirani. Postoje 2 1K ohmska otpornika kao otpornici za ograničavanje struje za LED diode i 10K ohmski otpornici kao pull-up otpornik na liniji za resetiranje. Otpornici od 1K ohma odabrani su za LED umjesto uobičajenih 220 ohma tako da će LED diode imati manju struju koja prolazi kroz njih, pa će tako djelovati više kao indikatori nego svjetiljka.

Korak 5: LED diode

Postoje 2 LED diode, jedna kao indikator napajanja, a druga na pinu 13 Arduina. Duža noga na LED diodama označava pozitivnu stranu (anodu). Stavite dužu nogu na stranu označenu s + u PCB -u. Negativni vod kao LED također je spljošten sa strane, tako da još uvijek možete dešifrirati pozitivne (anodne) i negativne (katodne) vodiče ako su izrezani.

Korak 6: Oscilator

Slijedi kristalni oscilator i 2 22pF keramička kondenzatora. Nije važno na koji način se bilo što od toga stavlja - keramički kondenzatori i kristalni oscilatori nisu polarizirani. Ove komponente će Arduinu dati vanjski signal takta od 16 MHz. Arduino može proizvesti unutarnji sat od 8 MHz, pa ove komponente nisu strogo potrebne, ali dopuštaju mu da radi punom brzinom.

Korak 7: Resetirajte prekidač

Prekidač za resetiranje može ići sljedeće. Noge na prekidaču ne moraju biti savijene, trebale bi se držati u utoru.

Korak 8: Keramički kondenzatori

Slijede 4 keramička kondenzatora od 100 nF (nano Farad). C3 i C9 pomažu u izravnavanju malih skokova napona na vodovima od 3,3 V i 5 V za isporuku čiste energije Arduinu. C7 je u seriji s vanjskom linijom za reset kako bi vanjski uređaj (USB na serijski pretvarač) mogao resetirati Arduino u pravo vrijeme kako bi ga programirao. C4 je na Arduinovom AREF (Analog Reference) pinu i GND -u kako bi osigurao da Arduino mjeri točne analogne vrijednosti na svojim analognim ulazima. Bez C4, AREF bi se smatrao "plutajućim" (nije spojen na napajanje ili uzemljenje) i uzrokovat će netočnosti u analognim očitanjima jer će plutajući pin prihvatiti bilo koji napon oko sebe, uključujući i male izmjenične signale u vašem tijelu koji su došli od ožičenja oko vas. Opet, keramički kondenzatori nisu polarizirani, pa nije važno na koji način ćete ih staviti.

Korak 9: PTC osigurač

Sada možete instalirati PTC (pozitivni temperaturni koeficijent) osigurač. PTC osigurač nije polariziran pa se može postaviti na bilo koji način. Ovo ide odmah iza USB utičnice. Ako vaš krug pokuša izvući više od 500 mA struje, ovaj PTC osigurač počet će se zagrijavati i povećavati otpor. Ovo povećanje otpora smanjit će struju i zaštititi USB priključak. Ova zaštita je u strujnom krugu samo kada se Arduino napaja preko USB -a, pa prilikom napajanja Arduina putem DC priključnice ili vanjskog napajanja, provjerite je li vaš krug ispravan. Povucite noge do kraja kroz rupe, čak i iza zavoja. Ovdje će vam pomoći kliješta.

Korak 10: Elektrolitički kondenzatori

Sljedeći se mogu staviti 3 47uF (microFarad) elektrolitički kondenzatori. Duža noga na njima je pozitivna, ali češća identifikacija je bojanje kućišta sa strane negativne noge. Uvjerite se da kada ih stavite, pozitivna noga ide prema oznaci + na ploči. Ovi kondenzatori izglađuju veće nepravilnosti ulaznog napona, kao i vodove 5V i 3.3V, tako da vaš Arduino dobiva stalnih 5V/3.3V umjesto promjenjivog napona.

Korak 11: DC Jack

Slijedi DC ulazna utičnica. Isti posao kao i sve ostale komponente, umetnite je i preokrenite ploču na nju kako bi ostala na mjestu dok je lemite. Savijanje nogu može biti malo teško jer su debele pa ovu uvijek možete držati na mjestu na isti način kao i mini USB priključak koji je ranije lemljen. Ovaj će ići samo na jedan način - s utičnicom okrenutom prema vanjskoj strani ploče.

Korak 12: Regulatori napona

Sada dva regulatora napona. Stavite ih na prava mjesta. Oboje su označeni, pa samo upišite zapis na ploči s pisanjem na regulatorima. Regulator od 3,3 V je LM1117T-3,3, a regulator od 5 V je LM7805. Obojica su linearni regulatori napona, što znači da će ulazna i izlazna struja biti iste. Recimo da je ulazni napon 9V, a izlazni napon 5V, oba pri 100mA struje. Razliku u ulaznom i izlaznom naponu regulator će rasipati kao toplinu. U ovoj situaciji, (9V-4V) x 0,1A = 0,4 W topline koju će regulator odvoditi. Ako ustanovite da se regulator zagrijava tijekom uporabe, to je normalno, ali ako vuče veliku struju i postoji velika razlika napona, tada bi mogao biti potreban hladnjak na regulatoru. Sada, da biste ih lemili na ploču, metalni jezičak s jedne strane trebao bi ići prema onoj strani ploče koja ima dvostruku liniju. Da biste ih učvrstili dok ih ne zalemite, savijte jednu nogu na jednu stranu, a drugu dvije na drugu stranu. Nakon što je lemljeno na mjestu, savijte 5V regulator prema vanjskoj strani ploče i 3.3V regulator prema unutarnjoj strani ploče.

Korak 13: Umetanje AtMega328P IC -a

Posljednji dio je stavljanje mikrokontrolera u utičnicu. Poravnajte divote u utičnici i na IC -u, a zatim poravnajte sve pinove. Nakon što ga postavite, možete ga gurnuti prema dolje. Bit će potrebno malo više sile nego što biste očekivali, stoga pazite da ravnomjerno pritisnete kako ne biste savili niti jednu iglu.

Korak 14: Nekoliko napomena opreza s vašim Arduinom

• NIKADA ne povezujte USB i vanjsko napajanje na Arduino u isto vrijeme. Iako oboje mogu biti ocijenjeni na 5V, često nisu baš 5V. Mala razlika napona između dva izvora napajanja uzrokuje kratki spoj na ploči.
• NIKADA nemojte povlačiti više od 20 mA struje iz bilo kojeg izlaznog pina (D0-D13, A0-A5). Ovo će ispržiti mikrokontroler.
• NIKADA nemojte izvlačiti više od 800mA iz regulatora 3.3V ili više od 1A iz regulatora 5V. Ako vam je potrebno više energije, upotrijebite vanjski adapter za napajanje (USB banka za napajanje dobro radi za 5 V). Većina Arduina generira svoju snagu od 3,3 V iz USB -a na serijski čip na ploči. Oni su sposobni samo za izlaz 200mA, pa ako koristite drugi Arduino, pazite da ne izvučete više od 200mA sa 3,3V pina.
• NIKADA nemojte stavljati više od 16V u istosmjernu utičnicu. Korišteni elektrolitski kondenzatori imaju nazivnu snagu od samo 16V.

Korak 15: Nekoliko savjeta / zanimljivih činjenica

• Ako ustanovite da vašem projektu treba puno pinova, analogni ulazni pinovi se također mogu koristiti kao digitalni izlazi. A0 = D14, do A5 = D19.
• Naredba analogWrite () je zapravo PWM signal, a ne analogni napon. PWM signali dostupni su na pinovima 3, 5, 6, 9, 10 i 11. Oni su korisni za kontrolu svjetline LED diode, upravljanje motorima ili generiranje zvukova. Da biste dobili audio signal na izlaznim pinovima PWM -a, upotrijebite funkciju ton ().
• Digitalni pinovi 0 i 1 su TX i RX signali za AtMega328 IC. Ako je moguće, nemojte ih koristiti u svojim programima, ali ako morate, možda ćete morati odspojiti dijelove s tih iglica tijekom programiranja Arduina.
• SDA i SCL pinovi za i2c komunikaciju zapravo su pinovi A4 i A5. Ako koristite komunikaciju i2c, pinovi A4 i A5 ne mogu se koristiti u druge svrhe.

Korak 16: Programiranje vašeg Arduina

Najprije isključite vanjsko napajanje kako biste izbjegli nestanak 2 različita izvora napajanja. Sada priključite USB na serijski adapter na zaglavlje odmah iza mini USB napajanja. Povežite ga prema sljedećem:

Arduino USB na serijski adapter

GND GND (uzemljenje)

VCC VCC (snaga)

DTR DTR (pin za poništavanje)

TX RX (podaci)

RX TX (podaci)

Da, TX i RX iglice se ipak preokrenu. TX je prijenosni pin, a RX prijemni pin, pa ako imate 2 spojena prijenosna pina, ne bi se dogodilo mnogo. Ovo je jedna od najčešćih zamki za početnike.

Provjerite je li kratkospojnik na USB -serijskom adapteru postavljen na 5V.

Priključite USB na serijski adapter u računalo, odaberite odgovarajući COM port (ovisi o vašem računalu) i ploču (Arduino UNO) u izborniku Alati Arduino IDE -a (preuzeto s Arduino.cc), a zatim sastavite i prenesite svoj program.

Korak 17: Testiranje s treptavom skicom

Prvo što trebate učiniti je treptati LED diodu. Ovo će vas upoznati s Arduino IDE -om i programskim jezikom te osigurati da vaša ploča radi ispravno. Idite na primjere, pronađite Blink primjer, zatim sastavite i prenesite na Arduino ploču kako biste bili sigurni da sve radi. Trebali biste vidjeti da LED dioda pričvršćena na pin 13 počinje treptati uključeno i isključeno u intervalima od 1 sekunde.