Klon kompatibilan sa Arduino-om uradi sam: 21 korak (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Arduino je vrhunski alat u arsenalu proizvođača. Trebali biste biti u mogućnosti izgraditi vlastiti! U prvim danima projekta, oko 2005. godine, dizajn je bio sastavljen od svih dijelova, a komunikacija se odvijala putem RS232 serijskog kabela. Datoteke su još uvijek dostupne, pa ih možete sami izraditi, a ja ih imam, ali nema mnogo računara sa starijim serijskim portovima.

Uskoro je uslijedila Arduino USB verzija koja je vjerojatno uvelike pridonijela uspjehu projekta jer je omogućavala jednostavno povezivanje i komunikaciju. Međutim, to je imalo svoju cijenu: komunikacijski čip FTDI došao je samo u paketu za površinsko montiranje. I za njega su dostupni planovi, ali lemljenje na površini nije nadmoćno za većinu početnika.

Novije Arduino ploče koriste čipove 32U4 s ugrađenim USB -om (Leonardo) ili odvojene Atmelove čipove za USB (UNO), koji nas i dalje ostavljaju na teritoriju površinske montaže. U jednom trenutku postojao je "TAD" iz Opasnih uređaja koji je koristio PIC kroz rupu za USB, ali ne mogu pronaći ništa na webu od njih.

Evo nas. Čvrsto vjerujem da bi početnik, poput Jedi viteza, trebao biti u mogućnosti izgraditi vlastiti Arduino (laka sablja). "Elegantno oružje iz civilizovanijeg doba". Moje rješenje: napravite FTDI čip kroz rupu koristeći paket za površinsko montiranje! To mi omogućava da izvedem površinsko montiranje i ponudim preostali projekt kao DIY prolazna rupa! Dizajnirao sam ga i u Open Source KiCad -u, tako da možete proučavati datoteke dizajna, mijenjati ih i okretati vlastitu verziju.

Ako mislite da je ovo glupa ideja ili volite lemljenje na površinskoj ploči, pogledajte moj Leonardo Clone, inače čitajte dalje…

Korak 1: Dijelovi i potrošni materijal

Cijeli materijal se nalazi na

Jedinstveni dijelovi ovoga su ploče, jedna za Arduino i jedna za FTDI čip. Možete naručiti OSH Park da vam ih napravi ili koristiti dizajnerske datoteke sa svojom omiljenom pansionskom kućom.

Komplet za ovaj projekat dostupan je na Tindie.com. Kupovinom kompleta uštedjet ćete vrijeme i troškove naručivanja od nekoliko različitih dobavljača i izbjeći ćete minimalnu premiju za naručivanje PCB -a. Također će vam pružiti testirani površinski montirani čip FDTI kroz otvor, kao i unaprijed bljeskajuću Atmegu.

Alati i potrošni materijal: Za svoje radionice koristim SparkFunov početnički alat koji sadrži većinu onoga što vam je potrebno:

• Lemilica.
• Solder
• Kliješta za žice
• Pletenica za lemljenje (nadam se da nije potrebna, ali nikad se ne zna).

Korak 2: Dame i gospodo, počnite s glačanjem

Neću vas pokušavati naučiti lemljenju. Evo nekoliko mojih omiljenih video zapisa koji to prikazuju mnogo bolje nego što mogu:

• Carrie Ann iz Geek Girl Diaries.
• Colin iz Adafruit -a

Uglavnom:

• Pronađite lokaciju na PCB -u pomoću oznaka svilenog sita.
• Savijte dijelove komponenti tako da odgovaraju otisku stopala.
• Lemiti elektrode.
• Odrežite elektrode

Korak 3: Otpornici

Počnimo s otpornicima jer ih ima najviše, najniži su i najlakše se leme. Otpornije su na toplinu i pružit će vam priliku da osvježite svoju tehniku. Oni također nemaju polaritet, pa ih možete postaviti na bilo koji način.

• Počnite s tri 10K ohma (smeđa - crna - narančasta - zlatna), koji se nalaze na nekoliko mjesta na ploči (vidi sliku). To su "pull-up" otpornici koji drže signal na 5V, osim ako se aktivno ne povuku nisko.
• Par od 22 ohma (crveno - crveno - crno - zlato) nalazi se u gornjem lijevom kutu. Oni su dio USB komunikacijskog kruga.
• Par od 470 ohma (žuta, ljubičasta, smeđa, zlatna) sljedeći je u padu. Ovo su otpornici za ograničavanje struje za RX/TX LED diode.
• Pojedinačni 4.7K ohm (žuta, ljubičasta, crvena, zlatna). Neparna lopta za FTDI VCC signal.
• I na kraju, par 1K ohma (smeđa, crna, crvena, zlatna). Ovo su otpornici za ograničavanje struje za napajanje i D13 LED diode (330 ohma bi radilo, ali ne volim ih previše svijetle).

Korak 4: Dioda

Sljedeća je dioda koja štiti krug od obrnute struje iz utičnice. Većina, ali ne i sve komponente će loše reagirati na obrnuti polaritet.

Ima polaritet koji je označen srebrnom trakom na jednom kraju.

Uskladite ga sa oznakom svilenog ekrana i lemljenjem na mjestu.

Korak 5: Regulator napona (5V)

Postoje dva regulatora napona, a glavni je 7805 koji će regulirati dvanaest volti od utičnice do 5 volti koje Atmega 328 treba. Na štampanoj ploči postoje velike bakrene značajke koje pomažu pri rasipanju topline. Savijte elektrode tako da stražnja strana dodiruje ploču s rupom koja je djelomično poravnana s rupom i lemite je na mjestu.

Korak 6: Utičnice

Utičnice omogućavaju umetanje i uklanjanje IC čipova bez lemljenja. Mislim na njih kao na osiguranje jer su jeftini i omogućuju vam zamjenu pregorelog čipa ili preusmjeravanje IC -a ako ga vratite unatrag. Imaju preklop na jednom kraju koji pokazuje smjer čipa, pa ga uskladite sa svilenim ekranom. Lemite dva igla, a zatim proverite da li su pravilno postavljeni pre lemljenja preostalih igala.

Korak 7: Dugme

Arduino obično ima gumb za resetiranje za ponovno pokretanje čipa ako prekine vezu ili ga treba ponovno pokrenuti. Vaš je u gornjem lijevom uglu. Pritisnite ga na mjesto i lemite.

Korak 8: LED diode

Postoji nekoliko LED dioda koje pokazuju status. LED diode imaju polaritet. Duga noga je anoda, ili pozitivna, i ide u okrugli jastučić sa "+" pored. Kratka noga je katoda, ili negativna, i ide u kvadratnu podlogu.

Boja je proizvoljna, ali obično koristim:

• Žuta za RX/TX koji trepere kada čip komunicira ili se programira.
• Zeleno za D13 LED koje program može koristiti za označavanje događaja.
• Crvena za prikaz napona od 5 volti dostupna je putem USB -a ili priključka za napajanje.

Korak 9: Keramički kondenzatori

Keramički kondenzatori nemaju polaritet.

Kondenzatori za izglađivanje snage obično se koriste za uklanjanje prijelaznih stanja iz napajanja na čipove. Vrijednosti su obično navedene u podatkovnom listu komponente.

Svaki IC čip u našem dizajnu ima 0,1uF kondenzator za ujednačavanje snage.

Postoje dva kondenzatora od 1uF za izjednačavanje snage oko regulatora od 3,3 V.

Dodatno, postoji 1uF kondenzator koji pomaže u određivanju vremena funkcije resetiranja softvera.

Korak 10: Elektrolitički kondenzatori

Elektrolitički kondenzatori imaju polaritet koji se mora poštivati. Obično dolaze u većim vrijednostima od keramičkih kondenzatora, ali u ovom slučaju imamo kondenzator od 0,33 uF za ujednačavanje snage oko regulatora 7805.

Duga noga uređaja je pozitivna i ide u kvadratnu podlogu označenu sa "+". Oni imaju tendenciju da "popnu" ako se vrate unatrag, pa ispravite to ili će vam trebati zamjena.

Korak 11: 3.3 Regulator napona

Dok čip Atmega radi na 5 volti, FTDI USB čipu je potrebno 3,3 volta za ispravan rad. Da bismo to osigurali, koristimo MCP1700, a budući da zahtijeva vrlo malo struje, nalazi se u malom paketu TO-92-3 poput tranzistora umjesto u velikom paketu TO-220 poput 7805.

Uređaj ima ravno lice. Uskladite ga sa svilenim ekranom i podesite visinu komponente oko četvrtine inča iznad ploče. Lemljenje na mestu.

Korak 12: Zaglavlja

Ljepota Arduina je standardizirani otisak i ispis. Zaglavlja omogućuju uključivanje "štitova" koji omogućuju brzu promjenu hardward konfiguracija po potrebi.

Obično zalemim po jedan pin svakog zaglavlja, a zatim provjerim poravnanje prije lemljenja preostalih pinova.

Korak 13: Resonator

Atmega čipovi imaju unutarnji rezonator koji može raditi na različitim frekvencijama do 8 Mhz. Vanjski izvor vremena omogućuje čipu rad do 20 Mhz, ali standardni Arduino koristi 16 Mhz što je bila maksimalna brzina čipova Atmega8 korištenih u originalnom dizajnu.

Većina Arduina koristi kristale, koji su precizniji, ali zahtijevaju dodatne kondenzatore. Odlučio sam koristiti rezonator, koji je dovoljno precizan za većinu poslova. Nema polaritet, ali obično se suočavam s oznakama prema van pa znatiželjni proizvođači mogu reći da koristite standardno podešavanje.

Korak 14: Osigurač

Većina Arduina nema osigurače, ali svaki proizvođač koji uči prilično će često (barem u mom slučaju) spojiti stvari pogrešno. Jednostavan ponovno podesivi osigurač pomoći će spriječiti oslobađanje "čarobnog dima" koji zahtijeva zamjenu čipova. Ovaj osigurač će se otvoriti ako se povuče previše struje, a sam će se resetirati kada se ohladi. Nema polaritet, a pregibi u nogama drže ga iznad daske.

Korak 15: Zaglavlja

Još dva zaglavlja, ovo sa muškim iglama. U blizini USB konektora nalaze se tri pina koji omogućuju prebacivanje između USB napajanja i priključka pomoću kratkospojnika. UNO ima kružnost da to učini automatski, ali ja to nisam uspio ponoviti u obliku kroz rupu.

Drugo zaglavlje je zaglavlje sa šest pinova "u sistemskom programiranju". Ovo omogućava povezivanje vanjskog programera za reprogramiranje Atmege direktno ako je potrebno. Ako kupite moj komplet, čip je već učitao firmver ili se Atmega može ukloniti iz utičnice i postaviti direktno u utičnicu za programiranje, pa se ovo zaglavlje rijetko koristi i stoga je izborno.

Korak 16: Priključak za napajanje

Umjesto USB -a, za priključivanje vanjskog napajanja može se koristiti standardni priključak 5,5 x 2,1 mm. Ovaj napaja pin s oznakom "Vin" i napaja regulator napona 7805 koji čini 5 volti. Središnji pin je pozitivan i ulaz može biti do 35V, iako je 12V tipičnije.

Korak 17: USB

Noviji Arduinovi poput Leonarda koriste USB mikro vezu, ali originalna USB B veza je robusna i jeftina i vjerojatno imate mnogo kablova u blizini. Dva velika jezička nisu električno povezana, već su lemljena radi mehaničke čvrstoće.

Korak 18: Čips

Vreme je za instaliranje čipova. Proverite orijentaciju. Ako je utičnica okrenuta unatrag, samo provjerite odgovara li čip oznakama svilenog sita. U orijentaciji s kojom smo radili, dva donja čipa su okrenuta naopačke.

Umetnite čip tako da su noge poravnate s držačima. IC dolazi iz proizvodnje s lagano raširenim nogama, pa će ih trebati saviti u okomito. To se obično već radi za vas u mojim kompletima. Nakon što ste sigurni u orijentaciju, nježno pritisnite obje strane čipa. Proverite da li su noge slučajno preklopljene.

Korak 19: Bljeskalica Bootloader

Bootloader je mali dio koda na čipu koji omogućava jednostavno učitavanje koda putem USB -a. Pokreće se prvih nekoliko sekundi pri uključivanju u potrazi za ažuriranjima, a zatim pokreće postojeći kôd.

Arduino IDE olakšava ažuriranje firmvera, ali zahtijeva vanjski programator. Koristim svoj AVR programator i naravno da ću vam prodati komplet za to. Ako imate programera, ne treba vam Arduino jer možete direktno programirati čip. Nešto poput pilića i jaja.

Druga mogućnost je da kupite Atmegu sa pokretačkim programom koji već postoji:

Pokazat ću vam službena Arduino uputstva jer bi se lako mogla pretvoriti u vlastiti Instructable ako ne budemo oprezni:

Korak 20: Instalirajte Power Jumper i povežite se

Kratkospojnik za napajanje je ručni način odabira izvora napajanja između 5 volti s USB -a ili utičnice. Standardni Arduino imaju sklop za automatsko prebacivanje, ali nisam ga mogao lako implementirati sa dijelovima kroz rupe.

Ako kratkospojnik nije instaliran, nema napajanja. Ako odaberete utičnicu i nemate ništa priključeno, nema napajanja. Zato postoji crvena LED lampica koja vam pokazuje imate li napajanje.

U početku želite provjeriti komunicira li Arduino putem USB -a, pa postavite kratkospojnik na tu postavku. Pažljivo priključite svoj Arduino u računar na satu. Ako nabavite "neprepoznati USB uređaj", isključite utikač i počnite rješavati probleme.

U suprotnom, upotrijebite svoj Arduino IDE za postavljanje osnovne skice o treptaju. Koristite "Arduino UNO" kao ploču. Slijedite upute ovdje:

Korak 21: Rješavanje problema

Pri početnom uključivanju uvijek tražite naznake uspjeha ili neuspjeha i spremni ste brzo isključiti ploču ako stvari ne idu kako se očekivalo. Ne gubite srce ako uspjeh nije trenutan. Na svojim radionicama pokušavam potaknuti:

• Strpljenje, ovo nije uvijek lako, ali obično se isplati.
• Upornost, nećete riješiti problem ako odustanete.
• Pozitivan stav, možete to shvatiti, čak i ako vam je potrebna pomoć za to.

Kad god se borim s problemom, uvijek si govorim da je teže riješiti, veća će nagrada ili učenje biti za njegovo rješavanje.

Imajući to na umu, počnite s jednostavnim stvarima:

• Pregledajte lemne spojeve na stražnjoj strani ploče retuširajući sve spojeve koji izgledaju sumnjivo.
• Provjerite da li su IC čipovi ispravno usmjereni i da se nijedan od kabela nije presavio nakon umetanja.
• Je li crvena LED lampica uključena kada je uključena? Ako nije, provjerite kratkospojnike za napajanje i USB lemne spojeve.
• Provjerite jesu li ostale komponente s polaritetom pravilno usmjerene.
• Potražite druge tragove poput poruka o grešci ili zagrijavanja komponenti.

Ako i dalje imate problema, zatražite pomoć. Pišem Instructables jer želim podučavati i pomagati onima koji žele učiti. Navedite dobar opis simptoma i korake koje ste učinili da pronađete greške. Fotografija visoke rezolucije prednje i stražnje strane ploče može također pomoći. Nikad ne odustaj. Svaka borba je lekcija.