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

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

Simulacija kola je tehnika u kojoj računarski softver simulira ponašanje elektroničkog kola ili sistema. Novi projekti mogu se testirati, ocijeniti i dijagnosticirati bez stvaranja kola ili sistema. Simulacija kruga može biti koristan alat u rješavanju problema u sistemu za prikupljanje podataka prije nego što se zaista otkloni problem sa nivoom kruga. Ovo omogućava dizajneru da utvrdi ispravnost i efikasnost dizajna prije nego što se sistem zaista izgradi. Slijedom toga, korisnik može istražiti prednosti alternativnih dizajna bez stvarne fizičke izgradnje sistema. Istražujući efekte konkretnih odluka o projektiranju u fazi projektiranja, a ne u fazi izgradnje, ukupni troškovi izgradnje sistema značajno se smanjuju.

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

Jeste li ikada osjetili nedostatak ulazno-izlaznih iglica na Arduinu? Ako ste mislili voziti tone LED dioda ili želite napraviti LED kocku, mislim da ste definitivno osjetili nedostatak I/O pinova. Znate li da možete upravljati neograničenim brojem LED dioda koristeći samo 3 pina Arduina? Da, registri smjena pomoći će vam da napravite ovu magiju. 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 lux mjeračem koristeći šest 7 -segmentnih ekrana. Prije nego što sam konačno napravio hardversko kolo, simulirao sam krug u Tinkercadu jer je s njima uključeno mnogo veze. Simulacija vas može učiniti sigurnijima i možete testirati finalizaciju vašeg kruga bez ikakvih fizičkih pokušaja i grešaka. Očigledno, to će vam pomoći da uštedite svoj skupi hardver i dragocjeno vrijeme.

Simulaciji možete pristupiti ovdje:

Korak 1: Sačuvajte svoj hardver od spaljivanja

Kao i druga elektronička kola, LED sklopovi su vrlo osjetljivi na struju. LED gori ako teče više struje od nazivne (npr. 20mA). Izbor odgovarajućeg otpornika vrlo je važan za pravilnu svjetlinu bez sagorijevanja krugova ili LED dioda.

Tinkercad kola imaju odlične karakteristike. Prikazuje vam ako kroz elemente kruga teče više od nazivne struje. U sljedećem krugu spojio sam sedmo segmentni ekran direktno na registar pomaka bez ikakvog otpornika. Nije sigurno za registar čak ni za sedmosegmentni ekran i oba se mogu spaliti ovom vezom. Tinkercad pokazuje činjenicu po crvenim zvijezdama.

U sljedećem krugu, svakom segmentu LED diode dodao sam jedan otpornik od 180 ohma. Kroz svaki segment ekrana protiče struja od 14,5 mA, što je ušteda za ekran. Ali 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 ekrana (14,5 x 3 = 43,5 mA). Ako više od tri segmenta dođu na IC, mogu se spaliti (npr. 14,5 x 4 = 58mA). Većina proizvođača ne obraća pažnju na ovu činjenicu. Oni izračunavaju vrijednost otpornika uzimajući u obzir samo prikaz.

Ali ako simuliraju kolo u Tinkercadu, šansa da naprave ovu grešku ide na nulu. Zato što će vas Tinkercad upozoriti pokazujući crvenu zvezdu.

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

Sljedeći dizajn je savršen pri odabiru otpornika od 470 ohma za svaki segment ekrana. Skica Attache Arduino korištena je pri simulaciji kola.

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

Mjerenje struje i napona velika je muka za elektroničko kolo, posebno je potrebno više paralelnih mjerenja. Tinkercad simulacija može vrlo lako riješiti ovaj problem. Vrlo lako možete izmjeriti trenutni napon i otpor. To možete učiniti za više grana odjednom. Sljedeće podešavanje 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 efikasno. Ako želite mjeriti više struja grana odjednom pomoću multimetra iz praktičnog kruga, bit će jako teško. Ali 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 upotreba serijskog monitora

Jedna od zanimljivih i korisnih karakteristika Tinkercad sklopa je ta što ima uređivač koda i možete pisati program za Arduino i ESP8266 direktno iz njegovog okruženja. Također možete razviti program pomoću grafičkog okruženja odabirom načina blokiranja. Od velike je pomoći proizvođačima i hobistima koji nemaju iskustva u programiranju.

Takođe ima ugrađeni program za otklanjanje grešaka odakle možete otkloniti greške u kodu. Otklanjanje grešaka će vam pomoći da identifikujete grešku (grešku) u vašem kodu i ispravite je (otklonite greške).

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

Sklopu možete pristupiti sa veze:

Korak 4: Simulacija velikog i složenog kola (sat sa termometrom i luksmetrom)

U Tinkercadu možete simulirati bilo koje složeno kolo prije nego što ga učinite praktičnim. Može vam uštedjeti dragocjeno vrijeme. Šansa za pogrešku u složenom krugu je velika. Ako ga prvo testirate u Tinkercadu, to može biti vrlo efikasno jer znate da će vaš krug i program raditi ili ne. Kao rezultat toga, također možete izmijeniti i ažurirati svoj krug prema svojim potrebama.

Simulirao sam složeno kolo u Tinkercadu i to je sat sa krugom sa termometrom i lux metrom. Krug se napaja iz 9V baterije sa 5V regulatorom. Šest, sedam segmentni ekran se koristi za prikaz vremena satima, minutima i sekundama. Četiri tipke koje koriste jedan analogni ulaz koriste se za podešavanje vremena. Za postavljanje alarma povezan je zujalica. LM35 IC se koristi za prikaz osjetljivosti temperature okoline. 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 nivo luksa za drugi pritisak.

Korak 5: Implementacija pomoću hardvera

Nakon simulacije kruga i podešavanja programa i vrijednosti otpora, savršeno je vrijeme za praktično provođenje kruga. Praktično kolo se može implementirati na matičnu 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 je za složeno kolo.

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

1. Domaća štampana ploča, 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 niskim cijenama. SeeedStudio Fusion PCB i JLCPCB dva su najistaknutija pružatelja usluga. Možete isprobati jedno od ovih.

[Napomena: Neke slike se prikupljaju s interneta.]

Druga nagrada u izazovu Savjeti i trikovi za elektroniku