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

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

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. Naučit ćete i o tome što sve različite komponente rade.

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

Ovaj projekat možete pogledati i na mojoj web stranici ovdje.

Korak 1: Mini USB konektor

Prvi dio za lemljenje je mini USB konektor. 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 će držati konektor na mjestu i možete ga lemiti upravo tamo.

Korak 2: Zakačite zaglavlja

Igla zaglavlja su sledeći delovi. Trebalo bi da imate ženska zaglavlja u 6pin x2, 8pin x2 i 10pin x1. Muško zaglavlje 3 × 2 je također potrebno za ICSP (In Circuit Serial Programming) zaglavlje. Svi oni idu oko vanjske strane ploče i savršeno će se uklopiti na svoja odgovarajuća mjesta. Lemite ih istom metodom kao USB utičnica, 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 ponovo otopite lem i postavite zaglavlje u okomiti položaj. Uvjerite se da također leži u ravnini s daskom cijelom dužinom. Držite ga na mjestu dok se lem ne stvrdne, a zatim nastavite sa lemljenjem ostatka igle.

Korak 3: IC utičnica

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

Počnite postavljanjem 28 -polne IC utičnice. Obavezno poravnajte prekretnicu na jednom kraju s crtežom na PCB -u. Ovo vam omogućava 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 način su 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 baterijska lampa.

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 + u PCB -u. Negativni vod kao LED diode je također spljošten sa strane, tako da još uvijek možete dešifrirati pozitivne (anodne) i negativne (katodne) vodiče ako su odrezani.

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: Resetujte prekidač

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

Korak 8: Keramički kondenzatori

4 100nF (nano Farad) keramički kondenzatori mogu biti sljedeći. C3 i C9 pomažu u ublažavanju malih skokova napona na linijama 3,3 V i 5 V za isporuku čiste energije Arduinu. C7 je u seriji s vanjskom linijom za resetiranje kako bi omogućio vanjskom uređaju (USB na serijski pretvarač) da resetira Arduino u pravo vrijeme kako bi ga programirao. C4 se nalazi na Arduinovom AREF (Analog Reference) pinu i GND -u kako bi se osiguralo 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 male izmjenične naizmjenične 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 će se početi zagrijavati i povećavati otpor. Ovo povećanje otpora će smanjiti struju i zaštititi USB priključak. Ova zaštita je u strujnom krugu samo kada se Arduino napaja preko USB -a, pa pri napajanju Arduina putem DC priključnice ili vanjskog napajanja provjerite je li vaše kolo ispravno. 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 boja kućišta sa strane negativne noge. Uvjerite se da kada ih stavite, pozitivna noga ide prema oznaci + na ploči. Ovi kondenzatori izglađuju veće nepravilnosti na ulaznom naponu, 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 konektor koji je ranije lemljen. Ovaj će ići samo na jedan način - sa 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 natpis na tabli sa zapisom na regulatorima. Regulator 3.3V je LM1117T-3.3, a regulator 5V LM7805. Oba 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 na 100mA struje. Razlika u ulaznom i izlaznom naponu će se kao toplina rasipati regulatorom. 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 regulator 5V prema van ploče i regulator 3.3V prema unutrašnjosti 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 na mjesto, možete ga gurnuti prema dolje. Trebat će malo veća sila 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 nemojte povezivati 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 treba 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 DC utičnicu. Korišteni elektrolitski kondenzatori imaju nazivnu snagu od samo 16V.

Korak 15: Nekoliko savjeta / zanimljivih činjenica

• Ako ustanovite da vašem projektu treba mnogo pinova, analogni ulazni pinovi se mogu koristiti i 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, koristite 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 pinova tijekom programiranja Arduina.
• SDA i SCL pinovi za i2c komunikaciju su zapravo pinovi A4 i A5. Ako koristite komunikaciju i2c, pinovi A4 i A5 ne mogu se koristiti u druge svrhe.

Korak 16: Programiranje vašeg Arduina

Prvo 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 (napajanje)

DTR DTR (pin za poništavanje)

TX RX (podaci)

RX TX (podaci)

Da, TX i RX pinovi se ipak okreću. 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), zatim sastavite i prenesite svoj program.

Korak 17: Testiranje sa treptavom skicom

Prva stvar koju trebate učiniti je da zatreperite LED diodom. Ovo će vas upoznati sa Arduino IDE -om i programskim jezikom i 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. Trebalo bi da vidite da LED dioda pričvršćena na pin 13 počinje da treperi i gasi se u intervalima od 1 sekunde.