წვრილმანი Arduino- თავსებადი კლონი: 21 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

Arduino არის საბოლოო ინსტრუმენტი შემქმნელის არსენალში. თქვენ უნდა შეძლოთ საკუთარი თავის აშენება! პროექტის ადრეულ დღეებში, დაახლოებით 2005 წელს, დიზაინი იყო ყველა ხვრელი და კომუნიკაცია ხდებოდა RS232 სერიული კაბელის საშუალებით. ფაილები ჯერ კიდევ ხელმისაწვდომია, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ თქვენი საკუთარი, მე კი მაქვს, მაგრამ ბევრ კომპიუტერს არ აქვს ძველი სერიული პორტი.

Arduino USB ვერსია მალევე მოჰყვა და, ალბათ, დიდი წვლილი შეიტანა პროექტის წარმატებაში, რადგანაც შესაძლებელი გახადა მარტივი კავშირი და კომუნიკაცია. თუმცა, ამას ფასი მოჰყვა: FTDI საკომუნიკაციო ჩიპი მხოლოდ ზედაპირზე დამონტაჟებულ პაკეტში მოვიდა. გეგმები ჯერ კიდევ ხელმისაწვდომია მისთვისაც, მაგრამ ზედაპირზე დამონტაჟება უმეტეს დამწყებთათვის სცილდება.

უახლესი Arduino დაფები იყენებენ 32U4 ჩიპებს ჩაშენებული USB (ლეონარდო), ან ცალკე Atmel ჩიპებს USB- ისთვის (UNO), ორივე მათგანი კვლავ გვტოვებს ზედაპირის მთაზე. ერთ მომენტში იყო "TAD" საშიში მოწყობილობებისგან, რომლებიც იყენებდნენ PIC ხვრელს USB– ის გასაკეთებლად, მაგრამ მე მათ ინტერნეტში ვერაფერს ვპოულობ.

ასე რომ, ჩვენ აქ ვართ. მე მტკიცედ მჯერა, რომ დამწყებმა, ჯედაი რაინდის მსგავსად, უნდა შეძლოს საკუთარი არდუინოს (მსუბუქი საბერი) შექმნა. "ელეგანტური იარაღი უფრო ცივილიზებული ასაკიდან". ჩემი გამოსავალი: გააკეთეთ FTDI ჩიპი ზედაპირზე დამონტაჟებული პაკეტის გამოყენებით! ეს მაძლევს საშუალებას გავაკეთო ზედაპირის მთა და შევთავაზო დარჩენილი პროექტი წვრილმანი ხვრელის სახით! მე ასევე დავამუშავე ის ღია კოდში KiCad, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ შეისწავლოთ დიზაინის ფაილები, შეცვალოთ ისინი და დაატრიალოთ თქვენი საკუთარი ვერსია.

თუ ფიქრობთ, რომ ეს სულელური იდეაა, ან გიყვართ ზედაპირზე შედუღება, გადახედეთ ჩემს ლეონარდო კლონს, წინააღმდეგ შემთხვევაში, წაიკითხეთ. რა რა

ნაბიჯი 1: ნაწილები და მასალები

მასალების სრული ბილიკი განთავსებულია

ამის უნიკალური ნაწილებია მიკროსქემის დაფები, ერთი არდუინოსთვის და ერთი FTDI ჩიპისთვის. თქვენ შეგიძლიათ OSH Park გააკეთოთ ისინი თქვენთვის, ან გამოიყენოთ დიზაინის ფაილები თქვენი საყვარელი დაფის სახლთან ერთად.

ამ პროექტის ნაკრები ხელმისაწვდომია Tindie.com– ზე. ნაკრების შეძენა დაზოგავს თქვენს დროსა და ხარჯს სხვადასხვა მწარმოებლებისგან შეკვეთისთვის და თავიდან აიცილებთ PCB შეკვეთის მინიმალურ პრემიას. ის ასევე მოგაწვდით აპრობირებულ ზედაპირზე დამონტაჟებულ FDTI ჩიპს, ასევე წინასწარ განათებულ ატმეგას.

ინსტრუმენტები და მასალები: ჩემი სემინარებისათვის ვიყენებ SparkFun– ის დამწყებთათვის ToolKit– ს, რომელსაც აქვს ყველაზე მეტად ის, რაც გჭირდებათ:

• გასაყიდი რკინა.
• Solder
• მავთულხლართები
• Desoldering ლენტები (იმედია არ არის საჭირო, მაგრამ თქვენ არასოდეს იცით).

ნაბიჯი 2: ქალბატონებო და ბატონებო, დაიწყეთ უთოები

არ ვაპირებ გასწავლოთ შედუღება. აქ არის რამოდენიმე ჩემი საყვარელი ვიდეო, რომელიც აჩვენებს მას ჩემზე უკეთესად:

• კერი ენკი Geek Girl Diaries– დან.
• კოლინი ადაფრუტიდან

Ზოგადად:

• იპოვეთ მდებარეობა PCB– ზე აბრეშუმის ეკრანის მარკირების გამოყენებით.
• წარმართონ კომპონენტი იწვევს ფეხის ანაბეჭდის მორგებას.
• გამყინეთ წამყვანი.
• მოჭრილი ლიდერობს

ნაბიჯი 3: რეზისტორები

დავიწყოთ რეზისტორებით, ვინაიდან ისინი ყველაზე უხვი, ყველაზე დაბალი დასაჯდომი ადგილებია და ყველაზე ადვილი შესადუღებელი. ისინი უფრო სითბოს მდგრადია და მოგცემთ შანსს, გააუმჯობესოთ თქვენი ტექნიკა. მათ ასევე არ აქვთ პოლარობა, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ განათავსოთ ისინი ორივე გზით.

• დაიწყეთ სამი 10K ომით (ყავისფერი - შავი - ნარინჯისფერი - ოქრო), რომლებიც დაფაზე რამდენიმე ადგილას არის (იხ. სურათი). ეს არის "გამწევი" რეზისტორები, რომლებიც ინარჩუნებენ სიგნალს 5 ვ-ზე, თუ ისინი აქტიურად არ გაიწევიან დაბალ დონეზე.
• წყვილი 22 ომი (წითელი - წითელი - შავი - ოქრო) არის ზედა მარცხენა კუთხეში. ეს არის USB საკომუნიკაციო წრის ნაწილი.
• წყვილი 470 Ohm (ყვითელი, იისფერი, ყავისფერი, ოქრო) არის შემდეგი პირობა ქვემოთ. ეს არის მიმდინარე შეზღუდვის რეზისტორები RX/TX LED- ებისთვის.
• მარტოხელა 4.7K ohm (ყვითელი, იისფერი, წითელი, ოქრო). უცნაური ბურთი FTDI VCC სიგნალისთვის.
• და ბოლოს, 1K ომის წყვილი (ყავისფერი, შავი, წითელი, ოქრო). ეს არის დენის და D13 LED- ების შეზღუდვის რეზისტორები (330 ოჰამი იმუშავებდა, მაგრამ მე არ მომწონს ისინი ძალიან ნათელი).

ნაბიჯი 4: დიოდი

შემდეგ ჩვენ გვაქვს დიოდი, რომელიც იცავს სქემას საპირისპირო დენისგან დენის ჯეკისგან. უმეტესობა, მაგრამ არა ყველა კომპონენტი ცუდად რეაგირებს საპირისპირო პოლარობაზე.

მას აქვს პოლარობა, რომელიც აღნიშნულია ვერცხლის ზოლზე ერთ ბოლოზე.

შეუსაბამეთ მას აბრეშუმის ეკრანის მარკირება და შედუღება ადგილზე.

ნაბიჯი 5: ძაბვის რეგულატორი (5V)

არსებობს ძაბვის ორი რეგულატორი, და მთავარი არის 7805, რომელიც არეგულირებს თორმეტ ვოლტს ჯეკიდან 5 ვოლტამდე, რაც Atmega 328 სჭირდება. დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფაზე არის დიდი სპილენძის მახასიათებლები, რომლებიც სითბოს გაფრქვევას უწყობს ხელს. მოხარეთ ლიდერობები ისე, რომ უკანა მხარე შეეხოს დაფას ხვრელით, რომელიც ნაწილობრივ ხვრელთან არის მიბმული და ადგილზე გამაგრებულია.

ნაბიჯი 6: სოკეტები

სოკეტები საშუალებას იძლევა IC ჩიპების ჩასმა და ამოღება შედუღების გარეშე. მე მათ ვთვლი დაზღვევად, რადგან ისინი იაფია და საშუალებას მოგცემთ შეცვალოთ აფეთქებული ჩიპი ან გადააკეთოთ IC, თუ ჩამორჩება უკან. მათ აქვთ ერთ ბოლოში ჩიპის მიმართულების საჩვენებლად, ამიტომ შეუსაბამეთ მას აბრეშუმის ეკრანს. შეაერთეთ ორი ქინძისთავი და შემდეგ შეამოწმეთ, რომ ის სწორად არის მოთავსებული, სანამ დარჩენილ ქინძისთავებს შეაერთებთ.

ნაბიჯი 7: ღილაკი

როგორც წესი, Arduino– ს აქვს გადატვირთვის ღილაკი ჩიპის გადატვირთვისთვის, თუ ის გათიშულია ან საჭიროა გადატვირთვა. შენი მარცხენა ზედა კუთხეშია. დააჭირეთ მას ადგილზე და შედუღეთ.

ნაბიჯი 8: LED- ები

არსებობს რამოდენიმე LED, რომელიც მიუთითებს სტატუსს. LED- ებს აქვთ პოლარობა. გრძელი ფეხი არის ანოდი, ანუ პოზიტიური და მიდის მრგვალ ბალიშში "+" გვერდით. მოკლე ფეხი არის კათოდი, ანუ უარყოფითი და მიდის კვადრატულ ბალიშზე.

ფერი არის თვითნებური, მაგრამ მე ჩვეულებრივ ვიყენებ:

• ყვითელი RX/TX, რომელიც აციმციმდება ჩიპის კომუნიკაციისას ან პროგრამირების დროს.
• მწვანე D13 LED- ისთვის, რომელიც პროგრამამ შეიძლება გამოიყენოს მოვლენების მითითებისთვის.
• 5 ვოლტიანი სიმძლავრის საჩვენებლად წითელი ხელმისაწვდომია USB ან დენის ჯეკის საშუალებით.

ნაბიჯი 9: კერამიკული კონდენსატორები

კერამიკულ კონდენსატორებს არ აქვთ პოლარობა.

დენის გამათბობელი კონდენსატორები, როგორც წესი, გამოიყენება ჩიპებზე კვების ბლოკიდან გარდამავალი სისტემის ამოსაღებად. ღირებულებები, როგორც წესი, მითითებულია კომპონენტის მონაცემთა ფურცელში.

ჩვენს დიზაინში თითოეულ IC ჩიპს აქვს 0.1uF კონდენსატორი ენერგიის შესამცირებლად.

არსებობს ორი 1uF კონდენსატორი 3.3 ვოლტის მარეგულირებლის გარშემო სიმძლავრის შესამცირებლად.

გარდა ამისა, არსებობს 1uF კონდენსატორი, რომელიც ეხმარება პროგრამული უზრუნველყოფის გადატვირთვის ფუნქციის დროში.

ნაბიჯი 10: ელექტროლიტური კონდენსატორები

ელექტროლიტურ კონდენსატორებს აქვთ პოლარობა, რომელიც უნდა იყოს დაცული. ისინი, როგორც წესი, უფრო დიდი ღირებულებით გამოირჩევიან, ვიდრე კერამიკული კონდენსატორები, მაგრამ ამ შემთხვევაში ჩვენ გვაქვს 0.33 uF კონდენსატორი ენერგიის შესამცირებლად 7805 მარეგულირებლის გარშემო.

მოწყობილობის გრძელი ფეხი დადებითია და მიდის კვადრატულ ბალიშზე, რომელიც აღინიშნება "+". ესენი მიდიან "პოპში", თუ უკან დაიდებენ, ასე რომ სწორად მოიქეცი თორემ დაგჭირდება შემცვლელი.

ნაბიჯი 11: 3.3 ძაბვის რეგულატორი

მიუხედავად იმისა, რომ Atmega ჩიპი მუშაობს 5 ვოლტზე, FTDI USB ჩიპს სჭირდება 3.3 ვოლტი სწორად მუშაობისთვის. ამის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ ვიყენებთ MCP1700- ს და ვინაიდან მას ძალიან ცოტა დენი სჭირდება, ის არის პატარა TO-92-3 პაკეტში, ტრანზისტორების მსგავსად, დიდი TO-220 პაკეტის ნაცვლად, როგორიც არის 7805.

მოწყობილობას აქვს ბრტყელი სახე. შეადარეთ აბრეშუმის ეკრანს და დაარეგულირეთ კომპონენტის სიმაღლე დაფაზე დაახლოებით მეოთხედი ინჩის ზემოთ. გამყინავი ადგილზე.

ნაბიჯი 12: სათაურები

არდუინოს სილამაზე არის სტანდარტიზებული ნაკვალევი და პინუტი. სათაურები იძლევა "ფარების" ჩართვის საშუალებას, რაც საჭიროებისამებრ მყარ კონფიგურაციებს ცვლის.

მე, როგორც წესი, ვამაგრებ თითოეული სათაურის ერთ პინს და შემდეგ ვამოწმებ განლაგებას, სანამ დარჩენილ ქინძისთავებს შევაერთებ.

ნაბიჯი 13: რეზონანსი

Atmega ჩიპებს აქვთ შიდა რეზონატორი, რომელსაც შეუძლია იმუშაოს სხვადასხვა სიხშირეზე 8 მჰც -მდე. გარე ვადების წყარო ჩიპს საშუალებას აძლევს იმუშაოს 20 Mhz– მდე, მაგრამ სტანდარტული Arduino იყენებს 16 Mhz, რაც იყო Atmega8 ჩიპების მაქსიმალური სიჩქარე, რომელიც გამოიყენებოდა თავდაპირველ დიზაინში.

არდუინოს უმეტესობა იყენებს კრისტალებს, რომლებიც უფრო ზუსტია, მაგრამ ისინი საჭიროებენ დამატებით კონდენსატორებს. მე გადავწყვიტე გამოვიყენო რეზონატორი, რომელიც საკმაოდ ზუსტია სამუშაოს უმეტესობისთვის. მას არ აქვს პოლარობა, მაგრამ მე ჩვეულებრივ ვაწყდები მარკირებას გარედან, ასე რომ ცნობისმოყვარე შემქმნელებს შეუძლიათ გითხრათ, რომ თქვენ მუშაობთ სტანდარტულ კონფიგურაციაზე.

ნაბიჯი 14: დაუკრავენ

Arduino– ს უმეტესობას არ აქვს დაუკრავენ, მაგრამ ნებისმიერი შემქმნელი, რომელიც სწავლობს, ხშირად (ყოველ შემთხვევაში, ჩემს შემთხვევაში) არასწორად შეაერთებს ნივთებს. მარტივი ხელახლა დასაყენებელი დაუკრავენ ხელს შეუწყობს "ჯადოსნური კვამლის" გამოყოფას, რაც მოითხოვს ჩიპის შეცვლას. ეს დაუკრავენ გაიხსნება, თუ ძალიან ბევრი მიმდინარე გამოყვანილია, და თავისთავად აღდგება როდესაც გაცივდება. მას არ აქვს პოლარობა და ფეხების კვნესა მას იკავებს დაფის ზემოთ.

ნაბიჯი 15: სათაურები

კიდევ ორი სათაური, ეს ერთი მამრობითი ქინძისთავებით. USB კონექტორის მახლობლად არის სამი ქინძისთავი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გადახვიდეთ USB ენერგიასა და ჯეკს შორის ჯუმპერის გამოყენებით. UNO– ს აქვს წრიული საშუალება ამის გაკეთება ავტომატურად, მაგრამ მე ვერ შევძელი მისი გამეორება ხვრელის სახით.

მეორე სათაური არის ექვს პინიანი "სისტემის პროგრამირების" სათაური. ეს საშუალებას აძლევს გარე პროგრამისტს დაუკავშიროს პირდაპირ საჭიროების შემთხვევაში ატმეგას გადაპროგრამება. თუ ყიდულობ ჩემს კომპლექტს, ჩიპს უკვე აქვს დატვირთული firmware, ან Atmega შეიძლება ამოღებულ იქნას სოკეტიდან და მოთავსდეს უშუალოდ პროგრამირების სოკეტში, ამიტომ ეს სათაური იშვიათად გამოიყენება და ამიტომ არჩევითია.

ნაბიჯი 16: დენის ჯეკი

USB– ის ნაცვლად, სტანდარტული 5.5 x 2.1 მმ ჯეკი შეიძლება გამოყენებულ იქნას გარე ენერგიის მოსაზიდად. ეს ამარაგებს პინს, რომელიც აღნიშნულია "Vin" და ამარაგებს 7805 ძაბვის რეგულატორს, რომელიც 5 ვოლტს ქმნის. ცენტრალური პინი დადებითია და შეყვანა შეიძლება იყოს 35 ვ -მდე, თუმცა 12V უფრო ტიპიურია.

ნაბიჯი 17: USB

ახალი არდუინოები, როგორიცაა ლეონარდო, იყენებენ USB მიკრო კავშირს, მაგრამ ორიგინალური USB B კავშირი არის ძლიერი და იაფი და თქვენ ალბათ გაქვთ ბევრი კაბელი. ორი დიდი ჩანართი ელექტრონულად არ არის დაკავშირებული, მაგრამ მექანიკური სიმტკიცისთვის არის შეკრული.

ნაბიჯი 18: ჩიპი

დროა ჩიპების დაყენება. გადაამოწმეთ ორიენტაცია. თუ ბუდე უკანაა, უბრალოდ დარწმუნდით, რომ ჩიპი ემთხვევა აბრეშუმის ეკრანის ნიშნებს. ორიენტაციაში, რომელზეც ჩვენ ვმუშაობდით, ქვედა ორი ჩიპი თავდაყირა დგას.

ჩადეთ ჩიპი ისე, რომ ფეხები გასწორდეს საყრდენებთან. IC წარმოება მოდის წარმოების ფეხები ოდნავ splayed, ასე რომ უნდა მოხრილი ვერტიკალური. ეს ჩვეულებრივ უკვე კეთდება თქვენთვის, ჩემს ნაკრებში. მას შემდეგ რაც დარწმუნდებით ორიენტაციაში, ნაზად დააჭირეთ ჩიპის ორივე მხარეს. შეამოწმეთ, რომ შემთხვევით ფეხი არ დაკეცილიყო.

ნაბიჯი 19: ჩატვირთვის ჩამტვირთავი

ჩამტვირთავი არის პატარა კოდი ჩიპზე, რომელიც საშუალებას იძლევა ადვილად ჩატვირთოს კოდი USB- ის საშუალებით. ის მუშაობს პირველი რამდენიმე წამის განმავლობაში განახლების ძიების შემდეგ და იწყებს არსებულ კოდს.

Arduino IDE აადვილებს მოციმციმე პროგრამულ უზრუნველყოფას, მაგრამ ის მოითხოვს გარე პროგრამისტს. მე ვიყენებ ჩემს საკუთარ AVR პროგრამისტს და, რა თქმა უნდა, გიყიდით ამის კომპლექტს. თუ თქვენ გყავთ პროგრამისტი, თქვენ ნამდვილად არ გჭირდებათ Arduino რადგან შეგიძლიათ ჩიპის პირდაპირ დაპროგრამება. რაღაც წიწილა და კვერცხი.

კიდევ ერთი ვარიანტია იყიდოთ ატმეგა ჩატვირთვის საშუალებით უკვე მასზე:

მე მოგახსენებთ Arduino– ს ოფიციალურ მითითებებს, რადგან ის ადვილად გადაიქცევა საკუთარ ინსტრუქციულად, თუ არ ვიქნებით ფრთხილად:

ნაბიჯი 20: დააინსტალირეთ Power Jumper და Connect

დენის ჯუმპერი არის ენერგიის წყაროს არჩევის მეთოდი 5 ვოლტს შორის USB- დან ან კვების ბლოკიდან. სტანდარტულ არდუინოს აქვს წრიული ავტომატურად გადართვა, მაგრამ მე არ შემეძლო მისი მარტივად განხორციელება ხვრელის ნაწილებით.

თუ ჯუმპერი არ არის დაინსტალირებული, ძალა არ არის. თუ თქვენ აირჩევთ ჯეკს და არაფერი გაქვთ ჩართული, ძალა არ არის. ამიტომაც არის წითელი LED, რომელიც გიჩვენებთ გაქვთ თუ არა ძალა.

თავდაპირველად, თქვენ გინდათ ნახოთ თუ არა Arduino კომუნიკაციას USB- ის საშუალებით, ასე რომ განათავსეთ ჯუმპერი ამ პარამეტრზე. ფრთხილად შეაერთეთ თქვენი Arduino თქვენს კომპიუტერში ყურებისას. თუ თქვენ მიიღებთ "არაღიარებულ USB მოწყობილობას", გათიშეთ და დაიწყეთ სროლის პრობლემა.

წინააღმდეგ შემთხვევაში, გამოიყენეთ თქვენი Arduino IDE, რომ ატვირთოთ ძირითადი დახამხამების ესკიზი. დაფაზე გამოიყენეთ "Arduino UNO". მიჰყევით ინსტრუქციას აქ:

ნაბიჯი 21: პრობლემების მოგვარება

თავდაპირველი გააქტიურებისას, თქვენ ყოველთვის ეძებთ წარმატების ან წარუმატებლობის ნიშნებს და მზად ხართ სწრაფად გამორთოთ დაფა, თუ ყველაფერი ისე არ ხდება, როგორც მოსალოდნელი იყო. არ დაკარგო გული, თუ წარმატება არ არის მყისიერი. ჩემს სემინარებში ვცდილობ წავახალისო:

• მოთმინება, ეს ყოველთვის არ არის ადვილი, მაგრამ ჩვეულებრივ ღირს.
• დაჟინებით, თქვენ არ გადაჭრით პრობლემას, თუ დანებდებით.
• პოზიტიური დამოკიდებულება, თქვენ შეგიძლიათ გაარკვიოთ ეს, მაშინაც კი, თუ თქვენ გჭირდებათ დახმარება ამისათვის.

როდესაც მე რაიმე პრობლემას ვებრძვი, მე ყოველთვის ვეუბნები ჩემს თავს, რაც უფრო რთულია მისი გადაჭრა, მით უფრო დიდი ჯილდო ან სწავლა იქნება მისი გადაჭრისთვის.

ამის გათვალისწინებით, დაიწყეთ მარტივი ნივთებით:

• შეამოწმეთ შედუღების სახსრები დაფის უკანა ნაწილში, შეაკეთეთ ნებისმიერი სახსარი, რომელიც საეჭვოდ გამოიყურება.
• შეამოწმეთ, რომ IC ჩიპები არის სწორი ორიენტაციით და რომ არცერთი წამყვანი არ იკეცება ჩასმისას.
• ჩართულია წითელი LED? თუ არა, შეამოწმეთ თქვენი დენის ჯუმპერი და USB შედუღების სახსრები.
• დარწმუნდით, რომ პოლარობის სხვა კომპონენტები სწორად არის ორიენტირებული.
• მოძებნეთ სხვა ნიშნები, როგორიცაა შეცდომის შეტყობინებები ან კომპონენტები ცხელდება.

თუ თქვენ ჯერ კიდევ გაქვთ პრობლემები, სთხოვეთ დახმარება. მე ვწერ ინსტრუქციებს, რადგან მინდა ვასწავლო და დავეხმარო მათ, ვისაც სწავლა სურს. მიეცით კარგი აღწერა, თუ რა სიმპტომებია და რა ნაბიჯები გადადგათ შეცდომების მოსაძებნად. დაფის წინა და უკანა მხარის მაღალი რეზოლუციის ფოტოსურათიც შეიძლება დაგეხმაროთ. Არასოდეს დანებდე. ყოველი ბრძოლა გაკვეთილია.