DIY Arduino-ühilduv kloon: 21 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Arduino on tegija arsenali ülim tööriist. Sa peaksid saama ise ehitada! Projekti algusaegadel, umbes 2005. aastal, olid kõik kujundused läbi aukude ja side toimus RS232 jadakaabli kaudu. Failid on endiselt saadaval, nii et saate ise teha ja mul on, kuid paljudel arvutitel pole vanemaid jadaporte.

Arduino USB -versioon järgnes peagi ja aitas tõenäoliselt projekti edukusele palju kaasa, kuna võimaldas hõlpsat ühendamist ja suhtlemist. Selle hind oli aga kulukas: FTDI kommunikatsioonikiip tuli ainult pinnale paigaldatud pakendis. Plaanid on selle jaoks endiselt saadaval, kuid pinnale paigaldatav jootmine on enamikule algajatele üle jõu.

Uuemad Arduino plaadid kasutavad 32U4 kiipe koos sisseehitatud USB -ga (Leonardo) või eraldi Atmeli kiipe USB jaoks (UNO), mis mõlemad jätavad meid endiselt pinnale. Ühel hetkel oli "TAD" ohtlikest seadmetest, mis kasutasid USB -d läbiva avaga PIC -i, kuid ma ei leia nende veebist midagi.

Nii et siin me oleme. Usun kindlalt, et algaja, nagu Jedi rüütel, peaks suutma ehitada oma Arduino (kerge mõõk). "Elegantne relv tsiviliseeritumast ajastust". Minu lahendus: tehke pinnakinnituspaketi abil läbi auguga FTDI kiip! See võimaldab mul pinnakinnitust teha ja ülejäänud projekti pakkuda DIY läbiva auguna! Kujundasin selle ka avatud lähtekoodiga KiCadis, nii et saate disainifaile uurida, neid muuta ja oma versiooni keerutada.

Kui arvate, et see on rumal idee või teile meeldib pinnapealne jootmine, vaadake mu Leonardo klooni, vastasel juhul lugege edasi…

Samm: osad ja tarvikud

Materjalide täielik arve asub aadressil

Selle ainulaadsed osad on trükkplaadid, üks Arduino ja teine FTDI kiibi jaoks. Saate lasta OSH Parkil need teie jaoks teha või kasutada disainifaile oma lemmiklauamajaga.

Selle projekti komplekt on saadaval saidil Tindie.com. Komplekti ostmine säästab aega ja kulusid mitmelt erinevalt müüjalt tellimisel ning väldib minimaalset PCB tellimuse lisatasu. Samuti pakub see teile testitud pinnale paigaldatud FDTI-aukude kiipi ja eelvälgatatud Atmega.

Tööriistad ja tarvikud: oma töötubade jaoks kasutan SparkFuni algajate tööriistakomplekti, millel on enamik vajalikust:

• Jootekolb.
• Jootma
• Juhtmetangid
• Kõrvetuspael (loodetavasti pole vaja, aga kunagi ei tea).

2. samm: daamid ja härrad, alustage triikrauad

Ma ei hakka sulle jootmist õpetama. Siin on paar minu lemmikvideot, mis näitavad seda palju paremini kui mina:

• Carrie Ann Geek Girl Diariesist.
• Colin firmast Adafruit

Üldiselt:

• Siiditrükimärgistuse abil leidke asukoht trükkplaadilt.
• Painutage komponendi juhtmed jalajäljele.
• Jootke juhtmed.
• Kärpige juhtmeid

3. samm: takistid

Alustame takistitest, kuna need on kõige rikkalikumad, madalaimad istmed ja lihtsamini jootetavad. Need on kuumuskindlamad ja annavad teile võimaluse oma tehnikat täiendada. Neil pole ka polaarsust, nii et saate neid mõlemal viisil paigutada.

• Alustage kolme 10K oomiga (pruun - must - oranž -kuldne), mis on tahvli paaris kohas (vt pilti). Need on "tõmbetakistid", mis hoiavad signaali 5 V pingel, kui neid aktiivselt madalale ei tõmmata.
• Paar 22 oomi (punane - punane - must - kuldne) on vasakus ülanurgas. Need on osa USB -ahelast.
• Paar 470 oomi (kollane, violetne, pruun, kuldne) on järgmised. Need on RX/TX LED -ide voolu piiravad takistid.
• Üksik 4,7 K oomi (kollane, violetne, punane, kuldne). Kummaline pall FTDI VCC signaali jaoks.
• Ja lõpuks paar 1K oomi (pruun, must, punane, kuldne). Need on voolu piiravad takistid võimsuse ja D13 LED -ide jaoks (330 oomi töötaks, aga mulle ei meeldi need liiga heledad).

4. samm: diood

Järgmisena on meil diood, mis kaitseb vooluahelat pistikupesa tagasivoolu eest. Enamik, kuid mitte kõik komponendid ei reageeri polaarsuse pööramisele halvasti.

Sellel on polaarsus, mille ühes otsas on märgitud hõbedane riba.

Sobitage see siiditrüki märgistuse ja joodisega.

Samm: pingeregulaator (5V)

Pingeregulaatoreid on kaks ja peamine neist on 7805, mis reguleerib kaksteist volti pistikupesast kuni 5 volti, mida Atmega 328 vajab. Trükkplaadil on suured vasest elemendid, mis aitavad soojust hajutada. Painutage juhtmeid nii, et tagakülg puudutaks plaati nii, et auk oleks joondatud osaliselt avaga ja jootmine oleks paigas.

6. samm: pistikupesad

Pistikupesad võimaldavad IC -kiipe sisestada ja eemaldada ilma jootmiseta. Ma arvan, et need on kindlustused, sest need on odavad ja võimaldavad teil puhutud kiibi asendada või tagurpidi asetades IC -d ümber suunata. Nende ühes otsas on dott, mis näitab kiibi suunda, nii et sobitage see siiditrükiga. Enne ülejäänud tihvtide jootmist jootke kaks tihvti ja seejärel kontrollige, kas see on õigesti asetatud.

7. samm: nupp

Arduinol on tavaliselt kiibi taaskäivitamiseks lähtestamisnupp, kui see katkestab kõne või vajab taaskäivitamist. Sinu oma asub vasakus ülanurgas. Vajutage see kohale ja jootke.

8. samm: LED -id

Olekut näitavad mitmed LED -id. LEDidel on polaarsus. Pikk jalg on anood ehk positiivne ja läheb ümarasse padja, mille kõrval on "+". Lühike jalg on katood või negatiivne ja läheb ruudukujulises padjas.

Värv on meelevaldne, kuid tavaliselt kasutan:

• Kollane RX/TX jaoks, mis vilgub, kui kiip suhtleb või programmeeritakse.
• Roheline D13 LED -i jaoks, mida programm saab kasutada sündmuste tähistamiseks.
• Punane 5 -voldise toite näitamiseks on saadaval kas USB või toitepistiku kaudu.

Samm: keraamilised kondensaatorid

Keraamilistel kondensaatoritel pole polaarsust.

Võimsust siluvaid kondensaatoreid kasutatakse tavaliselt toiteallikast kiipideks toimuvate möödujate eemaldamiseks. Väärtused on tavaliselt määratud komponendi andmelehel.

Igal meie disaini IC -kiibil on võimsuse silumiseks 0,1 uF kondensaator.

3,3 -voldise regulaatori ümber on võimsuse silumiseks kaks 1uF kondensaatorit.

Lisaks on olemas 1uF kondensaator, mis aitab tarkvara lähtestamise funktsiooni ajastada.

Samm: elektrolüütkondensaatorid

Elektrolüütkondensaatoritel on polaarsus, mida tuleb järgida. Tavaliselt on need suuremad kui keraamilised kondensaatorid, kuid sel juhul on meil võimsuse silumiseks 7805 regulaatori ümber 0,33 uF kondensaator.

Seadme pikk jalg on positiivne ja läheb ruudukujulisele padjale, millel on märge "+". Need kipuvad tagurpidi pannes "popiks" minema, nii et tehke see õigesti või vajate asendust.

Samm 11: 3.3 Pingeregulaator

Kui Atmega kiip töötab 5 volti, vajab FTDI USB kiip õigesti töötamiseks 3,3 volti. Selle tagamiseks kasutame MCP1700 ja kuna see nõuab väga vähe voolu, on see väikeses TO-92-3 pakendis nagu transistorid, mitte suures TO-220 pakendis nagu 7805.

Seadmel on lame nägu. Sobitage see siidiekraaniga ja reguleerige komponendi kõrgust umbes veerand tolli laua kohal. Jootmine paigas.

12. samm: päised

Arduino ilu on standardiseeritud jalajälg ja pinout. Päised võimaldavad ühendada "kilbid", mis võimaldavad vajadusel kiiresti keerulisi konfiguratsioone muuta.

Tavaliselt jootan iga päise ühe tihvti sisse ja seejärel kontrollin joondamist enne ülejäänud tihvtide jootmist.

13. samm: resonaator

Atmega kiipidel on sisemine resonaator, mis võib töötada erinevatel sagedustel kuni 8 Mhz. Väline ajastusallikas võimaldab kiibil töötada kuni 20 Mhz, kuid tavaline Arduino kasutab 16 Mhz, mis oli algses disainis kasutatud Atmega8 kiipide maksimaalne kiirus.

Enamik Arduino kasutab kristalle, mis on täpsemad, kuid vajavad täiendavaid kondensaatoreid. Otsustasin kasutada resonaatorit, mis on enamiku tööde jaoks piisavalt täpne. Sellel pole polaarsust, kuid tavaliselt näen märgistust väljapoole, nii et uudishimulikud tegijad võivad teile öelda, et kasutate standardset seadistust.

14. samm: kaitse

Enamikul Arduinol pole kaitsmeid, kuid iga õppiv tegija haakib üsna sageli (vähemalt minu puhul) asjad valesti. Lihtne uuesti seadistatav kaitse aitab hoida ära "võltsuitsu", mis nõuab kiibi väljavahetamist. See kaitse avaneb, kui tõmmatakse liiga palju voolu, ja taastub jahtudes. Sellel pole polaarsust ja jalgade väänad hoiavad seda laua kohal.

15. samm: päised

Veel kaks päist, need isaste nööpnõeltega. USB -pistiku lähedal on kolm kontakti, mis võimaldavad hüppaja abil USB -toite ja pistikupesa vahel vahetada. ÜRO-l on võimalus seda automaatselt teha, kuid ma ei ole suutnud seda korrata läbi augu.

Teine päis on kuue kontaktiga "süsteemi programmeerimisel" päis. See võimaldab ühendada välise programmeerija, et vajadusel Atmega otse ümber programmeerida. Kui ostate minu komplekti, on kiibile juba püsivara laaditud või Atmega saab pistikupesast eemaldada ja asetada otse programmeerimispesasse, nii et seda päist kasutatakse harva ja seetõttu on see valikuline.

16. samm: toitepistik

USB asemel saab välise toite saamiseks kasutada tavalist 5,5 x 2,1 mm pesa. See toidab pinti, millel on märge "Vin", ja toidab pingeregulaatorit 7805, mis teeb 5 volti. Keskne tihvt on positiivne ja sisend võib olla kuni 35 V, kuigi 12 V on tüüpilisem.

Samm 17: USB

Uuemad Arduinod nagu Leonardo kasutavad USB -mikroühendust, kuid algne USB B -ühendus on vastupidav ja odav ning tõenäoliselt on teil palju kaableid. Kaks suurt sakki ei ole elektriliselt ühendatud, vaid on mehaanilise tugevuse tagamiseks joodetud.

18. samm: kiibid

Kiipide paigaldamise aeg. Kontrollige orientatsiooni. Kui pistikupesa on tagurpidi, veenduge, et kiip vastaks siiditrüki märgistustele. Selles orientatsioonis, millega oleme töötanud, on kaks alumist kiipi tagurpidi.

Sisestage kiip nii, et jalad oleksid hoidikutega joondatud. IC -d pärinevad tootmisest, jalad on veidi laiali, seega tuleb need vertikaalselt painutada. Tavaliselt tehakse seda minu jaoks juba teie komplektides. Kui olete orienteerumises kindel, vajutage õrnalt kiibi mõlemat külge. Kontrollige, et jalad ei oleks kogemata kokku volditud.

19. samm: alglaaduri vilkumine

Alglaadur on kiibil olev väike kood, mis võimaldab koodi hõlpsalt USB kaudu laadida. See töötab esimesed sekundid värskenduste otsimisel ja käivitab seejärel olemasoleva koodi.

Arduino IDE muudab püsivara vilkumise lihtsaks, kuid see nõuab välist programmeerijat. Ma kasutan oma AVR -programmeerijat ja loomulikult müün teile selle jaoks komplekti. Kui teil on programmeerija, ei vaja te tegelikult Arduinot, kuna saate kiipi otse programmeerida. Omamoodi tibi-muna värk.

Teine võimalus on osta Atmega, millel on juba alglaadur:

Juhin teile ametlikke Arduino juhiseid, sest kui me ei ole ettevaatlikud, võib see kergesti muutuda oma juhendatavaks:

Samm: paigaldage Power Jumper ja ühendage

Toitepinge on käsitsi viis USB -toiteallika või toitepistiku toiteallika valimiseks 5 volti vahel. Tavalistel Arduinodel on lülitid automaatselt lülitumiseks, kuid mul ei õnnestunud seda hõlpsasti läbi viia läbi augudetailide.

Kui hüppaja pole paigaldatud, pole toiteallikat. Kui valite pistiku ja midagi pole ühendatud, pole toiteallikat. Sellepärast on punane LED, mis näitab teile, kas teil on voolu.

Esialgu soovite näha, kas Arduino suhtleb USB kaudu, nii et asetage hüppaja sellele sättele. Ühendage Arduino hoolikalt kellaga arvutiga. Kui saate "tundmatu USB -seadme", ühendage see vooluvõrgust lahti ja alustage tõrkeotsingut.

Vastasel juhul kasutage oma Arduino IDE -d põhilise vilkumisjoonise üleslaadimiseks. Kasutage tahvlina "Arduino UNO". Järgige juhiseid siin:

21. samm: tõrkeotsing

Esmakordsel sisselülitamisel otsite alati märke õnnestumisest või ebaõnnestumisest ning olete valmis plaadi kiiresti vooluvõrgust lahti ühendama, kui kõik ei lähe ootuspäraselt. Ärge kaotage südant, kui edu ei tule kohe. Oma töötubades püüan julgustada:

• Kannatlikkus, see pole alati lihtne, kuid tavaliselt seda väärt.
• Püsivus, te ei lahenda probleemi, kui loobute.
• Positiivne suhtumine, saate sellest aru, isegi kui vajate selleks abi.

Kui ma kunagi probleemiga hädas olen, ütlen endale alati, et mida raskem on seda lahendada, seda suurem on tasu või õppimine selle lahendamise eest.

Seda silmas pidades alustage lihtsatest asjadest:

• Kontrollige tahvli tagaküljel olevaid jooteühendusi, retušeerige kõik liigendid, mis tunduvad kahtlased.
• Kontrollige, kas IC -kiibid on õiges asendis ja et ükski juhtmestik ei olnud selle sisestamisel kokku volditud.
• Kas punane LED süttib, kui see on ühendatud? Kui ei, siis kontrollige oma toitejuhet ja USB -jooteühendusi.
• Kontrollige, kas teised polaarsusega komponendid on õigesti orienteeritud.
• Otsige muid vihjeid, nagu veateated või kuumenevad komponendid.

Kui teil on endiselt probleeme, küsige abi. Kirjutan juhendeid, sest tahan õpetada ja aidata neid, kes tahavad õppida. Kirjeldage hästi, millised sümptomid on ja milliseid samme olete teinud vigade leidmiseks. Abiks võib olla ka suure eraldusvõimega foto tahvli esi- ja tagaosast. Ära kunagi anna alla. Iga võitlus on õppetund.