Tinkercadi kasutamine riistvara testimiseks ja juurutamiseks: 5 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Vooluahela simulatsioon on tehnika, kus arvutitarkvara simuleerib elektroonilise vooluahela või süsteemi käitumist. Uusi disainilahendusi saab testida, hinnata ja diagnoosida ilma vooluringi või süsteemi tegelikult ehitamata. Vooluahela simulatsioon võib olla kasulik tööriist süsteemi tõrkeotsingul andmete kogumiseks enne vooluahela taseme tõrkeotsingu tegelikku toimumist. See võimaldab projekteerijal enne süsteemi reaalset ehitamist kindlaks teha kavandi õigsuse ja tõhususe. Järelikult võib kasutaja uurida alternatiivsete disainilahenduste eeliseid ilma süsteeme tegelikult füüsiliselt ehitamata. Uurides konkreetsete projekteerimisotsuste mõju projekteerimisetapil, mitte ehitusetapil, väheneb süsteemi ehitamise kogukulu märkimisväärselt.

Niisiis, tarkvara simulatsioon on hea viis enne vooluringi füüsilist loomist proovida. Tinkercad on veebipõhine simulatsioonitööriist, mis aitab teil riistvara ja tarkvara testida ilma füüsilist ühendust loomata või isegi ilma riistvara ostmata.

Kas olete kunagi tundnud Arduino sisend-väljundtihvtide puudust? Kui arvasite, et sõidate tonni LED -i või soovite LED -kuubikut teha, arvan, et tundsite kindlasti I/O -nööpnõelte puudust. Kas teate, et saate juhtida piiramatul hulgal LED -e, kasutades ainult 3 Arduino tihvti? Jah, vahetuste registrid aitavad teil seda võlu teha. Selles juhendis näitan teile, kuidas saame 74HC595 vahetusregistreid kasutades piiramatut sisendit ja väljundit rakendada. Näitena valmistan kuue 7 -segmendilise ekraani abil digitaalse kella koos termomeetri ja luksmeetriga. Enne riistvaralülituse loomist simuleerisin Tinkercadis vooluringi, kuna nendega on seotud palju ühendusi. Simulatsioon võib muuta teid enesekindlamaks ja saate oma vooluringi lõpule viia ilma füüsiliste katsetuste ja vigadeta. Ilmselgelt aitab see säästa kulukat riistvara ja väärtuslikku aega.

Simulatsioonile pääsete juurde siit:

Samm: päästa riistvara põletamise eest

Nagu teised elektroonilised ahelad, on ka LED -ahelad voolu suhtes väga tundlikud. LED süttib, kui voolab rohkem voolu kui nimivool (nt 20 mA). Sobiva takisti valimine on õige heleduse tagamiseks väga oluline ilma ahelaid või LED -e põletamata.

Tinkercadi ahelatel on suurepärane omadus. See näitab teile, kas vooluahela elemente läbib rohkem kui nimivool. Järgnevas vooluringis ühendasin seitsme segmendi kuva otse nihkeregistriga ilma takisti. See ei ole registri jaoks ohutu isegi seitsme segmendi kuva jaoks ja see ühendus võib mõlemad põletada. Tinkercad näitab fakti punaste tähtede poolt.

Järgmises ahelas lisasin LED -i igale segmendile ühe 180 oomi takisti. Ekraani iga segmendi kaudu voolab umbes 14,5 mA voolu, mis on ekraani jaoks salvestatud. Kuid simulatsiooni põhjal on näha, et see takistuse väärtus ei ole IC jaoks ohutu. Nihkeregistri maksimaalne voolutugevus on 50 mA. Niisiis, IC on turvaline kuni kolmele ekraani segmendile (14,5 x 3 = 43,5 mA). Kui IC -le saab rohkem kui kolm segmenti, saab põletada (nt 14,5 x 4 = 58 mA). Enamik tegijatest ei pööra sellele asjaolule tähelepanu. Nad arvutavad takisti väärtust ainult ekraani arvestades.

Kuid kui nad simuleerivad Tinkercadi vooluringi, on selle vea tegemise võimalus null. Sest Tinkercad annab teile punase tähe näitamisega märku.

Saate jälgida olukorda, kui hõljutate hiirekursorit tähe kohal nagu allpool näidatud joonisel.

Järgmine disain on ideaalne, kui valin ekraani iga segmendi jaoks 470 oomi takisti. Ahela simuleerimisel kasutati atašee Arduino visandit.

2. samm: mõõtke pinget, voolu, takistust ja lainekuju

Voolu ja pinge mõõtmine on elektroonilise vooluahela jaoks suur probleem, eriti on vaja mitut paralleelset mõõtmist. Tinkercadi simulatsioon võib selle probleemi väga lihtsalt lahendada. Voolupinget ja takistust saate mõõta väga lihtsalt. Seda saate teha mitme haru jaoks korraga. Järgmine seadistus näitab vooluahela koguvoolu ja pinget.

Laine kuju jälgimiseks ja sageduse mõõtmiseks saate kasutada ka ostsilloskoopi.

Ülaltoodud seadistusostsilloskoop näitab Arduino kella signaali. Samuti saate mõõta mitme haru voolu ja pinget korraga, mis on väga tõhus. Kui soovite mõõta mitme haru voolu korraga, kasutades praktilist vooluringi multimeetrit, on see väga raske. Kuid Tinkercadis saate seda teha väga lihtsalt. Järgnevas vooluringis kasutasin erinevate harude voolu mõõtmiseks mitut ampermeetrit.

Samm: kirjutamisprogramm ja jadamonitori kasutamine

Üks Tinkercadi vooluahela huvitavaid ja kasulikke omadusi on see, et sellel on koodiredaktor ja saate kirjutada programmi Arduino ja ESP8266 jaoks otse selle keskkonnast. Programmi saate arendada ka graafilise keskkonna abil, valides blokeerimisrežiimi. See on väga kasulik tegijatele ja harrastajatele, kellel pole programmeerimiskogemust.

Sellel on ka sisseehitatud silur, kust saate oma koodi siluda. Silur aitab teil tuvastada koodi vea (vea) ja selle parandada (siluda).

Tinkercadi ahelal on ka jadamonitor ja saate jälgida anduri väärtust ja siluda oma vooluringi väga lihtsalt. Järgmist vooluahelat kasutati PIR- ja ultrahelianduri testimiseks ja sisse lülitamiseks = bserveerige andmeid jadamonitoris.

Ahelale pääsete juurde lingilt:

4. samm: suure ja keeruka vooluahela simuleerimine (kell koos termomeetri ja luksmeetriga)

Tinkercadis saate simuleerida mis tahes keerukat vooluringi, enne kui seda praktiliselt teha. See võib säästa väärtuslikku aega. Võimalus eksida keerulises ringis on väga suur. Kui katsetate seda kõigepealt Tinkercadis, võib see olla väga tõhus, sest teate, kas teie vooluring ja programm töötavad või mitte. Selle tulemusel saate oma vooluringi ka vastavalt vajadusele muuta ja värskendada.

Olen simuleerinud keerukat vooluringi Tinkercadis ja see on kellaahel koos termomeetri ja luksmeetriga. Vooluahelat toidab 9 V aku, millel on 5 V regulaator. Kuue, seitsme segmendi ekraani kasutatakse aja, tunni, minuti ja sekundi kuvamiseks. Kellaaja reguleerimiseks kasutatakse nelja nuppu, mis kasutavad ühte analoogsisendit. Äratuse seadmiseks on ühendatud helisignaal. LM35 IC -d kasutatakse keskkonna temperatuuri tundmiseks. Luksi mõõtmiseks kasutatakse ümbritseva valguse andurit.

Arduino tihvti nr 7 jaoks kasutatakse digitaalset nupulülitit. Seda nupulülitit kasutatakse suvandi muutmiseks. Vaikimisi näitab see aega või töötab kellarežiimis. Esimese vajutuse korral näitab see temperatuuri ja teise vajutuse puhul luxi taset.

Samm: rakendamine riistvaraga

Pärast vooluahela simuleerimist ning programmi ja takistuse väärtuse reguleerimist on ideaalne aeg vooluringi praktiliseks rakendamiseks. Praktilist vooluringi saab rakendada leivalaual, kui soovite kuhugi väljapanekuks prototüübi teha. Leivaplaadil on mõned eelised ja puudused. Leivaplaadi ahela peamine eelis on see, et seda saab hõlpsasti muuta ja selle jaoks pole jootmist vaja. Teisest küljest võib leivaplaadi vooluahela ühendus olla väga kergesti lahti ja keerulise vooluahela jaoks on seda väga raske tuvastada.

Kui soovite seda praktiliseks kasutamiseks teha, on parim joodetud trükkplaadi ahel. Saate kodus oma PCB -ahela väga hõlpsalt teha. Selleks pole vaja spetsiaalseid tööriistu. Kui soovite teada saada DIY PCB kohta, saate neid toredaid juhendeid järgida.

1. Kodus valmistatud PCB-d samm-sammult ümber vahetades.

2. PCB tegemise juhend pinomeleani poolt

Professionaalse PCB jaoks saate tellida ka veebist. Mitmed tootjad pakuvad PCB trükkimisteenust väga madala hinnaga. SeeedStudio Fusion PCB ja JLCPCB on kaks silmapaistvamat teenusepakkujat. Võite proovida ühte neist.

[Märkus: mõned pildid on kogutud Internetist.]

Elektroonika näpunäidete ja nippide väljakutse teine auhind