„Pasidaryk pats“su „Arduino“suderinamas klonas: 21 žingsnis (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

„Arduino“yra pagrindinis „Maker“arsenalo įrankis. Jūs turėtumėte sugebėti sukurti savo! Ankstyvosiomis projekto dienomis, maždaug 2005 m., Visos konstrukcijos buvo suprojektuotos per skyles, o ryšys vyko per RS232 nuoseklųjį kabelį. Failai vis dar yra prieinami, todėl jūs galite sukurti savo, o aš turiu, bet ne daugelis kompiuterių turi senesnius nuoseklius prievadus.

Netrukus pasirodė „Arduino“USB versija ir tikriausiai labai prisidėjo prie projekto sėkmės, nes leido lengvai prisijungti ir bendrauti. Tačiau tai kainavo: FTDI ryšio mikroschema buvo tik ant paviršiaus montuojamos pakuotės. Taip pat vis dar yra planų, tačiau ant paviršiaus montuojamas litavimas yra neįmanomas daugumai pradedančiųjų.

Naujesnėse „Arduino“plokštėse naudojami 32U4 lustai su įmontuotu USB („Leonardo“) arba atskiri „Atmel“lustai, skirti USB (UNO), kurie abu vis dar palieka mus ant paviršiaus. Vienu metu buvo „TAD“iš pavojingų įrenginių, kurie naudojo PIC per skylę USB, bet nerandu nieko, kas liktų jų žiniatinklyje.

Taigi čia mes esame. Aš tvirtai tikiu, kad pradedantysis, kaip ir Jedi riteris, turėtų sugebėti sukurti savo „Arduino“(lengvą kardą). „Elegantiškas civilizuotesnio amžiaus ginklas“. Mano sprendimas: padarykite per skylę FTDI mikroschemą naudodami paviršiaus tvirtinimo paketą! Tai leidžia man pritvirtinti paviršių ir pasiūlyti likusį projektą kaip „pasidaryk pats“skylę! Aš taip pat sukūriau jį atvirojo kodo „KiCad“, kad galėtumėte ištirti dizaino failus, juos modifikuoti ir sukti savo versiją.

Jei manote, kad tai kvaila idėja, ar jums patinka lituoti ant paviršiaus, patikrinkite mano Leonardo kloną, kitaip skaitykite toliau…

1 žingsnis: dalys ir reikmenys

Visą medžiagų sąrašą rasite adresu

Unikalios to dalys yra plokštės, viena skirta „Arduino“ir kita - FTDI mikroschemai. Galite paprašyti, kad OSH parkas juos padarytų už jus, arba naudoti dizaino failus su mėgstamu lenta.

Šio projekto rinkinį rasite „Tindie.com“. Pirkdami rinkinį sutaupysite laiko ir išlaidų užsakydami iš kelių skirtingų tiekėjų ir išvengsite minimalios PCB užsakymo priemokos. Jis taip pat suteiks jums išbandytą ant paviršiaus sumontuotą FDTI skylę, taip pat iš anksto sumontuotą „Atmega“.

Įrankiai ir reikmenys: Savo dirbtuvėse naudoju „SparkFun“pradedančiųjų įrankių rinkinį, kuriame yra dauguma reikalingų dalykų:

• Lituoklis.
• Lituoklis
• Vielos žnyplės
• Lydymosi pynė (tikiuosi nereikia, bet niekada nežinai).

2 žingsnis: ponios ir ponai, pradėkite lyginti

Nebandysiu tavęs mokyti lituoti. Štai keletas mano mėgstamiausių vaizdo įrašų, kurie rodo tai daug geriau nei aš galiu:

• Carrie Ann iš „Geek Girl Diaries“.
• Colinas iš „Adafruit“

Apskritai:

• Raskite vietą ant PCB naudodami šilkografijos žymes.
• Sulenkite komponentų laidus, kad jie atitiktų pėdos atspaudą.
• Lituokite laidus.
• Apipjaustykite laidus

3 žingsnis: rezistoriai

Pradėkime nuo rezistorių, nes jie yra gausiausi, žemiausi sėdynės ir lengviausiai lituoti. Jie yra labiau atsparūs karščiui ir suteiks jums galimybę patobulinti savo techniką. Jie taip pat neturi poliškumo, todėl galite juos išdėstyti bet kuriuo būdu.

• Pradėkite nuo trijų 10K omų (ruda - juoda - oranžinė - aukso), kurie yra keliose lentos vietose (žr. Paveikslėlį). Tai yra „traukimo“rezistoriai, kurie palaiko signalą esant 5 V įtampai, nebent jie būtų aktyviai traukiami žemai.
• Viršutiniame kairiajame kampe yra 22 omų pora (raudona - raudona - juoda - auksinė). Tai yra USB ryšio grandinės dalis.
• Pora 470 omų (geltona, violetinė, ruda, auksinė) yra kitos. Tai yra RX/TX šviesos diodų srovę ribojantys rezistoriai.
• Vienvietis 4,7K omas (geltona, violetinė, raudona, auksinė). Nelyginis FTDI VCC signalo kamuolys.
• Ir galiausiai, 1K omų pora (ruda, juoda, raudona, auksinė). Tai yra srovės ribojimo galios ir D13 šviesos diodų rezistoriai (330 omų veiktų, bet man jie nepatinka per ryškūs).

4 žingsnis: diodas

Toliau turime diodą, kuris apsaugo grandinę nuo atvirkštinės srovės iš maitinimo lizdo. Dauguma, bet ne visi komponentai blogai reaguoja į atvirkštinį poliškumą.

Jis turi poliškumą, kurio viename gale pažymėta sidabro juosta.

Suderinkite jį su šilkografijos ženklu ir lydmetaliu.

5 žingsnis: įtampos reguliatorius (5V)

Yra du įtampos reguliatoriai, o pagrindinis yra 7805, kuris reguliuos dvylika voltų nuo lizdo iki 5 voltų, kurių reikia „Atmega 328“. Spausdintinėje plokštėje yra didelių vario elementų, padedančių išsklaidyti šilumą. Sulenkite laidus taip, kad nugara liestų plokštę, o skylė išlyginta su dalimi esančia anga, o lydmetalis - vietoje.

6 žingsnis: lizdai

Lizdai leidžia įterpti ir pašalinti IC lustus be litavimo. Aš manau, kad jie yra draudimas, nes jie yra pigūs ir leidžia pakeisti susprogdintą mikroschemą arba perorientuoti IC, jei įdėtas atgal. Viename jų gale yra skyrelė, rodanti lusto kryptį, todėl priderinkite jį prie šilkografijos. Lituokite du kaiščius ir prieš lituodami kaiščius patikrinkite, ar jie teisingai uždėti.

7 žingsnis: mygtukas

„Arduino“paprastai turi atstatymo mygtuką, kad iš naujo paleistų lustą, jei jis pakabins ragelį arba jį reikės paleisti iš naujo. Tavo yra viršutiniame kairiajame kampe. Paspauskite jį vietoje ir lituokite.

8 žingsnis: šviesos diodai

Yra keletas šviesos diodų, rodančių būseną. Šviesos diodai turi poliškumą. Ilga koja yra anodas, arba teigiamas, ir eina į apvalią pagalvėlę su „+“šalia. Trumpa koja yra katodas, arba neigiamas, ir eina į kvadratinį padą.

Spalva yra savavališka, bet dažniausiai naudoju:

• Geltona RX/TX, kuri mirksi, kai mikroschema bendrauja arba yra užprogramuojama.
• Žalia D13 šviesos diodas, kurį programa gali naudoti norėdama nurodyti įvykius.
• Raudona spalva, rodanti 5 voltų maitinimą, galima per USB arba maitinimo lizdą.

9 žingsnis: Keraminiai kondensatoriai

Keraminiai kondensatoriai neturi poliškumo.

Galios išlyginimo kondensatoriai paprastai naudojami norint pašalinti pereinamuosius laikus iš maitinimo šaltinio į lustus. Vertės paprastai nurodomos komponento duomenų lape.

Kiekvienas mūsų dizaino IC lustas turi 0,1uF kondensatorių, skirtą galiai išlyginti.

Yra du 1uF kondensatoriai, skirti išlyginti galią aplink 3,3 voltų reguliatorių.

Be to, yra 1uF kondensatorius, kuris padeda nustatyti programinės įrangos atstatymo funkciją.

10 žingsnis: elektrolitiniai kondensatoriai

Elektrolitiniai kondensatoriai turi poliškumą, į kurį reikia atkreipti dėmesį. Paprastai jų vertė yra didesnė nei keraminių kondensatorių, tačiau šiuo atveju mes turime 0,33 uF kondensatorių, skirtą išlyginti galią aplink 7805 reguliatorių.

Ilga prietaiso kojelė yra teigiama ir eina į kvadratinę trinkelę, pažymėtą „+“. Jie linkę „pūsti“, jei įdėti atgal, todėl supraskite teisingai arba jums reikės pakeisti.

11 žingsnis: 3.3 Įtampos reguliatorius

Nors „Atmega“lustas veikia 5 voltais, FTDI USB mikroschemai reikia 3,3 voltų, kad ji tinkamai veiktų. Norėdami tai padaryti, mes naudojame MCP1700 ir kadangi jam reikia labai mažai srovės, jis yra mažoje TO-92-3 pakuotėje, pavyzdžiui, tranzistoriuose, o ne didelėje TO-220 pakuotėje, kaip 7805.

Prietaisas turi plokščią veidą. Pritaikykite jį prie šilkografijos ir sureguliuokite komponento aukštį maždaug ketvirtadalio colio virš lentos. Lydmetalis vietoje.

12 žingsnis: antraštės

„Arduino“grožis yra standartizuotas pėdsakas ir atspaudas. Antraštės leidžia prijungti „skydus“, kurie leidžia prireikus greitai pakeisti sudėtingas konfigūracijas.

Aš paprastai lituoju po vieną kiekvienos antraštės kaištį ir prieš lydydamas likusius kaiščius, patikrinu lygiavimą.

13 žingsnis: rezonatorius

„Atmega“lustai turi vidinį rezonatorių, kuris gali veikti skirtingais dažniais iki 8 Mhz. Išorinis laiko nustatymo šaltinis leidžia lustui veikti iki 20 Mhz, tačiau standartinis „Arduino“naudoja 16 Mhz, o tai buvo didžiausias pradinio dizaino „Atmega8“lustų greitis.

Dauguma „Arduino“naudoja kristalus, kurie yra tikslesni, tačiau jiems reikia papildomų kondensatorių. Aš nusprendžiau naudoti rezonatorių, kuris yra pakankamai tikslus daugumai darbų. Jis neturi poliškumo, tačiau dažniausiai susiduriu su žymėjimu į išorę, todėl smalsūs kūrėjai gali pasakyti, kad naudojate standartinę sąranką.

14 žingsnis: saugiklis

Dauguma „Arduino“neturi saugiklių, tačiau bet kuris besimokantis kūrėjas gana dažnai (bent jau mano atveju) blogai sujungs dalykus. Paprastas iš naujo nustatomas saugiklis padės išvengti „stebuklingų dūmų“, dėl kurių reikia pakeisti lustą. Šis saugiklis atsidarys, jei bus ištraukta per daug srovės, ir atvėsęs atsistatys. Jis neturi poliškumo, o išlenkimai kojose laiko jį virš lentos.

15 žingsnis: antraštės

Dar dvi antraštės, viena su kaiščiais. Netoli USB jungties yra trys kaiščiai, kurie leidžia perjungti USB maitinimą ir lizdą naudojant trumpiklį. UNO turi grandinę tai padaryti automatiškai, bet man nepavyko to pakartoti per skylę.

Antroji antraštė yra šešių kontaktų „sistemos programavimo“antraštė. Tai leidžia prijungti išorinį programuotoją, kad prireikus tiesiogiai perprogramuotų „Atmega“. Jei perkate mano rinkinį, lustas jau turi programinę -aparatinę įrangą arba „Atmega“galima išimti iš lizdo ir įdėti tiesiai į programavimo lizdą, todėl ši antraštė naudojama retai, todėl neprivaloma.

16 žingsnis: maitinimo lizdas

Vietoj USB galite naudoti standartinį 5,5 x 2,1 mm lizdą, kad įjungtumėte išorinę energiją. Tai tiekia kaištį, pažymėtą „Vin“, ir maitina 580 voltų įtampos reguliatorių 7805. Centrinis kaištis yra teigiamas, o įėjimas gali būti iki 35 V, nors 12V yra labiau būdingas.

17 veiksmas: USB

Naujesni „Arduinos“, tokie kaip „Leonardo“, naudoja USB mikro jungtį, tačiau originali USB B jungtis yra tvirta ir pigi, ir tikriausiai turite daug laidų. Du dideli skirtukai nėra sujungti elektra, bet yra lituojami dėl mechaninio stiprumo.

18 žingsnis: traškučiai

Laikas įdiegti lustus. Patikrinkite orientaciją. Jei lizdas yra atgal, įsitikinkite, kad lustas atitinka šilkografijos ženklus. Pagal orientaciją, su kuria dirbome, du apatiniai lustai yra aukštyn kojomis.

Įdėkite lustą taip, kad kojos būtų sulygiuotos su atramomis. IC gaunami iš gamybos, kai kojos yra šiek tiek išskleistos, todėl jas reikia sulenkti vertikaliai. Paprastai tai jau padaryta už jus mano rinkiniuose. Kai būsite tikri dėl orientacijos, švelniai paspauskite abi lusto puses. Patikrinkite, ar atsitiktinai nebuvo užlenktos kojos.

19 veiksmas: „Bootloader“mirksėjimas

Įkrovos įkrovos tvarkyklė yra nedidelis lusto kodas, leidžiantis lengvai įkelti kodą per USB. Jis veikia pirmąsias kelias sekundes įjungus ir ieškant atnaujinimų, tada paleidžia esamą kodą.

„Arduino IDE“palengvina programinės įrangos mirksėjimą, tačiau tam reikia išorinio programuotojo. Aš naudoju savo AVR programuotoją ir, žinoma, parduosiu tam skirtą rinkinį. Jei turite programuotoją, jums tikrai nereikia „Arduino“, nes galite tiesiogiai užprogramuoti lustą. Savotiškas viščiuko ir kiaušinio dalykas.

Kitas variantas yra nusipirkti „Atmega“su įkrovos įkrovikliu:

Pateiksiu jums oficialias „Arduino“instrukcijas, nes jei nesame atsargūs, jos gali lengvai virsti savo instrukcijomis:

20 veiksmas: įdiekite „Power Jumper“ir prijunkite

Maitinimo jungiklis yra rankinis būdas pasirinkti maitinimo šaltinį tarp 5 voltų iš USB arba maitinimo lizdo. Standartiniai „Arduinos“turi grandines, kurios automatiškai persijungia, tačiau man nepavyko to lengvai įgyvendinti per skylių dalis.

Jei trumpiklis nėra sumontuotas, nėra maitinimo. Jei pasirinksite lizdą ir nieko neprijungsite, maitinimo nebus. Štai kodėl yra raudonas šviesos diodas, rodantis, ar turite maitinimą.

Iš pradžių norite pamatyti, ar „Arduino“bendrauja per USB, todėl padėkite trumpiklį prie šio nustatymo. Atidžiai prijunkite „Arduino“prie kompiuterio prie laikrodžio. Jei gausite „neatpažintą USB įrenginį“, atjunkite kištuką ir pradėkite ieškoti problemų.

Priešingu atveju naudokite „Arduino IDE“pagrindiniam mirksėjimo eskizui įkelti. Kaip lentą naudokite „Arduino UNO“. Vykdykite instrukcijas čia:

21 veiksmas: trikčių šalinimas

Pirmą kartą įjungę, jūs visada ieškote sėkmės ar nesėkmės požymių ir esate pasirengę greitai atjungti plokštę, jei viskas klostysis ne taip, kaip tikėtasi. Nepraraskite širdies, jei sėkmė ne iš karto. Savo dirbtuvėse stengiuosi paskatinti:

• Kantrybė, tai ne visada lengva, bet paprastai verta.
• Atkaklumas, neišspręsite problemos, jei pasiduosite.
• Teigiamas požiūris, jūs galite tai išsiaiškinti, net jei jums reikia pagalbos.

Kai kada nors kovoju su problema, visada sakau sau, kad kuo sunkiau ją išspręsti, tuo didesnis atlygis ar mokymasis bus už jos sprendimą.

Turėdami tai omenyje, pradėkite nuo paprastų dalykų:

• Apžiūrėkite plokštės gale esančias lydmetalio jungtis, retušuokite bet kokias įtariamas jungtis.
• Patikrinkite, ar IC mikroschemos yra teisingos krypties ir ar įkišus nė vienas laidas nesulenkiamas.
• Ar įjungtas raudonas šviesos diodas šviečia? Jei ne, patikrinkite maitinimo jungiklį ir USB litavimo jungtis.
• Patikrinkite, ar kiti komponentai, kurių poliškumas yra teisingas.
• Ieškokite kitų užuominų, tokių kaip klaidų pranešimai ar įkaitę komponentai.

Jei vis dar turite problemų, paprašykite pagalbos. Rašau instrukcijas, nes noriu mokyti ir padėti tiems, kurie nori mokytis. Gerai aprašykite, kokie yra simptomai ir kokių veiksmų atlikote, kad rastumėte klaidų. Taip pat gali padėti didelės skyros priekinės ir galinės lentos nuotrauka. Niekada nepasiduok. Kiekviena kova yra pamoka.