Kaip naudoti „Tinkercad“aparatinei įrangai išbandyti ir įdiegti: 5 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Grandinės modeliavimas yra metodas, kai kompiuterinė programinė įranga imituoja elektroninės grandinės ar sistemos elgesį. Naujus dizainus galima išbandyti, įvertinti ir diagnozuoti faktiškai nesukūrus grandinės ar sistemos. Grandinės modeliavimas gali būti naudingas sistemos trikčių šalinimo įrankis, siekiant surinkti duomenis prieš iš tikrųjų atliekant grandinės lygio trikčių šalinimą. Tai leidžia projektuotojui nustatyti projekto teisingumą ir efektyvumą prieš faktiškai sukuriant sistemą. Todėl vartotojas gali ištirti alternatyvių konstrukcijų privalumus, faktiškai fiziškai nesukurdamas sistemų. Tiriant konkrečių projektavimo sprendimų poveikį projektavimo etape, o ne statybos etape, bendros sistemos kūrimo išlaidos gerokai sumažėja.

Taigi, programinės įrangos modeliavimas yra geras būdas išbandyti prieš sukuriant grandinę fiziškai. „Tinkercad“yra žiniatinklio modeliavimo įrankis, kuris padės išbandyti savo aparatinę ir programinę įrangą neatliekant jokio fizinio ryšio ar net neperkant jokios techninės įrangos.

Ar kada nors pajutote „Arduino“įvesties ir išvesties kaiščių trūkumą? Jei galvojate vairuoti daugybę šviesos diodų ar norite pagaminti LED kubą, manau, tikrai jautėte įvesties/išvesties kaiščių poreikį. Ar žinote, kad galite valdyti neribotą skaičių šviesos diodų naudodami tik 3 „Arduino“kaiščius? Taip, pamainų registrai padės jums padaryti šią magiją. Šioje pamokoje aš jums parodysiu, kaip galime įgyvendinti neribotą įvestį ir išvestį, naudodami 74HC595 pamainų registrus. Kaip pavyzdį aš padarysiu skaitmeninį laikrodį su termometru ir liukso matuokliu, naudodamas šešis 7 segmentų ekranus. Prieš galutinai sukurdamas aparatūros grandinę, aš imitavau „Tinkercad“grandinę, nes su jomis susiję daug ryšių. Modeliavimas gali suteikti jums daugiau pasitikėjimo ir galite išbandyti savo grandinės užbaigimą be jokių fizinių bandymų ir klaidų. Akivaizdu, kad tai padės sutaupyti brangios aparatūros ir brangaus laiko.

Modeliavimą galite pasiekti čia:

1 žingsnis: Išsaugokite aparatūrą nuo deginimo

Kaip ir kitos elektroninės grandinės, LED grandinės yra labai jautrios srovei. Šviesos diodas dega, jei srovė teka daugiau nei vardinė (pvz., 20 mA). Tinkamo rezistoriaus pasirinkimas yra labai svarbus tinkamam ryškumui nedeginant grandinių ar šviesos diodų.

Tinkercad grandinės turi puikią funkciją. Tai rodo, ar per grandinės elementus teka daugiau nei vardinė srovė. Kitoje grandinėje aš prijungiau septynių segmentų ekraną tiesiai prie poslinkio registro be jokio rezistoriaus. Tai nėra saugu registrui net septynių segmentų ekrane ir abu gali būti sudeginti naudojant šį ryšį. „Tinkercad“rodo faktą raudonomis žvaigždėmis.

Tolesnėje grandinėje prie kiekvieno LED segmento pridėjau vieną 180 omų rezistorių. Kiekviename ekrano segmente teka apie 14,5 mA srovė, kuri išsaugoma. Tačiau iš modeliavimo matyti, kad ši atsparumo vertė IC nėra saugi. Didžiausia pamainos registro srovė yra 50 mA. Taigi, IC yra saugus iki trijų ekrano segmente (14,5 x 3 = 43,5 mA). Jei ant IC susidaro daugiau nei trys segmentai, galite sudeginti (pvz., 14,5 x 4 = 58 mA). Daugelis gamintojų nekreipia dėmesio į šį faktą. Jie apskaičiuoja rezistoriaus vertę, atsižvelgdami tik į ekraną.

Bet jei jie imituoja „Tinkercad“grandinę, tikimybė padaryti šią klaidą yra lygi nuliui. Nes „Tinkercad“jus įspės parodydama raudoną žvaigždę.

Galite stebėti situaciją, kai pelės žymeklis nukreipiamas ant žvaigždės, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Šis dizainas yra tobulas, kai aš pasirenku 470 omų rezistorių kiekvienam ekrano segmentui. Modeliuojant grandinę buvo naudojamas atašė „Arduino“eskizas.

2 žingsnis: išmatuokite įtampą, srovę, atsparumą ir bangos formą

Srovės ir įtampos matavimas yra didelis elektroninės grandinės vargas, ypač reikia atlikti kelis lygiagrečius matavimus. Tinkercad modeliavimas gali labai lengvai išspręsti šią problemą. Galite labai lengvai išmatuoti srovės įtampą ir varžą. Tai galite padaryti kelioms šakoms vienu metu. Toliau pateikta sąranka rodo bendrą grandinės srovę ir įtampą.

Taip pat galite naudoti osciloskopą bangų formai stebėti ir dažniui matuoti.

Aukščiau pateiktame osciloskope rodomas laikrodžio signalas iš „Arduino“. Taip pat galite matuoti kelių šakų srovę ir įtampą vienu metu, o tai yra labai efektyvu. Jei norite vienu metu išmatuoti kelias šakų srovę naudodami multimetrą iš praktinės grandinės, tai bus labai sunku. Bet „Tinkercad“tai galite padaryti labai lengvai. Tolesnėje grandinėje aš naudoju kelis ampermetrus, norėdamas išmatuoti srovę iš skirtingų šakų.

3 veiksmas: rašymo programa ir serijinio monitoriaus naudojimas

Viena iš įdomių ir naudingų „Tinkercad“grandinės funkcijų yra ta, kad ji turi kodų redaktorių ir galite parašyti programą „Arduino“ir ESP8266 tiesiogiai iš jos aplinkos. Taip pat galite sukurti programą naudodami grafinę aplinką, pasirinkę blokavimo režimą. Tai labai naudinga kūrėjams ir mėgėjams, neturintiems programavimo patirties.

Jame taip pat yra įmontuotas derintuvas, iš kurio galite derinti kodą. Derintojas padės jums nustatyti kodo klaidą (klaidą) ir ją ištaisyti (derinti).

„Tinkercad“grandinė taip pat turi nuoseklųjį monitorių, ir jūs galite labai lengvai stebėti jutiklio vertę ir derinti grandinę. Ši grandinė buvo naudojama PIR ir ultragarso jutiklių testavimui ir įjungimui = bservuoti duomenis nuosekliajame monitoriuje.

Prie grandinės galite prisijungti naudodami nuorodą:

4 žingsnis: didelės ir sudėtingos grandinės modeliavimas (laikrodis su termometru ir liukso matuokliu)

„Tinkercad“galite praktiškai imituoti bet kokią sudėtingą grandinę. Tai gali sutaupyti brangaus laiko. Tikimybė suklysti sudėtingoje grandinėje yra labai didelė. Jei pirmiausia išbandysite „Tinkercad“, tai gali būti labai veiksminga, nes žinote, kad jūsų grandinė ir programa veiks arba ne. Rezultate taip pat galite keisti ir atnaujinti grandinę pagal savo poreikius.

Aš imitavau sudėtingą grandinę „Tinkercad“ir tai yra laikrodžio grandinė su termometru ir liukso matuokliu. Grandinė maitinama iš 9 V baterijos su 5 V reguliatoriumi. Šešių, septynių segmentų ekranas naudojamas rodyti laiką valandomis, minutėmis ir sekundėmis. Keturi mygtukai, naudojantys vieną analoginę įvestį, naudojami laikui reguliuoti. Žadintuvui nustatyti prijungtas garsinis signalas. LM35 IC naudojamas norint parodyti aplinkos temperatūrą. Liuksui matuoti naudojamas aplinkos šviesos jutiklis.

Skaitmeninis mygtuko jungiklis naudojamas „Arduino“kaiščiui #7. Šis mygtuko jungiklis naudojamas parinkčiai pakeisti. Pagal numatytuosius nustatymus jis rodo laiką arba veikia laikrodžio režimu. Pirmą kartą paspaudus, rodoma temperatūra ir antrojo spaudimo liukso lygis.

5 žingsnis: diegimas naudojant aparatūrą

Sumodeliavus grandinę ir pakoregavus programą bei pasipriešinimo vertę, pats tinkamiausias laikas praktiškai įgyvendinti grandinę. Praktinė grandinė gali būti įdiegta ant duonos lentos, jei norite kažkur sukurti demonstravimo prototipą. „Breadboard“grandinė turi keletą privalumų ir trūkumų. Pagrindinis duonos lentos privalumas yra tai, kad ją galima lengvai modifikuoti ir tam nereikia litavimo. Kita vertus, duonos plokštės grandinės jungtis gali būti labai lengvai atsilaisvinanti ir labai sunku nustatyti sudėtingą grandinę.

Jei norite, kad jis būtų praktiškai naudojamas, geriausia yra lituota PCB grandinė. Jūs galite labai lengvai pasidaryti savo PCB grandinę namuose. Tam nereikia specialių įrankių. Jei norite sužinoti apie „pasidaryk pats“PCB, galite sekti šias gražias instrukcijas.

1. Namuose pagamintas PCB žingsnis po žingsnio keičiant.

2. Pinomelean PCB gamybos vadovas

Taip pat galite užsisakyti internetu profesionaliai PCB. Kai kurie gamintojai PCB spausdinimo paslaugą teikia už labai mažą kainą. „SeeedStudio Fusion PCB“ir „JLCPCB“yra du žymiausi paslaugų teikėjai. Galite išbandyti vieną iš šių.

[Pastaba: kai kurie vaizdai renkami iš interneto.]

Antrasis prizas elektronikos patarimų ir gudrybių iššūkyje