ΠΛΑΤΦΟΡΜΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ARDUINO: 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Γεια σας, παιδιά εδώ είναι και πάλι ένα νέο σεμινάριο και ένα νέο ειδικό έργο, και αυτή τη φορά έχω επιλέξει ένα πραγματικά απαραίτητο έργο για όλους τους κατασκευαστές ηλεκτρονικών ειδών, το σημερινό έργο αφορά τον τρόπο δημιουργίας της δικής σας πλατφόρμας εκπαίδευσης Arduino, αυτό βήμα προς βήμα Το σεμινάριο θα είναι ο καλύτερος οδηγός για εσάς να δοκιμάσετε αυτό το έργο και σίγουρα υπάρχουν κάποιες βασικές ηλεκτρονικές γνώσεις που απαιτούνται εκεί, αλλά μην το σκεφτείτε δύο φορές για να το δοκιμάσετε γιατί είναι εκπληκτικό.

Από πολύ καιρό τώρα διαχειρίζομαι μια ομάδα Arduino στο Facebook και είδα πολλές φορές οι άνθρωποι να ρωτούν για το ποιο είναι το καλύτερο κιτ Arduino για εξάσκηση και από πού να πάρουν την καλύτερη προσφορά για να ξεκινήσουν ηλεκτρονικά και μια συχνή ερώτηση αφορά η τύχη των διανομέων κιτ Arduino σε ορισμένες χώρες, οπότε προφανώς υπάρχει ένα πρόβλημα εκεί έξω που απαιτεί την παρέμβασή μας και ως κατασκευαστής αποφάσισα να ξεκινήσω αυτό το σεμινάριο για το πώς να δημιουργήσετε τη δική σας πλατφόρμα εκπαίδευσης Arduino ειδικά επειδή αυτό το έργο θα με βοηθήσει να αποφύγω ο χαμένος χρόνος που ξοδεύω για την καλωδίωση των εξαρτημάτων στο breadboard κάθε φορά που προσπαθώ να δοκιμάσω τους κωδικούς μου, αλλά αντ 'αυτού, έχοντας αυτήν την έτοιμη πλατφόρμα, η ζωή θα είναι ευκολότερη.

Αυτό το έργο είναι τόσο βολικό για να γίνει ειδικά μετά την απόκτηση του προσαρμοσμένου PCB που παραγγείλαμε από το JLCPCB για να βελτιώσουμε την εμφάνιση της πλατφόρμας μας και επίσης υπάρχουν αρκετά έγγραφα και κωδικοί σε αυτόν τον οδηγό για να μπορείτε να δημιουργήσετε εύκολα τον δικό σας πάγκο προπόνησης.

Έχουμε κάνει αυτό το έργο σε μόλις 5 ημέρες μόνο, μόλις δύο ημέρες για να ολοκληρώσουμε τον σχεδιασμό υλικού για την κατασκευή PCB και τρεις ημέρες για να ολοκληρώσουμε τη συναρμολόγηση της πλατφόρμας και να το δοκιμάσουμε επίσης.

Τι θα μάθετε από αυτό το σεμινάριο:

1. Επιλέγοντας τα σωστά στοιχεία ανάλογα με την πλατφόρμα σας
2. Κάνοντας το κύκλωμα να συνδέει όλα τα επιλεγμένα εξαρτήματα
3. Συγκεντρώστε όλα τα μέρη του έργου
4. Ξεκινήστε τον πρώτο σας κωδικό με αυτήν την πλατφόρμα

Βήμα 1: Λεπτομέρειες για τον πάγκο προπόνησης

Η ιδέα είναι τόσο απλή. Επιλέγω κάποια βασικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως οθόνες, LED, αισθητήρες, χειριστήρια και διαφορετικούς τύπους ενεργοποιητών και τα συνδέω μεταξύ τους μέσω ενός PCB και το διατηρώ συνεχώς συναρμολογημένο και έτοιμο για δράση, ένα είδος μεθόδου plug and play.

Χαρακτηριστικά της πλατφόρμας μας

Arduino MEGA2560

Το κύριο συστατικό αυτής της πλατφόρμας θα είναι ένα Arduino mega2560, το οποίο θα είναι η καρδιά του προπονητικού μας πάγκου, καθώς είναι ο σύνδεσμος όλων των χρησιμοποιούμενων εξαρτημάτων, διατηρώντας τα σήματα να μετακινούνται από τους αισθητήρες και τα χειριστήρια στους δείκτες και τους ενεργοποιητές. Αυτός ο πίνακας ανάπτυξης είναι τόσο εύχρηστος στη χρήση και ισχυρός ηλεκτρονικός πίνακας λόγω του μικροελεγκτή AVR, μπορείτε να λάβετε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτόν τον μικροελεγκτή μέσω αυτού του συνδέσμου.

Οθόνες

Έχω χρησιμοποιήσει κάποιες οθόνες όπως μια οθόνη LCD 20x4 βασισμένη στο πρωτόκολλο επικοινωνίας I²C για να εμφανίσω κάποια μηνύματα και να προσαρμόσω τους εμφανιζόμενους χαρακτήρες σε αυτήν την οθόνη και επίσης εισάγουμε μια οθόνη 7 τμημάτων 4 ψηφίων, καθώς είναι πραγματικά απαραίτητη για να μάθει ο αρχάριος πώς λειτουργεί αυτή η οθόνη.

Έλεγχοι

Σχετικά με τις εισόδους της πλατφόρμας μας έχουμε μια μπάρα 8 διακόπτες, ώστε να μπορούμε να ελέγξουμε κάποιους δείκτες χρησιμοποιώντας αυτούς τους διακόπτες χωρίς να ξεχνάμε τα δύο joystick με δύο άξονες που διαθέτει έλεγχο διπλών αξόνων και ένα κουμπί, χρησιμοποιώντας αυτά τα joystick μπορούμε να ελέγξουμε για παράδειγμα την ταχύτητα και την κατεύθυνση ενός κινητήρα αφού έχει αναλογικό σήμα εξόδου που αλλάζει σε σχέση με τη θέση των αξόνων του χειριστηρίου.

Δείκτες

Μιλώντας για τους δείκτες, έχω συμπεριλάβει 8 κόκκινα LED και δύο LED RGB και επίσης έχουμε έναν βομβητή που κάνει το παιχνίδι με αυτήν την πλατφόρμα πιο αστείο.

Αισθητήρες

Δεν μπορούμε να δημιουργήσουμε μια πλατφόρμα εκπαίδευσης για αρχάριους για κωδικοποίηση χωρίς τη συμμετοχή κάποιων αισθητήρων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο επέλεξα μερικούς συχνά χρησιμοποιούμενους αισθητήρες όπως ο αισθητήρας DHT-11 για τη θερμοκρασία και την υγρασία και τον αισθητήρα ανίχνευσης αερίου MQ-2 που έχει επίσης και αναλογικό σήμα εξόδου που σχετίζεται με τη μετρούμενη ένταση αερίου.

Ενεργοποιητές

Για τους ενεργοποιητές, αποφάσισα να τοποθετήσω όλους τους τύπους κινητήρων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχω τοποθετήσει έναν βηματικό κινητήρα Nema17 και είμαι σίγουρος ότι όλοι εσείς χρειάζεστε τέτοιου είδους κινητήρες λόγω της ακρίβειας και της υψηλής ροπής του. χρησιμοποιώντας σερβοκινητήρα και δύο κινητήρες DC.

Συνδεσιμότητα

Για τη συνδεσιμότητα της πλατφόρμας μας έχω συμπεριλάβει μια μονάδα Bluetooth HC-06 σε περίπτωση που θέλετε να δοκιμάσετε μια εφαρμογή Android που είναι εγκατεστημένη στο έξυπνο τηλέφωνό σας, έτσι θα είναι πολύ πιο εύκολο για εσάς.

IC και προγράμματα οδήγησης

Σίγουρα χρειάζονται ορισμένοι οδηγοί ολοκληρωμένου κυκλώματος για τον έλεγχο αυτών των εξαρτημάτων, όπως το MCP23017 για την οδήγηση των LED και της L293D-γέφυρας για τον έλεγχο της ταχύτητας και της κατεύθυνσης των κινητήρων DC, επίσης χρησιμοποιώ τον οδηγό βηματικού κινητήρα A4988.

Βήμα 2: Σχηματικό έργο

Όλα τα ηλεκτρονικά έργα χρειάζονται ένα διάγραμμα κυκλώματος για να δώσουν μια κατανοητή σύνδεση μεταξύ όλων των συνόλων του. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κάνουμε πάντα αυτό το μέρος πολύ σημαντικό, επειδή αυτό είναι το κύριο έγγραφο ολόκληρου του έργου που κάνουμε.

Όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, δίνουμε σε κάθε εξάρτημα την κατάλληλη σύνδεση και συνδέσεις με τον κεντρικό πίνακα που είναι το Arduino MEGA2560, είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε τι είδους σύνδεση πρέπει να δημιουργηθεί από τους αισθητήρες στον πίνακα και από τον πίνακα στον ενεργοποιητής Το διάγραμμα κυκλώματος θα μπορούσε επίσης να προσδιορίσει τη λίστα εισόδου και εξόδου της εκπαιδευτικής μας πλατφόρμας, με αυτόν τον τρόπο θα είναι ευκολότερο για τον αρχάριο να ξεκινήσει τον προγραμματισμό χωρίς να σπαταλήσει πολύ χρόνο για να αναζητήσει τι θα πρέπει να είναι μια είσοδος και τι θα πρέπει να είναι μια έξοδος.

Μπορείτε επίσης να κατεβάσετε την έκδοση PDF αυτού του διαγράμματος κυκλώματος από το παρακάτω αρχείο.

Βήμα 3: Η κατασκευή PCB (παραγωγή JLCPCB)

Για να συναρμολογήσουμε όλα τα αναφερόμενα μέρη μαζί, απαιτούμε ένα PCB για να δημιουργήσει τη σωστή σύνδεση από την πλακέτα Arduino με τους δείκτες και τους αισθητήρες. Έτσι δημιούργησα αυτό το διάγραμμα κυκλώματος και αφού έκανα την κατάλληλη σύνδεση για κάθε στοιχείο, μετέτρεψα αυτό το σχηματικό σχήμα σε σχέδιο PCB για την παραγωγή του

Σχετικά με το JLCPCB

Η JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), είναι η μεγαλύτερη επιχείρηση πρωτοτύπων PCB στην Κίνα και κατασκευαστής υψηλής τεχνολογίας που ειδικεύεται στο γρήγορο πρωτότυπο PCB και στην παραγωγή μικρών παρτίδων PCB. Με πάνω από 10 χρόνια εμπειρίας στην κατασκευή PCB, η JLCPCB έχει περισσότερους από 200, 000 πελάτες στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, με πάνω από 8.000 online παραγγελίες πρωτοτύπων PCB και μικρή ποσότητα παραγωγής PCB την ημέρα. Η ετήσια παραγωγική ικανότητα είναι 200, 000 τ.μ. για διάφορα PCB 1 επιπέδου, 2 στρώσεων ή πολλαπλών στρωμάτων. Η JLC είναι επαγγελματίας κατασκευαστής PCB με μεγάλη κλίμακα, εξοπλισμό φρεατίων, αυστηρή διαχείριση και ανώτερη ποιότητα.

Επιστροφή στο έργο μας

Προκειμένου να παραχθεί το κατάλληλο PCB, συνέκρινα την τιμή από πολλούς παραγωγούς PCB και επιλέγω την JLCPCB τους καλύτερους προμηθευτές PCB και τους φθηνότερους παρόχους PCB για να παραγγείλω αυτό το κύκλωμα. Το μόνο που χρειάζεται να κάνω είναι μερικά απλά κλικ για να ανεβάσω το αρχείο gerber και να ορίσω ορισμένες παραμέτρους όπως το χρώμα και η ποσότητα του PCB, και έπειτα έχω πληρώσει μόλις 2 δολάρια για να αποκτήσω το PCB μου μετά από πέντε ημέρες μόνο.

Καθώς δείχνει την εικόνα του σχετικού σχηματικού, χρησιμοποίησα ένα Arduino MEGA2560 για να ελέγξω ολόκληρο το σύστημα, επίσης σχεδίασα τα λογότυπα και την τοποθέτηση εξαρτημάτων στον πίνακα για να διευκολύνω τη συγκόλληση για κάθε αρχάριο στην κατασκευή ηλεκτρονικών. Όπως μπορείτε να δείτε στις παραπάνω εικόνες, το PCB είναι πολύ καλά κατασκευασμένο και έχω τον ίδιο σχεδιασμό PCB που έχουμε φτιάξει και όλες οι ετικέτες και τα λογότυπα είναι εκεί για να με καθοδηγήσουν κατά τη διάρκεια των βημάτων συγκόλλησης. Μπορείτε επίσης να κατεβάσετε το αρχείο Gerber για αυτό το κύκλωμα από το παρακάτω αρχείο στην περίπτωση που θέλετε να κάνετε μια παραγγελία για το ίδιο σχέδιο κυκλώματος.

Βήμα 4: Σχεδιασμός πλατφορμών κουτιού (CAD)

Πριν ξεκινήσω τη συγκόλληση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, θα σας δείξω αυτό το κουτί που σχεδίασα χρησιμοποιώντας το λογισμικό solidworks που μου επιτρέπει να δημιουργήσω αρχεία DXF για να τα ανεβάσω σε μηχανή κοπής λέιζερ CNC για να παράγω το σχεδιασμένο κουτί. χρησιμοποιήσαμε ένα ξύλο MDF 5 χιλιοστών για να δημιουργήσουμε αυτό το κουτί που θα προσθέσει μια καλύτερη εμφάνιση στο έργο μας, ειδικά με τις ετικέτες και τους τίτλους του και θα είναι ευκολότερο για εμάς να πάρουμε αυτή την εκπαιδευτική πλατφόρμα μαζί μας όπου κι αν πάμε.

Μπορείτε να κατεβάσετε τα αρχεία DXF για αυτό το έργο από τα παρακάτω αρχεία

Βήμα 5: Ολοκληρώστε τα συστατικά

Τώρα ας επανεξετάσουμε τα απαραίτητα στοιχεία που χρειαζόμαστε για αυτό το έργο, έτσι όπως είπα, χρησιμοποιώ ένα Arduino MEGA2560 για να τρέξω όλο το σύστημα.

Για να δημιουργήσουμε τέτοιου είδους έργα θα χρειαστούμε:

• Το PCB που έχουμε παραγγείλει από το JLCPCB:
• Ένα Arduino Mega2560
• Ένα βηματικό μοτέρ NEMA17
• Δύο κινητήρες DC
• Ένας σερβοκινητήρας
• Μία οθόνη LCD
• Μία οθόνη 7 τμημάτων
• Οκτώ κόκκινες λυχνίες LED
• Δύο LED RGB
• Ένας βομβητής
• Οκτώ μπάρα διακοπτών
• Δύο joysticks DHT-11 αισθητήρας
• Αισθητήρας αερίου
• Μονάδα Bluetooth
• Ολοκληρωμένο κύκλωμα MCP23017
• Πρόγραμμα οδήγησης stepper A4988
• L293D πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα
• Μερικοί σύνδεσμοι κεφαλίδας SIL
• Μερικοί σύνδεσμοι με κεφαλίδες
• Μια ασφάλεια
• Μερικές αντιστάσεις και πυκνωτές
• Το κουτί της εκπαιδευτικής πλατφόρμας
• Κάποια βίδα για τη συναρμολόγηση

Βήμα 6: Συγκόλληση και συναρμολόγηση

Προχωράμε τώρα στο ηλεκτρονικό συγκρότημα και συγκολλούμε όλα τα εξαρτήματα στο PCB. θα βρείτε στο επάνω στρώμα μεταξιού μια ετικέτα για κάθε συστατικό που υποδεικνύει την τοποθέτησή του στον πίνακα και έτσι θα είστε 100% σίγουροι ότι δεν θα κάνετε λάθη συγκόλλησης.

Τώρα προχωράμε απευθείας στη συναρμολόγηση του κουτιού, είναι τόσο απλό αφού δημιουργήσαμε την τοποθέτηση βιδών στο σχέδιο, το μόνο που χρειάζεται να κάνουμε είναι να βιδώσουμε το PCB στην κάτω πλευρά του κουτιού στο πρώτο βήμα της συναρμολόγησης.

Στη συνέχεια βιδώνουμε τους κινητήρες ο καθένας στη θέση του στην επάνω πλευρά του κουτιού. Τελευταίο αλλά όχι λιγότερο, συνδέουμε τους κινητήρες με τους βιδωτές κεφαλίδες στο PCB. Και τέλος ολοκληρώνουμε το βίδωμα των άλλων πλευρών του κουτιού.

Βήμα 7: Δοκιμή (λειτούργησε): D

Τώρα έχουμε τα πάντα έτοιμα για να αρχίσουμε να παίζουμε με αυτήν την πλατφόρμα και αποφάσισα να δοκιμάσω μερικούς κωδικούς όπως αύξηση της τιμής εμφάνισης 7 τμημάτων και περιστροφή του βηματικού κινητήρα, η οθόνη LCD λειτουργεί επίσης καλά, ώστε να μπορείτε να δείτε το εμφανιζόμενο μήνυμα και στην οθόνη LCD Το

Όπως βλέπετε παιδιά, αυτό το εκπληκτικό έργο είναι τόσο βολικό και ακολουθώντας τα βήματα αυτού του διδακτικού, διευκολύνεται σε οποιονδήποτε από εσάς να το δοκιμάσει.

Θα σας δείξω στα επόμενα εγχειρίδια το μέρος προγραμματισμού για κάθε στοιχείο και τον τρόπο ελέγχου όλων αυτών των στοιχείων χρησιμοποιώντας τον πίνακα Arduino.

Ως συνήθως, μπορείτε να γράψετε τις προτάσεις σας εάν έχετε οποιεσδήποτε άλλες ιδέες για τη βελτίωση αυτού του έργου και να μοιραστείτε μαζί μας τις δικές σας πλατφόρμες κατάρτισης.

Ένα τελευταίο πράγμα, βεβαιωθείτε ότι κάνετε ηλεκτρονικά καθημερινά

BEταν BEE MB από το MEGA DAS δείτε την επόμενη φορά