Δημιουργία DIY Arduino σε PCB και μερικές συμβουλές για αρχάριους: 17 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Αυτό εννοείται ως οδηγός για οποιονδήποτε συγκολλά το δικό του Arduino από ένα κιτ, το οποίο μπορεί να αγοραστεί από την A2D Electronics. Περιέχει πολλές συμβουλές και κόλπα για να το χτίσετε με επιτυχία. Θα μάθετε επίσης τι κάνουν όλα τα διαφορετικά εξαρτήματα.

Διαβάστε παρακάτω και μάθετε τι χρειάζεται για να φτιάξετε το δικό σας Arduino!

Μπορείτε επίσης να δείτε αυτό το έργο στον ιστότοπό μου εδώ.

Βήμα 1: Mini USB Connector

Το πρώτο μέρος για συγκόλληση είναι η υποδοχή mini USB. Αυτό θα παρέχει ισχύ στο arduino σας όταν ολοκληρωθεί, αλλά θα χρειαστεί ένας προσαρμογέας RS232 / USB σε Serial για τον προγραμματισμό του. Η μίνι υποδοχή USB μπαίνει πρώτα έτσι ώστε να μπορείτε να την τοποθετήσετε, να αναποδογυρίσετε την πλακέτα έτσι ώστε οι ακίδες να κοιτούν προς τα πάνω και, στη συνέχεια, να την τοποθετήσετε στο τραπέζι. Πριν το βάλετε, λυγίστε το μίνι σετ των 2 ακίδων ελαφρώς προς το μπροστινό μέρος της σανίδας, έτσι ώστε να ταιριάζει όμορφα στις οπές του PCB. Το βάρος του PCB θα κρατήσει τη φίσα στη θέση της και μπορείτε να την κολλήσετε ακριβώς εκεί.

Βήμα 2: Καρφιτσώστε κεφαλίδες

Οι επικεφαλίδες καρφιτσών είναι τα επόμενα κομμάτια για να μπείτε. Θα πρέπει να έχετε γυναικείες κεφαλίδες σε 6 πείρους x2, 8 πείρες x2 και 10 ακίδες σε 1. Για την κεφαλίδα ICSP (In Circuit Serial Programming) απαιτείται επίσης μια αρσενική κεφαλίδα 3 × 2. Όλα αυτά κυκλοφορούν έξω από τον πίνακα και ταιριάζουν απόλυτα στις κατάλληλες θέσεις τους. Συγκολλήστε τα με την ίδια μέθοδο με την πρίζα USB, κάνοντας μία κεφαλίδα κάθε φορά. Οι επικεφαλίδες πρέπει να είναι απόλυτα κάθετες στο PCB. Για να το πετύχετε, κολλήστε μόνο μία καρφίτσα της κεφαλίδας και στη συνέχεια κρατώντας την κεφαλίδα με το χέρι σας, λιώστε ξανά τη συγκόλληση και επανατοποθετήστε την κεφαλίδα στην κάθετη θέση της. Βεβαιωθείτε ότι κάθεται επίσης στο ύψος της σανίδας για όλο το μήκος. Κρατήστε το στη θέση του μέχρι να σκληρύνει η συγκόλληση και, στη συνέχεια, συνεχίστε να κολλάτε τις υπόλοιπες ακίδες.

Βήμα 3: Υποδοχή IC

Γρήγορη συμβουλή για τη συγκόλληση των υπόλοιπων εξαρτημάτων: Όλοι οι αγωγοί εξαρτημάτων μπορούν να τοποθετηθούν πρώτα μέσω της σανίδας και στη συνέχεια να λυγίσουν στο πλάι, έτσι ώστε τα εξαρτήματα να παραμείνουν στην πλακέτα όταν την αναποδογυρίσετε. Αυτό θα διευκολύνει πολύ τη συγκόλληση καθώς τα εξαρτήματα θα συγκρατηθούν στη θέση τους.

Ξεκινήστε τοποθετώντας την υποδοχή IC 28 ακίδων. Βεβαιωθείτε ότι έχετε ευθυγραμμίσει το divot στο ένα άκρο με το σχέδιο στο PCB. Αυτό σας ενημερώνει για τον τρόπο εισαγωγής του μικροελεγκτή AtMega328P. Παρόλο που οι ακίδες σε αυτήν την πρίζα είναι μικρότερες από τις αντιστάσεις ή τους πυκνωτές, μπορούν ακόμα να λυγίσουν για να κρατήσουν το εξάρτημα στη θέση του ενώ το κολλάτε.

Βήμα 4: Αντιστάσεις

Οι 3 αντιστάσεις μπορούν να ακολουθήσουν. Δεν έχει σημασία με ποιον τρόπο τοποθετούνται - οι αντιστάσεις δεν είναι πολωμένες. Υπάρχουν 2 αντιστάσεις 1K ohm ως αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος για τα LED και αντιστάσεις 10K ohm ως αντίσταση έλξης στη γραμμή επαναφοράς. Οι αντιστάσεις 1K ohm επιλέχθηκαν για το LED αντί των κοινών 220 ohm, έτσι ώστε οι λυχνίες LED να έχουν μικρότερο ρεύμα που διέρχεται από αυτές, λειτουργώντας έτσι περισσότερο ως δείκτες παρά ως φακός.

Βήμα 5: LED

Υπάρχουν 2 LED, το ένα ως ένδειξη ισχύος και το άλλο στην ακίδα 13 του Arduino. Το μακρύτερο πόδι στις λυχνίες LED σηματοδοτεί τη θετική πλευρά (άνοδος). Βεβαιωθείτε ότι έχετε τοποθετήσει το μακρύτερο πόδι στην πλευρά με την ένδειξη + στο PCB. Το αρνητικό καλώδιο της λυχνίας LED είναι επίσης ισοπεδωμένο στο πλάι, έτσι ώστε να μπορείτε να αποκρυπτογραφήσετε θετικά (άνοδο) και αρνητικά (κάθοδο) καλώδια εάν κοπούν.

Βήμα 6: Ταλαντωτής

Ακολουθεί ο κρυσταλλικός ταλαντωτής και οι 2 κεραμικοί πυκνωτές 2 22pF. Δεν έχει σημασία με ποιον τρόπο μπαίνει οποιοσδήποτε από αυτούς - οι κεραμικοί πυκνωτές και οι ταλαντωτές κρυστάλλων δεν είναι πολωμένοι. Αυτά τα εξαρτήματα θα δώσουν στο Arduino ένα εξωτερικό σήμα ρολογιού 16MHz. Το arduino μπορεί να παράγει ένα εσωτερικό ρολόι 8MHz, οπότε αυτά τα εξαρτήματα δεν είναι απολύτως απαραίτητα, αλλά αφήστε το να λειτουργεί με πλήρη ταχύτητα.

Βήμα 7: Επαναφορά διακόπτη

Ο διακόπτης επαναφοράς μπορεί να προχωρήσει στη συνέχεια. Τα πόδια στο διακόπτη δεν χρειάζεται να είναι λυγισμένα, θα πρέπει να συγκρατούνται στην υποδοχή.

Βήμα 8: Κεραμικοί πυκνωτές

Στη συνέχεια μπορούν να ακολουθήσουν 4 κεραμικοί πυκνωτές 100nF (nano Farad). Τα C3 και C9 βοηθούν στην εξομάλυνση μικρών αιχμών τάσης στις γραμμές 3,3V και 5V για να παρέχουν καθαρή ισχύ στο Arduino. Το C7 είναι σε σειρά με την εξωτερική γραμμή επαναφοράς για να επιτρέψει σε μια εξωτερική συσκευή (USB σε Serial Converter) να επαναφέρει το Arduino την κατάλληλη στιγμή για να το προγραμματίσει. Το C4 βρίσκεται στο pin του Arduino (Αναλογική αναφορά) και στο GND για να διασφαλιστεί ότι το Arduino μετρά ακριβείς αναλογικές τιμές στις αναλογικές του εισόδους. Χωρίς C4, το AREF θα θεωρηθεί «πλωτό» (δεν συνδέεται με ρεύμα ή γείωση) και θα προκαλέσει ανακρίβειες στις αναλογικές αναγνώσεις, επειδή ένας πλωτός πείρος θα αναλάβει οποιαδήποτε τάση υπάρχει γύρω του, συμπεριλαμβανομένων των μικρών σημάτων εναλλασσόμενου ρεύματος στο σώμα σας που έχουν έρθει από την καλωδίωση γύρω σας. Και πάλι, οι κεραμικοί πυκνωτές δεν είναι πολωμένοι, οπότε δεν έχει σημασία με ποιον τρόπο θα τους τοποθετήσετε.

Βήμα 9: Ασφάλεια PTC

Τώρα μπορείτε να εγκαταστήσετε την ασφάλεια PTC (θετικός συντελεστής θερμοκρασίας). Η ασφάλεια PTC δεν είναι πολωμένη, επομένως μπορεί να τοποθετηθεί με οποιονδήποτε τρόπο. Αυτό πηγαίνει ακριβώς πίσω από την πρίζα USB. Εάν το κύκλωμά σας προσπαθήσει να τραβήξει περισσότερο από 500mA ρεύματος, αυτή η ασφάλεια PTC θα αρχίσει να θερμαίνεται και να αυξάνει την αντίσταση. Αυτή η αύξηση της αντίστασης θα μειώσει το ρεύμα και θα προστατεύσει τη θύρα USB. Αυτή η προστασία είναι μόνο στο κύκλωμα όταν το Arduino τροφοδοτείται μέσω USB, οπότε όταν τροφοδοτείτε το Arduino μέσω της υποδοχής DC ή από εξωτερική τροφοδοσία, βεβαιωθείτε ότι το κύκλωμά σας είναι σωστό. Βεβαιωθείτε ότι έχετε τραβήξει τα πόδια μέχρι τις τρύπες, ακόμη και από τις στροφές. Μια πένσα θα σας βοηθήσει εδώ.

Βήμα 10: Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές

Οι 3 ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές 3 47uF (microFarad) μπορούν να τοποθετηθούν στη συνέχεια. Το μακρύτερο πόδι σε αυτά είναι το θετικό πόδι, αλλά η πιο κοινή ταυτοποίηση είναι ο χρωματισμός του περιβλήματος στην πλευρά του αρνητικού ποδιού. Βεβαιωθείτε ότι όταν τα τοποθετείτε, το θετικό σκέλος πηγαίνει προς το + στο χαρτόνι. Αυτοί οι πυκνωτές εξομαλύνουν τις μεγαλύτερες παρατυπίες της τάσης εισόδου, καθώς και τις γραμμές 5V και 3.3V, έτσι ώστε το Arduino σας να έχει σταθερό 5V/3.3V αντί για κυμαινόμενη τάση.

Βήμα 11: DC Jack

Ακολουθεί η υποδοχή εισόδου DC. Dealδια συμφωνία με όλα τα άλλα εξαρτήματα, βάλτε το και αναποδογυρίστε το χαρτόνι πάνω του για να παραμείνει στη θέση του ενώ το κολλάτε. Η κάμψη των ποδιών μπορεί να είναι λίγο δύσκολη, καθώς είναι παχιά, οπότε μπορείτε πάντα να το κρατήσετε στη θέση του με τον ίδιο τρόπο όπως η μίνι υποδοχή USB που συγκολλήθηκε νωρίτερα. Αυτό θα πάει μόνο με έναν τρόπο - με τον γρύλο να κοιτάζει προς τα έξω από το ταμπλό.

Βήμα 12: Ρυθμιστές τάσης

Τώρα οι δύο ρυθμιστές τάσης. Φροντίστε να τα βάλετε στα σωστά σημεία. Και οι δύο είναι επισημασμένες, οπότε απλώς ταιριάξτε τη γραφή στον πίνακα με τη γραφή στις ρυθμιστικές αρχές. Ο ρυθμιστής 3.3V είναι LM1117T-3.3 και ο ρυθμιστής 5V είναι LM7805. Και οι δύο είναι γραμμικοί ρυθμιστές τάσης, πράγμα που σημαίνει ότι το ρεύμα εισόδου και το ρεύμα εξόδου θα είναι τα ίδια. Ας πούμε ότι η τάση εισόδου είναι 9V και η τάση εξόδου είναι 5V, και τα δύο στα 100mA ρεύματος. Η διαφορά στις τάσεις εισόδου και εξόδου θα διαχέεται ως θερμότητα από τον ρυθμιστή. Σε αυτήν την περίπτωση, (9V-4V) x 0.1A = 0.4W θερμότητας που θα διαχέεται από τον ρυθμιστή. Αν διαπιστώσετε ότι ο ρυθμιστής ζεσταίνεται κατά τη χρήση, αυτό είναι φυσιολογικό, αλλά εάν τραβάτε μεγάλο ρεύμα και υπάρχει μεγάλη διαφορά τάσης, τότε μπορεί να είναι απαραίτητη μια ψύκτρα στο ρυθμιστή. Τώρα για να τα κολλήσετε στον πίνακα, η μεταλλική γλωττίδα στη μία πλευρά θα πρέπει να πάει προς την πλευρά του πίνακα που έχει διπλή γραμμή. Για να τα στερεώσετε στη θέση τους μέχρι να τα κολλήσετε, λυγίστε το ένα πόδι από τη μία πλευρά και το άλλο δύο από την άλλη πλευρά. Μόλις συγκολληθεί στη θέση του, λυγίστε τον ρυθμιστή 5V προς το εξωτερικό του πίνακα και τον ρυθμιστή 3.3V προς το εσωτερικό του πίνακα.

Βήμα 13: Εισαγωγή του IC AtMega328P

Το τελευταίο μέρος είναι να βάλετε τον μικροελεγκτή στην πρίζα του. Ευθυγραμμίστε τα τμήματα στην πρίζα και στο IC και, στη συνέχεια, ευθυγραμμίστε όλες τις ακίδες. Μόλις είναι στη θέση του, μπορείτε να το σπρώξετε προς τα κάτω. Θα χρειαστεί λίγο περισσότερη δύναμη από ό, τι περιμένετε, οπότε φροντίστε να ασκήσετε πίεση ομοιόμορφα, ώστε να μην λυγίσετε καμία από τις καρφίτσες.

Βήμα 14: Λίγες σημειώσεις προσοχής με το Arduino σας

• ΠΟΤΕ μην συνδέετε ταυτόχρονα τροφοδοσία USB και εξωτερική τροφοδοσία στο Arduino. Παρόλο που αυτά τα δύο μπορεί να βαθμολογηθούν στα 5V, συχνά δεν είναι ακριβώς 5V. Η μικρή διαφορά τάσης μεταξύ των δύο πηγών ενέργειας προκαλεί βραχυκύκλωμα μέσω της πλακέτας σας.
• ΠΟΤΕ μην τραβάτε πάνω από 20mA ρεύματος από οποιαδήποτε ακίδα εξόδου (D0-D13, A0-A5). Αυτό θα τσιγαρίσει τον μικροελεγκτή.
• ΠΟΤΕ μην αντλείτε περισσότερα από 800mA από τον ρυθμιστή 3.3V ή περισσότερα από 1A από τον ρυθμιστή 5V. Εάν χρειάζεστε περισσότερη ενέργεια, χρησιμοποιήστε έναν εξωτερικό προσαρμογέα ρεύματος (μια τράπεζα τροφοδοσίας USB λειτουργεί καλά για 5V). Τα περισσότερα Arduinos παράγουν ισχύ 3,3V από το USB στο Serial chip επί του σκάφους. Αυτά μπορούν να έχουν μόνο έξοδο 200mA, οπότε αν χρησιμοποιείτε διαφορετικό Arduino, βεβαιωθείτε ότι δεν αντλείτε περισσότερα από 200mA από τον ακροδέκτη 3.3V.
• ΠΟΤΕ μην βάζετε περισσότερα από 16V στην υποδοχή DC. Οι χρησιμοποιούμενοι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές είναι μόνο 16V.

Βήμα 15: Λίγες συμβουλές / Ενδιαφέροντα γεγονότα

• Εάν διαπιστώσετε ότι το έργο σας χρειάζεται πολλές καρφίτσες, οι αναλογικές ακίδες εισόδου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως ψηφιακές ακίδες εξόδου. A0 = D14, έως A5 = D19.
• Η εντολή analogWrite () είναι στην πραγματικότητα ένα σήμα PWM, όχι αναλογική τάση. Τα σήματα PWM είναι διαθέσιμα στις ακίδες 3, 5, 6, 9, 10 και 11. Αυτά είναι χρήσιμα για τον έλεγχο της φωτεινότητας ενός LED, τον έλεγχο κινητήρων ή τη δημιουργία ήχων. Για να λάβετε ένα ηχητικό σήμα στις ακίδες εξόδου PWM, χρησιμοποιήστε τη λειτουργία τόνου ().
• Οι ψηφιακές ακίδες 0 και 1 είναι τα σήματα TX και RX για το IC AtMega328. Εάν είναι δυνατόν, μην τα χρησιμοποιείτε στα προγράμματά σας, αλλά αν πρέπει, ίσως χρειαστεί να αποσυνδέσετε τα μέρη από αυτές τις ακίδες κατά τον προγραμματισμό του Arduino.
• Οι ακίδες SDA και SCL για επικοινωνία i2c είναι στην πραγματικότητα ακίδες Α4 και Α5 αντίστοιχα. Εάν χρησιμοποιείτε επικοινωνία i2c, οι ακίδες A4 και A5 δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άλλους σκοπούς.

Βήμα 16: Προγραμματισμός του Arduino σας

Πρώτα αποσυνδέστε οποιαδήποτε εξωτερική τροφοδοσία για να αποφύγετε βραχυκύκλωμα 2 διαφορετικών τροφοδοτικών. Τώρα συνδέστε έναν προσαρμογέα USB σε σειριακό στην κεφαλίδα ακριβώς πίσω από την τροφοδοσία μίνι USB. Συνδέστε το σύμφωνα με τα ακόλουθα:

Προσαρμογέας Arduino USB σε σειριακό

GND GND (έδαφος)

VCC VCC (ισχύς)

DTR DTR (καρφίτσα επαναφοράς)

TX RX (δεδομένα)

RX TX (δεδομένα)

Ναι, οι καρφίτσες TX και RX ανατρέπονται. Το TX είναι ο πείρος εκπομπής και το RX είναι ο ακροδέκτης λήψης, οπότε αν είχατε 2 ακίδες μετάδοσης συνδεδεμένες μεταξύ τους, δεν θα συνέβαιναν πολλά. Αυτή είναι μια από τις πιο κοινές παγίδες για αρχάριους.

Βεβαιωθείτε ότι ο βραχυκυκλωτήρας στον προσαρμογέα USB σε Serial έχει οριστεί σε 5V.

Συνδέστε τον προσαρμογέα USB σε σειριακό στον υπολογιστή, επιλέξτε την κατάλληλη θύρα COM (θα εξαρτηθεί από τον υπολογιστή σας) και την πλακέτα (Arduino UNO) στο μενού Εργαλεία του Arduino IDE (κατεβάστηκε από το Arduino.cc) και, στη συνέχεια, μεταγλωττίστε και ανεβάστε το πρόγραμμά σας Το

Βήμα 17: Δοκιμή με ένα σκίτσο αναλαμπής

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να αναβοσβήνει ένα LED. Αυτό θα σας εξοικειώσει με το Arduino IDE και τη γλώσσα προγραμματισμού και θα διασφαλίσει ότι ο πίνακας σας λειτουργεί σωστά. Μεταβείτε στα παραδείγματα, βρείτε το παράδειγμα Blink, στη συνέχεια μεταγλωττίστε και ανεβάστε στον πίνακα Arduino για να βεβαιωθείτε ότι όλα λειτουργούν. Θα πρέπει να δείτε το LED που είναι προσαρτημένο στον πείρο 13 να αρχίζει να αναβοσβήνει και να σβήνει σε διαστήματα 1 δευτερολέπτου.