Vytvorte si vlastnú testovaciu lavicu Arduino pomocou drôteného obalu: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento návod vám ukáže jednoduchý spôsob, ako zapojiť Arduino Nano do rôznych oddeľovacích dosiek plošných spojov. Tento projekt vznikol počas môjho hľadania efektívneho, ale nedeštruktívneho spôsobu prepojenia niekoľkých modulov.

Mal som päť modulov, ktoré som chcel prepojiť:

• Arduino
• 5-palcový grafický dotykový panel LCD s rozmermi 800 x 480 pixlov od spoločnosti Haoyu electronics
• Čítačka kariet SD
• Hodinová jednotka DS1302 v reálnom čase
• Prijímač MAX485 RS-485/RS-422

Dotykový panel a moduly hodín v reálnom čase boli predtým použité v mojich projektoch Dali Clock a Rainbow Synthesizer, ale tieto prototypy boli vyrobené na doske a boli rozobraté, aby sa vytvoril priestor pre nové projekty.

Bolo mi jasné, že mať všetky tieto moduly pohromade v trvalom zariadení, to mi umožní stráviť viac času písaním softvéru a kratším zapojením vecí na doske. Súčasne som nechcel nič natrvalo spájkovať, aby som mohol moduly zachovať pre budúce použitie.

Tento návod ukazuje, ako som to všetko spojil pomocou ovíjania drôtu.

Krok 1: Plánovanie prepojení

Mojim prvým krokom bolo zmapovať, ako prepojiť všetky moduly s dostupnými pinmi na Arduino Nano. Displej a karta SD sú moduly SPI. SPI je zbernica, takže linky CLK, MISO a MOSI je možné zapojiť do reťazca k modulom, ktoré to potrebujú, spolu s napájaním. Každý by však vyžadoval svoj vlastný pin CS (Chip Select).

Rozhodol som sa umiestniť modul RTC na vlastné kolíky, pretože predchádzajúce experimenty mi ukázali, že nie je úplne kompatibilný s SPI. Moduly transceiveru tiež potrebovali svoje vlastné kolíky.

Po zmapovaní všetkého som zistil, že to vyzerá takto:

• Arduino Pin GND -> LCD GND -> SD karta GND -> Transceiver GND -> RTC 5V
• Arduino Pin 5V -> LCD 5V -> SD karta 5V -> Transceiver VCC -> RTC VCC
• Arduino Pin 13 -> LCD CLK -> SD karta CLK
• Arduino Pin 12 -> LCD MISO -> SD karta MISO
• Arduino Pin 11 -> LCD MOSI -> SD karta MOSI
• Arduino Pin 10 -> LCD CS
• Arduino Pin 9 -> LCD PD
• Arduino Pin 2 -> LCD INT
• Arduino Pin 8 -> RTC CLK
• Arduino Pin 7 -> RTC DAT
• Arduino Pin 6 -> RTC RST
• Arduino Pin 4 -> Karta SD CS
• Arduino Pin 14 -> Transceiver DI
• Arduino Pin 15 -> Transceiver DE
• Arduino Pin 16 -> Transceiver RE
• Arduino Pin 17 -> Transceiver RO

Piny 0 a 1 používajú rozhranie USB, takže boli zakázané. Digitálne piny 3, 5, 18 a 19 zostali voľné, rovnako ako analógové vstupy A4 až A7, čo umožňuje budúce rozšírenie.

Krok 2: Problém s prepojovacími drôtmi a drôteným obalom ako riešenie

Pôvodne som sa pokúsil prepojiť všetko pomocou krátkych vlastných zvlnených káblov Y. Krimpovacie káble a konektory sú však navrhnuté tak, aby súčasne pojali iba jeden vodič. Upchatie viacerých drôtov v jednom kryte bolo náročné a viedlo k krehkým spojom, ktoré dlho nevydržali. Proces lisovania bol nielen časovo náročný, ale po použití sa konektory pravdepodobne samy uvoľnili z kolíkov, čo viedlo k ďalšiemu stratenému času pri hľadaní prerušovaných porúch.

Vždy som chcel skúsiť ovinutie drôtom, a tak som si myslel, že je to dobrá príležitosť. Po troche skúmania som si kúpil nástroj WSU-30 M, niekoľko extra dlhých 19 mm dlhých jednoradových záhlaví a drôt na balenie drôtu 30 AWG na eBay.

Ako technológia má drôtené balenie dlhú históriu. Bol to populárny spôsob výroby digitálnych počítačov v 60., 70. a 80. rokoch a často sa používal v telefónnych centrálách. Napriek tomu, že to bolo zastarané sériovo vyrábanými doskami s plošnými spojmi, obalovanie drôtu má pre domácich majstrov tieto výhody:

• Je to lacné a rýchle
• Ľahko sa nanáša a dá sa čisto odstrániť
• Funguje to s kolíkovými konektormi, ktoré sú spájkované s mnohými oddeľovacími doskami
• Vytvára spoľahlivé a dlhodobé spojenie
• Umožňuje viacnásobné pripojenie do a z každého bodu (ak sa používajú dlhé hlavičky)

Krok 3: Príprava Arduino Nano

Ďalším krokom bola príprava môjho Arduino Nano. Mal som Arduino Nano bez hlavičiek, čo sa ukázalo ako praktické, pretože som chcel spájať extra dlhé kolíky záhlavia na hornú stranu, aby som pri navíjaní drôtu videl štítky.

Tiež som spájkoval niekoľko extra dlhých hlavičiek na malú oddeľovaciu dosku, ktorá bola dodaná s mojím panelom displeja.

Na module transceiveru boli skrutkové svorky na opačnej strane záhlaví, takže som ich odspájkoval a presunul na rovnakú stranu ako záhlavia.

Ostatné dosky mali na správnej strane už spájkované krátke záhlavia, takže som ich ponechal tak, ako sú.

Krok 4: Navrhovanie zásobníka

Chcel som mať možnosť namontovať všetku elektroniku na zadnú stranu stojana LCD, ktorý som vytvoril pre svoje hodiny Dali Clock, a tak som niečo vymyslel v OpenSCADe. Urobil som výrezy pre rôzne dosky, ktoré som chcel namontovať.

Potom, čo som si zásobník vytlačil, som zalepil všetky moduly za tepla.

Krok 5: Proces navíjania drôtu

Proces navíjania drôtu pozostáva zo štyroch krokov: meranie, rezanie, odizolovanie a ovíjanie.

Odmeriam dostatok drôtu na preklenutie dvoch bodov, ktoré chcem spojiť, plus ďalší palec na každom konci na obalenie. Potom na každom konci odizolujem 1 palec izolácie a pomocou nástroja omotám drôt na stĺpik.

Nasleduje presná technika, ktorú používam a ktorú môžete vidieť na mojom ukážkovom videu:

• Meriam rozpätie medzi dvoma bodmi, ktoré chcem spojiť
• Prstami vyznačím požadovanú dĺžku a potom pomocou pravítka pridám dva palce
• Odrezal som drôt na dĺžku
• Odmeriam 1 a 1/4 palca od konca
• Koniec potom vložím do otvoru na ovíjacom nástroji
• Stiahnem drôt dole do medzery v reznom kotúči
• Vytiahnem drôt z druhého konca a odizolujem jeden palec drôtu
• Opakujem postup pre druhú stranu drôtu

Keď je drôt odizolovaný na oboch koncoch, vložím holý koniec drôtu do valca nástroja na balenie drôtu tak, aby odizolovaná časť vystúpila zo zárezu na boku. Potom zasuniem hrot nadol na stĺpik, urobím niekoľko otáčok a nástroj držím voľne, aby sa mohol pri navíjaní zdvihnúť.

Dobré spojenie zanechá na stĺpiku asi 7 závitov drôtu. Ak sú otáčky naskladané na sebe, netlačte na nástroj tak silno!

AKTUALIZÁCIA: Niekoľko z vás uviedlo, že izolácia by sa mala omotať okolo stĺpika, aby sa uvoľnilo napätie. Priložil som dve fotografie, aby som ukázal rozdiel.

Krok 6: Drôt obalený celou doskou

Toto ukazuje dosku potom, čo som vodičom omotal všetky spoje. Cestou som urobil niekoľko chýb, ktoré sa však dali ľahko odstrániť orezaním drôtov a pomocou pinzety odmotať konce zo stĺpikov.

Odporúčam to urobiť po častiach a skontrolovať svoju prácu multimetrom alebo zapnúť a otestovať každý komponent. Je to oveľa ťažšie opraviť, keď existuje viac vrstiev drôtov.

Môj hotový výrobok vyzerá trochu chaoticky, ale ak chcete, môžete byť o niečo opatrnejší pri smerovaní alebo použiť rôzne farby, aby ste mali jasno.

Aj keď to nevyzerá pekne, je to oveľa robustnejšie ako doska na pečenie! Veľkým bonusom však je, že ak ho chcete kedykoľvek rozobrať, môžete to urobiť ľahko a bez poškodenia Arduino Nano alebo konektorov na jednotlivých doskách!

Krok 7: Kompatibilné projekty

Hotová tabuľa vám umožní realizovať tieto projekty:

• Taviace sa digitálne hodiny v štýle 80. rokov
• Osvetlené dúhové piano s Arduinom (vyžaduje externé komponenty)