Budovanie DIY Arduina na PCB a niekoľko tipov pre začiatočníkov: 17 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Toto má slúžiť ako sprievodca pre každého, kto spájkuje svoje vlastné Arduino zo súpravy, ktorú je možné kúpiť u spoločnosti A2D Electronics. Obsahuje mnoho tipov a trikov, ako ho úspešne vybudovať. Dozviete sa tiež o tom, čo všetky rôzne komponenty robia.

Pokračujte v čítaní a zistite, čo je potrebné na zostavenie vlastného Arduina!

Tento projekt si môžete pozrieť aj na mojom webe tu.

Krok 1: Mini USB konektor

Prvá časť na spájkovanie je mini USB konektor. Po dokončení bude vaše arduino napájať, ale na jeho naprogramovanie bude potrebný adaptér RS232 / USB na sériový port. Mini USB zásuvka ide dovnútra, aby ste ju mohli vložiť, prevrátiť dosku tak, aby kolíky smerovali nahor, a potom ju položiť na stôl. Pred vložením mini sadu 2 kolíkov mierne ohnite smerom k prednej časti dosky, aby sa pekne zmestila do otvorov na doske plošných spojov. Hmotnosť dosky plošných spojov udrží konektor na mieste a môžete ho priamo spájkovať.

Krok 2: Pin hlavičky

Ďalšími kúskami, ktoré môžete využiť, sú kolíkové hlavičky. Mali by ste mať ženské hlavičky v 6pinových x2, 8pinových x2 a 10pinových x1. Samec záhlavia 3 × 2 je tiež potrebný pre hlavičku ICSP (In Circuit Serial Programming). To všetko obchádza vonkajšiu stranu dosky a perfektne sa zmestí na svoje správne miesto. Zapájajte ich rovnakým spôsobom ako do zásuvky USB, pričom urobte jednu hlavičku naraz. Všetky záhlavia by mali byť dokonale kolmé na DPS. Aby ste to dosiahli, spájkujte iba jeden kolík záhlavia a potom, keď držíte hlavičku v ruke, znova roztopte spájku a umiestnite hlavičku do kolmej polohy. Uistite sa, že tiež sedí v jednej rovine s doskou po celej dĺžke. Držte ho v polohe, kým spájka nestvrdne, a potom pokračujte v spájkovaní zvyšných kolíkov.

Krok 3: Zásuvka IC

Rýchly tip na spájkovanie zvyšku súčiastok: Všetky vývody súčiastok je možné najskôr previesť cez dosku, potom ich ohnúť do strany, aby súčasti zostali v doske aj pri preklopení. Vďaka tomu bude spájkovanie oveľa jednoduchšie, pretože súčiastky budú držať na svojom mieste.

Začnite umiestnením 28 -kolíkovej zásuvky IC. Nezabudnite zarovnať divot na jednom konci s výkresom na doske plošných spojov. Vďaka tomu budete vedieť, akým spôsobom vložiť mikrokontrolér AtMega328P. Napriek tomu, že kolíky na tejto zásuvke sú kratšie ako odpory alebo kondenzátory, dajú sa ohnúť, aby držali súčiastku na mieste počas spájkovania.

Krok 4: Rezistory

3 odpory môžu ísť ďalej. Nezáleží na tom, akým spôsobom sú umiestnené - odpory nie sú polarizované. Na resetovacej linke sú 2 odpory 1K ohm ako odpory obmedzujúce prúd a 10K ohm odpory ako vyťahovací odpor. Pre LED boli zvolené odpory 1K ohm namiesto bežných 220 ohmov, aby LED diódami prechádzal nižší prúd, a tak pôsobili viac ako indikátory ako baterka.

Krok 5: LED diódy

K dispozícii sú 2 LED diódy, jedna ako indikátor napájania a druhá na kolíku 13 Arduina. Dlhšia noha na diódach LED označuje kladnú stranu (anódu). Uistite sa, že dlhšiu nohu vložíte na stranu označenú + na DPS. Záporný vodič LED diódy je tiež sploštený na boku, takže môžete stále dešifrovať kladné (anódové) a záporné (katódové) zvody, ak boli prerušené.

Krok 6: Oscilátor

Ďalej je kryštálový oscilátor a 2 22pF keramické kondenzátory. Nezáleží na tom, akým spôsobom sa ktorýkoľvek z nich zapojí - keramické kondenzátory a kryštálové oscilátory nie sú polarizované. Tieto komponenty poskytnú Arduinu externý hodinový signál 16 MHz. Arduino môže vytvárať vnútorné hodiny 8 MHz, takže tieto komponenty nie sú úplne nevyhnutné, ale nechajte ho pracovať na plné obrátky.

Krok 7: Resetujte prepínač

Resetovací spínač môže ísť ďalej. Nohy na vypínači nemusia byť ohnuté, malo by sa v štrbine držať samé.

Krok 8: Keramické kondenzátory

4 Keramické kondenzátory 100 nF (nano Farad) môžu pokračovať ďalej. C3 a C9 pomáhajú vyhladiť malé napäťové špičky na linkách 3,3 V a 5 V a dodávajú Arduinu čistý výkon. C7 je v sérii s externým resetovacím riadkom, ktorý umožňuje externému zariadeniu (prevodník USB na sériový port) resetovať Arduino v správnom čase, aby ho naprogramoval. C4 je na pine Arduino AREF (analógová referencia) a GND, aby sa zabezpečilo, že Arduino meria presné analógové hodnoty na svojich analógových vstupoch. Bez C4 by bol AREF považovaný za „plávajúci“(nepripojený k napájaniu alebo uzemneniu) a spôsoboval by nepresnosti v analógových údajoch, pretože plávajúci kolík preberá akékoľvek napätie okolo neho, vrátane malých striedavých signálov vo vašom tele, ktoré prišli. z vedenia okolo vás. Keramické kondenzátory opäť nie sú polarizované, takže nezáleží na tom, akým spôsobom ich vložíte.

Krok 9: Poistka PTC

Teraz môžete nainštalovať poistku PTC (kladný teplotný koeficient). Poistka PTC nie je polarizovaná, takže ju môžete zapojiť akýmkoľvek spôsobom. To sa nachádza hneď za zásuvkou USB. Ak sa váš obvod pokúsi odoberať viac ako 500mA prúdu, táto poistka PTC sa začne zahrievať a zvýši odpor. Toto zvýšenie odporu zníži prúd a ochráni port USB. Táto ochrana je v obvode iba vtedy, keď je Arduino napájané cez USB, takže pri napájaní Arduina pomocou konektora DC alebo externého napájania sa uistite, že váš obvod je správny. Uistite sa, že vytiahnete nohy úplne cez otvory, dokonca aj za ohyby. Tu pomôže pár klieští.

Krok 10: Elektrolytické kondenzátory

Ďalej môžete vložiť 3 elektrolytické kondenzátory 47uF (microFarad). Dlhšia noha na nich je pozitívna, ale bežnejšou identifikáciou je sfarbenie obalu na strane negatívnej nohy. Uistite sa, že keď ich vložíte, kladná noha smeruje k značke + na doske. Tieto kondenzátory vyhladzujú väčšie nepravidelnosti vstupného napätia, ako aj 5V a 3,3V vedenia, takže vaše Arduino získa namiesto kolísavého napätia stabilných 5V/3,3V.

Krok 11: DC konektor

Ďalej je vstupný konektor DC. To isté platí pre všetky ostatné komponenty, vložte ich a preklopte dosku, aby zostali na mieste, kým ho spájkujete. Ohýbanie nôh môže byť trochu ťažké, pretože sú hrubé, takže ho môžete vždy držať na mieste rovnako ako mini USB konektor, ktorý bol predtým spájkovaný. Tento pôjde iba jedným spôsobom - zdvihák smeruje von z dosky.

Krok 12: Regulátory napätia

Teraz dva regulátory napätia. Uistite sa, že ich umiestnite na správne miesta. Oba sú označené, takže stačí zladiť nápis na tabuli s nápisom na regulátoroch. Regulátor 3,3 V je LM1117T-3,3 a 5 V regulátor je LM7805. Oba sú lineárne regulátory napätia, čo znamená, že vstupný a výstupný prúd budú rovnaké. Povedzme, že vstupné napätie je 9 V a výstupné napätie 5 V, obe pri prúde 100 mA. Rozdiel vo vstupnom a výstupnom napätí bude regulátorom odvádzať ako teplo. V tejto situácii (9V-4V) x 0,1A = 0,4W tepla, ktoré má regulátor odvádzať. Ak zistíte, že sa regulátor počas používania zahrieva, je to normálne, ale ak odoberá veľký prúd a existuje veľký rozdiel v napätí, môže byť potrebný chladič na regulátore. Teraz, keď ich chcete spájkovať na dosku, kovová záložka na jednej strane by mala smerovať k strane na doske, ktorá má dvojitú čiaru. Aby ste ich zaistili na mieste, kým ich nespájkujete, ohnite jednu nohu jedným smerom a ostatné dve opačným spôsobom. Po spájkovaní na mieste ohnite 5V regulátor smerom k vonkajšej strane dosky a 3,3V regulátor smerom k vnútornej strane dosky.

Krok 13: Vloženie AtMega328P IC

Poslednou časťou je vloženie mikrokontroléra do zásuvky. Zarovnajte prepínače v zásuvke a na integrovanom obvode a potom zarovnajte všetky kolíky. Akonáhle je na mieste, môžete ho zatlačiť nadol. Bude to vyžadovať trochu viac sily, ako by ste mohli očakávať, preto vyvíjajte tlak rovnomerne, aby ste neohli žiadne kolíky.

Krok 14: Niekoľko poznámok k opatrnosti pri vašom Arduine

• NIKDY nepripájajte k Arduinu napájanie USB a externé napájanie súčasne. Aj keď môžu byť obidva dimenzované na 5V, často nie sú presne 5V. Malý rozdiel napätia medzi týmito dvoma zdrojmi napájania spôsobuje skrat vo vašej doske.
• NIKDY neodoberajte viac ako 20mA prúdu z akéhokoľvek výstupného kolíka (D0-D13, A0-A5). To bude vyprážať mikrokontrolér.
• NIKDY neodoberajte viac ako 800 mA z 3,3 V regulátora alebo viac ako 1 A z 5 V regulátora. Ak potrebujete viac energie, použite externý napájací adaptér (napájacia banka USB funguje dobre na 5V). Väčšina Arduinos generuje svoje 3,3 V napájanie z USB na sériový čip na palube. Tieto môžu mať iba 200mA výstup, takže ak použijete iné Arduino, uistite sa, že z 3,3V kolíka nečerpáte viac ako 200mA.
• NIKDY nevkladajte do konektora DC viac ako 16 V. Použité elektrolytické kondenzátory sú dimenzované iba na 16V.

Krok 15: Niekoľko tipov / zaujímavostí

• Ak zistíte, že váš projekt potrebuje veľa pinov, analógové vstupné piny je možné použiť aj ako digitálne výstupné piny. A0 = D14, až A5 = D19.
• Príkaz analogWrite () je vlastne signál PWM, nie analógové napätie. Signály PWM sú k dispozícii na kolíkoch 3, 5, 6, 9, 10 a 11. Tieto sú užitočné na ovládanie jasu diódy LED, ovládanie motorov alebo generovanie zvukov. Ak chcete získať zvukový signál na výstupných kolíkoch PWM, použite funkciu tone ().
• Digitálne piny 0 a 1 sú signály TX a RX pre AtMega328 IC. Ak je to možné, nepoužívajte ich vo svojich programoch, ale ak musíte, pri programovaní Arduina možno budete musieť diely z týchto pinov odpojiť.
• Piny SDA a SCL na komunikáciu i2c sú v skutočnosti piny A4 a A5. Ak používate komunikáciu i2c, piny A4 a A5 nemožno použiť na iné účely.

Krok 16: Programovanie Arduina

Najprv odpojte akékoľvek externé napájanie, aby nedošlo k skratu dvoch rôznych zdrojov napájania. Teraz pripojte adaptér USB k sériovému portu k záhlaviu hneď za mini USB napájaním. Pripojte ho podľa nasledujúceho postupu:

Adaptér Arduino USB na sériový

GND GND (zem)

VCC VCC (napájanie)

DTR DTR (resetovací kolík)

TX RX (údaje)

RX TX (údaje)

Áno, kolíky TX a RX sa preklopia. TX je vysielací kolík a RX je prijímací kolík, takže ak by ste mali prepojené 2 vysielacie kolíky dohromady, veľa by sa toho nestalo. Toto je jedno z najčastejších úskalí pre začiatočníkov.

Uistite sa, že prepojka na adaptéri USB na sériový port je nastavená na 5V.

Pripojte adaptér USB k sériovému portu k počítaču, vyberte príslušný port COM (závisí od vášho počítača) a dosku (Arduino UNO) v ponuke Nástroje v Arduino IDE (stiahnuté z Arduino.cc), potom skompilujte a nahrajte svoj program.

Krok 17: Testovanie žmurknutím

Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je blikať LED diódu. To vás zoznámi s Arduino IDE a programovacím jazykom a zaistí, že vaša doska funguje správne. Prejdite na príklady, nájdite príklad Blink, potom skompilovajte a nahrajte na dosku Arduino, aby ste sa uistili, že všetko funguje. Mali by ste vidieť, že LED dióda pripojená na kolíku 13 začne blikať a zhasínať v intervaloch 1 sekundy.