Cum să utilizați Tinkercad pentru a testa și implementa hardware-ul dvs.: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Simularea circuitului este o tehnică în care software-ul computerului simulează comportamentul unui circuit sau sistem electronic. Noile modele pot fi testate, evaluate și diagnosticate fără a construi de fapt circuitul sau sistemul. Simularea circuitului poate fi un instrument util în depanarea unui sistem pentru a colecta date înainte de depanarea la nivel de circuit. Acest lucru permite proiectantului să determine corectitudinea și eficiența unui proiect înainte ca sistemul să fie construit efectiv. În consecință, utilizatorul poate explora meritele proiectelor alternative fără a construi efectiv sistemele. Prin investigarea efectelor deciziilor de proiectare specifice în timpul fazei de proiectare, mai degrabă decât a fazei de construcție, costul general al construcției sistemului scade semnificativ.

Deci, simularea software este o modalitate bună de a încerca înainte de a face circuitul fizic. Tinkercad este un instrument de simulare bazat pe web care vă va ajuta să testați atât hardware-ul, cât și software-ul fără a face nicio conexiune fizică sau chiar fără a cumpăra hardware.

Ați simțit vreodată lipsa pinilor de intrare-ieșire pe Arduino? Dacă v-ați gândit să conduceți tone de LED-uri sau doriți să creați LED Cube, cred că ați simțit cu siguranță dorința pinilor I / O. Știți că puteți conduce un număr nelimitat de LED-uri folosind doar 3 pini de Arduino? Da, registrele de schimbare vă vor ajuta să faceți această magie. În acest instructable, vă voi arăta cum putem implementa intrări și ieșiri nelimitate folosind registre de schimbare 74HC595. De exemplu, voi face un ceas digital cu un termometru și un luxmetru folosind șase afișaje pe 7 segmente. Înainte de a face în cele din urmă circuitul hardware, am simulat circuitul în Tinkercad, deoarece multe conexiuni sunt implicate în acestea. O simulare vă poate face mai încrezător și puteți testa finalizarea circuitului fără încercări fizice și erori. Evident, vă va ajuta să economisiți hardware-ul costisitor și timp prețios.

Puteți accesa simularea de aici:

Pasul 1: Salvați hardware-ul de la ardere

La fel ca alte circuite electronice, circuitele LED sunt foarte sensibile la curent. LED-ul arde dacă curge mai mult curent decât curentul nominal (de exemplu, 20mA). Selectarea unui rezistor adecvat este foarte importantă pentru o luminozitate adecvată fără a arde circuitele sau LED-urile.

Circuitele Tinkercad au o caracteristică excelentă. Vă arată dacă curge mai mult decât curentul nominal prin elementele circuitului. În următorul circuit, am conectat un afișaj cu șapte segmente direct la un registru de schimbare fără niciun rezistor. Nu este sigur pentru registru nici măcar pentru afișajul cu șapte segmente și ambele pot fi arse prin această conexiune. Tinkercad arată faptul de stelele roșii.

În următorul circuit, am adăugat un rezistor de 180 ohmi la fiecare segment al LED-ului. Circa 14,5 mA curent curge prin fiecare segment al afișajului, care este salvat pentru afișaj. Dar din simulare, se poate observa că această valoare a rezistenței nu este sigură pentru CI. Capacitatea maximă de curent a registrului de schimb este de 50mA. Deci, IC-ul este sigur până la trei pe segmentul afișajului (14,5 x 3 = 43,5mA). Dacă mai mult de trei segmente devin pe IC pot fi arse (de exemplu, 14,5 x 4 = 58mA). Majoritatea producătorului nu acordă atenție acestui fapt. Ei calculează valoarea rezistenței luând în considerare numai afișajul.

Dar dacă simulează circuitul în Tinkercad șansa de a face această greșeală va deveni zero. Pentru că Tinkercad vă va alerta arătând steaua roșie.

Puteți observa situația la deplasarea cursorului mouse-ului pe stea, așa cum se arată în figura de mai jos.

Următorul design este perfect în cazul în care aleg rezistență de 470 ohmi pentru fiecare segment al afișajului. Schița Arduino atașată a fost utilizată la simularea circuitului.

Pasul 2: Măsurați tensiunea, curentul, rezistența și forma de undă

Măsurarea curentului și a tensiunii este o problemă mare pentru circuitul electronic, în special sunt necesare măsurători paralele multiple. Simularea Tinkercad poate rezolva această problemă foarte ușor. Puteți măsura tensiunea și rezistența curentului foarte ușor. Puteți face acest lucru pentru mai multe ramuri la un moment dat. Următoarea configurare arată curentul total și tensiunea circuitului.

De asemenea, puteți utiliza un osciloscop pentru observarea formei de undă și măsurarea frecvenței.

În osciloscopul de configurare de mai sus care arată semnalul ceasului de la Arduino. De asemenea, puteți măsura curentul și tensiunea mai multor ramuri la un moment foarte eficient. Dacă doriți să măsurați mai multe ramuri curente simultan folosind multimetrul dintr-un circuit practic, va fi foarte greu. Dar în Tinkercad o poți face foarte ușor. În următorul circuit, am folosit mai multe ampermetre pentru a măsura curentul din diferite ramuri.

Pasul 3: Scrierea programului și utilizarea monitorului serial

Una dintre caracteristicile interesante și utile ale circuitului Tinkercad este că are un editor de cod și puteți scrie un program pentru Arduino și ESP8266 direct din mediul său. De asemenea, puteți dezvolta un program utilizând mediul grafic selectând modul Blocare. Este foarte util pentru producătorii și pasionații care nu au experiență de programare.

De asemenea, are un Debugger încorporat de unde vă puteți depana codul. Depanatorul vă va ajuta să identificați eroarea (eroarea) din codul dvs. și să o corectați (depana).

Circuitul Tinkercad are, de asemenea, monitorul serial și puteți monitoriza valoarea senzorului și puteți depana circuitul foarte ușor. Următorul circuit a fost utilizat pentru a testa senzorul PIR și ultrasunete și pentru a = bserva datele în monitorul serial.

Puteți accesa circuitul de pe linkul:

Pasul 4: Simularea unui circuit mare și complex (ceas cu termometru și contor Lux)

În Tinkercad puteți simula orice circuit complex înainte de a-l face practic. Vă poate economisi timp prețios. Șansa de a greși într-un circuit complex este foarte mare. Dacă îl testați mai întâi în Tinkercad, poate fi foarte eficient, deoarece știți că circuitul și programul dvs. vor funcționa sau nu. Din rezultat, puteți modifica și actualiza circuitul în funcție de cerințele dvs.

Am simulat un circuit complex în Tinkercad și este un circuit de ceas cu termometru și luxmetru. Circuitul este alimentat de la o baterie de 9V cu un regulator de 5V. Afișajul cu șase, șapte segmente este utilizat pentru a afișa ora cu ora, minutul și secunda. Patru butoane care utilizează o singură intrare analogică sunt utilizate pentru a regla timpul. Un buzzer este conectat pentru a seta alarma. LM35 IC este utilizat pentru a afișa temperatura mediului. Un senzor de lumină ambientală este utilizat pentru a măsura luxul.

Un buton digital este utilizat pentru pinul Arduino # 7. Acest buton este utilizat pentru a schimba opțiunea. În mod implicit, arată ora sau funcționează în modul ceas. Pentru prima apăsare, arată temperatura și arată nivelul lux pentru a doua apăsare.

Pasul 5: Implementarea cu hardware

După simularea circuitului și reglarea programului și a rezistenței, acesta este momentul perfect pentru a implementa circuitul practic. Un circuit practic poate fi implementat pe panou dacă doriți să creați un prototip pentru afișare undeva. Circuitul de panouri are câteva avantaje și dezavantaje. Principalul avantaj al circuitului de panou este că poate fi ușor modificat și nu este necesară lipirea pentru asta. Pe de altă parte, conexiunea circuitului plăcii poate fi slăbită foarte ușor și este foarte greu de identificat pentru un circuit complex.

Dacă doriți să o faceți pentru utilizare practică, circuitul PCB lipit este cel mai bun. Vă puteți crea propriul circuit PCB acasă foarte ușor. Nu sunt necesare instrumente speciale pentru asta. Dacă doriți să aflați despre PCB-ul DIY, puteți urma aceste instructabile drăguțe.

1. PCB-uri făcute în casă-pas cu pas prin recwap.

2. Ghid de fabricare PCB prin pinomelean

De asemenea, puteți comanda online pentru un PCB profesional. Mai mulți producători oferă servicii de imprimare PCB la un preț foarte mic. SeeedStudio Fusion PCB și JLCPCB sunt cei mai importanți furnizori de servicii. Puteți încerca una dintre acestea.

[Notă: Unele imagini sunt colectate de pe internet.]

Premiul II la provocările electronice pentru sfaturi și trucuri