Construirea unui Arduino DIY pe un PCB și câteva sfaturi pentru începători: 17 pași (cu imagini)

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

Acest lucru este menit să fie un ghid pentru oricine își lipește propriul Arduino dintr-un kit, care poate fi achiziționat de la A2D Electronics. Conține multe sfaturi și trucuri pentru a-l construi cu succes. De asemenea, veți afla despre ce fac toate componentele.

Citiți mai departe și aflați ce este nevoie pentru a vă construi propriul Arduino!

De asemenea, puteți vizualiza acest proiect pe site-ul meu aici.

Pasul 1: Mini conector USB

Prima parte de lipit este conectorul mini USB. Acest lucru va furniza energie arduino-ului dvs. când va fi finalizat, dar va fi nevoie de un adaptor RS232 / USB la serie pentru programarea acestuia. Priza mini USB intră mai întâi, astfel încât să o puteți pune, întoarceți placa astfel încât pinii să fie orientați în sus, apoi puneți-o pe masă. Înainte de ao pune, îndoiți mini setul de 2 pini ușor spre partea din față a plăcii, astfel încât să se potrivească frumos în găurile de pe PCB. Greutatea PCB va menține conectorul în poziție și îl puteți lipi chiar acolo.

Pasul 2: fixați anteturile

Anteturile cu pini sunt următoarele piese de intrat. Ar trebui să aveți anteturi feminine în 6 pini x2, 8 pini x2 și 10 pini x1. Un antet masculin de 3 × 2 este, de asemenea, necesar pentru antetul ICSP (In Circuit Serial Programming). Toate acestea se învârt în exteriorul plăcii și se vor potrivi perfect în locurile lor adecvate. Lipiți-le cu aceeași metodă ca și mufa USB, făcând câte un antet pe rând. Anteturile trebuie să fie perfect perpendiculare pe PCB. Pentru a realiza acest lucru, lipiți doar un știft al antetului, apoi, în timp ce țineți antetul cu mâna, topiți din nou lipirea și repoziționați antetul în poziția sa perpendiculară. Asigurați-vă că, de asemenea, este așezat la nivelul planșei pe toată lungimea. Țineți-l în poziție până când lipirea se întărește, apoi continuați să lipiți restul știfturilor.

Pasul 3: soclu IC

Sfat rapid pentru lipirea celorlalte componente: Toate cablurile componentelor pot fi plasate mai întâi prin placă, apoi îndoite în lateral, astfel încât componentele să rămână în placă atunci când o răsturnați. Acest lucru va face mult mai ușor lipirea, deoarece componentele se vor menține pe loc.

Începeți prin plasarea prizei IC de 28 pini. Asigurați-vă că aliniați divotul la un capăt cu desenul de pe PCB. Acest lucru vă permite să știți ce mod de a introduce microcontrolerul AtMega328P. Chiar dacă pinii de pe această priză sunt mai scurți decât rezistențele sau condensatoarele, acestea pot fi îndoite pentru a menține componenta în loc în timp ce o lipiți.

Pasul 4: Rezistențe

Cele 3 rezistențe pot merge mai departe. Nu contează în ce direcție sunt plasate - rezistențele nu sunt polarizate. Există 2 rezistențe de 1K ohm ca rezistențe cu limitare de curent pentru LED-uri și rezistențe de 10K ohmi ca rezistență de tragere pe linia de resetare. Au fost alese rezistențe de 1 K ohm pentru LED în loc de cele obișnuite de 220 ohm, astfel încât LED-urile să aibă un curent mai mic care trece prin ele, acționând astfel mai mult ca indicatori decât o lanternă.

Pasul 5: LED-uri

Există 2 LED-uri, unul ca indicator de alimentare, iar celălalt pe pinul 13 al Arduino. Piciorul mai lung de pe LED-uri marchează partea pozitivă (anod). Asigurați-vă că ați pus piciorul mai lung în partea marcată + în PCB. Cablul negativ al LED-ului este, de asemenea, aplatizat lateral, astfel încât să puteți descifra în continuare cabluri pozitive (anodice) și negative (catodice) dacă au fost tăiate.

Pasul 6: Oscilator

Urmează oscilatorul de cristal și cele 2 condensatoare ceramice de 22pF. Nu contează în ce direcție sunt introduse - condensatoarele ceramice și oscilatoarele de cristal nu sunt polarizate. Aceste componente vor oferi Arduino un semnal de ceas extern de 16 MHz. Arduino poate produce un ceas intern de 8 MHz, astfel încât aceste componente nu sunt strict necesare, dar lăsați-l să funcționeze la viteză maximă.

Pasul 7: Resetați comutatorul

Comutatorul de resetare poate continua. Picioarele de pe comutator nu trebuie să fie îndoite, ar trebui să se țină în slot.

Pasul 8: Condensatoare ceramice

4 condensatori ceramici 100nF (nano Farad) pot continua. C3 și C9 ajută la netezirea vârfurilor de tensiune mică pe liniile de 3,3V și 5V pentru a furniza energie curată Arduino. C7 este în serie cu linia de resetare externă pentru a permite unui dispozitiv extern (USB to Serial Converter) să reseteze Arduino la momentul potrivit pentru a-l programa. C4 se află pe pinul AREF (Analog Reference) și pe GND al Arduino pentru a se asigura că Arduino măsoară valorile analogice exacte la intrările sale analogice. Fără C4, AREF ar fi considerat „plutitor” (nu se conectează la curent sau la masă) și va provoca inexactități în citirile analogice, deoarece un pin plutitor va prelua orice tensiune este în jurul său, inclusiv semnalele mici de curent alternativ din corpul dvs. care au venit de la cablajul din jurul tău. Din nou, condensatoarele ceramice nu sunt polarizate, deci nu contează în ce mod le-ați introdus.

Pasul 9: Siguranță PTC

Acum puteți instala siguranța PTC (coeficient de temperatură pozitivă). Siguranța PTC nu este polarizată, deci poate fi pusă în ambele sensuri. Acest lucru se întâmplă chiar în spatele prizei USB. Dacă circuitul dvs. încearcă să atragă mai mult de 500mA de curent, această siguranță PTC va începe să se încălzească și să crească rezistența. Această creștere a rezistenței va reduce curentul și va proteja portul USB. Această protecție este doar în circuit atunci când Arduino este alimentat prin USB, deci atunci când alimentați Arduino prin mufa DC sau prin alimentare externă, asigurați-vă că circuitul dvs. este corect. Asigurați-vă că trageți picioarele până la capăt prin găuri, chiar și după curbe. O pereche de clești va fi de ajutor aici.

Pasul 10: Condensatoare electrolitice

Cele 3 condensatoare electrolitice 47uF (microFarad) pot fi introduse în continuare. Piciorul mai lung de pe acestea este piciorul pozitiv, dar identificarea mai comună este colorarea carcasei pe partea laterală a piciorului negativ. Asigurați-vă că, atunci când le introduceți, piciorul pozitiv merge spre semnul + de pe tablă. Acești condensatori netezesc neregulile mai mari ale tensiunii de intrare, precum și liniile de 5V și 3,3V, astfel încât Arduino să obțină o tensiune constantă de 5V / 3,3V în loc de o tensiune fluctuantă.

Pasul 11: DC Jack

Următorul este mufa de intrare DC. Aceeași afacere ca toate celelalte componente, puneți-o și răsturnați placa deasupra pentru a o face să rămână pe loc în timp ce o lipiți. Îndoirea picioarelor poate fi puțin dificilă, deoarece acestea sunt groase, astfel încât să o puteți menține oricând în poziție la fel ca și conectorul mini USB care a fost lipit mai devreme. Acesta va merge doar într-un fel - cu cricul orientat spre exteriorul plăcii.

Pasul 12: Regulatoare de tensiune

Acum, cele două regulatoare de tensiune. Asigurați-vă că le puneți în locurile potrivite. Ambele sunt etichetate, deci potriviți doar scrisul de pe tablă cu cel de pe regulatoare. Regulatorul de 3,3V este un LM1117T-3.3, iar regulatorul de 5V este un LM7805. Ambele sunt regulatoare de tensiune liniare, ceea ce înseamnă că curentul de intrare și curentul de ieșire vor fi aceleași. Spuneți că tensiunea de intrare este de 9V, iar tensiunea de ieșire este de 5V, ambele la 100mA de curent. Diferența dintre tensiunile de intrare și ieșire va fi disipată ca căldură de către regulator. În această situație, (9V-4V) x 0,1A = 0,4W de căldură care trebuie disipată de regulator. Dacă observați că regulatorul se încălzește în timpul utilizării, este normal, dar dacă trageți un curent mare și există o diferență mare de tensiune, atunci ar putea fi necesar un radiator pe regulator. Acum, pentru a le lipi pe tablă, clapeta metalică de pe o parte ar trebui să meargă spre partea de pe tablă care are o linie dublă. Pentru a le fixa în poziție până când le lipiți, îndoiți un picior într-un sens și celelalte două în sens invers. Odată lipit în poziție, îndoiți regulatorul de 5V spre exteriorul plăcii și regulatorul de 3,3V spre interiorul plăcii.

Pasul 13: Introducerea IC-ului AtMega328P

Ultima parte este de a pune microcontrolerul în soclul său. Aliniați divoturile în soclu și pe IC, apoi aliniați toți pinii. Odată plasat, îl puteți împinge în jos. Va fi nevoie de ceva mai multă forță decât v-ați putea aștepta, deci asigurați-vă că aplicați presiune uniform, astfel încât să nu îndoiți niciunul dintre ace.

Pasul 14: Câteva note de precauție cu Arduino

• NU conectați NICIODATĂ alimentarea USB și alimentarea externă la Arduino în același timp. Deși ambele pot fi evaluate la 5V, adesea nu sunt exact 5V. Diferența mică de tensiune dintre cele două surse de alimentare provoacă un scurtcircuit prin placa dvs.
• NU trageți NICIODATĂ mai mult de 20mA de curent de la orice pin de ieșire (D0-D13, A0-A5). Acest lucru va prăji microcontrolerul.
• NU trageți NICIODATĂ mai mult de 800mA de la regulatorul de 3,3V sau mai mult de 1A de la regulatorul de 5V. Dacă aveți nevoie de mai multă energie, utilizați un adaptor de alimentare extern (o bancă de alimentare USB funcționează bine pentru 5V). Majoritatea Arduino-urilor își generează puterea de 3,3V de la USB la cipul Serial de la bord. Acestea sunt capabile doar de o ieșire de 200 mA, deci dacă utilizați un alt Arduino, asigurați-vă că nu trageți mai mult de 200 mA de la pinul de 3,3 V.
• NU pune niciodată mai mult de 16V în mufa DC. Condensatoarele electrolitice utilizate sunt evaluate doar pentru 16V.

Pasul 15: câteva sfaturi / fapte interesante

• Dacă descoperiți că proiectul dvs. are nevoie de mulți pini, pinii de intrare analogici pot fi folosiți și ca pini de ieșire digitale. A0 = D14, până la A5 = D19.
• Comanda analogWrite () este de fapt un semnal PWM, nu o tensiune analogică. Semnalele PWM sunt disponibile pe pinii 3, 5, 6, 9, 10 și 11. Acestea sunt utile pentru controlul luminozității unui LED, controlul motoarelor sau generarea sunetelor. Pentru a obține un semnal audio pe pinii de ieșire PWM, utilizați funcția tone ().
• Pinii digitali 0 și 1 sunt semnalele TX și RX pentru AtMega328 IC. Dacă este posibil, nu le utilizați în programele dvs., dar dacă este necesar, poate fi necesar să deconectați piesele de la acei pini în timp ce programați Arduino.
• Pinii SDA și SCL pentru comunicația i2c sunt de fapt pinii A4 și respectiv A5. Dacă utilizați o comunicație i2c, pinii A4 și A5 nu pot fi utilizați în alte scopuri.

Pasul 16: Programarea Arduino

Mai întâi deconectați orice alimentare externă pentru a evita scurtcircuitarea a 2 surse de alimentare diferite. Acum atașați un adaptor USB la Serial la antet chiar în spatele alimentării mini USB. Conectați-l în conformitate cu următoarele:

Adaptor USB la serie Arduino

GND GND (sol)

VCC VCC (putere)

DTR DTR (pin de resetare)

TX RX (date)

RX TX (date)

Da, pinii TX și RX se răstoarnă. TX este pinul de transmisie, iar RX este pinul de recepție, deci dacă ați avea 2 pini de transmisie conectați împreună, nu s-ar întâmpla mare lucru. Aceasta este una dintre cele mai frecvente capcane pentru începători.

Asigurați-vă că jumperul de pe adaptorul USB la serie este setat la 5V.

Conectați adaptorul USB la serial în computer, selectați portul COM adecvat (va depinde de computerul dvs.) și placa (Arduino UNO) în meniul Instrumente al IDE Arduino (descărcat de pe Arduino.cc), apoi compilați și încărcați programul.

Pasul 17: Testarea cu o schiță Blink

Primul lucru pe care ar trebui să-l faceți este să clipiți un LED. Acest lucru vă va familiariza cu ID-ul Arduino și cu limbajul de programare și vă va asigura că placa dvs. funcționează corect. Mergeți la exemple, găsiți exemplul Blink, apoi compilați și încărcați pe placa Arduino pentru a vă asigura că totul funcționează. Ar trebui să vedeți LED-ul atașat la pinul 13 să înceapă să clipească la intervale de 1 secundă.