Budování DIY Arduina na PCB a několik tipů pro začátečníky: 17 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Toto je myšleno jako průvodce pro kohokoli, kdo pájí vlastní Arduino ze sady, kterou lze zakoupit u A2D Electronics. Obsahuje mnoho tipů a triků, jak ji úspěšně vybudovat. Dozvíte se také o tom, co všechny různé součásti dělají.

Čtěte dále a zjistěte, co je potřeba k vybudování vlastního Arduina!

Tento projekt si také můžete prohlédnout na mých webových stránkách zde.

Krok 1: Konektor mini USB

První část k pájení je mini USB konektor. Po dokončení bude vaše arduino napájet, ale k jeho programování bude potřeba adaptér RS232 / USB na sériový port. Mini USB zásuvka jde dovnitř, abyste ji mohli vložit, otočte desku tak, aby kolíky směřovaly nahoru, a poté ji položte na stůl. Před vložením mini sadu 2 kolíků mírně ohněte směrem k přední části desky, aby se krásně vešla do otvorů na desce plošných spojů. Váha desky plošných spojů udrží konektor na místě a můžete jej přímo pájet.

Krok 2: Záhlaví pinů

Záhlaví pinů jsou další kousky, do kterých se dostanete. Měli byste mít hlavičky 6pin x2, 8pin x2 a 10pin x1. Pro záhlaví ICSP (In Circuit Serial Programming) je také vyžadována samčí hlavička 3 × 2. To vše obchází vnější stranu desky a perfektně se vejde na správná místa. Zapojte je stejným způsobem jako zásuvku USB a proveďte jednu hlavičku najednou. Všechny záhlaví by měly být dokonale kolmé na desku plošných spojů. Abyste toho dosáhli, pájejte pouze jeden kolík záhlaví, poté držte hlavičku v ruce a znovu roztavte pájku a přemístěte hlavičku do její kolmé polohy. Ujistěte se, že také sedí v jedné rovině s deskou po celé délce. Držte ji na místě, dokud pájka neztvrdne, a poté pokračujte v pájení zbytku pinů.

Krok 3: Zásuvka IC

Rychlý tip pro pájení zbytku součástek: Všechny vývody součástek lze nejprve prorazit deskou, poté ohnout do strany, aby součásti při překlopení zůstaly v desce. Díky tomu bude pájení mnohem snazší, protože součásti budou samy držet na svém místě.

Začněte umístěním 28pinové IC zásuvky. Ujistěte se, že jste na jednom konci zarovnali divot s výkresem na desce plošných spojů. Díky tomu budete vědět, jakým způsobem vložit mikrokontrolér AtMega328P. I když jsou kolíky na této zásuvce kratší než odpory nebo kondenzátory, stále je lze ohnout, aby součást držely na místě, zatímco ji pájíte.

Krok 4: Rezistory

3 odpory mohou jít dále. Nezáleží na tom, jakým způsobem jsou umístěny - odpory nejsou polarizované. Na LED diodách jsou 2 odpory 1K ohm jako odpory omezující proud a 10K ohm odpory jako vytahovací odpor. Pro LED byly vybrány odpory 1K ohm namísto běžných 220 ohmů, takže LED diodami bude procházet nižší proud, takže budou fungovat spíše jako indikátory než baterka.

Krok 5: LED diody

K dispozici jsou 2 LED diody, jedna jako indikátor napájení a druhá na pinu 13 Arduina. Delší noha na LED diodách označuje kladnou stranu (anodu). Delší nohu vložte na stranu označenou + na desce plošných spojů. Záporný vodič LED je také zploštělý na boku, takže můžete stále dešifrovat kladné (anody) a záporné (katodové) vodiče, pokud byly přerušeny.

Krok 6: Oscilátor

Další na řadě je krystalový oscilátor a 2 22pF keramické kondenzátory. Nezáleží na tom, jakým způsobem se kterýkoli z nich zapojí - keramické kondenzátory a krystalové oscilátory nejsou polarizované. Tyto komponenty poskytnou Arduinu externí hodinový signál 16 MHz. Arduino může produkovat 8MHz vnitřní hodiny, takže tyto komponenty nejsou nezbytně nutné, ale nechte jej pracovat na plné rychlosti.

Krok 7: Resetujte přepínač

Resetovací spínač může pokračovat dále. Nohy na spínači nemusí být ohnuté, mělo by se držet samo ve štěrbině.

Krok 8: Keramické kondenzátory

4 keramické kondenzátory 100nF (nano Farad) mohou jít dále. C3 a C9 pomáhají vyhladit malé napěťové špičky na linkách 3,3 V a 5 V a dodávají Arduinu čistý výkon. C7 je v sérii s externím resetovacím řádkem, který umožňuje externímu zařízení (USB na sériový převodník) resetovat Arduino ve správný čas, aby jej naprogramoval. C4 je na pinu Arduino AREF (Analog Reference) a GND, aby bylo zajištěno, že Arduino měří na svých analogových vstupech přesné analogové hodnoty. Bez C4 by byl AREF považován za „plovoucí“(nepřipojený k napájení nebo zemi) a způsoboval by nepřesnosti v analogových hodnotách, protože plovoucí kolík přebírá jakékoli napětí kolem něj, včetně malých střídavých signálů ve vašem těle, které přicházejí z kabeláže kolem tebe. Keramické kondenzátory opět nejsou polarizované, takže nezáleží na tom, jakým způsobem je vložíte.

Krok 9: PTC pojistka

Nyní můžete nainstalovat pojistku PTC (kladný teplotní koeficient). Pojistka PTC není polarizovaná, takže ji lze zapojit jakýmkoli způsobem. To se nachází hned za zásuvkou USB. Pokud se váš obvod pokusí odebírat více než 500mA proudu, začne se tato PTC pojistka zahřívat a zvyšovat odpor. Toto zvýšení odporu sníží proud a ochrání port USB. Tato ochrana je pouze v obvodu, když je Arduino napájeno přes USB, takže při napájení Arduina přes DC konektor nebo externím napájením se ujistěte, že je váš obvod správný. Ujistěte se, že protáhnete nohy úplně skrz otvory, dokonce i za ohyby. Zde pomůže pár kleští.

Krok 10: Elektrolytické kondenzátory

Jako další lze vložit 3 47uF (microFarad) elektrolytické kondenzátory. Delší noha na nich je pozitivní noha, ale běžnější identifikací je zbarvení pouzdra na straně negativní nohy. Zajistěte, aby po vložení kladná noha směřovala ke značce + na hrací ploše. Tyto kondenzátory vyhlazují větší nepravidelnosti vstupního napětí a také linek 5V a 3,3V, takže vaše Arduino dostane místo kolísavého napětí stabilní 5V/3,3V.

Krok 11: DC konektor

Další na řadě je vstupní konektor DC. Stejné řešení jako všechny ostatní součásti, vložte jej a otočte desku na něj, aby zůstalo na místě, zatímco jej pájíte. Ohýbání nohou může být trochu obtížné, protože jsou silné, takže ji můžete vždy udržet na místě stejným způsobem jako dříve připájený mini USB konektor. Ten půjde pouze jedním způsobem - zvedák směřuje k vnější straně desky.

Krok 12: Regulátory napětí

Nyní dva regulátory napětí. Ujistěte se, že jste je umístili na správná místa. Oba jsou označeni, takže stačí sladit psaní na tabuli s písmem na regulátorech. Regulátor 3,3 V je LM1117T-3,3 a 5 V regulátor je LM7805. Oba jsou lineární regulátory napětí, což znamená, že vstupní proud a výstupní proud budou stejné. Řekněme, že vstupní napětí je 9V a výstupní napětí je 5V, obojí při proudu 100mA. Rozdíl ve vstupním a výstupním napětí bude regulátorem odváděn jako teplo. V této situaci (9V-4V) x 0,1A = 0,4W tepla, které má být odváděno regulátorem. Pokud zjistíte, že se regulátor během používání zahřívá, je to normální, ale pokud odebíráte velký proud a existuje velký rozdíl napětí, může být nutný chladič na regulátoru. Abychom je nyní pájili na desku, kovový jazýček na jedné straně by měl směřovat ke straně na desce, která má dvojitou čáru. Chcete -li je zajistit na místě, dokud je nepájíte, ohněte jednu nohu jedním směrem a další dvě opačným způsobem. Jakmile připájíte na místo, ohněte 5V regulátor směrem k vnější straně desky a 3,3V regulátor směrem k vnitřní straně desky.

Krok 13: Vložení AtMega328P IC

Poslední částí je vložení mikrokontroléru do zásuvky. Zarovnejte děličky v zásuvce a na integrovaném obvodu a poté seřaďte všechny kolíky. Jakmile jste na místě, můžete jej zatlačit dolů. Bude to vyžadovat trochu více síly, než byste čekali, takže vyvíjejte tlak rovnoměrně, abyste neohnuli žádný kolík.

Krok 14: Několik poznámek k opatrnosti u vašeho Arduina

• NIKDY nepřipojujte k Arduinu napájení USB a externí napájení současně. Ačkoli mohou být oba dimenzovány na 5V, často nejsou přesně 5V. Malý rozdíl napětí mezi těmito dvěma zdroji napájení způsobí zkrat ve vaší desce.
• NIKDY neodebírejte více než 20mA proudu z žádného výstupního pinu (D0-D13, A0-A5). To smaží mikrokontrolér.
• NIKDY neodebírejte více než 800 mA z 3,3 V regulátoru nebo více než 1 A z 5 V regulátoru. Pokud potřebujete více energie, použijte externí napájecí adaptér (USB napájecí banka funguje dobře na 5V). Většina Arduinos generuje své 3,3 V napájení z USB na sériový čip na palubě. Ty mají pouze 200mA výstup, takže pokud používáte jiné Arduino, ujistěte se, že z 3,3V pinu nevytahujete více než 200mA.
• NIKDY nevkládejte do DC konektoru více než 16V. Použité elektrolytické kondenzátory jsou dimenzovány pouze na 16V.

Krok 15: Několik tipů / zajímavostí

• Pokud zjistíte, že váš projekt potřebuje spoustu pinů, lze analogové vstupní piny použít také jako digitální výstupní piny. A0 = D14, až A5 = D19.
• Příkaz analogWrite () je ve skutečnosti signál PWM, nikoli analogové napětí. Signály PWM jsou k dispozici na pinech 3, 5, 6, 9, 10 a 11. Ty jsou užitečné pro ovládání jasu LED, ovládání motorů nebo generování zvuků. Chcete -li získat zvukový signál na výstupních pinech PWM, použijte funkci tone ().
• Digitální piny 0 a 1 jsou signály TX a RX pro AtMega328 IC. Pokud je to možné, nepoužívejte je ve svých programech, ale pokud musíte, možná budete muset při programování Arduina odpojit součásti z těchto pinů.
• Piny SDA a SCL pro komunikaci i2c jsou ve skutečnosti piny A4 a A5. Pokud používáte komunikaci i2c, nelze piny A4 a A5 použít k jiným účelům.

Krok 16: Programování Arduina

Nejprve odpojte jakékoli externí napájení, aby nedošlo ke zkratu 2 různých napájecích zdrojů. Nyní připojte adaptér USB k sériovému portu do záhlaví hned za mini USB napájením. Připojte jej podle následujícího:

Adaptér Arduino USB na sériový

GND GND (zem)

VCC VCC (napájení)

DTR DTR (resetovací kolík)

TX RX (data)

RX TX (data)

Ano, kolíky TX a RX se překlopí. TX je vysílací pin a RX je přijímací pin, takže kdybyste měli propojené 2 vysílací piny dohromady, moc by se toho nestalo. Toto je jedna z nejčastějších nástrah pro začátečníky.

Zkontrolujte, zda je propojka na adaptéru USB na sériový port nastavena na 5V.

Připojte adaptér USB k sériovému portu k počítači, vyberte příslušný port COM (bude záviset na vašem počítači) a Board (Arduino UNO) v nabídce Tools v Arduino IDE (staženo z Arduino.cc), poté zkompilujte a nahrajte svůj program.

Krok 17: Testování pomocí mrknutí

První věc, kterou byste měli udělat, je blikat LED. To vás seznámí s Arduino IDE a programovacím jazykem a zajistí, že vaše deska funguje správně. Přejděte na příklady, najděte příklad Blink, poté zkompilujte a nahrajte na desku Arduino, abyste se ujistili, že vše funguje. Měli byste vidět, že LED dioda připojená k pinu 13 začne blikat a zhasínat v intervalech 1 sekundy.