DIY ar Arduino saderīgs klons: 21 solis (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Arduino ir galvenais rīks Maker arsenālā. Jums vajadzētu būt iespējai izveidot savu! Projekta pirmajās dienās, aptuveni 2005. gadā, dizains tika veidots caur caurumu daļām, un komunikācija notika caur RS232 seriālo kabeli. Faili joprojām ir pieejami, tāpēc jūs varat izveidot savu, un man ir, bet ne daudziem datoriem ir vecāki seriālie porti.

Drīz sekoja Arduino USB versija, kas, iespējams, lielā mērā veicināja projekta panākumus, jo ļāva viegli izveidot savienojumu un sazināties. Tomēr par to bija jāmaksā: FTDI sakaru mikroshēma tika piegādāta tikai uz virsmas. Arī tam joprojām ir pieejami plāni, taču virszemes stiprinājumu lodēšana nav pieejama lielākajai daļai iesācēju.

Jaunākajās Arduino plāksnēs tiek izmantotas 32U4 mikroshēmas ar iebūvētu USB (Leonardo) vai atsevišķas Atmel mikroshēmas USB (UNO), kas abas joprojām atstāj mūs virszemes montāžas teritorijā. Vienā brīdī bija "TAD" no bīstamām ierīcēm, kas izmantoja caur caurumu PIC, lai veiktu USB, bet es nevaru atrast neko, kas būtu palicis to tīmeklī.

Tātad, šeit mēs esam. Es esmu pārliecināts, ka iesācējam, piemēram, Jedi bruņiniekam, vajadzētu spēt izveidot savu Arduino (gaismas zobenu). "Elegants ierocis no civilizētāka vecuma". Mans risinājums: izveidojiet caurumu caur FTDI mikroshēmu, izmantojot virsmas montāžas paketi! Tas ļauj man veikt virsmas montāžu un atlikušo projektu piedāvāt kā DIY caurumu! Es to izstrādāju arī atvērtā pirmkoda KiCad, lai jūs varētu izpētīt dizaina failus, tos modificēt un izgriezt savu versiju.

Ja domājat, ka šī ir stulba ideja, vai jums patīk lodēt virspusē, skatiet manu Leonardo klonu, pretējā gadījumā lasiet tālāk…

1. darbība: detaļas un piederumi

Pilns materiālu saraksts ir atrodams vietnē

Unikālās daļas ir shēmas plates, viena Arduino un viena FTDI mikroshēmai. Jūs varat likt OSH Park izgatavot tos jūsu vietā vai izmantot dizaina failus kopā ar savu iecienīto dēļu māju.

Šī projekta komplekts ir pieejams vietnē Tindie.com. Iegādājoties komplektu, jūs ietaupīsiet laiku un izdevumus, pasūtot no vairākiem dažādiem pārdevējiem, un izvairīsities no minimālās PCB pasūtījuma piemaksas. Tas arī nodrošinās jums pārbaudītu uz virsmas uzstādītu FDTI caurumu caurumu, kā arī iepriekš mirgojošu Atmega.

Instrumenti un izejmateriāli: Savās darbnīcās es izmantoju SparkFun's Beginner's ToolKit, kurā ir viss nepieciešamais:

• Lodāmurs.
• Lodēt
• Stiepļu knaibles
• Atkausēšanas pīte (cerams, ka nav vajadzīga, bet nekad nevar zināt).

2. solis: Dāmas un kungi, sāciet gludināt

Es nemēģināšu iemācīt jums lodēt. Šeit ir daži mani iecienītākie videoklipi, kas to parāda daudz labāk nekā es varu:

• Kerija Anna no Geek Girl Diaries.
• Kolins no Adafruit

Vispārīgi:

• Atrodiet PCB atrašanās vietu, izmantojot zīda ekrāna marķējumus.
• Salieciet detaļu vadus, lai tie atbilstu pēdas nospiedumam.
• Lodējiet vadus.
• Apgrieziet vadus

3. solis: rezistori

Sāksim ar rezistoriem, jo tie ir visbagātākie, zemākie sēdekļi un visvieglāk pielodējami. Tie ir karstumizturīgāki un dos jums iespēju uzlabot savu tehniku. Tiem arī nav polaritātes, tāpēc tos var ievietot jebkurā veidā.

• Sāciet ar trim 10K omiem (brūns - melns - oranžs -zelts), kas atrodas pāris vietās uz tāfeles (skat. Attēlu). Tie ir "pievilkšanas" rezistori, kas saglabā signālu pie 5 V, ja vien tie netiek aktīvi novilkti zemā līmenī.
• Pāris 22 omi (sarkans - sarkans - melns - zelts) atrodas augšējā kreisajā stūrī. Tie ir daļa no USB sakaru ķēdes.
• Pāris ar 470 omiem (dzeltens, violets, brūns, zelts) ir nākamie. Tie ir strāvas ierobežošanas rezistori RX/TX gaismas diodēm.
• Viens 4,7 K omi (dzeltens, violets, sarkans, zelts). Nepāra bumba FTDI VCC signālam.
• Visbeidzot, 1K omu pāris (brūns, melns, sarkans, zelts). Tie ir strāvas ierobežošanas jaudas un D13 gaismas diodes rezistori (derētu 330 omi, bet man tie nepatīk pārāk spilgti).

4. solis: diode

Tālāk mums ir diode, kas aizsargā ķēdi no reversās strāvas no barošanas ligzdas. Lielākā daļa, bet ne visas sastāvdaļas slikti reaģēs uz apgriezto polaritāti.

Tam ir polaritāte, kuras vienā galā ir sudraba josla.

Saskaņojiet to ar zīda sieta marķējumu un lodēšanu.

5. solis: sprieguma regulators (5V)

Ir divi sprieguma regulatori, un galvenais ir 7805, kas regulēs divpadsmit voltus no domkrata līdz 5 voltiem, kas nepieciešami Atmega 328. Uz iespiedshēmas plates ir lielas vara iezīmes, kas palīdz izkliedēt siltumu. Salieciet vadus tā, lai aizmugure pieskartos plāksnei ar atveri, kas izlīdzināta ar caurumu daļēji, un lodēt vietā.

6. solis: kontaktligzdas

Kontaktligzdas ļauj ievietot un noņemt mikroshēmas bez lodēšanas. Es domāju, ka tie ir apdrošināšana, jo tie ir lēti un ļauj nomainīt izpūsto mikroshēmu vai pārorientēt IC, ja tie tiek ievietoti atpakaļ. Viņu vienā galā ir divots, lai parādītu mikroshēmas virzienu, tāpēc saskaņojiet to ar sieta sietu. Lodējiet divas tapas un pēc tam pārbaudiet, vai tās ir pareizi novietotas, pirms atlikušo tapu lodēšanas.

7. solis: poga

Arduino parasti ir atiestatīšanas poga, lai restartētu mikroshēmu, ja tā pārtrauc klausuli vai ir jārestartē. Jūsu atrodas augšējā kreisajā stūrī. Nospiediet to vietā un lodējiet.

8. solis: gaismas diodes

Ir vairāki gaismas diodes, kas norāda statusu. Gaismas diodēm ir polaritāte. Garā kāja ir anods vai pozitīvs, un iet apaļajā spilventiņā ar “+” blakus. Īsā kāja ir katods vai negatīvs, un iet kvadrātveida spilventiņā.

Krāsa ir patvaļīga, bet es parasti izmantoju:

• Dzeltens RX/TX, kas mirgo, kad mikroshēma sazinās vai tiek ieprogrammēta.
• Zaļš gaismas diodei D13, ko programma var izmantot, lai norādītu notikumus.
• Sarkans, lai parādītu 5 voltu jaudu, ir pieejams, izmantojot USB vai barošanas ligzdu.

9. solis: keramikas kondensatori

Keramikas kondensatoriem nav polaritātes.

Jaudas izlīdzināšanas kondensatorus parasti izmanto, lai noņemtu pārejas no barošanas avota uz mikroshēmām. Vērtības parasti ir norādītas komponenta datu lapā.

Katrai mūsu dizaina IC mikroshēmai ir 0,1uF kondensators jaudas izlīdzināšanai.

Ir divi 1uF kondensatori jaudas izlīdzināšanai ap 3,3 voltu regulatoru.

Turklāt ir 1uF kondensators, kas palīdz noteikt programmatūras atiestatīšanas funkcijas laiku.

10. solis: elektrolītiskie kondensatori

Elektrolītiskajiem kondensatoriem ir polaritāte, kas jāievēro. Parasti tiem ir lielāka vērtība nekā keramikas kondensatoriem, taču šajā gadījumā mums ir 0,33 uF kondensators jaudas izlīdzināšanai ap 7805 regulatoru.

Ierīces garā kājiņa ir pozitīva un iet kvadrātveida spilventiņā ar atzīmi "+". Tie mēdz iet "pop", ja tos ieliek atpakaļ, tāpēc izprotiet to pareizi, pretējā gadījumā jums būs nepieciešama nomaiņa.

11. solis: 3.3 Sprieguma regulators

Kamēr Atmega mikroshēma darbojas ar 5 voltiem, FTDI USB mikroshēmai ir nepieciešami 3,3 volti, lai tā darbotos pareizi. Lai to nodrošinātu, mēs izmantojam MCP1700, un, tā kā tas prasa ļoti maz strāvas, tas ir nelielā TO-92-3 iepakojumā, piemēram, tranzistori, nevis lielajā TO-220 iepakojumā, piemēram, 7805.

Ierīcei ir plakana seja. Saskaņojiet to ar sieta sietu un noregulējiet detaļas augstumu apmēram ceturtdaļu collu virs tāfeles. Lodēt vietā.

12. solis: galvenes

Arduino skaistums ir standartizēts nospiedums un pinout. Galvenes ļauj pieslēgt "vairogus", kas pēc vajadzības ļauj ātri mainīt sarežģītās konfigurācijas.

Es parasti lodēju vienu katras galvenes tapu un pēc tam pārbaudu izlīdzināšanu pirms atlikušo tapu lodēšanas.

13. solis: rezonators

Atmega mikroshēmām ir iekšējs rezonators, kas var darboties dažādās frekvencēs līdz 8 Mhz. Ārējais laika avots ļauj mikroshēmai darboties līdz 20 Mhz, bet standarta Arduino izmanto 16 Mhz, kas bija sākotnējā dizainā izmantoto Atmega8 mikroshēmu maksimālais ātrums.

Lielākā daļa Arduino izmanto kristālus, kas ir precīzāki, taču tiem nepieciešami papildu kondensatori. Es nolēmu izmantot rezonatoru, kas ir pietiekami precīzs lielākajai daļai darbu. Tam nav polaritātes, bet es parasti saskaras ar marķējumu uz āru, lai ziņkārīgie veidotāji varētu pateikt, ka izmantojat standarta iestatījumus.

14. darbība: drošinātājs

Lielākajai daļai Arduino nav drošinātāju, taču ikviens Maker, kurš mācās, diezgan bieži (vismaz manā gadījumā) nepareizi sasaistīs lietas. Vienkāršs atkārtoti iestatāms drošinātājs palīdzēs atbrīvoties no "burvju dūmiem", kas prasa mikroshēmas nomaiņu. Šis drošinātājs tiks atvērts, ja tiks izvilkta pārāk liela strāva, un atdziestot atiestatīsies pats. Tam nav polaritātes, un kāju krokas tur to virs dēļa.

15. darbība: galvenes

Vēl divas galvenes, šīs ar vīriešu tapām. Netālu no USB savienotāja ir trīs tapas, kas ļauj pārslēgties starp USB barošanu un ligzdu, izmantojot džemperi. UNO ir shēma to darīt automātiski, bet man nav izdevies to atkārtot caurumu formā.

Otrā galvene ir sešu kontaktu "sistēmas programmēšanā" galvene. Tas ļauj pieslēgt ārēju programmētāju, lai vajadzības gadījumā pārprogrammētu tieši Atmega. Ja jūs pērkat manu komplektu, mikroshēmā jau ir ielādēta programmaparatūra, vai arī Atmega var izņemt no kontaktligzdas un ievietot tieši programmēšanas ligzdā, tāpēc šī galvene tiek izmantota reti un tāpēc nav obligāta.

16. solis: barošanas ligzda

USB vietā ārējās strāvas padevei var izmantot standarta 5,5 x 2,1 mm ligzdu. Tas piegādā tapu ar apzīmējumu "Vin" un baro 7805 sprieguma regulatoru, kas rada 5 voltus. Centrālā tapa ir pozitīva, un ieeja var būt līdz 35 V, lai gan tipiskāka ir 12 V.

17. darbība: USB

Jaunāki Arduinos, piemēram, Leonardo, izmanto USB mikro savienojumu, taču oriģinālais USB B savienojums ir izturīgs un lēts, un jums, iespējams, ir daudz kabeļu. Abas lielās cilnes nav elektriski savienotas, bet ir pielodētas mehāniskai izturībai.

18. solis: mikroshēmas

Laiks instalēt mikroshēmas. Pārbaudiet orientāciju. Ja kontaktligzda atrodas atpakaļ, pārliecinieties, ka mikroshēma atbilst zīda sieta marķējumam. Orientācijā, ar kuru esam strādājuši, divas apakšējās mikroshēmas ir otrādi.

Ievietojiet mikroshēmu tā, lai kājas būtu izlīdzinātas ar turējumiem. IC nāk no ražošanas ar nedaudz izplestām kājām, tāpēc tās būs jāsaliek vertikāli. Tas parasti jau ir izdarīts jūsu vietā manos komplektos. Kad esat pārliecināts par orientāciju, viegli nospiediet mikroshēmas abas puses. Pārbaudiet, vai nejauši nav salocītas kājas.

19. darbība: sāknēšanas ielādētāja mirgošana

Bootloader ir neliels koda fragments mikroshēmā, kas ļauj viegli ielādēt kodu, izmantojot USB. Pirmās sekundes tas darbojas, ieslēdzot, meklējot atjauninājumus, un pēc tam palaiž esošo kodu.

Arduino IDE atvieglo programmaparatūras mirgošanu, taču tam ir nepieciešams ārējs programmētājs. Es izmantoju savu AVR programmētāju, un, protams, es jums to pārdošu. Ja jums ir programmētājs, jums nav nepieciešams Arduino, jo jūs varat programmēt mikroshēmu tieši. Kaut kāda cāļu un olu lieta.

Vēl viena iespēja ir iegādāties Atmega ar sāknēšanas ielādētāju:

Es jums norādīšu oficiālos Arduino norādījumus, jo, ja neesam piesardzīgi, tas var viegli pārvērsties par savu Instructable:

20. darbība: instalējiet Power Jumper un pievienojiet

Strāvas džemperis ir manuāls veids, kā izvēlēties strāvas avotu starp 5 voltiem no USB vai strāvas ligzdas. Standarta Arduinos ir shēma, lai automātiski pārslēgtos, bet es nevarēju to viegli īstenot ar caurumu daļām.

Ja džemperis nav uzstādīts, nav strāvas. Ja izvēlaties ligzdu un nekas nav pievienots, nav strāvas. Tāpēc ir sarkana gaismas diode, kas parāda, vai jums ir jauda.

Sākumā vēlaties redzēt, vai Arduino sazinās, izmantojot USB, tāpēc novietojiet džemperi uz šo iestatījumu. Rūpīgi pievienojiet savu Arduino datoram pulkstenī. Ja saņemat "neatpazītu USB ierīci", atvienojiet to no kontaktligzdas un sāciet problēmu novēršanu.

Pretējā gadījumā izmantojiet savu Arduino IDE, lai augšupielādētu mirgošanas pamata skici. Kā dēli izmantojiet "Arduino UNO". Izpildiet norādījumus šeit:

21. darbība. Problēmu novēršana

Pēc sākotnējās ieslēgšanas jūs vienmēr meklējat norādes par panākumiem vai neveiksmēm un esat gatavs ātri atvienot plāksni no elektrotīkla, ja viss neizdodas, kā paredzēts. Nezaudējiet sirdi, ja panākumi nenotiek uzreiz. Savās darbnīcās es cenšos iedrošināt:

• Pacietība, tas ne vienmēr ir viegli, bet parasti ir tā vērts.
• Neatlaidība, jūs neatrisināsit problēmu, ja atteiksities.
• Pozitīva attieksme, jūs varat to izdomāt, pat ja jums nepieciešama palīdzība.

Kad es kādreiz cīnos ar kādu problēmu, es vienmēr sev saku, jo grūtāk to atrisināt, jo lielāka atlīdzība vai mācīšanās būs par tās risināšanu.

Paturot to prātā, sāciet ar vienkāršām lietām:

• Pārbaudiet lodēšanas savienojumus dēļa aizmugurē, retušējot visus savienojumus, kas šķiet aizdomīgi.
• Pārbaudiet, vai mikroshēmas ir pareizā orientācijā un vai neviens no vadiem nav salocīts, kad to ievieto.
• Vai sarkanā gaismas diode iedegas, kad tā ir pievienota? Ja nē, pārbaudiet strāvas džemperi un USB lodēšanas savienojumus.
• Pārbaudiet, vai citas polaritātes sastāvdaļas ir pareizi orientētas.
• Meklējiet citas norādes, piemēram, kļūdu ziņojumus vai komponentus, kas sakarst.

Ja jums joprojām ir problēmas, lūdziet palīdzību. Es rakstu Instructables, jo vēlos mācīt un palīdzēt tiem, kas vēlas mācīties. Sniedziet labu simptomu aprakstu un kādus pasākumus esat veicis, lai atrastu kļūdas. Var palīdzēt arī augstas izšķirtspējas fotogrāfija no tāfeles priekšpuses un aizmugures. Nekad nepadodies. Katra cīņa ir mācība.