Cara Menggunakan Tinkercad untuk Menguji & Melaksanakan Perkakasan Anda: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Litar simulasi adalah teknik di mana perisian komputer mensimulasikan tingkah laku litar elektronik atau sistem. Reka bentuk baru boleh diuji, dinilai dan didiagnosis tanpa benar-benar membina litar atau sistem. Simulasi litar mungkin merupakan alat yang berguna dalam menyelesaikan masalah sistem untuk mengumpulkan data sebelum penyelesaian masalah tahap litar sebenarnya berlaku. Ini membolehkan pereka menentukan kebenaran dan kecekapan sesuatu reka bentuk sebelum sistem itu benar-benar dibina. Oleh itu, pengguna boleh meneroka kelebihan reka bentuk alternatif tanpa membina sistem secara fizikal. Dengan menyiasat kesan keputusan reka bentuk tertentu semasa fasa reka bentuk dan bukannya fasa pembinaan, kos keseluruhan pembinaan sistem berkurang dengan ketara.

Jadi, simulasi perisian adalah kaedah yang baik untuk mencuba sebelum membuat litar secara fizikal. Tinkercad adalah alat simulasi berasaskan web yang akan membantu anda menguji perkakasan dan perisian anda tanpa membuat sambungan fizikal atau bahkan tanpa membeli perkakasan.

Adakah anda pernah merasakan kekurangan pin input-output di Arduino? Sekiranya anda berfikir untuk menggerakkan banyak LED atau ingin membuat LED Cube, saya rasa anda pasti merasakan kehendak pin I / O. Adakah anda tahu anda boleh menggerakkan LED tanpa had dengan hanya menggunakan 3 pin Arduino? Ya, register shift akan membantu anda membuat sihir ini. Dalam arahan ini, saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana kita dapat melaksanakan input dan output tanpa had menggunakan register shift 74HC595. Sebagai contoh, saya akan membuat jam digital dengan termometer dan meter lux menggunakan paparan enam 7 segmen. Sebelum akhirnya membuat litar perkakasan, saya mensimulasikan litar di Tinkercadb kerana banyak kaitan yang terlibat dengan ini. Simulasi dapat membuat anda lebih yakin dan anda dapat menguji penyelesaian litar anda tanpa sebarang percubaan dan ralat fizikal. Jelas sekali, ia akan membantu anda menjimatkan perkakasan dan masa berharga anda.

Anda boleh mengakses simulasi dari sini:

Langkah 1: Simpan Perkakasan Anda Daripada Membakar

Seperti litar elektronik lain, litar LED sangat sensitif terhadap arus. LED menyala jika arus lebih banyak daripada arus yang dinilai (mis. 20mA). Pemilihan perintang yang sesuai sangat penting untuk kecerahan yang betul tanpa membakar litar atau LED.

Litar Tinkercad mempunyai ciri yang sangat baik. Ini menunjukkan kepada anda jika lebih daripada arus yang dinilai mengalir melalui elemen litar. Dalam litar berikut, saya menyambungkan paparan tujuh segmen secara langsung ke pergeseran daftar tanpa perintang. Tidak selamat untuk daftar walaupun untuk paparan tujuh segmen dan kedua-duanya boleh dibakar oleh sambungan ini. Tinkercad menunjukkan fakta oleh bintang-bintang merah.

Dalam litar berikut, saya menambahkan satu perintang 180 ohm ke setiap segmen LED. Lebih kurang 14.5mA arus mengalir melalui setiap segmen paparan yang disimpan untuk paparan. Tetapi dari simulasi, dapat dilihat bahawa nilai rintangan ini tidak selamat untuk IC. Kapasiti arus maksimum shift shift ialah 50mA. Jadi, IC selamat hingga tiga pada segmen paparan (14.5 x 3 = 43.5mA). Sekiranya lebih daripada tiga segmen menjadi IC boleh dibakar (mis. 14.5 x 4 = 58mA). Sebilangan besar pembuatnya tidak memperhatikan fakta ini. Mereka mengira nilai perintang dengan mempertimbangkan paparan sahaja.

Tetapi jika mereka mensimulasikan litar di Tinkercad, peluang untuk melakukan kesalahan ini menjadi sifar. Kerana Tinkercad akan memberi amaran kepada anda dengan menunjukkan bintang merah.

Anda dapat melihat keadaan semasa mengarahkan kursor tetikus di bintang seperti gambar yang ditunjukkan di bawah.

Reka bentuk berikut sesuai di mana saya memilih perintang 470 ohm untuk setiap segmen paparan. Lakaran Arduino lampiran digunakan ketika mensimulasikan litar.

Langkah 2: Ukur Bentuk Voltan, Arus, Rintangan & Gelombang

Mengukur arus dan voltan adalah kerumitan besar untuk litar elektronik terutamanya diperlukan beberapa pengukuran selari. Simulasi Tinkercad dapat menyelesaikan masalah ini dengan mudah. Anda dapat mengukur voltan dan rintangan semasa dengan sangat mudah. Anda boleh melakukan ini untuk beberapa cawangan dalam satu masa. Persediaan berikut menunjukkan jumlah arus dan voltan litar.

Anda juga boleh menggunakan osiloskop untuk memerhatikan bentuk gelombang dan mengukur frekuensi.

Dalam osiloskop persediaan di atas menunjukkan isyarat jam dari Arduino. Anda juga dapat mengukur arus dan voltan pelbagai cawangan pada satu masa yang sangat berkesan. Sekiranya anda ingin mengukur arus banyak cabang sekaligus menggunakan multimeter dari litar praktikal, ia akan menjadi sukar. Tetapi di Tinkercad anda boleh melakukannya dengan sangat mudah. Dalam litar berikut, saya menggunakan beberapa amimeter untuk mengukur arus dari cawangan yang berbeza.

Langkah 3: Menulis Program & Menggunakan Serial Monitor

Salah satu ciri menarik dan berguna dari rangkaian Tinkercad ialah ia mempunyai editor kod dan anda boleh menulis program untuk Arduino dan ESP8266 secara langsung dari persekitarannya. Anda juga dapat mengembangkan program menggunakan persekitaran grafik dengan memilih mod Block. Ia sangat membantu bagi pembuat & hobi yang tidak mempunyai pengalaman pengaturcaraan.

Ia juga mempunyai Debugger bawaan dari mana anda boleh menyahpepijat kod anda. Penyahpepijat akan membantu anda mengenal pasti pepijat (ralat) dalam kod anda dan membetulkannya (debug).

Litar Tinkercad juga mempunyai monitor bersiri dan anda dapat memantau nilai sensor dan menyahpepijat litar anda dengan sangat mudah. Litar berikut digunakan untuk menguji sensor PIR & ultrasonik dan on = b menyimpan data dalam monitor bersiri.

Anda boleh mengakses litar dari pautan:

Langkah 4: Simulasi Litar Besar dan Kompleks (Jam Dengan Termometer & Lux Meter)

Di Tinkercad anda boleh mensimulasikan litar kompleks sebelum membuatnya secara praktikal. Ia dapat menjimatkan masa yang berharga. Peluang melakukan kesalahan dalam litar kompleks sangat besar. Sekiranya anda mengujinya di Tinkercad terlebih dahulu ia sangat berkesan kerana anda mengetahui sama ada litar dan program anda akan berfungsi atau tidak. Dari hasilnya, anda juga dapat mengubah dan mengemas kini rangkaian anda mengikut keperluan anda.

Saya telah mensimulasikan litar kompleks di Tinkercad dan ini adalah litar jam dengan termometer dan lux meter. Litar dikuasakan dari bateri 9V dengan pengatur 5V. Paparan enam, tujuh segmen digunakan untuk memaparkan waktu dengan jam, minit dan saat. Empat butang menggunakan input analog tunggal digunakan untuk menyesuaikan waktu. Bel disambungkan untuk menetapkan penggera. LM35 IC digunakan untuk menampilkan suhu persekitaran. Sensor cahaya ambien digunakan untuk mengukur lux.

Suis butang digital digunakan untuk pin Arduino # 7. Suis butang ini digunakan untuk menukar pilihan. Secara lalai, ia menunjukkan waktu atau berfungsi dalam mod jam. Untuk penekan pertama, ia menunjukkan suhu dan menunjukkan tahap lux untuk penekan kedua.

Langkah 5: Melaksanakan Dengan Perkakasan

Setelah mensimulasikan litar dan menyesuaikan program dan nilai rintangan adalah masa yang tepat untuk melaksanakan litar secara praktikal. Litar praktikal boleh dilaksanakan di papan roti jika anda ingin membuat prototaip untuk dipamerkan di suatu tempat. Litar papan roti mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan. Kelebihan utama litar papan roti adalah mudah diubah dan tidak diperlukan pematerian untuk itu. Di sisi lain, sambungan litar papan roti boleh terputus dengan mudah dan sukar untuk mengenal pasti litar kompleks.

Sekiranya anda ingin membuatnya untuk praktikal, litar PCB terpateri adalah yang terbaik. Anda boleh membuat litar PCB anda sendiri di rumah dengan mudah. Tidak diperlukan alat khas untuk itu. Sekiranya anda ingin mengetahui mengenai PCB DIY anda boleh mengikuti Instructables yang bagus ini.

1. Rumah-dibuat-PCB-selangkah demi selangkah dengan recwap.

2. Panduan pembuatan PCB oleh pinomelean

Anda juga boleh memesan secara dalam talian untuk PCB profesional. Beberapa pengeluar menyediakan perkhidmatan mencetak PCB dengan harga yang sangat rendah. SeeedStudio Fusion PCB dan JLCPCB adalah dua penyedia perkhidmatan yang paling terkenal. Anda boleh mencuba salah satu daripadanya.

[Catatan: Beberapa gambar dikumpulkan dari internet.]

Hadiah Kedua dalam Cabaran Petua & Trik Elektronik