Membina DIY Arduino di PCB dan Beberapa Petua untuk Pemula: 17 Langkah (dengan Gambar)

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

Ini dimaksudkan sebagai panduan bagi siapa saja yang menyolder Arduino mereka sendiri dari kit, yang dapat dibeli dari A2D Electronics. Ia mengandungi banyak petua dan trik untuk berjaya membinanya. Anda juga akan mengetahui apa yang dilakukan oleh semua komponen yang berbeza.

Baca terus dan ketahui apa yang diperlukan untuk membina Arduino anda sendiri!

Anda juga boleh melihat projek ini di laman web saya di sini.

Langkah 1: Penyambung USB Mini

Bahagian pertama untuk pematerian adalah penyambung USB mini. Ini akan memberi kuasa kepada arduino anda apabila selesai, tetapi penyesuai RS232 / USB ke Serial akan diperlukan untuk memprogramnya. Soket USB mini masuk terlebih dahulu sehingga anda boleh memasukkannya, balikkan papan sehingga pin menghadap ke atas, kemudian letakkan di atas meja. Sebelum memasukkannya, bengkokkan set mini 2 pin sedikit ke arah depan papan agar sesuai dengan lubang pada PCB dengan baik. Berat PCB akan menahan penyambung di tempatnya, dan anda boleh menyoldernya di sana.

Langkah 2: Tandukan Pin

Header pin adalah bahagian seterusnya untuk masuk. Anda harus mempunyai header wanita dalam 6pin x2, 8pin x2, dan 10pin x1. Header lelaki 3 × 2 juga diperlukan untuk header ICSP (In Circuit Serial Programming). Semua ini mengelilingi bahagian luar papan, dan akan sesuai dengan tempat yang sesuai. Selesaikan dengan kaedah yang sama dengan soket USB, lakukan satu header pada satu masa. Header semua mestilah tegak lurus dengan PCB. Untuk mencapai ini, solder hanya satu pin header, kemudian sambil memegang header dengan tangan anda, cairkan solder sekali lagi dan pasangkan kembali header ke kedudukan tegak lurus. Pastikan ia juga melentur pada papan sepanjang keseluruhannya. Pegang pada kedudukannya sehingga solder mengeras, kemudian teruskan pematerian sisa pin.

Langkah 3: Soket IC

Petua cepat untuk menyolder komponen yang lain: Semua petunjuk komponen dapat diletakkan melalui papan terlebih dahulu, kemudian dibengkokkan ke sisi sehingga komponen akan tetap berada di papan ketika membalikkannya. Ini akan menjadikan solder lebih mudah kerana komponen akan menahan diri di tempat.

Mulakan dengan meletakkan soket IC 28pin. Pastikan sebaris divot di satu hujung dengan gambar pada PCB. Ini membolehkan anda mengetahui cara memasukkan mikrokontroler AtMega328P. Walaupun pin pada soket ini lebih pendek daripada perintang atau kapasitor, mereka masih boleh dibengkokkan untuk menahan komponen di tempat semasa anda menyoldernya.

Langkah 4: Perintang

3 perintang boleh pergi seterusnya. Tidak kira dari mana ia diletakkan - perintang tidak terpolarisasi. Terdapat 2 perintang ohm 1K sebagai perintang pengehad arus untuk LED, dan perintang 10K ohm sebagai perintang penarik pada garis semula. Perintang 1K ohm dipilih untuk LED dan bukannya 220 ohm biasa sehingga LED akan mempunyai arus yang lebih rendah yang melaluinya, sehingga bertindak lebih banyak sebagai penunjuk daripada lampu suluh.

Langkah 5: LED

Terdapat 2 LED, satu sebagai penunjuk kuasa, dan satu lagi pada pin 13 Arduino. Kaki yang lebih panjang pada LED menandakan sisi positif (anod). Pastikan meletakkan kaki yang lebih panjang di sebelah bertanda + di PCB. Pimpin negatif sebagai LED juga diratakan di sisi, sehingga anda masih dapat menguraikan petunjuk positif (anod) dan negatif (katod) jika dipotong.

Langkah 6: Pengayun

Seterusnya adalah pengayun kristal dan 2 kapasitor seramik 22pF. Tidak kira dengan cara mana pun - kapasitor seramik dan pengayun kristal tidak terpolarisasi. Komponen ini akan memberi isyarat jam luaran Arduino 16MHz. Arduino dapat menghasilkan jam dalaman 8MHz, jadi komponen ini tidak diperlukan sepenuhnya, tetapi biarkan ia beroperasi pada kelajuan penuh.

Langkah 7: Tetapkan Semula Suis

Suis tetapan semula boleh berlaku seterusnya. Kaki pada suis tidak perlu dibengkokkan, ia harus menahan diri di slot.

Langkah 8: Kapasitor Seramik

4 kapasitor 100nF (nano Farad) boleh pergi seterusnya. C3 dan C9 membantu melancarkan lonjakan voltan kecil pada garis 3.3V dan 5V untuk memberikan kuasa bersih ke Arduino. C7 bersiri dengan garis tetapan semula luaran untuk membolehkan peranti luaran (USB ke Serial Converter) menetapkan semula Arduino pada waktu yang tepat untuk memprogramnya. C4 terdapat pada pin AREF (Analog Rujukan) Arduino dan GND untuk memastikan bahawa Arduino mengukur nilai analog yang tepat pada input analognya. Tanpa C4, AREF akan dianggap 'terapung' (tidak tersambung ke kuasa atau tanah), dan akan menyebabkan ketidaktepatan dalam pembacaan analog kerana pin terapung akan mengambil voltan apa pun di sekelilingnya, termasuk isyarat AC kecil di badan anda yang telah datang dari pendawaian di sekeliling anda. Sekali lagi, kapasitor seramik tidak terpolarisasi, jadi tidak masalah dengan cara anda memasukkannya.

Langkah 9: Fius PTC

Sekarang anda boleh memasang sekering PTC (pekali suhu positif). Sekering PTC tidak terpolarisasi, jadi boleh dimasukkan dengan cara apa pun. Ini betul-betul di belakang soket USB. Sekiranya litar anda cuba menarik arus lebih dari 500mA, sekering PTC ini akan mula memanas dan meningkatkan daya tahan. Peningkatan rintangan ini akan menurunkan arus, dan melindungi port USB. Perlindungan ini hanya berada dalam litar ketika Arduino digerakkan melalui USB, jadi semasa menghidupkan Arduino melalui bicu DC atau dengan kuasa luaran, pastikan litar anda betul. Pastikan untuk menarik kaki sepanjang lubang, walaupun melewati selekoh. Sepasang tang akan berguna di sini.

Langkah 10: Kapasitor Elektrolitik

Kapasitor elektrolitik 3 47uF (microFarad) boleh dimasukkan seterusnya. Kaki yang lebih panjang pada kaki ini adalah kaki positif, tetapi pengenalan yang lebih biasa adalah pewarnaan selongsong di sisi kaki negatif. Pastikan bahawa semasa anda memasukkannya, kaki positif menuju ke tanda + di papan tulis. Kapasitor ini melancarkan penyimpangan voltan masukan yang lebih besar, serta garis 5V dan 3.3V, sehingga Arduino anda mendapat 5V / 3.3V yang stabil dan bukannya voltan yang turun naik.

Langkah 11: DC Jack

Seterusnya ialah bicu input DC. Kesepakatan yang sama dengan semua komponen lain, pasangkan dan balikkan papan di atasnya untuk membuatnya tetap di tempat semasa anda menyoldernya. Membengkokkan kaki mungkin agak sukar, kerana ia tebal, jadi anda boleh menyimpannya dengan cara yang sama seperti penyambung USB mini yang disolder sebelumnya. Yang satu ini hanya akan berjalan sehala - dengan soket menghadap ke luar papan.

Langkah 12: Pengatur Voltan

Sekarang dua pengatur voltan. Pastikan meletakkannya di tempat yang betul. Keduanya dilabelkan, jadi padankan tulisan di papan tulis dengan tulisan di pengawal selia. Pengatur 3.3V adalah LM1117T-3.3 dan pengatur 5V adalah LM7805. Kedua-duanya adalah pengatur voltan linier, yang bermaksud arus input dan arus keluaran akan sama. Katakan voltan input 9V, dan voltan keluaran 5V, kedua-duanya pada 100mA arus. Perbezaan voltan input dan output akan hilang sebagai haba oleh pengatur. Dalam keadaan ini, (9V-4V) x 0.1A = 0.4W haba yang akan dikeluarkan oleh pengatur. Sekiranya anda mendapati bahawa pengatur menjadi panas semasa penggunaan, itu adalah perkara biasa, tetapi jika menarik arus yang besar dan terdapat perbezaan voltan yang besar, maka pemanas air pada pengatur mungkin diperlukan. Sekarang untuk memasangkannya ke papan, tab logam di satu sisi harus menuju ke sisi di papan yang mempunyai garis ganda. Untuk mengamankannya sehingga anda menyoldernya, bengkokkan satu kaki dengan satu cara dan yang lain dengan cara yang lain. Setelah disolder di tempat, bengkokkan pengatur 5V ke arah luar papan dan pengawal 3.3V ke arah bahagian dalam papan.

Langkah 13: Memasukkan IC AtMega328P

Bahagian terakhir adalah meletakkan mikrokontroler di soketnya. Sejajarkan divots di soket dan di IC, kemudian gariskan semua pin. Setelah berada di tempat, anda boleh menolaknya. Ia akan mengambil kekuatan lebih daripada yang anda jangkakan, jadi pastikan anda memberi tekanan secara merata sehingga anda tidak membengkokkan pin apa pun.

Langkah 14: Beberapa Catatan Perhatian Dengan Arduino Anda

• JANGAN sekali-kali menghubungkan kuasa USB dan kuasa luaran ke Arduino pada masa yang sama. Walaupun kedua-duanya boleh dinilai pada 5V, mereka biasanya tidak tepat 5V. Perbezaan voltan kecil antara dua sumber kuasa menyebabkan litar pintas melalui papan anda.
• TIDAK PERNAH menarik arus lebih dari 20mA dari sebarang pin output (D0-D13, A0-A5). Ini akan menggoreng mikrokontroler.
• TIDAK PERNAH menarik lebih daripada 800mA dari pengatur 3.3V, atau lebih daripada 1A dari pengatur 5V. Sekiranya anda memerlukan lebih banyak kuasa, gunakan penyesuai kuasa luaran (bank kuasa USB berfungsi dengan baik untuk 5V). Sebilangan besar Arduino menghasilkan kuasa 3.3V mereka dari USB ke Serial chip di papan. Ini hanya mampu menghasilkan output 200mA, jadi jika anda menggunakan Arduino yang lain, pastikan bahawa anda tidak menarik lebih dari 200mA dari pin 3.3V.
• JANGAN sekali-kali meletakkan lebih banyak 16V di bicu DC. Kapasitor elektrolitik yang digunakan diberi nilai hanya 16V.

Langkah 15: Beberapa Petua / Fakta Menarik

• Sekiranya anda mendapati bahawa projek anda memerlukan banyak pin, pin input analog juga boleh digunakan sebagai pin output digital. A0 = D14, hingga A5 = D19.
• Perintah analogWrite () sebenarnya adalah isyarat PWM, bukan voltan analog. Isyarat PWM tersedia pada pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Ini berguna untuk mengawal kecerahan LED, mengawal motor, atau menghasilkan bunyi. Untuk mendapatkan isyarat audio pada pin output PWM, gunakan fungsi nada ().
• Pin digital 0 dan 1 adalah isyarat TX dan RX untuk IC AtMega328. Sekiranya boleh, jangan gunakannya dalam program anda, tetapi jika anda mesti, anda mungkin perlu mencabut bahagian dari pin tersebut semasa memprogram Arduino.
• Pin SDA dan SCL untuk komunikasi i2c sebenarnya adalah pin A4 dan A5 masing-masing. Sekiranya menggunakan komunikasi i2c, pin A4 dan A5 tidak dapat digunakan untuk tujuan lain.

Langkah 16: Memprogram Arduino Anda

Cabut kabel kuasa luaran terlebih dahulu untuk mengelakkan bekalan elektrik berlainan. Sekarang pasangkan penyesuai USB ke Serial ke tajuk tepat di belakang kuasa USB mini. Sambungkannya seperti berikut:

Penyesuai Arduino USB ke Serial

GND GND (tanah)

VCC VCC (kuasa)

DTR DTR (tetapkan semula pin)

TX RX (data)

RX TX (data)

Ya, pin TX dan RX dibalik. TX adalah pin pemancar, dan RX adalah pin penerima, jadi jika anda mempunyai 2 pin pemancar yang dihubungkan bersama, tidak banyak yang akan berlaku. Ini adalah salah satu perangkap yang paling biasa bagi pemula.

Pastikan pelompat pada penyesuai USB ke Serial diatur ke 5V.

Pasang penyesuai USB ke Serial ke dalam komputer, pilih port COM yang sesuai (akan bergantung pada komputer anda) dan Papan (Arduino UNO) di menu Alat dari Arduino IDE (dimuat turun dari Arduino.cc), kemudian kompilasi dan muat naik program anda.

Langkah 17: Menguji Dengan Sketsa Berkelip

Perkara pertama yang harus anda lakukan ialah mengedipkan LED. Ini akan membiasakan anda dengan Arduino IDE dan bahasa pengaturcaraan, dan memastikan papan anda berfungsi dengan baik. Pergi ke contoh, cari contoh Blink, kemudian kompilasi dan muat naik ke papan Arduino untuk memastikan semuanya berfungsi. Anda harus melihat LED yang terpasang pada pin 13 mula berkelip dan mati pada selang 1 saat.