کلون سازگار با DIY Arduino: 21 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

آردوینو آخرین ابزار در زرادخانه سازنده است. شما باید بتوانید خود را بسازید! در روزهای اولیه پروژه ، حدود سال 2005 ، طراحی تمام قسمت ها از طریق سوراخ بود و ارتباط از طریق کابل سریال RS232 انجام می شد. فایل ها هنوز در دسترس هستند ، بنابراین شما می توانید خودتان آن را تهیه کنید ، و من دارم ، اما بسیاری از رایانه ها دارای پورت سریال قدیمی نیستند.

نسخه USB آردوینو به زودی منتشر شد و احتمالاً به موفقیت پروژه کمک زیادی کرد زیرا امکان اتصال و ارتباط آسان را فراهم می آورد. با این وجود ، هزینه آن تمام شد: تراشه ارتباطی FTDI فقط در بسته ای برای نصب روی سطح عرضه شد. هنوز برنامه هایی برای آن وجود دارد ، اما لحیم کاری روی سطح فراتر از مبتدیان است.

بردهای جدیدتر آردوینو از تراشه های 32U4 با USB داخلی (لئوناردو) یا تراشه های جداگانه Atmel برای USB (UNO) استفاده می کنند که هر دو هنوز ما را در قلمرو سطح قرار می دهند. در یک نقطه "TAD" از دستگاههای خطرناک وجود داشت که از PIC سوراخ برای انجام USB استفاده می کرد ، اما من چیزی در وب آنها پیدا نکردم.

بنابراین ما اینجا هستیم. من معتقدم که یک مبتدی ، مانند شوالیه جدی ، باید بتواند آردوینو (شمشیر سبک) خود را بسازد. "یک سلاح عالی از عصر متمدن تر". راه حل من: یک تراشه FTDI از طریق سوراخ با استفاده از بسته سطح نصب کنید! این به من امکان می دهد سطح نصب را انجام دهم و پروژه باقی مانده را به صورت DIY از طریق سوراخ ارائه کنم! من همچنین آن را در KiCad منبع باز طراحی کردم ، بنابراین می توانید فایل های طراحی را مطالعه کنید ، آنها را اصلاح کرده و نسخه خود را بچرخانید.

اگر فکر می کنید این یک ایده احمقانه است یا عاشق لحیم کاری روی سطح هستید ، لئوناردو کلون من را بررسی کنید ، در غیر این صورت ، به ادامه مطلب بروید. به به

مرحله 1: قطعات و لوازم

صورت حساب کامل مواد در

قطعات منحصر به فرد این مدارها ، یکی برای آردوینو و دیگری برای تراشه FTDI است. می توانید از OSH Park بخواهید آنها را برای شما بسازد یا از فایلهای طراحی با خانه هیئت مدیره مورد علاقه خود استفاده کنید.

کیت این پروژه در Tindie.com موجود است. خرید کیت در زمان و هزینه سفارش از چندین فروشنده مختلف صرفه جویی می کند و از حداقل حق بیمه سفارش PCB جلوگیری می کند. همچنین یک تراشه FDTI از طریق سوراخ نصب شده روی سطح و همچنین Atmega از پیش فلش شده به شما ارائه می دهد.

ابزارها و وسایل: برای کارگاه هایم ، از SparkFun's Beginner's ToolKit استفاده می کنم که بیشتر موارد مورد نیاز شما را دارد:

• آهن لحیم کاری.
• لحیم کاری
• سیم گیرهای سیم
• نوار لحیم کاری (امیدوارم مورد نیاز نباشد ، اما هرگز نمی دانید).

مرحله 2: خانم ها و آقایان ، آهن خود را راه اندازی کنید

من سعی نمی کنم لحیم کاری را به شما آموزش دهم. در اینجا چند ویدئوی مورد علاقه من وجود دارد که آن را بسیار بهتر از من نشان می دهد:

• کری آن از Geek Girl Diaries.
• کالین از Adafruit

بطور کلی:

• با استفاده از علامت های صفحه ابریشم ، محل PCB را پیدا کنید.
• لبه های قطعه را خم کنید تا متناسب با چاپ پا باشد.
• سرنخ ها را لحیم کنید
• سرنخ ها را کوتاه کنید

مرحله 3: مقاومت ها

بیایید با مقاومت ها شروع کنیم زیرا آنها بیشترین ، کمترین صندلی و آسان ترین لحیم کاری را دارند. آنها مقاوم تر در برابر حرارت هستند و به شما فرصتی می دهند تا تکنیک خود را تقویت کنید. آنها همچنین قطبی ندارند ، بنابراین می توانید آنها را در هر دو حالت قرار دهید.

• با سه اهم 10K (قهوه ای - مشکی - نارنجی - طلایی) شروع کنید ، که در چند نقطه روی صفحه قرار دارند (تصویر را ببینید). اینها مقاومتهای "کشش" هستند که سیگنال را در 5 ولت نگه می دارند مگر اینکه به طور فعال پایین کشیده شوند.
• جفت 22 اهم (قرمز - قرمز - سیاه - طلایی) در گوشه بالا سمت چپ قرار دارد. اینها بخشی از مدار ارتباطی USB هستند.
• جفت 470 اهم (زرد ، بنفش ، قهوه ای ، طلایی) موارد بعدی هستند. اینها مقاومتهای محدودکننده جریان برای LED های RX/TX هستند.
• تنها 4.7 کیلو اهم (زرد ، بنفش ، قرمز ، طلایی). توپ فرد برای سیگنال VTDI FTDI.
• و در نهایت ، یک جفت 1K اهم (قهوه ای ، مشکی ، قرمز ، طلایی). اینها مقاومتهای محدود کننده جریان و LED های D13 هستند (330 اهم کار می کند ، اما من آنها را خیلی روشن دوست ندارم).

مرحله 4: دیود

در مرحله بعد ما دیودی داریم که مدار را از جریان معکوس در برابر جک تغذیه محافظت می کند. بیشتر ، اما همه اجزا در برابر قطبیت معکوس واکنش ضعیفی نشان نمی دهند.

دارای قطبی است که با یک نوار نقره ای در یک سر مشخص شده است.

آن را با علامت گذاری روی صفحه نمایش ابریشمی و لحیم کاری در جای خود مطابقت دهید.

مرحله 5: تنظیم کننده ولتاژ (5V)

دو تنظیم کننده ولتاژ وجود دارد و اصلی ترین آن 7805 است که دوازده ولت را از جک تا 5 ولت مورد نیاز Atmega 328 تنظیم می کند. روی برد مدار چاپی ویژگی های بزرگ مس وجود دارد که به دفع گرما کمک می کند. سیم ها را طوری خم کنید که قسمت پشتی تخته را لمس کند و سوراخ آن تا حدی با سوراخ تراز شده و در جای خود لحیم شود.

مرحله 6: سوکت ها

سوکت ها اجازه می دهند تا تراشه های IC بدون لحیم کاری وارد و برداشته شوند. من آنها را بیمه می دانم زیرا ارزان هستند و به شما این امکان را می دهند که یک تراشه منفجر شده را جایگزین کرده یا IC را در جهت عقب قرار دهید. آنها دارای یک تقسیم در یک سر جهت نشان دادن جهت تراشه هستند ، بنابراین آن را با صفحه ابریشم مطابقت دهید. دو پین را لحیم کنید و سپس قبل از لحیم کردن سنجاق های باقی مانده ، صحت آن را بررسی کنید.

مرحله 7: دکمه

آردوینو معمولاً دارای دکمه ریست برای راه اندازی مجدد تراشه در صورت قطع شدن یا نیاز به راه اندازی مجدد است. مال شما در گوشه بالا سمت چپ است. آن را در جای خود فشار دهید و لحیم کنید.

مرحله 8: LED ها

تعدادی LED برای نشان دادن وضعیت وجود دارد. LED ها دارای قطبیت هستند. ساق بلند آند یا مثبت است و در صفحه گرد با "+" در کنار آن قرار می گیرد. پای کوتاه کاتد یا منفی است و در پد مربع قرار می گیرد.

رنگ دلخواه است ، اما من معمولاً از موارد زیر استفاده می کنم:

• زرد برای RX/TX که وقتی تراشه در حال ارتباط است یا در حال برنامه ریزی است چشمک می زند.
• سبز برای LED D13 که می تواند توسط برنامه برای نشان دادن رویدادها استفاده شود.
• قرمز برای نشان دادن قدرت 5 ولت از طریق USB یا جک برق در دسترس است.

مرحله 9: خازن های سرامیکی

خازن های سرامیکی قطبی ندارند.

خازن های هموار کننده قدرت معمولاً برای حذف گذرا از منبع تغذیه به تراشه ها استفاده می شوند. مقادیر به طور معمول در برگه اطلاعات م componentلفه مشخص می شوند.

هر تراشه IC در طراحی ما دارای یک خازن 0.1uF برای هموارسازی قدرت است.

دو خازن 1uF برای صاف کردن قدرت در اطراف رگولاتور 3.3 ولت وجود دارد.

علاوه بر این ، یک خازن 1uF وجود دارد که به زمان عملکرد تنظیم مجدد نرم افزار کمک می کند.

مرحله 10: خازن های الکترولیتی

خازن های الکترولیتی قطبی دارند که باید رعایت شود. آنها معمولاً مقادیر بیشتری نسبت به خازن های سرامیکی دارند ، اما در این مورد ما دارای خازن 0.33 uF برای صاف کردن قدرت در اطراف رگولاتور 7805 هستیم.

پایه بلند دستگاه مثبت است و در پد مربعی با علامت "+" قرار می گیرد. اینها اگر عقب بیفتند تمایل به "پاپ" شدن دارند ، بنابراین آن را درست کنید وگرنه به جایگزینی نیاز خواهید داشت.

مرحله 11: 3.3 تنظیم کننده ولتاژ

در حالی که تراشه Atmega با 5 ولت کار می کند ، تراشه USB FTDI برای عملکرد صحیح به 3.3 ولت نیاز دارد. برای تهیه این ، ما از MCP1700 استفاده می کنیم و از آنجا که به جریان بسیار کمی نیاز دارد ، در یک بسته کوچک TO-92-3 مانند ترانزیستورها به جای بسته بزرگ TO-220 مانند 7805 قرار دارد.

دستگاه دارای صورت صاف است. آن را با صفحه ابریشم مطابقت دهید و ارتفاع اجزا را در حدود یک چهارم اینچ بالاتر از صفحه تنظیم کنید. لحیم در محل.

مرحله 12: سرصفحه ها

زیبایی آردوینو ردپای استاندارد و pinout است. سرصفحه ها امکان اتصال "سپرها" را به شما می دهند که امکان تغییر سریع تنظیمات سخت را در صورت نیاز فراهم می کند.

من معمولاً یک پین از هر سرصفحه را لحیم می کنم و سپس قبل از لحیم کردن پین های باقی مانده ، تراز را بررسی می کنم.

مرحله 13: تشدید کننده

تراشه های Atmega دارای رزوناتور داخلی هستند که می توانند در فرکانس های مختلف تا 8 مگاهرتز کار کنند. یک منبع زمان بندی خارجی به تراشه اجازه می دهد تا حداکثر 20 مگاهرتز کار کند ، اما ، استاندارد آردوینو از 16 مگاهرتز استفاده می کند که حداکثر سرعت تراشه های Atmega8 در طراحی اصلی بود.

اکثر آردوینو از کریستال هایی استفاده می کند که دقت بیشتری دارند ، اما به خازن های اضافی نیاز دارند. تصمیم گرفتم از رزوناتور استفاده کنم ، که برای اکثر کارها به اندازه کافی دقیق است. این قطب ندارد ، اما من معمولاً با علامت خارجی روبرو هستم تا سازندگان کنجکاو بتوانند به شما بگویند که در حال اجرای یک تنظیم استاندارد هستید.

مرحله 14: فیوز

اکثر آردوینو فیوز ندارند ، اما هر سازنده ای که یاد می گیرد اغلب (حداقل در مورد من) همه چیز را به اشتباه وصل می کند. یک فیوز ساده قابل تنظیم مجدد به شما کمک می کند تا "دود جادویی" را که نیاز به تعویض تراشه دارد آزاد نکنید. این فیوز در صورت کشیدن جریان زیاد باز می شود و با خنک شدن خود به خود تنظیم می شود. قطبی ندارد و پیچ خوردگی در پاها آن را بالای تخته نگه می دارد.

مرحله 15: سرصفحه ها

دو سربرگ دیگر ، این یکی با پین های مردانه. در نزدیکی کانکتور USB سه پین وجود دارد که امکان جابجایی بین برق USB و جک را با استفاده از بلوز فراهم می کند. سازمان UNO برای انجام این کار به طور خودکار مجوز دارد ، اما من نتوانستم آن را به شکل سوراخ تکرار کنم.

هدر دوم یک هدر شش پین "در برنامه نویسی سیستم" است. این به شما امکان می دهد یک برنامه نویس خارجی را وصل کنید تا در صورت نیاز Atmega را مستقیماً برنامه ریزی کند. اگر کیت من را خریداری می کنید ، تراشه قبلاً سیستم عامل بارگذاری شده است ، یا می توانید Atmega را از سوکت خارج کرده و مستقیماً در سوکت برنامه نویسی قرار دهید ، بنابراین از این سربرگ به ندرت استفاده می شود و بنابراین اختیاری است.

مرحله 16: پاور جک

به جای USB ، می توان از جک استاندارد 5.5 در 2.1 میلی متر برای برق رسانی خارجی استفاده کرد. این پین با علامت "Vin" را تامین می کند و تنظیم کننده ولتاژ 7805 را که 5 ولت می سازد تغذیه می کند. پین مرکزی مثبت است و ورودی می تواند تا 35 ولت باشد ، اگرچه 12 ولت معمولی تر است.

مرحله 17: USB

آردوینوهای جدیدتر مانند لئوناردو از اتصال میکرو USB استفاده می کنند ، اما اتصال اصلی USB B قوی و ارزان است و احتمالاً کابل های زیادی در اطراف شما قرار دارد. دو زبانه بزرگ از نظر الکتریکی متصل نیستند ، اما برای استحکام مکانیکی لحیم می شوند.

مرحله 18: چیپس

زمان نصب تراشه ها فرا رسیده است. جهت گیری را تأیید کنید. اگر سوکت عقب است ، فقط مطمئن شوید که تراشه با علائم صفحه ابریشم مطابقت دارد. در جهت گیری که ما با آن کار می کردیم ، دو تراشه پایینی وارونه هستند.

تراشه را طوری وارد کنید که پاها با نگهدارنده ها تراز شوند. IC ها با تولید پاها کمی باز شده از تولید می آیند ، بنابراین باید به صورت عمودی خم شوند. این کار معمولاً قبلاً برای شما در کیت های من انجام شده است. پس از اطمینان از جهت گیری ، دو طرف تراشه را به آرامی فشار دهید. بررسی کنید تا مطمئن شوید هیچ پایی به طور تصادفی به هم نخورده است.

مرحله 19: فلش کردن Bootloader

بوت لودر یک کد کوچک روی تراشه است که اجازه می دهد کد را به راحتی از طریق USB بارگیری کنید. با جستجوی به روزرسانی در چند ثانیه اول اجرا می شود و سپس کد موجود را راه اندازی می کند.

Arduino IDE نرم افزار چشمک زن را آسان می کند ، اما به یک برنامه نویس خارجی نیاز دارد. من از برنامه نویس AVR خودم استفاده می کنم ، و البته ، یک کیت برای آن می فروشم. اگر برنامه نویس دارید ، واقعاً به Arduino احتیاج ندارید زیرا می توانید تراشه را مستقیماً برنامه ریزی کنید. نوعی مرغ و تخم مرغ.

گزینه دیگر خرید Atmega با بوت لودر موجود در آن است:

من دستورالعمل های رسمی آردوینو را به شما نشان می دهم زیرا اگر مراقب نباشیم به راحتی می تواند تبدیل به دستورالعمل خود شود:

مرحله 20: Power Jumper را نصب و وصل کنید

بلوز پاور یک روش دستی برای انتخاب منبع تغذیه بین 5 ولت از USB یا پریز برق است. آردوینوهای استاندارد دارای مدارهایی هستند که به طور خودکار تغییر می کنند ، اما من نتوانستم آن را به راحتی با قطعات سوراخ اجرا کنم.

اگر بلوز نصب نشده باشد ، برق وجود ندارد. اگر جک را انتخاب کنید و چیزی به برق وصل نشده باشد ، برق وجود ندارد. به همین دلیل یک LED قرمز وجود دارد که به شما نشان می دهد که آیا قدرت دارید.

در ابتدا ، می خواهید ببینید آیا آردوینو از طریق USB ارتباط برقرار می کند ، بنابراین بلوز را در آن تنظیمات قرار دهید. هنگام تماشای آردوینو خود را به کامپیوتر وصل کنید. در صورت دریافت "دستگاه USB ناشناس" ، برق را جدا کرده و عکاسی را با مشکل مواجه کنید.

در غیر این صورت ، از Arduino IDE خود برای بارگذاری طرح اصلی پلک زدن استفاده کنید. به عنوان برد از "Arduino UNO" استفاده کنید. دستورالعمل ها را در اینجا دنبال کنید:

مرحله 21: عیب یابی

با روشن شدن اولیه ، شما همیشه به دنبال نشانه هایی از موفقیت یا شکست هستید و آماده هستید که اگر همه چیز آنطور که انتظار می رود پیش نمی رود ، برد را به سرعت وصل کنید. اگر موفقیت فوری نیست ، قلب خود را از دست ندهید. در کارگاههایم سعی می کنم موارد زیر را تشویق کنم:

• صبر ، این همیشه آسان نیست ، اما معمولاً ارزش آن را دارد.
• پشتکار ، اگر تسلیم شوید مشکل را حل نمی کنید.
• نگرش مثبت ، شما می توانید این را بفهمید ، حتی اگر برای این کار به کمک نیاز دارید.

وقتی با مشکلی دست و پنجه نرم می کنم ، همیشه به خودم می گویم هرچه مشکل حل شود ، پاداش یا یادگیری بزرگتری برای حل آن خواهد بود.

با در نظر گرفتن این موضوع ، از موارد ساده شروع کنید:

• اتصالات لحیم کاری پشت تخته را بازرسی کرده و هر مفصلی را که مشکوک به نظر می رسد روتوش کنید.
• بررسی کنید که چیپ های IC در جهت صحیح هستند و هیچ یک از سیم ها هنگام قرار گرفتن در هم جمع نشدند.
• آیا LED قرمز هنگام وصل شدن روشن است؟ در غیر این صورت ، اتصالات بلوز و لحیم کاری USB را بررسی کنید.
• بررسی کنید که سایر اجزای دارای قطبیت به درستی جهت گیری شده اند.
• به دنبال سرنخ های دیگری مانند پیام های خطا یا داغ شدن اجزا باشید.

اگر هنوز مشکل دارید ، از کمک بخواهید. من دستورالعمل ها را می نویسم زیرا می خواهم به کسانی که می خواهند یاد بگیرند کمک کنم و به آنها کمک کنم. توضیحات خوبی در مورد علائم این بیماری و اقدامات انجام شده برای یافتن خطاها ارائه دهید. یک عکس با وضوح بالا از جلو و پشت تخته نیز ممکن است کمک کننده باشد. هرگز تسلیم نشوید. هر مبارزه ای یک درس است.