ساخت DIY Arduino روی PCB و چند نکته برای مبتدیان: 17 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

این به عنوان راهنمای کسی است که Arduino خود را از کیت لحیم می کند ، که می تواند از A2D Electronics خریداری شود. این شامل نکات و ترفندهای زیادی برای ایجاد موفقیت آمیز آن است. همچنین با آنچه همه اجزای مختلف انجام می دهند آشنا خواهید شد.

ادامه را بخوانید و بدانید که برای ساخت آردوینو شخصی خود چه چیزی لازم است!

همچنین می توانید این پروژه را در وب سایت من در اینجا مشاهده کنید.

مرحله 1: اتصال USB کوتاه

اولین قسمتی که لحیم می شود اتصال USB کوچک است. این کار در صورت تکمیل آردوینو شما را تامین می کند ، اما برای برنامه نویسی آن یک آداپتور RS232 / USB به سریال مورد نیاز است. سوکت مینی USB ابتدا وارد می شود تا بتوانید آن را درون آن قرار دهید ، تخته را بچرخانید تا پین ها رو به بالا باشد ، سپس آن را روی میز بگذارید. قبل از قرار دادن آن ، مینی ست 2 پینی را کمی به طرف جلوی تخته خم کنید تا در سوراخ های PCB به خوبی جا بیفتد. وزن PCB کانکتور را ثابت نگه می دارد و می توانید آن را لحیم کنید.

مرحله 2: پین سرصفحه ها

سرصفحه های پین قطعات بعدی هستند که باید وارد شوند. شما باید هدرهای زن را در 6 پین x2 ، 8 پین در 2 و 10 پین در 1 داشته باشید. یک سربرگ مرد 3 × 2 برای هدر ICSP (In Circuit Serial Programming) نیز لازم است. همه اینها در خارج از تخته می چرخند و کاملاً در مکانهای مناسب خود قرار می گیرند. آنها را با همان روشی که سوکت USB دارد ، لحیم کنید ، و یک سرصفحه را همزمان انجام دهید. هدرها باید کاملاً عمود بر PCB باشند. برای رسیدن به این هدف ، فقط یک پین هدر را لحیم کنید ، سپس در حالی که هدر را با دست خود نگه دارید ، لحیم را دوباره ذوب کرده و هدر را در موقعیت عمود بر روی آن قرار دهید. مطمئن شوید که در تمام طول روی صفحه قرار بگیرد. آن را در حالت ثابت نگه دارید تا لحیم سخت شود ، سپس بقیه پین ها را لحیم کنید.

مرحله 3: سوکت IC

نکته سریع برای لحیم کاری بقیه اجزاء: ابتدا می توانید تمام قطعات را از طریق تخته قرار داده و سپس به طرف دیگر خم کنید تا هنگام چرخاندن اجزاء در صفحه بمانند. این امر لحیم کاری را بسیار راحت تر می کند زیرا قطعات خود را در جای خود نگه می دارند.

با قرار دادن سوکت IC 28 پین شروع کنید. اطمینان حاصل کنید که divot را در یک انتها با نقاشی روی PCB قرار دهید. این به شما امکان می دهد از کدام طریق میکروکنترلر AtMega328P را وارد کنید. اگرچه پین های این سوکت کوتاهتر از مقاومت یا خازن هستند ، اما همچنان می توانید آنها را خم کنید تا قطعه را در هنگام لحیم کاری در جای خود نگه دارید.

مرحله 4: مقاومت ها

3 مقاومت می تواند بعدی باشد. مهم نیست که در کدام سمت قرار می گیرند - مقاومتها قطبی نمی شوند. 2 مقاومت 1 کیلو اهم به عنوان مقاومت محدود کننده جریان برای LED ها و یک مقاومت 10 کیلو اهم به عنوان مقاومت کششی در خط بازنشانی وجود دارد. مقاومتهای 1 کیلو اهم برای LED به جای مقاومتهای معمولی 220 اهم انتخاب شدند تا LED ها جریان کمتری از آنها عبور کنند ، بنابراین بیشتر از یک چراغ قوه به عنوان نشانگر عمل می کنند.

مرحله 5: LED ها

2 LED وجود دارد که یکی به عنوان نشانگر قدرت و دیگری در پایه 13 آردوینو قرار دارد. پایه بلندتر روی LED ها جنبه مثبت (آند) را مشخص می کند. اطمینان حاصل کنید که پای بلندتر را در طرفی که در PCB + مشخص شده است قرار دهید. سربی منفی چراغ LED نیز در کنار آن مسطح است ، به طوری که در صورت بریده شدن همچنان می توانید سرنخ های مثبت (آند) و منفی (کاتد) را رمزگشایی کنید.

مرحله 6: نوسان ساز

بعد نوسان ساز کریستالی و 2 خازن سرامیکی 22pF است. مهم نیست که کدام یک از این موارد وارد می شوند - خازن های سرامیکی و نوسان سازهای بلوری قطبی نیستند. این قطعات به آردوینو سیگنال ساعت خارجی 16 مگاهرتز می دهند. آردوینو می تواند یک ساعت داخلی 8 مگاهرتز تولید کند ، بنابراین این قطعات کاملاً ضروری نیستند ، اما اجازه دهید با سرعت کامل کار کند.

مرحله 7: تنظیم مجدد سوئیچ

سوئیچ تنظیم مجدد می تواند بعداً انجام شود. لازم نیست پاهای روی سوئیچ خم شوند ، باید خود را در شکاف نگه دارد.

مرحله 8: خازن های سرامیکی

4 خازن سرامیکی 100nF (نانو فاراد) می تواند در مرحله بعدی قرار گیرد. C3 و C9 به صاف کردن نوسانات ولتاژ کوچک در خطوط 3.3V و 5V کمک می کند تا نیروی پاکی را به آردوینو برساند. C7 به صورت سری با خط تنظیم مجدد خارجی است تا به یک دستگاه خارجی (USB به سریال مبدل) اجازه دهد تا Arduino را در زمان مناسب تنظیم کند تا بتواند آن را برنامه ریزی کند. C4 بر روی پین Arduino (مرجع آنالوگ) و GND قرار دارد تا اطمینان حاصل شود که آردوینو مقادیر دقیق آنالوگ را در ورودی های آنالوگ خود اندازه گیری می کند. بدون C4 ، AREF "شناور" (بدون اتصال به برق یا زمین) در نظر گرفته می شود و باعث عدم دقت در قرائت های آنالوگ می شود ، زیرا یک پین شناور ولتاژ اطراف آن را از جمله سیگنال های AC کوچک در بدن شما دریافت می کند. از سیم کشی اطراف شما باز هم ، خازن های سرامیکی قطبی نیستند ، بنابراین مهم نیست که آنها را در چه راهی قرار داده اید.

مرحله 9: فیوز PTC

اکنون می توانید فیوز PTC (ضریب دمای مثبت) را نصب کنید. فیوز PTC قطبی نیست ، بنابراین می توان آن را در هر دو حالت قرار داد. این درست پشت سوکت USB قرار می گیرد. اگر مدار شما سعی کند بیش از 500 میلی آمپر جریان بکشد ، این فیوز PTC شروع به گرم شدن و افزایش مقاومت می کند. این افزایش مقاومت باعث کاهش جریان و محافظت از پورت USB می شود. این محافظت فقط در هنگام تغذیه آردوینو از طریق USB انجام می شود ، بنابراین هنگام تغذیه آردوینو از طریق جک DC یا با نیروی خارجی ، مطمئن شوید که مدار شما درست است. اطمینان حاصل کنید که پاها را تا انتها از سوراخ ها ، حتی از پیچ ها عبور دهید. یک جفت انبردست در اینجا مفید خواهد بود.

مرحله 10: خازن های الکترولیتی

3 خازن الکترولیتی 47uF (microFarad) را می توان در قسمت بعدی قرار داد. ساق بلندتر روی این ساق پا مثبت است ، اما رایج ترین مشخصه رنگ آمیزی پوشش در طرف ساق منفی است. اطمینان حاصل کنید که هنگام قرار دادن آنها ، پای مثبت به سمت علامت + روی تخته می رود. این خازن ها بی نظمی های بزرگتر ولتاژ ورودی و همچنین خطوط 5 ولت و 3.3 ولت را برطرف می کنند ، به طوری که آردوینو شما به جای یک نوسان ولتاژ 5V/3.3V ثابت را دریافت می کند.

مرحله 11: DC Jack

مورد بعدی جک ورودی DC است. همانند سایر اجزای دیگر ، آن را داخل آن قرار دهید و تخته را روی آن بچرخانید تا هنگام لحیم کاری در جای خود بماند. خم شدن پاها ممکن است کمی دشوار باشد ، زیرا ضخیم هستند ، بنابراین همیشه می توانید این پاها را همانند کانکتور مینی USB که قبلاً لحیم شده بود در محل خود نگه دارید. این یکی فقط از یک جهت پیش می رود - با جک رو به بیرون تخته.

مرحله 12: تنظیم کننده های ولتاژ

حالا دو تنظیم کننده ولتاژ. اطمینان حاصل کنید که آنها را در نقاط مناسب قرار دهید. هر دو برچسب گذاری شده اند ، بنابراین فقط نوشته های روی صفحه را با نوشته های تنظیم کننده مطابقت دهید. تنظیم کننده 3.3V یک LM1117T-3.3 و تنظیم کننده 5V یک LM7805 است. هر دو تنظیم کننده ولتاژ خطی هستند ، بدین معنی که جریان ورودی و جریان خروجی یکسان خواهند بود. بگویید ولتاژ ورودی 9 ولت است و ولتاژ خروجی 5 ولت است ، هر دو در 100 میلی آمپر جریان. تفاوت در ولتاژهای ورودی و خروجی به عنوان گرما توسط تنظیم کننده از بین می رود. در این وضعیت ، (9V-4V) x 0.1A = 0.4W گرما که توسط تنظیم کننده دفع می شود. اگر متوجه شدید که رگولاتور در حین استفاده داغ می شود ، این طبیعی است ، اما در صورت کشیدن جریان زیاد و اختلاف ولتاژ زیاد ، ممکن است یک هیت سینک روی رگولاتور لازم باشد. حالا برای لحیم کاری آنها روی تخته ، زبانه فلزی در یک طرف باید به طرف طرف تخته که دارای خط دوگانه است ، برود. برای محکم نگه داشتن آنها تا لحیم کاری آنها ، یک پا را از یک طرف و دو پای دیگر را از طرف دیگر خم کنید. هنگامی که در جای خود لحیم شد ، تنظیم کننده 5V را به سمت خارج برد و تنظیم کننده 3.3V را به سمت داخل برد خم کنید.

مرحله 13: قرار دادن IC AtMega328P

قسمت آخر قرار دادن میکروکنترلر در سوکت آن است. تقسیمات را در سوکت و روی IC قرار دهید ، سپس همه پین ها را در یک خط قرار دهید. هنگامی که در جای خود قرار گرفتید ، می توانید آن را به سمت پایین فشار دهید. کمی بیشتر از آنچه که انتظارش را دارید نیاز است ، بنابراین مطمئن شوید که فشار را به طور مساوی اعمال می کنید تا هیچ یک از پین ها را خم نکنید.

مرحله 14: چند نکته با احتیاط با آردوینو

• هرگز USB و پاور خارجی را همزمان به آردوینو وصل نکنید. اگرچه ممکن است هر دو در 5V درجه بندی شوند ، اما اغلب دقیقاً 5V نیستند. اختلاف ولتاژ کوچک بین دو منبع تغذیه باعث اتصال کوتاه از طریق برد شما می شود.
• هرگز بیش از 20 میلی آمپر جریان از هر پین خروجی (D0-D13 ، A0-A5) خارج نکنید. با این کار میکروکنترلر سرخ می شود.
• هرگز بیش از 800mA از تنظیم کننده 3.3V یا بیش از 1A از تنظیم کننده 5V بیرون نکشید. اگر به برق بیشتری نیاز دارید ، از آداپتور برق خارجی استفاده کنید (پاوربانک USB برای 5 ولت خوب کار می کند). اکثر آردوینوها توان 3.3 ولت خود را از USB به تراشه سریال در هیئت مدیره تولید می کنند. اینها فقط دارای خروجی 200 میلی آمپر هستند ، بنابراین اگر از آردوینو دیگری استفاده می کنید ، مطمئن شوید که از پین 3.3 ولت بیشتر از 200 میلی آمپر نمی کشید.
• هرگز بیش از 16 ولت در جک DC قرار ندهید. خازن های الکترولیتی مورد استفاده تنها 16 ولت هستند.

مرحله 15: چند نکته / حقایق جالب

• اگر متوجه شدید که پروژه شما نیاز به تعداد زیادی پین دارد ، پین های ورودی آنالوگ نیز می توانند به عنوان پین های خروجی دیجیتال استفاده شوند. A0 = D14 ، تا A5 = D19.
• دستور analogWrite () در واقع یک سیگنال PWM است ، نه یک ولتاژ آنالوگ. سیگنالهای PWM در پینهای 3 ، 5 ، 6 ، 9 ، 10 و 11 موجود است. اینها برای کنترل روشنایی LED ، کنترل موتورها یا تولید صداها مفید هستند. برای دریافت سیگنال صوتی در پایه های خروجی PWM ، از تابع () tone () استفاده کنید.
• پین های دیجیتال 0 و 1 سیگنال های TX و RX برای IC AtMega328 هستند. در صورت امکان ، آنها را در برنامه های خود استفاده نکنید ، اما اگر لازم است ، ممکن است هنگام برنامه نویسی آردوینو ، قطعات را از آن پین ها جدا کنید.
• پین های SDA و SCL برای ارتباطات i2c در واقع پین A4 و A5 هستند. در صورت استفاده از ارتباط i2c ، پین A4 و A5 را نمی توان برای اهداف دیگر استفاده کرد.

مرحله 16: برنامه نویسی آردوینو

ابتدا برای جلوگیری از کوتاه شدن 2 منبع تغذیه مختلف ، هر گونه منبع خارجی را از برق بکشید. حالا یک آداپتور USB به سریال را به سرصفحه درست پشت مینی USB وصل کنید. مطابق موارد زیر آن را وصل کنید:

آداپتور USB به سریال آردوینو

GND GND (زمین)

VCC VCC (قدرت)

DTR DTR (پین تنظیم مجدد)

TX RX (داده)

RX TX (داده)

بله ، پین های TX و RX باز می شوند. TX پین فرستنده است و RX پین دریافت کننده است ، بنابراین اگر 2 پین فرستنده را به هم متصل کرده باشید ، اتفاق چندانی نمی افتد. این یکی از رایج ترین مشکلات برای مبتدیان است.

مطمئن شوید که بلوز روی آداپتور USB به سریال روی 5V تنظیم شده باشد.

آداپتور USB به سریال را به کامپیوتر وصل کنید ، پورت COM مناسب (بستگی به رایانه شما دارد) و Board (Arduino UNO) را در منوی Tools از Arduino IDE (بارگیری شده از Arduino.cc) انتخاب کنید ، سپس برنامه خود را کامپایل و بارگذاری کنید به

مرحله 17: آزمایش با یک پلک چشمک زن

اولین کاری که باید انجام دهید این است که یک LED را چشمک بزنید. این امر شما را با Arduino IDE و زبان برنامه نویسی آشنا می کند و از عملکرد صحیح برد شما اطمینان حاصل می کند. به مثالها بروید ، مثال Blink را بیابید ، سپس کامپایل کرده و روی برد Arduino بارگذاری کنید تا مطمئن شوید همه چیز کار می کند. شما باید ببینید که LED متصل به پایه 13 شروع به روشن و خاموش شدن در فواصل 1 ثانیه می کند.