Kloni DIY Arduino-Compatible: 21 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Arduino është mjeti përfundimtar në arsenalin e Krijuesit. Ju duhet të jeni në gjendje të ndërtoni tuajin! Në ditët e para të projektit, rreth vitit 2005, dizajni ishte i tëri përmes pjesëve të vrimës dhe komunikimi bëhej nëpërmjet një kabllo serike RS232. Skedarët janë ende të disponueshëm, kështu që ju mund t'i bëni tuajat, dhe unë kam, por jo shumë kompjuterë kanë portat serialë më të vjetër.

Versioni USB Arduino pasoi së shpejti, dhe ndoshta kontribuoi shumë në suksesin e projektit sepse lejoi lidhje dhe komunikim të lehtë. Sidoqoftë, ajo erdhi me një kosto: çipi i komunikimit FTDI erdhi vetëm në një paketë të montimit sipërfaqësor. Planet janë akoma të disponueshme për të, por bashkimi në sipërfaqe është përtej shumicës së fillestarëve.

Pllakat më të reja Arduino përdorin patate të skuqura 32U4 me USB të integruar (Leonardo), ose patate të skuqura të veçanta Atmel për USB (UNO), të dyja të cilat ende na lënë në territorin e montimit sipërfaqësor. Në një moment ishte "TAD" nga Pajisjet e Rrezikshme që përdornin një PIC përmes vrimës për të bërë USB, por nuk gjej asgjë të mbetur në uebin e tyre.

Pra ja ku jemi. Unë besoj me vendosmëri se një fillestar, si një Kalorës Jedi, duhet të jetë në gjendje të ndërtojë Arduino -n e tyre (saber të lehtë). "Një armë elegante nga një epokë më e civilizuar". Zgjidhja ime: bëni një çip FTDI me vrima duke përdorur një paketë të montimit në sipërfaqe! Kjo më lejon të bëj montimin në sipërfaqe dhe të ofroj projektin e mbetur si DIY përmes vrimës! Unë gjithashtu e projektova atë në KiCad me burim të hapur, kështu që ju mund të studioni skedarët e projektimit, t'i modifikoni ato dhe të rrotulloni versionin tuaj.

Nëse mendoni se kjo është një ide budallaqe ose doni të bashkoni sipërfaqen, shikoni Leonardo Clone tim, përndryshe, lexoni. Me Me

Hapi 1: Pjesët dhe Furnizimet

Fatura e plotë e materialeve gjendet në

Pjesët unike të kësaj janë tabelat e qarkut, një për Arduino dhe një për çipin FTDI. Mund të keni që OSH Park t'i bëjë ato për ju, ose të përdorni skedarët e projektimit me shtëpinë tuaj të preferuar të bordit.

Një çantë për këtë projekt është në dispozicion në Tindie.com. Blerja e kompletit do t’ju kursejë kohën dhe shpenzimet e porosisë nga disa shitës të ndryshëm dhe do të shmangë primin minimal të porosisë për PCB. Ai gjithashtu do t'ju ofrojë një çip të testuar me sipërfaqe të montuar FDTI, si dhe një Atmega të para-ndezur.

Mjetet dhe Furnizimet: Për punëtoritë e mia, unë përdor SparkFun's Beginner's ToolKit i cili ka shumicën e asaj që ju nevojitet:

• Makine per ngjitjen e metalit.
• Saldator
• Nippers tela
• Gërshet i shkrirjes (me shpresë nuk është i nevojshëm, por nuk e dini kurrë).

Hapi 2: Zonja dhe Zotërinj, Filloni Hekurudhat tuaja

Unë nuk do të përpiqem t'ju mësoj të bashkoni. Këtu janë disa nga videot e mia të preferuara që e tregojnë atë shumë më mirë sesa mundem:

• Carrie Ann nga Geek Girl Diaries.
• Colin nga Adafruit

Në përgjithësi:

• Gjeni vendndodhjen në PCB duke përdorur shenjat e ekranit të mëndafshit.
• Përkulni drejtuesit e përbërësit për t'iu përshtatur printimit të këmbës.
• Saldoni plumbat.
• Pritini plumbat

Hapi 3: Rezistencat

Le të fillojmë me rezistorët pasi ato janë vendet më të bollshme, më të ulëta dhe më të lehta për t'u bashkuar. Ata janë më rezistent ndaj nxehtësisë dhe do t'ju japin një shans për të përmirësuar teknikën tuaj. Ata gjithashtu nuk kanë polaritet, kështu që mund t'i vendosni në të dyja mënyrat.

• Filloni me tre ohm 10K (ngjyrë kafe - e zezë - portokalli -ari), të cilat gjenden në disa vende në tabelë (shiko figurën). Këto janë rezistente "tërheqëse" që mbajnë sinjalin në 5V nëse nuk tërhiqen në mënyrë aktive të ulët.
• Një palë prej 22 ohm (e kuqe - e kuqe - e zezë - ari) janë në këndin e sipërm të majtë. Këto janë pjesë e qarkut të komunikimit USB.
• Çifti prej 470 ohm (i Verdhë, Vjollcë, Kafe, Ari) janë ato të radhës poshtë. Këto janë rezistenca aktuale kufizuese për LED -të RX/TX.
• Single 4.7K ohm (e verdhë, vjollce, e kuqe, ari). Një top i çuditshëm për sinjalin FTDI VCC.
• Dhe së fundi, një palë 1K ohm (Kafe, E Zezë, E Kuqe, Ari). Këto janë rezistenca aktuale kufizuese për fuqinë dhe LED D13 (330 ohm do të funksiononin, por nuk më pëlqejnë shumë të ndritshme).

Hapi 4: Dioda

Më tej kemi diodën e cila mbron qarkun nga rryma e kundërt nga priza e energjisë. Shumica, por jo të gjithë përbërësit do të reagojnë dobët ndaj polaritetit të kundërt.

Ka një polaritet i cili shënohet me një brez argjendi në njërën skaj.

Përputhni atë me shënimin dhe lidhjen e ekranit të mëndafshit në vend.

Hapi 5: Rregullatori i Tensionit (5V)

Ekzistojnë dy rregullatorë të tensionit, dhe kryesori është një 7805 i cili do të rregullojë dymbëdhjetë volt nga priza deri në 5 volt për të cilat Atmega 328 ka nevojë. Ka tipare të mëdha bakri në tabelën e qarkut të shtypur për të ndihmuar në shpërndarjen e nxehtësisë. Përkulni prizat në mënyrë që pjesa e pasme të prekë tabelën me vrimën të përafruar me vrimën pjesërisht dhe të ngjiteni në vend.

Hapi 6: Bazat

Prizat lejojnë futjen dhe heqjen e patateve të skuqura IC pa bashkim. Unë i konsideroj ato si sigurime sepse janë të lira dhe ju lejojnë të zëvendësoni një çip të fryrë ose të riorientoni IC nëse vendoseni prapa. Ata kanë një ndarje në njërin skaj për të treguar drejtimin e çipit, kështu që përputheni atë me ekranin e mëndafshit. Bashkoni dy kunja dhe më pas verifikoni që është ulur saktë para se të bashkoni kunjat e mbetur.

Hapi 7: Butoni

Arduino zakonisht ka një buton rivendosjeje për të rifilluar çipin nëse fiket ose ka nevojë të riniset. E jotja është në këndin e sipërm të majtë. Shtypeni në vend dhe ngjiteni.

Hapi 8: LEDs

Ekzistojnë një numër LED për të treguar statusin. LEDs kanë një polaritet. Këmba e gjatë është anodi, ose pozitive, dhe shkon në jastëk të rrumbullakët me "+" pranë saj. Këmba e shkurtër është katoda, ose negative, dhe shkon në jastëk katror.

Ngjyra është arbitrare, por unë zakonisht përdor:

• E verdhë për RX/TX të cilat vezullojnë kur çipi komunikon ose programohet.
• E gjelbër për LED D13 e cila mund të përdoret nga programi për të treguar ngjarjet.
• E kuqja për të treguar fuqinë 5 volt është e disponueshme ose përmes USB ose prizës së energjisë.

Hapi 9: Kondensatorë qeramikë

Kondensatorët qeramikë nuk kanë polaritet.

Kondensatorët zbutës të energjisë zakonisht përdoren për të hequr kalimtarët nga furnizimi me energji në patate të skuqura. Vlerat zakonisht specifikohen në fletën e të dhënave të komponentit.

Çdo çip IC në dizajnin tonë ka një kondensator 0.1uF për zbutjen e energjisë.

Ekzistojnë dy kondensatorë 1uF për zbutjen e fuqisë rreth rregullatorit 3.3 volt.

Për më tepër, ekziston një kondensator 1uF që ndihmon me kohën e funksionit të rivendosjes së softuerit.

Hapi 10: Kondensatorët elektrolitikë

Kondensatorët elektrolitikë kanë një polaritet i cili duhet të respektohet. Ato zakonisht vijnë në vlera më të mëdha se kondensatorët qeramikë, por në këtë rast ne kemi kondensator 0.33 uF për zbutjen e fuqisë rreth rregullatorit 7805.

Këmba e gjatë e pajisjes është pozitive dhe shkon në jastëkun katror të shënuar "+". Këto kanë tendencë të shkojnë "pop" nëse vendosen prapa, kështu që merrni atë siç duhet ose do t'ju duhet një zëvendësim.

Hapi 11: 3.3 Rregullatori i Tensionit

Ndërsa çipi Atmega funksionon me 5 volt, çipi FTDI USB ka nevojë për 3.3 volt për të funksionuar si duhet. Për ta siguruar këtë, ne përdorim një MCP1700 dhe meqenëse kërkon shumë pak rrymë, është në një paketë të vogël TO-92-3 si transistorë në vend të paketës së madhe TO-220 si 7805.

Pajisja ka një fytyrë të sheshtë. Përputhni atë me ekranin e mëndafshit dhe rregulloni lartësinë e përbërësit rreth një çerek inç mbi tabelë. Lidhës në vend.

Hapi 12: Titujt

Bukuria e Arduino është gjurma dhe pinouti i standardizuar. Titujt lejojnë lidhjen e "mburojave" që lejojnë ndryshimin e shpejtë të konfigurimeve të vështira sipas nevojës.

Unë zakonisht lidh një pin të secilës kokë dhe pastaj verifikoj shtrirjen para se të bashkoj kunjat e mbetur.

Hapi 13: Rezonator

Patate të skuqura Atmega kanë një rezonator të brendshëm i cili mund të funksionojë në frekuenca të ndryshme deri në 8 Mhz. Një burim i jashtëm i kohës lejon që çipi të funksionojë deri në 20 Mhz, por, Arduino standard përdor 16 Mhz që ishte shpejtësia maksimale e çipave Atmega8 të përdorur në modelin origjinal.

Shumica e Arduino përdorin kristale, të cilat janë më të sakta, por ato kërkojnë kondensatorë shtesë. Vendosa të përdor një rezonator, i cili është mjaft i saktë për shumicën e punës. Nuk ka një polaritet, por unë zakonisht përballem me shënimin nga jashtë, kështu që krijuesit kuriozë mund t'ju thonë se po përdorni një konfigurim standard.

Hapi 14: Siguresa

Shumica e Arduino nuk kanë siguresa, por çdo Krijues që po mëson do t'i lidhë gjërat shpesh (të paktën në rastin tim) në mënyrë të gabuar. Një siguresë e thjeshtë e rivendosur do të ndihmojë që të mos lëshoni "tymin magjik" që kërkon zëvendësimin e çipit. Ky siguresë do të hapet nëse tërhiqet shumë rrymë dhe do të rivendoset kur të ftohet. Nuk ka polaritet, dhe ngërçet në këmbë e mbajnë atë mbi tabelë.

Hapi 15: Kokat

Dy tituj të tjerë, këto me kunja meshkuj. Pranë lidhësit USB janë tre kunja të cilat lejojnë kalimin midis fuqisë USB dhe folesë duke përdorur një bluzë. Një UNO ka qarkullim për ta bërë këtë automatikisht, por unë nuk kam qenë në gjendje ta përsëris atë në formë vrimash.

Titulli i dytë është një kokë me gjashtë kunja "në programimin e sistemit". Kjo lejon lidhjen e një programuesi të jashtëm për të riprogramuar Atmega direkt nëse është e nevojshme. Nëse blini kompletin tim, çipi tashmë ka firmware të ngarkuar, ose Atmega mund të hiqet nga priza dhe të vendoset drejtpërdrejt në një prizë programimi, kështu që ky titull përdoret rrallë dhe për këtë arsye është opsional.

Hapi 16: Fuqia Jack

Në vend të USB, një prizë standarde 5.5 x 2.1 mm mund të përdoret për të sjellë energji të jashtme. Kjo furnizon kunjin e shënuar "Vin" dhe fuqizon rregullatorin e tensionit 7805 i cili bën 5 volt. Pina qendrore është pozitive dhe hyrja mund të jetë deri në 35V, megjithëse 12V është më tipike.

Hapi 17: USB

Arduinos më të rinj si Leonardo përdorin një lidhje mikro USB, por lidhja origjinale USB B është e fortë dhe e lirë dhe ju ndoshta keni shumë kabllo të vendosur përreth. Dy skedat e mëdha nuk janë të lidhura me energji elektrike, por janë ngjitur për forcën mekanike.

Hapi 18: Patate të skuqura

Koha për të instaluar patate të skuqura. Verifikoni orientimin. Nëse priza është prapa, sigurohuni që çipi të përputhet me shenjat e ekranit të mëndafshit. Në orientimin me të cilin kemi punuar, dy patate të skuqura në fund janë me kokë poshtë.

Futeni çipin në mënyrë që këmbët të jenë të përafruara me mbajtëset. IC -të vijnë nga prodhimi me këmbët pak të hapura, kështu që do të duhet të përkulen në vertikale. Kjo zakonisht është bërë tashmë për ju në komplete të mia. Pasi të jeni të sigurt për orientimin, shtypni butësisht të dy anët e çipit. Kontrolloni për të siguruar që asnjë këmbë të mos paloset rastësisht.

Hapi 19: Ndezja e Bootloader

Ngarkuesi i ngarkimit është një kod i vogël në çip që lejon ngarkimin e lehtë të kodit përmes USB. Shkon për sekondat e para kur ndizet duke kërkuar përditësime, dhe më pas nis kodin ekzistues.

Arduino IDE e bën ndezjen e firmuerit të lehtë, por kërkon një programues të jashtëm. Unë përdor programuesin tim AVR, dhe natyrisht do t'ju shes një çantë për këtë. Nëse keni një programues, nuk keni vërtet nevojë për një Arduino pasi mund ta programoni çipin drejtpërdrejt. Një lloj zogu-veze.

Një opsion tjetër është të blini Atmega me një bootloader tashmë në të:

Unë do t'ju tregoj udhëzimet zyrtare të Arduino pasi mund të shndërrohet lehtësisht në udhëzuesin e vet nëse nuk jemi të kujdesshëm:

Hapi 20: Instaloni Power Jumper dhe Connect

Bluza e energjisë është një mënyrë manuale e zgjedhjes së burimit të energjisë midis 5 volt nga USB ose priza e energjisë. Arduinos standardë kanë qark për të ndërruar automatikisht, por unë nuk isha në gjendje ta zbatoja lehtë me pjesët e vrimave.

Nëse kërcyesi nuk është i instaluar, nuk ka energji. Nëse zgjidhni folenë dhe nuk keni asgjë të kyçur, nuk ka energji. Kjo është arsyeja pse ka një LED të kuq për t'ju treguar nëse keni energji.

Fillimisht, ju doni të shihni nëse Arduino komunikon përmes USB, kështu që vendosni kërcyesin në atë cilësim. Lidheni Arduino -n tuaj në kompjuterin tuaj kur shikoni me kujdes. Nëse merrni një "pajisje USB të panjohur", shkëputeni nga priza dhe filloni të regjistroni probleme.

Përndryshe, përdorni ID -në tuaj Arduino për të ngarkuar skicën bazë të mbylljes së syrit. Përdorni "Arduino UNO" si tabelë. Ndiqni udhëzimet këtu:

Hapi 21: Zgjidhja e problemeve

Me ndezjen fillestare, ju jeni gjithmonë në kërkim të treguesve të suksesit ose dështimit, dhe jeni gati të shkëputni bordin shpejt nëse gjërat nuk shkojnë ashtu siç pritej. Mos e humb zemrën nëse suksesi nuk është i menjëhershëm. Në punëtoritë e mia, unë përpiqem të inkurajoj:

• Durim, kjo nuk është gjithmonë e lehtë, por zakonisht ia vlen.
• Këmbëngulje, ju nuk do ta zgjidhni problemin nëse dorëzoheni.
• Qëndrim Pozitiv, ju mund ta kuptoni këtë, edhe nëse keni nevojë për ndihmë për ta bërë këtë.

Kur jam duke luftuar me një problem, gjithmonë i them vetes sa më e vështirë të jetë zgjidhja, aq më i madh do të jetë shpërblimi ose të mësuarit për zgjidhjen e tij.

Me këtë në mendje, filloni me gjërat e thjeshta:

• Inspektoni nyjet e saldimit në pjesën e pasme të tabelës, duke retushuar çdo nyje që duket e dyshimtë.
• Kontrolloni që patate të skuqura IC janë në orientimin e duhur dhe që asnjë prej prizave të mos paloset kur futet.
• A ndizet LED i kuq kur lidhet? Nëse jo, kontrolloni kërcyesin tuaj të energjisë dhe lidhëset e saldimit USB.
• Kontrolloni që komponentët e tjerë që kanë polaritet janë të orientuar saktë.
• Kërkoni të dhëna të tjera si mesazhet e gabimit ose komponentët që nxehen.

Nëse keni ende probleme, kërkoni ndihmë. Unë shkruaj Instructables sepse dua të mësoj dhe ndihmoj ata që duan të mësojnë. Jepni një përshkrim të mirë se cilat janë simptomat dhe çfarë hapash keni bërë për të gjetur gabime. Një fotografi me rezolucion të lartë të pjesës së përparme dhe të pasme të tabelës mund të ndihmojë gjithashtu. Asnjëherë mos u dorëzo. Çdo luftë është një mësim.