Slik bruker du Tinkercad til å teste og implementere maskinvaren din: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Kretssimulering er en teknikk der dataprogramvare simulerer oppførselen til en elektronisk krets eller et system. Nye design kan testes, evalueres og diagnostiseres uten å faktisk konstruere kretsen eller systemet. Kretssimulering kan være et nyttig verktøy for feilsøking av et system for å samle inn data før feilsøking på kretsnivå faktisk finner sted. Dette lar designeren bestemme riktigheten og effektiviteten til et design før systemet faktisk er konstruert. Følgelig kan brukeren utforske fordelene ved alternative design uten å fysisk bygge systemene. Ved å undersøke effekten av spesifikke designbeslutninger i løpet av designfasen i stedet for byggefasen, reduseres de totale kostnadene ved å bygge systemet betydelig.

Så, programvaresimulering er en god måte å prøve før du lager kretsen fysisk. Tinkercad er et nettbasert simuleringsverktøy som hjelper deg med å teste maskinvaren din så vel som programvaren uten å opprette noen fysisk tilkobling eller til og med uten å kjøpe maskinvare.

Har du noen gang følt mangelen på input-output pins på Arduino? Hvis du tenkte å kjøre tonnevis med LED eller ønsker å lage LED Cube, tror jeg at du definitivt følte behovet for I/O -pinner. Vet du at du kan kjøre et ubegrenset antall lysdioder med bare 3 pins Arduino? Ja, skiftregistre vil hjelpe deg med å lage denne magien. I denne instruksen vil jeg vise deg hvordan vi kan implementere ubegrenset input og output ved hjelp av 74HC595 skiftregistre. Som et eksempel vil jeg lage en digital klokke med et termometer og en lux -meter ved hjelp av seks 7 -segmenters display. Før jeg endelig laget maskinvarekretsen, simulerte jeg kretsen i Tinkercad fordi det er mye forbindelse forbundet med disse. En simulering kan gjøre deg mer trygg, og du kan teste å fullføre kretsen uten fysisk prøving og feiling. Tydeligvis vil det hjelpe deg å spare kostbar maskinvare og verdifull tid.

Du får tilgang til simuleringen her:

Trinn 1: Lagre maskinvaren din fra å brenne

Som andre elektroniske kretser er LED -kretser veldig følsomme for strøm. LED brenner hvis mer strøm flyter enn merkestrøm (f.eks. 20mA). Valg av passende motstand er svært viktig for riktig lysstyrke uten å brenne kretsene eller lysdiodene.

Tinkercad -kretser har en utmerket funksjon. Det viser deg om mer enn merkestrømmen strømmer gjennom kretselementene. I den følgende kretsen koblet jeg en syv segment skjerm direkte til et skiftregister uten motstand. Det er ikke trygt for registeret selv for syvsegmentvisningen, og begge kan brennes av denne forbindelsen. Tinkercad viser det faktum ved de røde stjernene.

I den følgende kretsen la jeg til en 180 ohm motstand til hvert segment av LED -en. Omtrent 14,5 mA strøm strømmer gjennom hvert segment av skjermen som er lagret for skjermen. Men fra simuleringen kan det sees at denne motstandsverdien ikke er trygg for IC. Maksimal strømkapasitet for skiftregisteret er 50mA. Så IC er trygt opptil tre på segmentet av skjermen (14,5 x 3 = 43,5 mA). Hvis mer enn tre segmenter blir på IC, kan det brennes (f.eks. 14,5 x 4 = 58mA). De fleste av produsenten gir ikke oppmerksomhet til dette faktum. De beregner motstandsverdien kun med tanke på displayet.

Men hvis de simulerer kretsen i Tinkercad, går sjansen for å gjøre denne feilen til null. Fordi Tinkercad vil varsle deg ved å vise den røde stjernen.

Du kan observere situasjonen ved å holde musepekeren på stjernen som figuren vist nedenfor.

Følgende design er perfekt der jeg velger 470 ohm motstand for hvert segment av skjermen. Attache Arduino -skissen ble brukt ved simulering av kretsen.

Trinn 2: Mål spenning, strøm, motstand og bølgeform

Måling av strøm og spenning er et stort problem for elektronisk krets, spesielt er det nødvendig med flere parallelle målinger. Tinkercad -simulering kan løse dette problemet veldig enkelt. Du kan måle nåværende spenning og motstand veldig enkelt. Du kan gjøre dette for flere grener om gangen. Følgende oppsett viser den totale strømmen og spenningen til kretsen.

Du kan også bruke et oscilloskop for å observere bølgeform og måle frekvensen.

I oppsettet oscilloskop som viser klokkesignalet fra Arduino. Du kan også måle strømmen og spenningen til flere grener om gangen, noe som er veldig effektivt. Hvis du vil måle flere grener gjeldende om gangen ved hjelp av multimeter fra en praktisk krets, vil det være veldig vanskelig. Men i Tinkercad kan du gjøre det veldig enkelt. I den følgende kretsen brukte jeg flere ammetere for å måle strøm fra forskjellige grener.

Trinn 3: Skriveprogram og bruke seriell skjerm

En av de interessante og nyttige funksjonene i Tinkercad -kretsen er at den har en kodeditor, og du kan skrive et program for Arduino og ESP8266 direkte fra miljøet. Du kan også utvikle et program ved hjelp av grafisk miljø ved å velge Blokkeringsmodus. Det er veldig nyttig for produsenten og hobbyisten som ikke har programmeringserfaring.

Den har også en innebygd Debugger hvor du kan feilsøke koden din. Feilsøkingsprogrammet hjelper deg med å identifisere feilen (feilen) i koden din og korrigere (feilsøke) den.

Tinkercad -kretsen har også den serielle skjermen, og du kan overvåke sensorverdien og feilsøke kretsen veldig enkelt. Følgende krets ble brukt til å teste PIR og ultralydsensor og på = bserve dataene i seriell monitor.

Du får tilgang til kretsen fra lenken:

Trinn 4: Simulering av stor og kompleks krets (klokke med termometer og luxmåler)

I Tinkercad kan du simulere alle komplekse kretser før du gjør det praktisk talt. Det kan spare deg verdifull tid. Sjansen for å gjøre feil i en kompleks krets er veldig stor. Hvis du først tester det i Tinkercad, kan det være veldig effektivt fordi du vet at kretsen og programmet ditt fungerer eller ikke. Fra resultatet kan du også endre og oppdatere kretsen din i henhold til kravet ditt.

Jeg har simulert en kompleks krets i Tinkercad, og det er en klokke krets med termometer og lux meter. Kretsen drives av et 9V batteri med en 5V regulator. Seks, syv segmentvisning brukes til å vise tiden med time, minutt og sekund. Fire knapper som bruker enkelt analog inngang brukes til å justere tiden. En summer er tilkoblet for å stille alarmen. LM35 IC brukes til å vise temperaturen i miljøet. En sensor for omgivelseslys brukes til å måle lux.

En digital knappbryter brukes til Arduino pin #7. Denne knappbryteren brukes til å endre alternativet. Som standard viser den tiden eller fungerer i klokkemodus. For det første trykket viser det temperaturen og viser luxnivået for det andre trykket.

Trinn 5: Implementering med maskinvare

Etter å ha simulert kretsen og justert programmet og motstandsverdien, er det det perfekte tidspunktet for å implementere kretsen praktisk talt. En praktisk krets kan implementeres på brødbrettet hvis du vil lage en prototype for visning et sted. Brødbrettskrets har noen fordeler og ulemper. Den største fordelen med brødbrettskretsen er at den enkelt kan modifiseres og ingen lodding er nødvendig for det. På den andre siden kan tilkoblingen til brødbrettskretsen være veldig løs, og det er veldig vanskelig å identifisere for en kompleks krets.

Hvis du vil gjøre det for praktisk bruk, er loddet PCB -krets best. Du kan lage din egen PCB -krets hjemme veldig enkelt. Ingen spesialverktøy er nødvendig for det. Hvis du vil vite om DIY -kretskortet, kan du følge disse fine instruksjonene.

1. Hjemmelaget PCB-trinn-for-trinn ved omlegging.

2. PCB-making-guide av pinomelean

Du kan også bestille online for en profesjonell PCB. Flere produsenter tilbyr PCB -utskriftstjenester til en svært lav pris. SeeedStudio Fusion PCB og JLCPCB er to mest fremtredende tjenesteleverandører. Du kan prøve en av disse.

[Merk: Noen bilder er hentet fra internett.]

Andre pris i elektronikkens tips og triks -utfordring