Bygg en DIY Arduino på en PCB og noen tips for nybegynnere: 17 trinn (med bilder)

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

Dette er ment som en guide for alle som lodder sin egen Arduino fra et sett, som kan kjøpes fra A2D Electronics. Den inneholder mange tips og triks for å bygge den vellykket. Du vil også lære om hva alle de forskjellige komponentene gjør.

Les videre og lær hva som trengs for å bygge din egen Arduino!

Du kan også se dette prosjektet på nettstedet mitt her.

Trinn 1: Mini USB -kontakt

Den første delen til lodding er mini -USB -kontakten. Dette vil gi strøm til din arduino når den er fullført, men en RS232 / USB til seriell adapter vil være nødvendig for å programmere den. Mini USB -kontakten går først inn slik at du kan sette den inn, snu brettet slik at pinnene vender oppover, og legg det deretter på bordet. Før du setter den inn, bøy mini -settet med 2 pinner litt mot forsiden av brettet slik at det passer godt inn i hullene på kretskortet. Vekten på kretskortet holder kontakten på plass, og du kan lodde den der.

Trinn 2: Fest hoder

Pin -overskrifter er de neste delene du skal gå inn. Du bør ha kvinnelige topptekster i 6pin x2, 8pin x2 og 10pin x1. En mannlig overskrift på 3 × 2 er også nødvendig for ICSP -hodet (In Circuit Serial Programming). Disse går alle rundt utsiden av brettet, og vil passe perfekt på de rette stedene. Lodd dem inn med samme metode som USB -kontakten, og gjør en topptekst om gangen. Overskriftene skal alle være perfekt vinkelrett på PCB. For å oppnå dette, lodd bare en pinne av toppteksten, mens du holder overskriften inne med hånden, smelter du loddetinnet igjen og plasserer toppteksten til sin vinkelrette posisjon. Sørg for at den også sitter i flukt mot brettet i hele lengden. Hold den på plass til loddetinn stivner, og fortsett deretter å lodde resten av pinnene.

Trinn 3: IC -kontakt

Rask tips for lodding av resten av komponentene: Alle komponentledningene kan plasseres gjennom brettet først, deretter bøyes til siden slik at komponentene blir i brettet når du snur det. Dette vil gjøre det mye lettere å lodde da komponentene holder seg på plass.

Start med å plassere 28 -pinners IC -kontakten. Sørg for å stille opp divoten i den ene enden med tegningen på PCB. Dette lar deg vite hvilken måte du skal sette inn AtMega328P -mikrokontrolleren på. Selv om pinnene på denne kontakten er kortere enn motstander eller kondensatorer, kan de fortsatt bøyes for å holde komponenten på plass mens du lodder den.

Trinn 4: Motstander

De 3 motstandene kan gå videre. Det spiller ingen rolle hvilken vei de plasseres - motstander er ikke polariserte. Det er 2 1K ohm-motstander som strømbegrensende motstander for lysdiodene, og en 10K ohm-motstand som en pull-up-motstand på tilbakestillingslinjen. 1K ohm motstander ble valgt for LED i stedet for de vanlige 220 ohm, slik at lysdiodene vil ha en lavere strøm som passerer gjennom dem, og dermed fungere mer som indikatorer enn en lommelykt.

Trinn 5: Lysdioder

Det er 2 lysdioder, den ene som en strømindikator, og den andre på pinne 13 på Arduino. Det lengre benet på lysdiodene markerer den positive siden (anoden). Sørg for å sette det lengre benet i siden merket + i kretskortet. Den negative ledningen til som LED er også flat på siden, slik at du fortsatt kan dechiffrere positive (anode) og negative (katode) ledninger hvis de ble kuttet.

Trinn 6: Oscillator

Neste opp er krystalloscillatoren og de 2 22pF keramiske kondensatorene. Det spiller ingen rolle hvilken vei noen av disse blir satt inn - keramiske kondensatorer og krystalloscillatorer er ikke polariserte. Disse komponentene vil gi Arduino et 16MHz eksternt klokkesignal. Arduinoen kan produsere en 8MHz intern klokke, så disse komponentene er ikke strengt nødvendige, men la den fungere i full hastighet.

Trinn 7: Tilbakestill bryteren

Tilbakestillingsbryteren kan gå videre. Bena på bryteren trenger ikke å være bøyd, den skal holde seg i sporet.

Trinn 8: Keramiske kondensatorer

4 100nF (nano Farad) keramiske kondensatorer kan gå videre. C3 og C9 hjelper til med å jevne ut små spennings pigger på 3.3V og 5V linjene for å levere ren strøm til Arduino. C7 er i serie med den eksterne tilbakestillingslinjen for å la en ekstern enhet (USB til seriell omformer) tilbakestille Arduino til rett tid for å programmere den. C4 er på Arduino's AREF (Analog Reference) pin og GND for å sikre at Arduino måler nøyaktige analoge verdier på de analoge inngangene. Uten C4 ville AREF blitt betraktet som "flytende" (ikke koblet til strøm eller jord), og vil forårsake unøyaktigheter i analoge avlesninger fordi en flytende pinne vil ta på seg hvilken spenning som er rundt den, inkludert de små AC -signalene i kroppen din som har kommet fra ledningene rundt deg. Igjen, keramiske kondensatorer er ikke polariserte, så det spiller ingen rolle hvilken måte du legger dem på.

Trinn 9: PTC -sikring

Nå kan du installere PTC -sikringen (positiv temperaturkoeffisient). PTC -sikringen er ikke polarisert, så den kan settes på begge måter. Dette går rett bak USB -kontakten. Hvis kretsen din prøver å trekke mer enn 500mA strøm, vil denne PTC -sikringen begynne å varme opp og øke motstanden. Denne økningen i motstand vil senke strømmen og beskytte USB -porten. Denne beskyttelsen er bare i krets når Arduino blir drevet via USB, så vær sikker på at kretsen din er riktig når du driver Arduino via DC -kontakten eller med ekstern strøm. Sørg for å trekke beina helt gjennom hullene, selv forbi svingene. En tang vil være nyttig her.

Trinn 10: Elektrolytkondensatorer

De 3 47uF (microFarad) elektrolytiske kondensatorene kan settes inn neste. Det lengre benet på disse er det positive benet, men den mer vanlige identifikasjonen er fargen på foringsrøret på siden av det negative benet. Sørg for at når du setter dem inn, går det positive benet mot + -merket på brettet. Disse kondensatorene jevner ut de større uregelmessighetene i inngangsspenningen, så vel som 5V- og 3.3V -linjene, slik at Arduino får en jevn 5V/3.3V i stedet for en svingende spenning.

Trinn 11: DC -kontakt

Neste opp er DC -inngangen. Samme avtale som alle de andre komponentene, legg den i og snu brettet over på den for å få den til å holde seg på plass mens du lodder den. Det kan være litt vanskelig å bøye bena, ettersom de er tykke, så du kan alltid holde denne på plass på samme måte som mini -USB -kontakten som ble loddet tidligere. Denne vil bare gå på en måte - med jekken vendt mot utsiden av brettet.

Trinn 12: Spenningsregulatorer

Nå de to spenningsregulatorene. Sørg for å sette dem på de riktige stedene. De er begge merket, så det er bare å matche skriften på tavlen med skriften på regulatorene. 3.3V regulatoren er en LM1117T-3.3 og 5V regulatoren er en LM7805. Begge disse er lineære spenningsregulatorer, noe som betyr at inngangsstrømmen og utgangsstrømmen vil være den samme. Si at inngangsspenningen er 9V, og utgangsspenningen er 5V, begge ved 100mA strøm. Forskjellen i inngangs- og utgangsspenninger vil bli spredt som varme av regulatoren. I denne situasjonen (9V-4V) x 0,1A = 0,4W varme som skal forsvinne av regulatoren. Hvis du oppdager at regulatoren blir varm under bruk, er det normalt, men hvis du trekker en stor strøm og det er stor spenningsforskjell, kan det være nødvendig med en kjøleribbe på regulatoren. Nå for å lodde dem på brettet, bør metallfliken på den ene siden gå mot siden på brettet som har en dobbel linje. For å feste dem på plass til du lodder dem, bøy det ene benet på den ene veien og de to andre på den andre måten. Når den er loddet på plass, bøyer du 5V -regulatoren mot utsiden av brettet og 3.3V -regulatoren mot innsiden av brettet.

Trinn 13: Sette inn AtMega328P IC

Den siste delen er å sette mikrokontrolleren i kontakten. Still opp divotene i kontakten og på IC, og sett deretter opp alle pinnene. Når den er på plass, kan du skyve den ned. Det vil ta litt mer kraft enn du kanskje forventer, så sørg for å påføre et jevnt trykk slik at du ikke bøyer noen av pinnene.

Trinn 14: Noen advarsler med din Arduino

• ALDRI koble USB -strøm og ekstern strøm til Arduino samtidig. Selv om disse begge kan være vurdert til 5V, er de ofte ikke akkurat 5V. Den lille spenningsforskjellen mellom de to strømkildene forårsaker en kortslutning gjennom kortet ditt.
• Trekk ALDRI mer enn 20mA strøm fra noen utgangspinne (D0-D13, A0-A5). Dette vil steke mikrokontrolleren.
• Trekk ALDRI mer enn 800mA fra 3.3V regulatoren, eller mer enn 1A fra 5V regulatoren. Hvis du trenger mer strøm, kan du bruke en ekstern strømadapter (en USB -strømbank fungerer bra for 5V). De fleste Arduinos genererer sin 3,3V strøm fra USB til seriell brikke om bord. Disse er bare i stand til en 200mA -utgang, så hvis du bruker en annen Arduino, må du passe på at du ikke trekker mer enn 200mA fra 3,3V -pinnen.
• Sett ALDRI mer enn 16V i DC -kontakten. De brukte elektrolytkondensatorene er vurdert til bare 16V.

Trinn 15: Noen tips / interessante fakta

• Hvis du finner ut at prosjektet ditt trenger mange pinner, kan de analoge inngangspinnene også brukes som digitale utgangspinner. A0 = D14, opp til A5 = D19.
• Kommandoen analogWrite () er faktisk et PWM -signal, ikke en analog spenning. PWM -signaler er tilgjengelige på pinnene 3, 5, 6, 9, 10 og 11. Disse er nyttige for å kontrollere lysstyrken til en LED, styre motorer eller generere lyder. For å få et lydsignal på PWM -utgangspinnene, bruk tonefunksjonen ().
• Digitale pinner 0 og 1 er TX- og RX -signalene for AtMega328 IC. Hvis mulig, ikke bruk dem i programmene dine, men hvis du må, må du kanskje koble delene fra disse pinnene mens du programmerer Arduino.
• SDA- og SCL -pinner for i2c -kommunikasjon er faktisk pinnene henholdsvis A4 og A5. Hvis du bruker en i2c -kommunikasjon, kan pinnene A4 og A5 ikke brukes til andre formål.

Trinn 16: Programmering av Arduino

Koble først fra ekstern strøm for å unngå å koble fra 2 forskjellige strømforsyninger. Koble nå en USB til seriell adapter til overskriften like bak mini USB -strømmen. Koble den til i henhold til følgende:

Arduino USB til seriell adapter

GND GND (bakken)

VCC VCC (strøm)

DTR DTR (tilbakestillingsnål)

TX RX (data)

RX TX (data)

Ja, TX- og RX -pinnene blir snudd. TX er sendestiften, og RX er mottakerpinnen, så hvis du hadde 2 sendestifter koblet sammen, ville ikke mye skje. Dette er en av de vanligste fallgruvene for nybegynnere.

Sørg for at jumperen på USB til seriell adapter er satt til 5V.

Koble USB til seriell adapter til datamaskinen, velg den riktige COM -porten (avhenger av datamaskinen din) og styret (Arduino UNO) i Verktøy -menyen i Arduino IDE (lastet ned fra Arduino.cc), kompiler og last deretter opp programmet.

Trinn 17: Testing med en blinkskisse

Det første du bør gjøre er å blinke en LED. Dette vil gjøre deg kjent med Arduino IDE og programmeringsspråk, og sikre at brettet ditt fungerer som det skal. Gå til eksemplene, finn Blink -eksemplet, kompiler og last deretter opp til Arduino -brettet for å sikre at alt fungerer. Du bør se LED -en festet til pinne 13 begynne å blinke av og på med 1 sekunds mellomrom.