Com utilitzar Tinkercad per provar i implementar el vostre maquinari: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

La simulació de circuits és una tècnica en què el programari informàtic simula el comportament d’un circuit o sistema electrònic. Es poden provar, avaluar i diagnosticar nous dissenys sense construir realment el circuit o el sistema. La simulació de circuits pot ser una eina útil per resoldre problemes d’un sistema per recopilar dades abans que es produeixi realment la resolució de problemes de nivell de circuit. Això permet al dissenyador determinar la correcció i l'eficiència d'un disseny abans de construir el sistema. En conseqüència, l'usuari pot explorar els mèrits de dissenys alternatius sense construir físicament els sistemes. En investigar els efectes de decisions de disseny específiques durant la fase de disseny en lloc de la fase de construcció, el cost global de la construcció del sistema disminueix significativament.

Per tant, la simulació de programari és una bona manera de provar abans de fer el circuit físicament. Tinkercad és una eina de simulació basada en web que us ajudarà a provar el vostre maquinari i el vostre programari sense fer cap connexió física ni tan sols sense comprar cap maquinari.

Alguna vegada heu sentit l'escassetat de pins d'entrada-sortida a Arduino? Si heu pensat en conduir tones de LED o voleu fabricar LED Cube, crec que definitivament sentíeu la falta de pins d'E / S. Sabeu que podeu conduir un nombre il·limitat de LED utilitzant només 3 pins d'Arduino? Sí, els registres de torns us ajudaran a fer aquesta màgia. En aquest instructiu, us mostraré com podem implementar entrades i sortides il·limitades mitjançant registres de desplaçament 74HC595. Com a exemple, faré un rellotge digital amb un termòmetre i un luxòmetre mitjançant sis pantalles de 7 segments. Abans de fer finalment el circuit de maquinari, vaig simular el circuit a Tinkercad, perquè hi ha molta connexió. Una simulació us pot donar més confiança i podeu provar de finalitzar el circuit sense cap prova i error físic. Obbviament, us ajudarà a estalviar el vostre costós maquinari i un temps valuós.

Podeu accedir a la simulació des d’aquí:

Pas 1: deseu el maquinari de la gravació

Com altres circuits electrònics, els circuits LED són molt sensibles al corrent. El LED es crema si flueix més corrent que el corrent nominal (per exemple, 20 mA). La selecció d’una resistència adequada és molt important per obtenir una brillantor adequada sense cremar els circuits ni els LED.

Els circuits de Tinkercad tenen una característica excel·lent. Us mostra si passa més del corrent nominal a través dels elements del circuit. Al següent circuit, vaig connectar una pantalla de set segments directament a un registre de desplaçament sense cap resistència. No és segur per al registre, fins i tot per a la pantalla de set segments i ambdues es poden gravar mitjançant aquesta connexió. Tinkercad mostra el fet per les estrelles vermelles.

Al següent circuit, he afegit una resistència de 180 ohms a cada segment del LED. Aproximadament 14,5 mA de corrent circula per cada segment de la pantalla que es guarda per a la pantalla. Però, a partir de la simulació, es pot veure que aquest valor de resistència no és segur per al CI. La capacitat màxima actual del registre de torns és de 50 mA. Per tant, l’IC és segur fins a tres en el segment de la pantalla (14,5 x 3 = 43,5 mA). Si es produeixen més de tres segments al CI es poden gravar (per exemple, 14,5 x 4 = 58 mA). La majoria dels fabricants no es fixen en aquest fet. Calculen el valor de la resistència tenint en compte només la pantalla.

Però si simulen el circuit al Tinkercad, la possibilitat de cometre aquest error es reduirà a zero. Perquè Tinkercad us avisarà mostrant l'estrella vermella.

Podeu observar la situació en passar el cursor del ratolí sobre l'estrella com es mostra a la figura següent.

El disseny següent és perfecte on trio una resistència de 470 ohm per a cada segment de la pantalla. Es va utilitzar l'esbós d'Arduino adjunt quan es simulava el circuit.

Pas 2: mesureu la tensió, el corrent, la resistència i la forma d'ona

Mesurar el corrent i el voltatge és una gran molèstia per al circuit electrònic, especialment cal fer diverses mesures paral·leles. La simulació de Tinkercad pot resoldre aquest problema molt fàcilment. Podeu mesurar el voltatge i la resistència del corrent molt fàcilment. Podeu fer-ho per a diverses sucursals alhora. La configuració següent mostra el corrent total i la tensió del circuit.

També podeu utilitzar un oscil·loscopi per observar la forma d’ona i mesurar la freqüència.

A l'oscil·loscopi de configuració anterior que mostra el senyal del rellotge de l'Arduino. També podeu mesurar el corrent i el voltatge de diverses branques alhora que és molt eficaç. Si voleu mesurar diverses branques de corrent alhora mitjançant un multímetre d’un circuit pràctic, serà molt dur. Però a Tinkercad ho podeu fer molt fàcilment. Al següent circuit, he utilitzat diversos amperímetres per mesurar el corrent de diferents branques.

Pas 3: escriure el programa i utilitzar el monitor sèrie

Una de les característiques interessants i útils del circuit Tinkercad és que té un editor de codi i podeu escriure un programa per a Arduino i ESP8266 directament des del seu entorn. També podeu desenvolupar un programa mitjançant un entorn gràfic seleccionant el mode de bloqueig. És molt útil per als creadors i aficionats que no tenen experiència en programació.

També té un depurador integrat des d’on podeu depurar el vostre codi. El depurador us ajudarà a identificar l'error (error) al vostre codi i corregir-lo (depurar).

El circuit de Tinkercad també té el monitor sèrie i podeu controlar el valor del sensor i depurar-lo fàcilment. El següent circuit es va utilitzar per provar el sensor PIR i ultrasònic i on = bserveu les dades al monitor sèrie.

Podeu accedir al circuit des de l’enllaç:

Pas 4: simulació de circuits grans i complexos (rellotge amb termòmetre i comptador Lux)

A Tinkercad podeu simular qualsevol circuit complex abans de fer-lo pràcticament. Us pot estalviar temps valuós. La possibilitat d'equivocar-se en un circuit complex és molt gran. Si primer el proveu a Tinkercad, pot ser molt eficaç perquè sabeu que el vostre circuit i el vostre programa funcionaran o no. A partir del resultat, també podeu modificar i actualitzar el vostre circuit segons les vostres necessitats.

He simulat un circuit complex a Tinkercad i és un circuit de rellotge amb termòmetre i luxòmetre. El circuit s’alimenta d’una bateria de 9V amb regulador de 5V. La visualització de sis i set segments s'utilitza per mostrar l'hora amb hora, minut i segon. Quatre botons que fan servir una única entrada analògica s’utilitzen per ajustar el temps. Es connecta un timbre per configurar l'alarma. LM35 IC s’utilitza per mostrar la temperatura de l’entorn. Per mesurar el lux s’utilitza un sensor de llum ambiental.

S'utilitza un interruptor de botó digital per al pin Arduino # 7. Aquest interruptor de botó s’utilitza per canviar l’opció. Per defecte, mostra l'hora o funciona en mode rellotge. Per a la primera premsa, mostra la temperatura i mostra el nivell de lux per a la segona premsa.

Pas 5: Implementació amb maquinari

Després de simular el circuit i ajustar el programa i la resistència, el valora el moment perfecte per implementar el circuit pràcticament. Es pot implementar un circuit pràctic a la taula si voleu fer un prototip per mostrar-lo en algun lloc. El circuit de taulers de pa té alguns avantatges i desavantatges. El principal avantatge del circuit de taulers és que es pot modificar fàcilment i no es requereix soldadura per a això. A l’altra banda, la connexió del circuit de la placa de control es pot perdre molt fàcilment i és molt difícil d’identificar per a un circuit complex.

Si el voleu fer per a un ús pràctic, el circuit de PCB soldat és el millor. Podeu fer el vostre propi circuit de PCB a casa molt fàcilment. No es requereixen eines especials per a això. Si voleu saber sobre el PCB de bricolatge, podeu seguir aquests bons Instructables.

1. PCB de fabricació pròpia, pas a pas per recwap.

2. PCB-making-guide per pinomelean

També podeu demanar un PCB professional en línia. Diversos fabricants ofereixen un servei d'impressió de PCB a un preu molt baix. SeeedStudio Fusion PCB i JLCPCB són dos proveïdors de serveis més destacats. Podeu provar-ne un.

[Nota: algunes imatges es recopilen d’Internet.]

Accèssit al repte de trucs i consells electrònics