Construir un Arduino de bricolatge en un PCB i alguns consells per a principiants: 17 passos (amb imatges)

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

Es tracta d’una guia per a qualsevol persona que soldi el seu propi Arduino a partir d’un kit, que es pot comprar a A2D Electronics. Conté molts consells i trucs per construir-lo amb èxit. També aprendreu què fan tots els components.

Seguiu llegint i apreneu el que es necessita per construir el vostre propi Arduino.

També podeu veure aquest projecte al meu lloc web aquí.

Pas 1: mini connector USB

La primera part que es solda és el connector mini USB. Això proporcionarà energia al vostre arduino quan estigui completat, però caldrà un adaptador RS232 / USB a sèrie per programar-lo. El sòcol mini USB entra primer perquè pugueu posar-lo, capgireu el tauler de manera que els pins estiguin cap amunt i, a continuació, poseu-lo a la taula. Abans d’introduir-lo, doblegueu lleugerament el mini joc de 2 passadors cap a la part frontal de la placa per tal que encaixi bé als forats del PCB. El pes del PCB mantindrà el connector al seu lloc i el podeu soldar allà mateix.

Pas 2: fixar capçaleres

Les capçaleres dels pins són les següents peces que cal fer servir. Hauríeu de tenir capçaleres femenines en 6pin x2, 8pin x2 i 10pin x1. També es necessita una capçalera masculina de 3 × 2 per a la capçalera ICSP (In Circuit Serial Programming). Totes donen la volta a la part exterior del tauler i s’adapten perfectament als seus llocs adequats. Soldeu-los amb el mateix mètode que el sòcol USB, fent una capçalera a la vegada. Les capçaleres haurien de ser perfectament perpendiculars al PCB. Per aconseguir-ho, soldeu només un passador de la capçalera i, tot mantenint la capçalera amb la mà, torneu a fondre la soldadura i torneu a col·locar la capçalera a la seva posició perpendicular. Assegureu-vos que també quedi a ras del tauler durant tota la longitud. Mantingueu-lo en posició fins que la soldadura s’endureixi i, a continuació, continueu soldant la resta de passadors.

Pas 3: sòcol IC

Consell ràpid per soldar la resta de components: tots els cables de components es poden col·locar primer a través de la placa i després doblar-los cap al costat perquè els components es quedin a la placa quan la gireu. Això farà que sigui molt més fàcil soldar, ja que els components es mantindran al seu lloc.

Comenceu col·locant el sòcol de 28 pins IC. Assegureu-vos de alinear el divot en un extrem amb el dibuix del PCB. Això us permet saber de quina manera podeu inserir el microcontrolador AtMega328P. Tot i que els pins d’aquest sòcol són més curts que els resistors o condensadors, es poden doblegar per mantenir el component al seu lloc mentre el soldeu.

Pas 4: resistències

Les 3 resistències poden seguir a continuació. Tant se val com es col·loquen: les resistències no estan polaritzades. Hi ha 2 resistències de 1K ohm com a resistències de limitació de corrent per als LEDs i unes resistències de 10K ohmis com a resistència de tracció a la línia de restabliment. Es van triar resistències de 1K ohm per al LED en lloc de les comunes de 220 ohm, de manera que els LED tindran un corrent inferior que els travessarà, actuant així més com a indicadors que una llanterna.

Pas 5: LEDs

Hi ha 2 LED, un com a indicador d’alimentació i l’altre al pin 13 de l’Arduino. La cama més llarga dels LED marca el costat positiu (ànode). Assegureu-vos de posar la cama més llarga al costat marcat + al PCB. El cable negatiu del LED també està aplanat al lateral, de manera que encara es poden desxifrar els cables positius (ànode) i negatius (càtode) si es tallessin.

Pas 6: oscil·lador

El següent és l’oscil·lador de cristall i els 2 condensadors ceràmics de 22pF. No importa de quina manera s'introdueixi cap d'aquests: els condensadors ceràmics i els oscil·ladors de cristall no estan polaritzats. Aquests components donaran a l'Arduino un senyal de rellotge extern de 16 MHz. L'arduino pot produir un rellotge intern de 8 MHz, de manera que aquests components no són estrictament necessaris, però permeten que funcioni a tota velocitat.

Pas 7: restableix el commutador

El commutador de restabliment pot continuar. Les potes de l’interruptor no han d’estar doblegades, sinó que s’han de subjectar a la ranura.

Pas 8: condensadors de ceràmica

4 condensadors de ceràmica 100nF (nano Farad) poden passar després. C3 i C9 ajuden a suavitzar pics de voltatge petit a les línies de 3,3V i 5V per proporcionar energia neta a l’Arduino. C7 està en sèrie amb la línia de restabliment externa per permetre que un dispositiu extern (convertidor d'USB a sèrie) restableixi l'Arduino en el moment adequat per programar-lo. C4 es troba al pin AREF (referència analògica) i al GND de l’Arduino per garantir que l’Arduino mesuri valors analògics precisos a les seves entrades analògiques. Sense C4, AREF es consideraria "flotant" (no es connecta a l'alimentació ni a la terra) i causarà inexactituds en les lectures analògiques, ja que un pin flotant prendrà el voltatge que hi ha al seu voltant, inclosos els petits senyals de corrent altern del vostre cos del cablejat que us envolta. Una vegada més, els condensadors ceràmics no estan polaritzats, de manera que no importa de quina manera els poseu.

Pas 9: fusible PTC

Ara podeu instal·lar el fusible PTC (coeficient de temperatura positiu). El fusible PTC no està polaritzat, de manera que es pot posar de qualsevol manera. Això va just darrere del sòcol USB. Si el vostre circuit intenta treure més de 500 mA de corrent, aquest fusible PTC començarà a escalfar-se i augmentarà la resistència. Aquest augment de la resistència reduirà el corrent i protegirà el port USB. Aquesta protecció només es troba en circuit quan l’Arduino s’està alimentant per USB, de manera que, quan alimenteu l’Arduino mitjançant la presa de corrent continu o mitjançant una alimentació externa, assegureu-vos que el vostre circuit sigui correcte. Assegureu-vos d’estirar les cames fins als forats fins i tot passant pels revolts. Un parell de tenalles us serà útil.

Pas 10: Condensadors electrolítics

A continuació es poden posar els 3 condensadors electrolítics de 47uF (microFarad). La cama més llarga és positiva, però la identificació més habitual és la coloració de la carcassa al costat de la cama negativa. Assegureu-vos que quan els poseu, la cama positiva vagi cap a la marca + del tauler. Aquests condensadors suavitzen les irregularitats més grans del voltatge d'entrada, així com de les línies de 5V i 3,3V, de manera que el vostre Arduino obté un voltatge constant de 5V / 3,3V en lloc d'un voltatge fluctuant.

Pas 11: Jack DC

El següent és el connector d’entrada DC. El mateix acord que tots els altres components, poseu-lo i gireu el tauler per sobre perquè quedi al seu lloc mentre el soldeu. Doble les cames pot ser una mica difícil, ja que són gruixudes, de manera que sempre podeu mantenir-la al seu lloc de la mateixa manera que el connector mini USB que es va soldar anteriorment. Aquest només anirà d'una manera, amb el gat mirant cap a l'exterior del tauler.

Pas 12: reguladors de tensió

Ara els dos reguladors de tensió. Assegureu-vos de col·locar-los als llocs adequats. Tots dos estan etiquetats, de manera que només cal que coincideixi l’escriptura del tauler amb l’escriptura dels reguladors. El regulador de 3,3 V és un LM1117T-3.3 i el regulador de 5 V és un LM7805. Tots dos són reguladors de tensió lineals, és a dir, el corrent d'entrada i el de sortida seran els mateixos. Suposem que el voltatge d’entrada és de 9 V i el voltatge de sortida és de 5 V, ambdós a 100 mA de corrent. La diferència de les tensions d'entrada i sortida serà dissipada en forma de calor pel regulador. En aquesta situació, (9V-4V) x 0,1A = 0,4W de calor que haurà de dissipar el regulador. Si veieu que el regulador s’escalfa durant l’ús, això és normal, però si traieu un corrent gran i hi ha una gran diferència de voltatge, és possible que sigui necessari un dissipador de calor al regulador. Ara per soldar-los al tauler, la pestanya metàl·lica d’un costat ha d’anar cap al costat del tauler que té una línia doble. Per assegurar-los al seu lloc fins que els soldeu, doblegueu una cama cap a una banda i les altres dues cap a l’altra. Un cop soldat al seu lloc, doblegueu el regulador de 5V cap a l'exterior de la placa i el regulador de 3,3V cap a l'interior de la placa.

Pas 13: inserir l'IC AtMega328P

La part final és posar el microcontrolador al seu sòcol. Alineeu els divots al sòcol i a l’IC, i alineeu tots els pins. Un cop al lloc, podeu empènyer-lo cap avall. Prendrà una mica més de força de la que podríeu esperar, així que assegureu-vos d’aplicar la pressió de manera uniforme perquè no doblegueu cap dels passadors.

Pas 14: poques notes de precaució amb el vostre Arduino

• MAI connecteu l'alimentació USB i l'alimentació externa a l'Arduino alhora. Tot i que tots dos es poden classificar a 5V, sovint no són exactament de 5V. La petita diferència de voltatge entre les dues fonts d'alimentació provoca un curtcircuit a través de la vostra placa.
• MAI traieu més de 20 mA de corrent de cap pin de sortida (D0-D13, A0-A5). Això fregirà el microcontrolador.
• MAI traieu més de 800 mA del regulador de 3,3 V, ni més d’1 A del regulador de 5 V. Si necessiteu més energia, utilitzeu un adaptador d’alimentació extern (un banc d’alimentació USB funciona bé per a 5V). La majoria dels Arduinos generen la seva potència de 3,3 V des del USB fins al xip Serial a bord. Aquests només poden obtenir una sortida de 200 mA, de manera que si utilitzeu un Arduino diferent, assegureu-vos que no traieu més de 200 mA del pin de 3,3 V.
• MAI poseu més de 16V a la presa de corrent continu. Els condensadors electrolítics utilitzats només tenen una potència de 16V.

Pas 15: alguns consells / dades interessants

• Si trobeu que el vostre projecte necessita molts pins, els pins d'entrada analògics també es poden utilitzar com a pins de sortida digitals. A0 = D14, fins a A5 = D19.
• L'ordre analogWrite () és en realitat un senyal PWM, no un voltatge analògic. Els senyals PWM estan disponibles als pins 3, 5, 6, 9, 10 i 11. Són útils per controlar la brillantor d’un LED, controlar motors o generar sons. Per obtenir un senyal d'àudio als pins de sortida PWM, utilitzeu la funció tone ().
• Els pins digitals 0 i 1 són els senyals TX i RX de l'IC AtMega328. Si és possible, no els utilitzeu als vostres programes, però si cal, potser haureu de desconnectar les parts d’aquests pins mentre programeu l’Arduino.
• Els pins SDA i SCL per a la comunicació i2c són en realitat pins A4 i A5 respectivament. Si utilitzeu una comunicació i2c, els pins A4 i A5 no es poden utilitzar per a altres usos.

Pas 16: Programació del vostre Arduino

En primer lloc, desconnecteu qualsevol alimentació externa per evitar un curtcircuit de dues fonts d’alimentació diferents. Ara connecteu un adaptador USB a sèrie a la capçalera que hi ha just darrere de l’alimentació mini USB. Connecteu-lo segons el següent:

Adaptador USB a sèrie Arduino

GND GND (terra)

VCC VCC (alimentació)

DTR DTR (pin de restabliment)

TX RX (dades)

RX TX (dades)

Sí, els pins TX i RX es capgiren. TX és el pin de transmissió i RX el pin de recepció, de manera que si teniu 2 pins de transmissió connectats junts, no passaria gaire. Aquesta és una de les trampes més habituals per a principiants.

Assegureu-vos que el pont de l’adaptador USB a sèrie està configurat a 5V.

Connecteu l’adaptador USB a sèrie a l’ordinador, seleccioneu el port COM adequat (dependrà de l’ordinador) i la placa (Arduino UNO) al menú Eines de l’IDE Arduino (descarregat des d’Arduino.cc) i, a continuació, compileu i pengeu el vostre programa.

Pas 17: proves amb un esbós de parpelleig

El primer que heu de fer és parpellejar un LED. Això us familiaritzarà amb l'IDE Arduino i el llenguatge de programació, i us garantirà que la vostra placa funcioni correctament. Aneu als exemples, busqueu l'exemple Blink i, a continuació, compileu i pengeu a la placa Arduino per assegurar-vos que tot funcioni. Hauríeu de veure que el LED connectat al pin 13 comença a parpellejar i activar-se a intervals d’1 segon.