DIY Arduino-kompatibilis klón: 21 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az Arduino a Maker arzenáljának végső eszköze. Képesnek kell lennie saját építésére! A projekt első napjaiban, körülbelül 2005-ben a tervezés átmenő lyukú részekből állt, és a kommunikáció RS232 soros kábelen keresztül történt. A fájlok továbbra is rendelkezésre állnak, így saját maga készíthet, és én is, de nem sok számítógép rendelkezik a régebbi soros portokkal.

Az Arduino USB verzió rövidesen következett, és valószínűleg nagyban hozzájárult a projekt sikeréhez, mivel lehetővé tette az egyszerű csatlakozást és kommunikációt. Ennek azonban ára volt: az FTDI kommunikációs chip csak felületre szerelhető csomagban érkezett. A tervek még mindig rendelkezésre állnak, de a felületre szerelhető forrasztás a legtöbb kezdőt felülmúlja.

Az újabb Arduino táblák 32U4 chipeket használnak beépített USB -vel (Leonardo), vagy külön Atmel chipeket használnak USB -hez (UNO), mindkettő még mindig a felszíni szerelés területén hagy minket. Egy ponton ott volt a "TAD" a Dangerous Devices -től, amely átmenő lyukú PIC -t használt az USB -hez, de nem találok semmit a webükön.

Tehát itt vagyunk. Meggyőződésem, hogy egy kezdőnek, mint egy Jedi lovagnak, képesnek kell lennie saját Arduino (könnyű szablya) építésére. "Elegáns fegyver egy civilizáltabb korból". Megoldásom: készítsen egy átmenő FTDI chipet egy felületre szerelhető csomag segítségével! Ez lehetővé teszi számomra a felületi szerelés elvégzését, és a fennmaradó projekt DIY átmenő lyukként történő felajánlását! A nyílt forráskódú KiCad -ban is megterveztem, így tanulmányozhatja a tervfájlokat, módosíthatja őket és forgathatja saját verzióját.

Ha úgy gondolja, hogy ez hülye ötlet, vagy szereti a felületre szerelt forrasztást, nézze meg Leonardo klónomat, különben olvassa el…

1. lépés: Alkatrészek és kellékek

A teljes anyagjegyzék a https://github.com/aspro648/Arduino/tree/master/D… címen található.

Ennek egyedi részei az áramköri lapok, az egyik az Arduino, a másik az FTDI chip számára. Kérheti, hogy az OSH Park készítse el őket Önnek, vagy használja a tervezőfájlokat kedvenc táblaházával.

A projekthez egy készlet elérhető a Tindie.com webhelyen. A készlet megvásárlásával időt és költséget takaríthat meg, ha több gyártótól rendel, és elkerülheti a minimális NYÁK megrendelési díjat. Ezenkívül tesztelt, felületre szerelt FDTI-furatos chipet és előregyújtott Atmega-t is biztosít.

Eszközök és kellékek: A műhelyeimhez a SparkFun Beginner's ToolKit programját használom, amely a legtöbb szükséges elemet tartalmazza:

• Forrasztópáka.
• Forrasztó
• Drótfogók
• Forrasztó fonat (remélhetőleg nincs rá szükség, de sose lehet tudni).

2. lépés: Hölgyeim és uraim, kezdjék el vasalni

Nem fogom megpróbálni megtanítani a forrasztást. Íme néhány kedvenc videóm, amelyek sokkal jobban mutatják, mint én:

• Carrie Ann a Geek Girl Diaries -ből.
• Colin az Adafruitból

Általánosságban:

• Keresse meg a helyét a NYÁK -on a selyemképernyő -jelölések segítségével.
• Hajlítsa meg a komponens vezetékeket, hogy illeszkedjenek a lábnyomhoz.
• Forrasztja a vezetékeket.
• Vágja le a vezetékeket

3. lépés: Ellenállások

Kezdjük az ellenállásokkal, mivel ezek a leggazdagabb, legalacsonyabb ülések és a legkönnyebben forraszthatók. Ezek jobban ellenállnak a hőnek, és lehetőséget adnak arra, hogy fejlessze technikáját. Ezenkívül nincs polaritásuk, így bármelyik módon elhelyezheti őket.

• Kezdje a három 10K ohm (barna - fekete - narancssárga -arany), amelyek néhány helyen vannak a táblán (lásd a képet). Ezek "felhúzó" ellenállások, amelyek 5 V-on tartják a jelet, kivéve, ha aktívan alacsonyra húzzák.
• A 22 ohmos (piros - piros - fekete - arany) pár a bal felső sarokban található. Ezek az USB kommunikációs áramkör részét képezik.
• A 470 ohmos (sárga, lila, barna, arany) pár a következő. Ezek áramkorlátozó ellenállások az RX/TX LED -ekhez.
• Egységes 4,7K ohm (sárga, lila, piros, arany). Páratlan labda az FTDI VCC jelhez.
• És végül egy pár 1K ohm (barna, fekete, piros, arany). Ezek áramkorlátozó ellenállások a teljesítmény és a D13 LED -ek számára (330 ohm működne, de nem szeretem őket túl fényesen).

4. lépés: Dióda

Ezután a dióda van, amely megvédi az áramkört a tápcsatlakozó ellenkező áramától. A legtöbb, de nem minden alkatrész rosszul reagál a fordított polaritásra.

Polaritása van, amelyet egyik végén ezüst sáv jelzi.

Párosítsa a helyén lévő selyemképernyős jelöléssel és forrasztással.

5. lépés: Feszültségszabályozó (5V)

Két feszültségszabályozó van, és a fő egy 7805, amely tizenkét voltot szabályoz a jackről 5 voltra, amire az Atmega 328 -nak szüksége van. A nyomtatott áramköri lapon nagy réz elemek találhatók, amelyek segítik a hő elvezetését. Hajlítsa meg a vezetékeket úgy, hogy a hátsó rész érje el a táblát úgy, hogy a lyuk illeszkedjen a lyukhoz részben, és a forrasztás a helyén legyen.

6. lépés: Aljzatok

Az aljzatok lehetővé teszik az IC chipek behelyezését és eltávolítását forrasztás nélkül. Gondolom rájuk, mint biztosításra, mert olcsóak, és lehetővé teszik, hogy kicserélje a lefújt chipet, vagy ha visszafelé helyezi, átirányítja az IC -t. Az egyik végükön van egy divot, amely megmutatja a chip irányát, ezért illessze a selyemképernyőhöz. Forrasztjon két csapot, majd ellenőrizze, hogy helyesen van -e rögzítve, mielőtt a többi tüskét forrasztja.

7. lépés: Gomb

Az Arduino -knak általában van egy visszaállítási gombja a chip újraindításához, ha leáll, vagy újra kell indítani. A tied a bal felső sarokban van. Nyomja a helyére és forrasztja.

8. lépés: LED -ek

Számos LED jelzi az állapotot. A LED -ek polaritással rendelkeznek. A hosszú láb az anód, vagy pozitív, és a kerek párnában megy, mellette a "+" jelzéssel. A rövid láb a katód, vagy negatív, és a négyzet alakú párnában megy.

A szín tetszőleges, de általában a következőket használom:

• Sárga az RX/TX jelzéshez, amelyek villognak, amikor a chip kommunikál vagy programoz.
• Zöld a D13 LED -hez, amelyet a program az események jelzésére használhat.
• Piros az 5 voltos tápellátás jelzésére, vagy USB -n vagy a hálózati aljzaton keresztül érhető el.

9. lépés: Kerámia kondenzátorok

A kerámia kondenzátoroknak nincs polaritása.

A teljesítménykiegyenlítő kondenzátorokat általában a tranziensek eltávolítására használják a tápegységről a chipekre. Az értékeket általában az alkatrész adatlapja adja meg.

Tervezésünkben minden IC chip 0,1uF kondenzátorral rendelkezik a teljesítménykiegyenlítéshez.

Két 1uF kondenzátor biztosítja a teljesítmény kiegyenlítését a 3,3 voltos szabályozó körül.

Ezenkívül van egy 1uF kondenzátor, amely segít a szoftver visszaállítási funkciójának időzítésében.

10. lépés: Elektrolit kondenzátorok

Az elektrolit kondenzátorok polaritással rendelkeznek, amelyeket be kell tartani. Általában nagyobb értékűek, mint a kerámia kondenzátorok, de ebben az esetben 0,33 uF kondenzátorral rendelkezünk a teljesítménykiegyenlítéshez a 7805 szabályozó körül.

A készülék hosszú lába pozitív, és a "+" jelzésű négyzet alakú betétbe kerül. Ezek hajlamosak "felpattanni", ha visszafelé helyezik őket, szóval értsd meg, különben cserére lesz szükséged.

11. lépés: 3.3 Feszültségszabályozó

Míg az Atmega chip 5 voltról működik, az FTDI USB chip 3,3 voltra van szüksége a megfelelő működéshez. Ennek biztosításához MCP1700-at használunk, és mivel nagyon kevés áramot igényel, ezért egy kis TO-92-3 csomagban van, mint a tranzisztorok, a nagy TO-220 csomag helyett, mint a 7805.

A készülék lapos arccal rendelkezik. Illessze a selyemképernyőhöz, és állítsa be az alkatrész magasságát körülbelül negyed centiméterrel a tábla felett. Forrasztó a helyén.

12. lépés: Fejlécek

Az Arduino szépsége a szabványosított lábnyom és a pinout. A fejlécek lehetővé teszik a "pajzsok" csatlakoztatását, amelyek lehetővé teszik a nehéz konfigurációk szükség szerinti gyors megváltoztatását.

Általában minden fejrészből egy tűt beforrasztok, majd a fennmaradó csapok forrasztása előtt ellenőrzöm az igazítást.

13. lépés: rezonátor

Az Atmega chipek belső rezonátorral rendelkeznek, amely különböző frekvenciákon, akár 8 Mhz -ig tud működni. A külső időzítő forrás lehetővé teszi a chip akár 20 Mhz -es futtatását, de a standard Arduino 16 Mhz -t használ, ami az eredeti kivitelben használt Atmega8 chipek maximális sebessége volt.

A legtöbb Arduino kristályt használ, amelyek pontosabbak, de további kondenzátorokat igényelnek. Úgy döntöttem, hogy egy rezonátort használok, ami elég pontos a legtöbb munkához. Nincs polaritása, de általában kifelé nézek a jelöléssel, így a kíváncsi készítők elmondhatják, hogy szabványos beállítást futtat.

14. lépés: Biztosíték

A legtöbb Arduino nem rendelkezik biztosítékkal, de minden készítő, aki tanul, elég gyakran (legalábbis az én esetemben) rosszul csatlakoztatja a dolgokat. Egy egyszerű, újra beállítható biztosíték segít elkerülni a "varázslatos füst" felszabadulását, ami szükségessé teszi a forgács cseréjét. Ez a biztosíték kinyílik, ha túl sok áramot húz le, és lehűléskor visszaáll. Nincs polaritása, és a lábakon lévő törések tartják a tábla felett.

15. lépés: Fejlécek

Még két fejléc, ez a férfi csapokkal. Az USB -csatlakozó közelében három érintkező található, amelyek lehetővé teszik az USB -tápegység és a jack közötti átkapcsolást jumper segítségével. Az UNO-nak van áramköre, hogy ezt automatikusan megtegye, de ezt nem sikerült megismételni lyukon át.

A második fejléc egy hat tűs "rendszerprogramozási" fejléc. Ez lehetővé teszi külső programozó csatlakoztatását az Atmega közvetlen átprogramozásához, ha szükséges. Ha megvásárolja a készletemet, a chip már rendelkezik firmware -rel, vagy az Atmega eltávolítható a foglalatból, és közvetlenül a programozó aljzatba helyezhető, így ezt a fejlécet ritkán használják, ezért opcionális.

16. lépés: Power Jack

USB helyett egy szabványos 5,5 x 2,1 mm -es jack aljzat használható külső áramellátáshoz. Ez táplálja a "Vin" jelű csapot, és táplálja a 7805 feszültségszabályozót, amely 5 voltot termel. A középső érintkező pozitív, és a bemenet akár 35 V is lehet, bár a 12 V jellemzőbb.

17. lépés: USB

Az újabb Arduino -k, mint a Leonardo, USB mikrocsatlakozást használnak, de az eredeti USB B csatlakozás robusztus és olcsó, és valószínűleg sok kábelt helyez el. A két nagy fül nincs elektromosan összekapcsolva, de forrasztva van a mechanikai szilárdság érdekében.

18. lépés: Chips

Ideje telepíteni a chipeket. Ellenőrizze a tájolást. Ha az aljzat hátrafelé van, győződjön meg arról, hogy a forgács megfelel a selyemnyomás -jelöléseknek. Abban az irányban, amellyel dolgoztunk, az alsó két zseton fejjel lefelé van.

Helyezze be a forgácsot úgy, hogy a lábak a tartókhoz igazodjanak. Az IC -k a gyártásból származnak, a lábak kissé el vannak terítve, ezért függőlegesre kell hajlítani. Ezt rendszerint már elkészítették a készleteimben. Ha biztos a tájolásban, finoman nyomja meg a chip mindkét oldalát. Ellenőrizze, hogy véletlenül nem hajtották -e össze a lábakat.

19. lépés: A rendszerbetöltő villogása

A rendszerbetöltő egy kis kódrészlet a chipen, amely lehetővé teszi a kód egyszerű betöltését USB -n keresztül. Az első néhány másodpercben a frissítések keresésekor fut, majd elindítja a meglévő kódot.

Az Arduino IDE megkönnyíti a firmware villogását, de külső programozót igényel. Saját AVR programozót használok, és természetesen eladok egy készletet ehhez. Ha van programozója, akkor valójában nincs szüksége Arduino -ra, mivel közvetlenül programozhatja a chipet. Amolyan csaj-tojás dolog.

Egy másik lehetőség az Atmega megvásárlása egy rendszerbetöltővel:

Mutatom a hivatalos Arduino utasításokat, mivel könnyen vigyázhatnak saját Instructable -re, ha nem vagyunk óvatosak:

20. lépés: Telepítse a Power Jumpert és csatlakoztassa

A tápfeszültség -áthidaló manuálisan választja ki az 5 voltos áramforrást az USB -ről vagy a hálózati csatlakozóról. A szabványos Arduino -k automatikus kapcsolással rendelkeznek, de nem tudtam könnyen megvalósítani az átmenő lyukakkal.

Ha az áthidaló nincs felszerelve, nincs áram. Ha az aljzatot választja, és nincs semmi csatlakoztatva, nincs áram. Ezért van egy piros LED, amely jelzi, hogy van -e áram.

Kezdetben látni szeretné, hogy az Arduino USB -n keresztül kommunikál -e, ezért helyezze az áthidalót erre a beállításra. Óvatosan csatlakoztassa az Arduino -t a számítógépéhez. Ha "ismeretlen USB -eszközt" kap, húzza ki a hálózati csatlakozót, és kezdje el a hibaelhárítást.

Ellenkező esetben használja az Arduino IDE -t az alapvető villogó vázlat feltöltéséhez. Táblaként használja az "Arduino UNO" -t. Kövesse az utasításokat itt:

21. lépés: Hibaelhárítás

Az első bekapcsoláskor mindig a siker vagy a kudarc jeleit keresi, és készen áll arra, hogy gyorsan húzza ki a tápkábelt, ha a dolgok nem a várt módon alakulnak. Ne lazulj el, ha a siker nem azonnali. A műhelyeimben igyekszem bátorítani:

• Türelem, ez nem mindig könnyű, de általában megéri.
• Kitartás, nem oldja meg a problémát, ha feladja.
• Pozitív hozzáállás, akkor is kitalálhatja ezt, még akkor is, ha segítségre van szüksége.

Amikor valaha is problémával küszködök, mindig azt mondom magamnak, hogy minél nehezebb megoldani, annál nagyobb jutalom vagy tanulás lesz a megoldásáért.

Ezt szem előtt tartva kezdje az egyszerű dolgokkal:

• Ellenőrizze a forrasztási kötéseket a tábla hátoldalán, retusálja a gyanúsnak tűnő ízületeket.
• Ellenőrizze, hogy az IC chipek megfelelő tájolásban vannak -e, és a behelyezéskor egyik vezeték sem hajlott be.
• A piros LED világít, ha csatlakoztatva van? Ha nem, ellenőrizze a tápáramkört és az USB forrasztási kötéseket.
• Ellenőrizze, hogy a többi polaritású alkatrész megfelelően van -e beállítva.
• Keressen más nyomokat, például a hibaüzeneteket vagy az összetevőket, amelyek felforrósodnak.

Ha továbbra is problémái vannak, kérjen segítséget. Azért írom az utasításokat, mert szeretnék tanítani és segíteni a tanulni vágyóknak. Jól írja le a tüneteket, és milyen lépéseket tett a hibák keresése érdekében. A tábla elejéről és hátuljáról készült nagy felbontású fénykép is segíthet. Soha ne add fel. Minden küzdelem tanulság.