A Tinkercad használata a hardver teszteléséhez és megvalósításához: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Az áramköri szimuláció olyan technika, amelyben a számítógépes szoftver szimulálja az elektronikus áramkör vagy rendszer viselkedését. Az új tervek tesztelhetők, értékelhetők és diagnosztizálhatók az áramkör vagy a rendszer tényleges felépítése nélkül. Az áramköri szimuláció hasznos eszköz lehet a rendszer hibaelhárításában, hogy adatokat gyűjtsön, mielőtt az áramköri szintű hibaelhárítás ténylegesen megtörténik. Ez lehetővé teszi a tervező számára, hogy a rendszer tényleges felépítése előtt megállapítsa a terv helyességét és hatékonyságát. Következésképpen a felhasználó felfedezheti az alternatív tervek előnyeit anélkül, hogy ténylegesen felépítené a rendszereket. Ha a tervezési döntések hatásait vizsgálják a tervezési fázisban, nem pedig az építési szakaszban, a rendszer építésének összköltsége jelentősen csökken.

Tehát a szoftverszimuláció jó módszer az áramkör fizikai létrehozása előtt. A Tinkercad egy webalapú szimulációs eszköz, amely segít a hardver és a szoftver tesztelésében anélkül, hogy fizikai kapcsolatot létesítene, vagy akár hardver vásárlása nélkül.

Érezte már valaha, hogy hiányzik az Arduino bemeneti-kimeneti csapja? Ha azt hitte, hogy rengeteg LED -et hajt, vagy LED -kockát szeretne készíteni, akkor azt gondolta, hogy határozottan érezte az I/O csapok hiányát. Tudja, hogy korlátlan számú LED -et vezérelhet, csak 3 Arduino csap segítségével? Igen, a műszakregiszterek segítenek ebben a varázslatban. Ebben az utasításban megmutatom, hogyan valósíthatunk meg korlátlan be- és kimenetet a 74HC595 műszakregiszterek használatával. Példaként készítek egy digitális órát hőmérővel és luxmérővel, hat 7 szegmenses kijelző segítségével. Mielőtt végre elkészíteném a hardveráramkört, szimuláltam az áramkört a Tinkercad -ban, mert sok kapcsolat van ezekkel. Egy szimuláció magabiztosabbá tehet, és tesztelheti az áramkör véglegesítését fizikai kísérletek és hibák nélkül. Nyilvánvalóan segít megtakarítani a költséges hardvert és értékes időt.

A szimulációt innen érheti el:

1. lépés: Mentse meg a hardvert az égéstől

A többi elektronikus áramkörhöz hasonlóan a LED áramkörök nagyon érzékenyek az áramra. A LED akkor ég, ha több áram folyik, mint a névleges áram (pl. 20 mA). A megfelelő ellenállás kiválasztása nagyon fontos a megfelelő fényerő érdekében az áramkörök vagy LED -ek égése nélkül.

A Tinkercad áramkörök kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek. Megmutatja, ha a névleges áramnál nagyobb áramlik át az áramkör elemein. A következő áramkörben hét szegmenses kijelzőt csatlakoztattam közvetlenül egy váltóregiszterhez minden ellenállás nélkül. Még a hét szegmenses kijelző számára sem biztonságos a regiszter számára, és ez a kapcsolat mindkettőt elégetheti. A Tinkercad ezt a tényt mutatja a vörös csillagok által.

A következő áramkörben hozzáadtam egy 180 ohmos ellenállást a LED minden szegmenséhez. Körülbelül 14,5 mA áram folyik át a kijelző minden szegmensén, ami a kijelző számára mentett. De a szimulációból látható, hogy ez az ellenállási érték nem biztonságos az IC számára. A váltóregiszter maximális áramkapacitása 50mA. Tehát az IC háromig biztonságos a kijelző szegmensében (14,5 x 3 = 43,5 mA). Ha háromnál több szegmens kerül az IC -re, akkor égethető (pl. 14,5 x 4 = 58 mA). A legtöbb gyártó nem figyel erre a tényre. Az ellenállás értékét csak a kijelző figyelembevételével számítják ki.

De ha szimulálják a Tinkercad áramkörét, akkor a hiba elkövetésének esélye nulla. Mert a Tinkercad figyelmeztetni fog a vörös csillag megjelenítésével.

Az alábbi ábra szerint megfigyelheti a helyzetet, amikor az egérmutatót a csillagra helyezi.

A következő kialakítás tökéletes, ha 470 ohmos ellenállást választok a kijelző minden szegmenséhez. Az áramkör szimulálásakor az attasé Arduino vázlatot használták.

2. lépés: Mérje meg a feszültséget, áramot, ellenállást és hullámformát

Az áram és a feszültség mérése nagy gondot jelent az elektronikus áramkörben, különösen több párhuzamos mérésre van szükség. A Tinkercad szimuláció nagyon könnyen megoldja ezt a problémát. Nagyon könnyen mérheti az áramfeszültséget és az ellenállást. Ezt egyszerre több ágra is megteheti. A következő beállítás az áramkör teljes áramát és feszültségét mutatja.

Oszcilloszkópot is használhat a hullámforma megfigyelésére és a frekvencia mérésére.

A fenti beállítási oszcilloszkópban az Arduino órajele látható. Egyidejűleg több ág áramát és feszültségét is mérheti, ami nagyon hatékony. Ha egyszerre több ág áramát szeretné mérni egy multiméterrel egy gyakorlati áramkörből, akkor nagyon nehéz lesz. De a Tinkercadban nagyon egyszerűen megteheti. A következő áramkörben több ampermérőt használtam a különböző ágakból származó áram mérésére.

3. lépés: Program írása és a soros monitor használata

A Tinkercad áramkör egyik érdekes és hasznos tulajdonsága, hogy rendelkezik kódszerkesztővel, és közvetlenül a környezetéből írhat programot az Arduino és az ESP8266 számára. A Blokk mód kiválasztásával grafikus környezetben is készíthet programot. Nagyon hasznos azoknak a készítőknek és hobbistáknak, akiknek nincs programozási tapasztalatuk.

Beépített hibakeresővel is rendelkezik, ahonnan hibakeresést végezhet. A hibakereső segít azonosítani a hibát (hibát) a kódban, és kijavítani (hibakeresés).

A Tinkercad áramkör soros monitorral is rendelkezik, és nagyon könnyen figyelemmel kísérheti az érzékelő értékét és hibakeresést. A következő áramkört használtuk a PIR és ultrahangos érzékelő tesztelésére, és a = soros monitoron tároljuk az adatokat.

Az áramkört a következő linkről érheti el:

4. lépés: Nagy és összetett áramkör szimulációja (óra hőmérővel és luxmérővel)

A Tinkercad alkalmazásban bármilyen komplex áramkört szimulálhat, mielőtt gyakorlatilag elkészítené. Ezzel értékes időt takaríthat meg. A hibázás esélye egy összetett körben nagyon nagy. Ha először teszteli a Tinkercad -ban, akkor nagyon hatékony lehet, mert tudja, hogy az áramkör és a program működni fog, vagy sem. Az eredményből az igényeinek megfelelően módosíthatja és frissítheti az áramkört.

Szimuláltam egy komplex áramkört a Tinkercad -ban, és ez egy óra áramkör hőmérővel és luxmérővel. Az áramkör 9 V -os elemről és 5 V -os szabályozóval működik. Hat, hét szegmenses kijelző az óra, perc és másodperc kijelzésére szolgál. Négy, egyetlen analóg bemenetet használó gomb használható az idő beállítására. Hangjelző van csatlakoztatva az ébresztés beállításához. Az LM35 IC a környezet hőmérsékletének érzékelésére szolgál. A lux méréséhez környezeti fényérzékelőt használnak.

Digitális gombos kapcsolót használnak az Arduino #7 tűhöz. Ez a gombkapcsoló az opció megváltoztatására szolgál. Alapértelmezés szerint az időt mutatja, vagy óra módban működik. Az első préselésnél a hőmérsékletet és a luxus szintet mutatja a második préselésnél.

5. lépés: Telepítés hardverrel

Az áramkör szimulálása és a program és az ellenállás értékének beállítása után a tökéletes idő az áramkör gyakorlati megvalósítására. Praktikus áramkör valósítható meg a kenyértáblán, ha prototípust szeretne készíteni valahol. A kenyérlap áramkörnek van néhány előnye és hátránya. A kenyérpirító áramkör fő előnye, hogy könnyen módosítható, és ehhez nincs szükség forrasztásra. A másik oldalon a kenyérpirító áramkör csatlakozása nagyon könnyen meglazulhat, és nagyon nehéz azonosítani egy összetett áramkört.

Ha azt akarja, hogy a gyakorlati használatra forrasztott NYÁK áramkör a legjobb. Nagyon könnyen elkészítheti saját PCB áramkörét otthon. Ehhez nincs szükség speciális szerszámokra. Ha szeretne tudni a DIY PCB -ről, kövesse ezeket a szép utasításokat.

1. Házi készítésű NYÁK lépésről lépésre újracserélve.

2. NYÁK-készítési útmutató pinomelean

Professzionális PCB -hez online is rendelhet. Számos gyártó nagyon alacsony áron nyújt PCB nyomtatási szolgáltatást. A SeeedStudio Fusion PCB és a JLCPCB két legjelentősebb szolgáltató. Ezek közül egyet kipróbálhat.

[Megjegyzés: Néhány kép az internetről származik.]

Második díj az Elektronikai tippek és trükkök kihívásban