استنساخ متوافق مع Arduino DIY: 21 خطوة (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

Arduino هو الأداة المثلى في ترسانة Maker. يجب أن تكون قادرًا على بناء بنفسك! في الأيام الأولى من المشروع ، حوالي عام 2005 ، كان التصميم عبارة عن أجزاء من خلال الفتحة وكان الاتصال عبر كابل تسلسلي RS232. لا تزال الملفات متاحة ، لذا يمكنك إنشاء الملفات الخاصة بك ، ولدي ، ولكن لا يوجد العديد من أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على المنافذ التسلسلية الأقدم.

تم اتباع إصدار Arduino USB بعد فترة وجيزة ، وربما ساهم بشكل كبير في نجاح المشروع لأنه سمح بسهولة الاتصال والتواصل. ومع ذلك ، فقد جاءت بتكلفة: شريحة اتصالات FTDI جاءت فقط في حزمة مثبتة على السطح. لا تزال الخطط متاحة لها أيضًا ، لكن لحام تثبيت السطح يتجاوز معظم المبتدئين.

تستخدم لوحات Arduino الأحدث شرائح 32U4 مع USB مدمج (ليوناردو) ، أو شرائح Atmel منفصلة لـ USB (UNO) ، وكلاهما لا يزال يتركنا في منطقة التثبيت السطحي. في وقت من الأوقات ، كان هناك "TAD" من Dangerous Devices الذي يستخدم PIC عبر الفتحة لعمل USB ، لكن لا يمكنني العثور على أي شيء متبقي على الويب الخاص بهم.

لذلك نحن هنا. أعتقد اعتقادًا راسخًا أن المبتدئ ، مثل Jedi Knight ، يجب أن يكون قادرًا على بناء Arduino (السيف الخفيف). "سلاح أنيق من عصر أكثر حضارة". الحل الذي أقدمه: صنع شريحة FTDI عبر الفتحة باستخدام حزمة تثبيت على السطح! يسمح لي ذلك بتركيب السطح ، وتقديم المشروع المتبقي كـ DIY من خلال الفتحة! لقد صممته أيضًا في Open Source KiCad ، حتى تتمكن من دراسة ملفات التصميم وتعديلها وتدوير نسختك الخاصة.

إذا كنت تعتقد أن هذه فكرة غبية ، أو تحب لحام سطح جبل ، تحقق من ليوناردو كلون الخاص بي ، وإلا ، تابع القراءة…

الخطوة 1: قطع الغيار والمستلزمات

توجد فاتورة المواد الكاملة على

الأجزاء الفريدة من نوعها هي لوحات الدوائر ، واحدة من أجل Arduino ، وواحدة لشريحة FTDI. يمكنك جعل OSH Park يصنعها لك ، أو استخدم ملفات التصميم مع مجلس الإدارة المفضل لديك.

تتوفر مجموعة لهذا المشروع على Tindie.com. سيوفر لك شراء المجموعة الوقت ونفقات الطلب من عدة بائعين مختلفين وتجنب الحد الأدنى من علاوة طلب ثنائي الفينيل متعدد الكلور. سيوفر لك أيضًا شريحة FDTI مثبتة على السطح مثبتة على السطح بالإضافة إلى Atmega مسبقة التفليش.

الأدوات والمستلزمات: من أجل ورش العمل الخاصة بي ، أستخدم مجموعة أدوات SparkFun's للمبتدئين والتي تحتوي على معظم ما تحتاجه:

• لحام حديد.
• جندى
• كماشة الأسلاك
• جديلة Desoldering (آمل ألا تكون هناك حاجة ، لكنك لا تعرف أبدًا).

الخطوة الثانية: سيداتي وسادتي ، ابدأوا مكاويكم

لن أحاول وأعلمك اللحام. في ما يلي مقطعا فيديو مفضلان يظهرا أفضل مما أستطيع:

• كاري آن من Geek Girl Diaries.
• كولين من Adafruit

بشكل عام:

• ابحث عن الموقع على PCB باستخدام علامات الشاشة الحريرية.
• ثني المكون يؤدي ليناسب بصمة القدم.
• جندى يؤدي.
• تقليم الخيوط

الخطوة الثالثة: المقاومات

لنبدأ بالمقاومات لأنها الأكثر وفرة ، وأدنى مستوى ، وأسهل في اللحام. إنها أكثر مقاومة للحرارة وستمنحك فرصة لتحسين أسلوبك. ليس لديهم أيضًا قطبية ، لذا يمكنك وضعها في كلتا الحالتين.

• ابدأ بثلاثة 10 كيلو أوم (بني - أسود - برتقالي - ذهبي) ، والموجودة في مكانين على السبورة (انظر الصورة). هذه مقاومات "سحب" تحافظ على الإشارة عند 5 فولت ما لم يتم سحبها بشكل منخفض.
• زوج من 22 أوم (أحمر - أحمر - أسود - ذهبي) في الزاوية اليسرى العليا. هذه جزء من دائرة اتصال USB.
• زوج من 470 أوم (أصفر ، بنفسجي ، بني ، ذهبي) هم الزوج التالي أسفل. هذه هي المقاومات الحالية المحددة لمصابيح RX / TX LED.
• مفرد 4.7 كيلو أوم (أصفر ، بنفسجي ، أحمر ، ذهبي). كرة فردية لإشارة FTDI VCC.
• وأخيراً ، زوج من 1 كيلو أوم (بني ، أسود ، أحمر ، ذهبي). هذه هي المقاومات الحالية المحددة للطاقة و D13 LEDs (ستعمل 330 أوم ، لكنني لا أحبها شديدة السطوع).

الخطوة 4: الصمام الثنائي

بعد ذلك ، لدينا الصمام الثنائي الذي يحمي الدائرة من التيار العكسي من مقبس الطاقة. ستتفاعل معظم المكونات ، ولكن ليس جميعها ، بشكل سيئ لعكس القطبية.

لها قطبية مميزة بشريط فضي في أحد طرفيها.

قم بمطابقته مع وضع علامات الشاشة الحريرية ولحام في مكانه.

الخطوة 5: منظم الجهد (5 فولت)

هناك نوعان من منظمي الجهد ، والأهم هو 7805 والذي سينظم اثني عشر فولتًا من المقبس إلى 5 فولت التي يحتاجها Atmega 328. توجد ميزات نحاسية كبيرة على لوحة الدوائر المطبوعة للمساعدة في تبديد الحرارة. ثني الخيوط بحيث يلامس الجزء الخلفي اللوحة مع الفتحة المحاذية للفتحة في جزء واللحام في مكانه.

الخطوة 6: المقابس

تسمح المقابس بإدخال شرائح IC وإزالتها بدون لحام. أعتقد أنها تأمين لأنها رخيصة وتسمح لك باستبدال الشريحة المنفوخة أو إعادة توجيه IC إذا تم وضعها في الخلف. لديهم فتحة في أحد طرفيها لإظهار اتجاه الشريحة ، لذا قم بمطابقتها مع الشاشة الحريرية. قم بلحام دبابيس ثم تحقق من أنها مثبتة بشكل صحيح قبل لحام المسامير المتبقية.

الخطوة 7: زر

عادةً ما يكون لدى Arduino زر إعادة تعيين لإعادة تشغيل الشريحة إذا توقفت عن العمل أو احتاجت إلى إعادة التشغيل. لك في الزاوية اليسرى العليا. اضغط عليه في مكانه ولحام.

الخطوة 8: المصابيح

هناك عدد من مصابيح LED للإشارة إلى الحالة. المصابيح لها قطبية. الساق الطويلة هي الأنود ، أو الموجب ، وتدخل في الوسادة الدائرية مع علامة "+" بجانبها. الساق القصيرة هي الكاثود ، أو السالب ، وتدخل في الوسادة المربعة.

اللون تعسفي ، لكني عادةً ما أستخدم:

• أصفر لـ RX / TX الذي يومض عند اتصال الشريحة أو عند برمجتها.
• أخضر لـ D13 LED الذي يمكن استخدامه من قبل البرنامج للإشارة إلى الأحداث.
• اللون الأحمر لإظهار قوة 5 فولت متاح إما عبر USB أو مقبس الطاقة.

الخطوة التاسعة: مكثفات السيراميك

المكثفات الخزفية ليس لها قطبية.

عادةً ما تُستخدم مكثفات تنعيم الطاقة لإزالة الترانزيت من مصدر الطاقة إلى الرقائق. عادةً ما يتم تحديد القيم في ورقة بيانات المكون.

تحتوي كل شريحة IC في تصميمنا على مكثف 0.1 فائق التوهج لتنعيم الطاقة.

هناك نوعان من المكثفات 1 فائق التوهج لتنعيم الطاقة حول منظم 3.3 فولت.

بالإضافة إلى ذلك ، يوجد مكثف 1 فائق التوهج يساعد في توقيت وظيفة إعادة تعيين البرنامج.

الخطوة العاشرة: المكثفات الالكتروليتية

المكثفات الالكتروليتية لها قطبية يجب مراعاتها. عادةً ما تأتي بقيم أكبر من المكثفات الخزفية ، ولكن في هذه الحالة لدينا مكثف 0.33 فائق التوهج لتنعيم الطاقة حول المنظم 7805.

الساق الطويلة للجهاز موجبة وتنتقل في اللوحة المربعة التي تحمل علامة "+". تميل هذه إلى "فرقعة" إذا تم وضعها في الخلف ، لذا عليك القيام بذلك بشكل صحيح أو ستحتاج إلى بديل.

الخطوة 11: 3.3 منظم الجهد

بينما تعمل شريحة Atmega بجهد 5 فولت ، تحتاج شريحة FTDI USB إلى 3.3 فولت لتعمل بشكل صحيح. لتوفير هذا ، نستخدم MCP1700 ولأنه يتطلب القليل جدًا من التيار ، فهو موجود في حزمة TO-92-3 صغيرة مثل الترانزستورات بدلاً من حزمة TO-220 الكبيرة مثل 7805.

الجهاز ذو وجه مسطح. قم بمطابقتها مع الشاشة الحريرية واضبط ارتفاع المكون بحوالي ربع بوصة فوق اللوحة. جندى في مكانه.

الخطوة 12: الرؤوس

جمال Arduino هو البصمة الموحدة و pinout. تسمح الرؤوس بتوصيل "الدروع" التي تسمح بتغيير التكوينات الصعبة بسرعة حسب الحاجة.

عادةً ما أقوم بلحام دبوس واحد من كل رأس ثم التحقق من المحاذاة قبل لحام المسامير المتبقية.

الخطوة 13: الرنان

تحتوي رقائق Atmega على مرنان داخلي يمكنه العمل بترددات مختلفة تصل إلى 8 ميجاهرتز. يسمح مصدر التوقيت الخارجي للشريحة بالعمل حتى 20 ميجا هرتز ، لكن معيار Arduino يستخدم 16 ميجا هرتز وهي السرعة القصوى لرقائق Atmega8 المستخدمة في التصميم الأصلي.

يستخدم معظم الأردوينو البلورات ، وهي أكثر دقة ، لكنها تتطلب مكثفات إضافية. قررت استخدام مرنان ، وهو دقيق بما يكفي لمعظم الأعمال. لا يحتوي على قطبية ، لكنني عادةً ما أواجه العلامات الخارجية بحيث يمكن للصانعين الفضوليين إخبارك أنك تقوم بتشغيل إعداد قياسي.

الخطوة 14: الصمامات

معظم Arduino لا يحتوي على صمامات ، ولكن أي صانع يتعلم غالبًا (على الأقل في حالتي) يربط الأشياء بشكل غير صحيح. سوف يساعد المصهر البسيط الذي يمكن إعادة ضبطه على تجنب إطلاق "الدخان السحري" الذي يستلزم استبدال الشريحة. سيفتح هذا المصهر إذا تم سحب الكثير من التيار ، وسيعيد ضبط نفسه عندما يبرد. ليس لديها قطبية ، وتثبتها مكامن الخلل في الأرجل فوق اللوح.

الخطوة 15: الرؤوس

رأسان آخران ، هذان أحدهما به دبابيس ذكر. يوجد بالقرب من موصل USB ثلاثة دبابيس تسمح بالتبديل بين طاقة USB والمقبس باستخدام وصلة مرور. لدى UNO دائرة للقيام بذلك تلقائيًا ، لكنني لم أتمكن من تكرار ذلك في شكل ثقب.

الرأس الثاني هو رأس بستة أسنان "في برمجة النظام". هذا يسمح بتوصيل مبرمج خارجي لإعادة برمجة Atmega مباشرة إذا لزم الأمر. إذا اشتريت مجموعة أدواتي ، فإن الشريحة تحتوي بالفعل على برامج ثابتة محملة ، أو يمكن إزالة Atmega من المقبس ووضعها مباشرة في مقبس برمجة ، لذلك نادرًا ما يتم استخدام هذا الرأس وبالتالي فهو اختياري.

الخطوة 16: مقبس الطاقة

بدلاً من USB ، يمكن استخدام مقبس قياسي مقاس 5.5 × 2.1 مم لتوصيل الطاقة الخارجية. هذا يزود الدبوس الذي يحمل علامة "Vin" ويعمل على منظم الجهد 7805 الذي ينتج 5 فولت. يكون الدبوس المركزي موجبًا ويمكن أن يصل الإدخال إلى 35 فولت ، على الرغم من أن 12 فولت أكثر نموذجية.

الخطوة 17: USB

تستخدم Arduinos الأحدث مثل Leonardo اتصال USB الصغير ، لكن اتصال USB B الأصلي قوي ورخيص ومن المحتمل أن يكون لديك الكثير من الكابلات. اللسانان الكبيران غير موصولين كهربائياً ، لكنهما ملحومان من أجل القوة الميكانيكية.

الخطوة 18: رقائق البطاطس

حان الوقت لتثبيت الرقائق. تحقق من الاتجاه. إذا كان المقبس في الخلف ، فتأكد فقط من مطابقة الشريحة لعلامات الشاشة الحريرية. في الاتجاه الذي كنا نعمل معه ، فإن الرقائق السفلية مقلوبة رأسًا على عقب.

أدخل الرقاقة بحيث يتم محاذاة الأرجل مع الحوامل. تأتي الدوائر المتكاملة من التصنيع مع وجود أرجل مفلطحة قليلاً ، لذلك ستحتاج إلى الانحناء إلى الوضع الرأسي. عادة ما يتم ذلك بالفعل من أجلك في مجموعاتي. بمجرد التأكد من الاتجاه ، اضغط برفق على جانبي الشريحة. تحقق للتأكد من عدم ثني أي أرجل عن طريق الخطأ.

الخطوة 19: تفليش Bootloader

محمل الإقلاع عبارة عن رمز صغير على الشريحة يسمح بتحميل الكود بسهولة عبر USB. يتم تشغيله في الثواني القليلة الأولى عند بدء التشغيل بحثًا عن التحديثات ، ثم يقوم بتشغيل الكود الحالي.

يجعل Arduino IDE البرنامج الثابت الوامض أمرًا سهلاً ، ولكنه يتطلب مبرمجًا خارجيًا. أنا أستخدم مبرمج AVR الخاص بي ، وسأبيع لك بالطبع مجموعة لذلك. إذا كان لديك مبرمج ، فأنت لا تحتاج حقًا إلى Arduino حيث يمكنك برمجة الشريحة مباشرة. نوع من الفرخ والبيض.

خيار آخر هو شراء Atmega مع محمل الإقلاع الموجود بالفعل:

سوف أشير إليك إلى تعليمات Arduino الرسمية حيث يمكن أن تتحول بسهولة إلى Instructable الخاصة بها إذا لم نكن حذرين:

الخطوة 20: قم بتثبيت Power Jumper وقم بتوصيله

وصلة الطاقة هي طريقة يدوية لاختيار مصدر الطاقة بين 5 فولت من USB أو مقبس الطاقة. تحتوي Arduinos القياسية على دوائر كهربائية للتبديل تلقائيًا ، لكنني لم أتمكن من تنفيذها بسهولة باستخدام أجزاء الفتحات.

إذا لم يتم تثبيت وصلة المرور ، فلا توجد طاقة. إذا قمت بتحديد المقبس ، ولم يكن لديك أي شيء موصل ، فلا توجد طاقة. هذا هو السبب في وجود مؤشر LED أحمر ليوضح لك ما إذا كان لديك طاقة.

في البداية ، تريد معرفة ما إذا كان Arduino يتصل عبر USB ، لذلك ضع وصلة المرور على هذا الإعداد. قم بتوصيل Arduino بجهاز الكمبيوتر الخاص بك على مدار الساعة بعناية. إذا حصلت على "جهاز USB غير معروف" ، فافصله وابدأ في اكتشاف الأخطاء وإصلاحها.

خلاف ذلك ، استخدم Arduino IDE الخاص بك لتحميل رسم وميض الأساسية. استخدم "Arduino UNO" كلوحة. اتبع التعليمات هنا:

الخطوة 21: استكشاف الأخطاء وإصلاحها

عند التشغيل الأولي ، تبحث دائمًا عن مؤشرات النجاح أو الفشل ، وتكون مستعدًا لفصل اللوحة بسرعة إذا لم تسير الأمور كما هو متوقع. لا تفقد قلبك إذا لم يكن النجاح فوريًا. في ورش العمل الخاصة بي ، أحاول تشجيع:

• الصبر ، هذا ليس بالأمر السهل دائمًا ، ولكنه في الغالب يستحق كل هذا العناء.
• المثابرة ، لن تحل المشكلة إذا استسلمت.
• الموقف الإيجابي ، يمكنك معرفة ذلك ، حتى لو كنت بحاجة إلى مساعدة للقيام بذلك.

عندما أعاني من مشكلة ما ، أقول لنفسي دائمًا أنه من الصعب حلها ، وكلما كانت المكافأة أو التعلم أكبر لحلها.

مع وضع ذلك في الاعتبار ، ابدأ بالأشياء البسيطة:

• افحص مفاصل اللحام في الجزء الخلفي من اللوحة ، وأعد لمس أي مفصل يبدو مشكوكًا فيه.
• تحقق من أن شرائح IC في الاتجاه الصحيح وأنه لم يتم طي أي من الخيوط عند إدخالها.
• هل يضيء المصباح الأحمر عند توصيله بالكهرباء؟ إذا لم يكن كذلك ، فتحقق من وصلات الطاقة ومفاصل لحام USB.
• تحقق من أن المكونات الأخرى التي لها قطبية موجهة بشكل صحيح.
• ابحث عن أدلة أخرى مثل رسائل الخطأ أو زيادة سخونة المكونات.

إذا كنت لا تزال تواجه مشكلة ، فاطلب المساعدة. أكتب Instructables لأنني أريد تعليم ومساعدة أولئك الذين يريدون التعلم. قدم وصفًا جيدًا لماهية الأعراض والخطوات التي قمت بها للعثور على الأخطاء. قد تساعد أيضًا صورة عالية الدقة للجزء الأمامي والخلفي من اللوحة. لا تيأس أبدا. كل صراع درس.