كيفية استخدام Tinkercad لاختبار أجهزتك وتنفيذها: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

محاكاة الدائرة هي تقنية حيث يحاكي برنامج الكمبيوتر سلوك الدائرة أو النظام الإلكتروني. يمكن اختبار التصميمات الجديدة وتقييمها وتشخيصها دون إنشاء دائرة أو نظام فعليًا. قد تكون محاكاة الدائرة أداة مفيدة في استكشاف أخطاء نظام ما لجمع البيانات قبل حدوث استكشاف الأخطاء وإصلاحها على مستوى الدائرة فعليًا. يسمح هذا للمصمم بتحديد صحة وكفاءة التصميم قبل إنشاء النظام فعليًا. وبالتالي ، يمكن للمستخدم استكشاف مزايا التصميمات البديلة دون بناء الأنظمة فعليًا. من خلال التحقيق في آثار قرارات التصميم المحددة أثناء مرحلة التصميم بدلاً من مرحلة البناء ، تقل التكلفة الإجمالية لبناء النظام بشكل كبير.

لذا ، تعد محاكاة البرامج طريقة جيدة للمحاولة قبل إنشاء الدائرة فعليًا. Tinkercad هي أداة محاكاة على شبكة الإنترنت ستساعدك على اختبار أجهزتك وكذلك البرامج دون إجراء أي اتصال مادي أو حتى بدون شراء أي جهاز.

هل شعرت يومًا بنقص دبابيس الإدخال والإخراج على Arduino؟ إذا كنت تفكر في قيادة الكثير من مصابيح LED أو ترغب في صنع مكعبات LED ، فأعتقد أنك شعرت بالتأكيد بالرغبة في دبابيس الإدخال / الإخراج. هل تعلم أنه يمكنك قيادة عدد غير محدود من مصابيح LED باستخدام 3 دبابيس فقط من Arduino؟ نعم ، ستساعدك سجلات التحول على صنع هذا السحر. في هذا الدليل ، سأوضح لك كيف يمكننا تنفيذ مدخلات ومخرجات غير محدودة باستخدام سجلات التحول 74HC595. على سبيل المثال ، سأصنع ساعة رقمية بميزان حرارة ومقياس لوكس باستخدام ستة شاشات عرض ذات 7 أجزاء. قبل أن أقوم أخيرًا بعمل دائرة الأجهزة ، قمت بمحاكاة الدائرة في Tinkercad لأن الكثير من الاتصال متورط في هذه. يمكن أن تجعلك المحاكاة أكثر ثقة ويمكنك اختبار إنهاء دائرتك دون أي تجربة جسدية وخطأ. من الواضح أنه سيساعدك على توفير أجهزتك المكلفة ووقتك الثمين.

يمكنك الوصول إلى المحاكاة من هنا:

الخطوة 1: احفظ أجهزتك من الحرق

مثل الدوائر الإلكترونية الأخرى ، تعتبر دوائر LED حساسة جدًا للتيار. يحترق LED إذا كان تدفق التيار أكثر من التيار المقدر (على سبيل المثال 20mA). يعد اختيار المقاوم المناسب أمرًا مهمًا جدًا للسطوع المناسب دون حرق الدوائر أو مصابيح LED.

دوائر Tinkercad لها ميزة ممتازة. يوضح لك ما إذا كان أكثر من التيار المقدر يتدفق عبر عناصر الدائرة. في الدائرة التالية ، قمت بتوصيل شاشة من سبعة أجزاء مباشرة بسجل التحول بدون أي مقاومة. إنه ليس آمنًا للسجل حتى بالنسبة لشاشة العرض السبعة ويمكن حرق كليهما بواسطة هذا الاتصال. يظهر تينكركاد الحقيقة بالنجوم الحمراء.

في الدائرة التالية ، أضفت مقاومًا واحدًا بقدرة 180 أوم لكل جزء من LED. يتدفق تيار 14.5 مللي أمبير تقريبًا عبر كل جزء من الشاشة يتم حفظه للعرض. ولكن من المحاكاة ، يمكن ملاحظة أن قيمة المقاومة هذه ليست آمنة بالنسبة لـ IC. السعة الحالية القصوى لسجل التحول هي 50 مللي أمبير. لذلك ، فإن IC آمن حتى ثلاثة على جزء من الشاشة (14.5 × 3 = 43.5 مللي أمبير). إذا أصبح أكثر من ثلاثة أجزاء على IC يمكن حرقها (على سبيل المثال 14.5 × 4 = 58 مللي أمبير). معظم المصنِّعين لا يهتمون بهذه الحقيقة. يحسبون قيمة المقاوم بالنظر إلى الشاشة فقط.

ولكن إذا قاموا بمحاكاة الدائرة في Tinkercad ، فإن فرصة ارتكاب هذا الخطأ تذهب إلى الصفر. لأن Tinkercad سينبهك بإظهار النجمة الحمراء.

يمكنك ملاحظة الموقف عند تحريك مؤشر الماوس على النجمة مثل الشكل الموضح أدناه.

التصميم التالي مثالي حيث أختار 470 أوم المقاوم لكل جزء من الشاشة. تم استخدام رسم الملحق Arduino عند محاكاة الدائرة.

الخطوة 2: قياس الجهد والتيار والمقاومة وشكل الموجة

يعد قياس التيار والجهد بمثابة متاعب كبيرة للدائرة الإلكترونية خاصة أن القياسات المتوازية المتعددة مطلوبة. يمكن لمحاكاة Tinkercad حل هذه المشكلة بسهولة بالغة. يمكنك قياس الجهد الحالي والمقاومة بسهولة بالغة. يمكنك القيام بذلك لعدة فروع في وقت واحد. يوضح الإعداد التالي إجمالي التيار والجهد الكهربائي للدائرة.

يمكنك أيضًا استخدام مرسمة الذبذبات لمراقبة شكل الموجة وقياس التردد.

في راسم الذبذبات أعلاه الذي يظهر إشارة الساعة من Arduino. يمكنك أيضًا قياس التيار والجهد لفروع متعددة في وقت واحد وهو أمر فعال للغاية. إذا كنت ترغب في قياس تيار فروع متعددة في وقت واحد باستخدام مقياس متعدد من دائرة عملية ، فسيكون ذلك صعبًا للغاية. ولكن في Tinkercad يمكنك القيام بذلك بسهولة بالغة. في الدائرة التالية ، استخدمت مقاييس متعددة لقياس التيار من الفروع المختلفة.

الخطوة 3: كتابة البرنامج واستخدام Serial Monitor

إحدى الميزات الشيقة والمفيدة لدائرة Tinkercad هي أنها تحتوي على محرر كود ويمكنك كتابة برنامج لـ Arduino و ESP8266 مباشرة من بيئتها. يمكنك أيضًا تطوير برنامج باستخدام بيئة رسومية عن طريق تحديد وضع الحظر. إنه مفيد جدًا للصانع والهواة الذين ليس لديهم خبرة في البرمجة.

يحتوي أيضًا على مصحح أخطاء مضمن يمكنك من خلاله تصحيح التعليمات البرمجية الخاصة بك. سيساعدك مصحح الأخطاء على تحديد الخطأ (الخطأ) في التعليمات البرمجية الخاصة بك وتصحيحه (تصحيحه).

تحتوي دائرة Tinkercad أيضًا على الشاشة التسلسلية ويمكنك مراقبة قيمة المستشعر وتصحيح الدائرة بسهولة بالغة. تم استخدام الدائرة التالية لاختبار PIR والمستشعر فوق الصوتي وعلى = bserve البيانات الموجودة في الشاشة التسلسلية.

يمكنك الوصول للدائرة من الرابط:

الخطوة 4: محاكاة الدائرة الكبيرة والمعقدة (ساعة مع ميزان حرارة ومقياس لوكس)

في Tinkercad يمكنك محاكاة أي دائرة معقدة قبل القيام بها عمليا. يمكن أن يوفر لك الوقت الثمين. إن فرصة ارتكاب خطأ في دائرة معقدة كبيرة جدًا. إذا قمت باختباره في Tinkercad أولاً ، فقد يكون فعالاً للغاية لأنك تعلم أن دائرتك وبرنامجك سيعملان أم لا. من النتيجة ، يمكنك أيضًا تعديل وتحديث دائرتك وفقًا لمتطلباتك.

لقد قمت بمحاكاة دائرة معقدة في Tinkercad وهي دائرة على مدار الساعة بميزان حرارة ومقياس لوكس. يتم تشغيل الدائرة من بطارية 9V مع منظم 5V. يتم استخدام عرض ستة ، سبعة مقاطع لعرض الوقت بالساعة والدقيقة والثانية. يتم استخدام أربعة أزرار باستخدام الإدخال التناظري الفردي لضبط الوقت. تم توصيل صفارة لضبط المنبه. يستخدم LM35 IC لعرض درجة حرارة البيئة. يستخدم مستشعر الإضاءة المحيطة لقياس اللوكس.

يتم استخدام مفتاح زر رقمي في Arduino pin # 7. يستخدم مفتاح الزر هذا لتغيير الخيار. بشكل افتراضي ، يعرض الوقت أو يعمل في وضع الساعة. للضغط الأول ، يظهر درجة الحرارة ويظهر مستوى لوكس للضغط الثاني.

الخطوة 5: التنفيذ باستخدام الأجهزة

بعد محاكاة الدائرة وضبط البرنامج والمقاومة قيمته ، فهو الوقت المثالي لتنفيذ الدائرة عمليًا. يمكن تنفيذ دائرة عملية على اللوح إذا كنت تريد عمل نموذج أولي للعرض في مكان ما. دائرة اللوح لها بعض المزايا والعيوب. الميزة الرئيسية لدائرة اللوح هي أنه يمكن تعديلها بسهولة ولا يلزم لحامها. على الجانب الآخر ، يمكن أن يكون اتصال دارة اللوح مفكوكًا بسهولة شديدة ومن الصعب جدًا تحديد دائرة معقدة.

إذا كنت ترغب في جعلها للاستخدام العملي ، فإن دائرة PCB الملحومة هي الأفضل. يمكنك إنشاء دائرة PCB الخاصة بك في المنزل بسهولة بالغة. لا توجد أدوات خاصة مطلوبة لذلك. إذا كنت تريد أن تعرف عن DIY PCB ، يمكنك اتباع هذه التعليمات الرائعة.

1. المنزل الصنع-ثنائي الفينيل متعدد الكلور خطوة بخطوة ريكواب.

2. دليل صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور بواسطة pinomelean

يمكنك أيضًا طلب عبر الإنترنت للحصول على PCB احترافي. تقدم العديد من الشركات المصنعة خدمة طباعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسعر منخفض للغاية. SeeedStudio Fusion PCB و JLCPCB هما من أبرز مزودي الخدمة. يمكنك تجربة واحدة من هؤلاء.

[ملاحظة: يتم جمع بعض الصور من الإنترنت.]

الجائزة الثانية في تحدي نصائح وحيل الإلكترونيات