Så här använder du Tinkercad för att testa och implementera din maskinvara: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Kretssimulering är en teknik där datorprogramvara simulerar beteendet hos en elektronisk krets eller ett system. Nya konstruktioner kan testas, utvärderas och diagnostiseras utan att egentligen konstruera kretsen eller systemet. Kretssimulering kan vara ett användbart verktyg för felsökning av ett system för att samla in data innan kretsnivåfelsökning faktiskt sker. Detta gör det möjligt för konstruktören att avgöra riktigheten och effektiviteten hos en design innan systemet faktiskt konstrueras. Följaktligen kan användaren utforska fördelarna med alternativa konstruktioner utan att fysiskt bygga systemen. Genom att undersöka effekterna av specifika konstruktionsbeslut under konstruktionsfasen snarare än byggfasen minskar den totala kostnaden för att bygga systemet avsevärt.

Så, mjukvarusimulering är ett bra sätt att prova innan du gör kretsen fysiskt. Tinkercad är ett webbaserat simuleringsverktyg som hjälper dig att testa både din hårdvara och programvara utan att göra någon fysisk anslutning eller till och med utan att köpa någon hårdvara.

Har du någonsin känt bristen på input-output pins på Arduino? Om du tänkte köra massor av LED eller vill göra LED Cube tror jag att du definitivt kände behovet av I/O -stift. Vet du att du kan köra ett obegränsat antal lysdioder med endast 3 stift Arduino? Ja, skiftregister hjälper dig att göra denna magi. I denna instruerbara, kommer jag att visa dig hur vi kan implementera obegränsad input och output med 74HC595 skiftregister. Som ett exempel kommer jag att göra en digital klocka med en termometer och en luxmätare med sex 7 -segmentskärm. Innan jag slutligen gjorde hårdvarukretsen simulerade jag kretsen i Tinkercad eftersom många anslutningar är inblandade med dessa. En simulering kan göra dig mer självsäker och du kan testa att slutföra din krets utan några fysiska försök och fel. Självklart hjälper det dig att spara din kostsamma hårdvara och värdefull tid.

Du kan komma åt simuleringen härifrån:

Steg 1: Spara din maskinvara från att brinna

Precis som andra elektroniska kretsar är LED -kretsar mycket känsliga för ström. Lysdiod brinner om mer ström flödar än märkström (t.ex. 20mA). Val av lämpligt motstånd är mycket viktigt för korrekt ljusstyrka utan att kretsarna eller lysdioderna bränns.

Tinkercad -kretsar har en utmärkt funktion. Det visar dig om mer än märkströmmen strömmar genom kretselementen. I följande krets kopplade jag en sjusegmentsdisplay direkt till ett skiftregister utan motstånd. Det är inte säkert för registret även för sjusegmentdisplayen och båda kan brännas av denna anslutning. Tinkercad visar det faktum av de röda stjärnorna.

I följande krets lade jag till ett 180 ohm motstånd till varje segment av lysdioden. Cirka 14,5 mA ström flödar genom varje segment av displayen som sparas för displayen. Men från simuleringen kan man se att detta motståndsvärde inte är säkert för IC. Den maximala strömkapaciteten för skiftregistret är 50mA. Så IC är säkert upp till tre i segment av skärmen (14,5 x 3 = 43,5 mA). Om mer än tre segment blir på IC kan brännas (t.ex. 14,5 x 4 = 58mA). De flesta tillverkare uppmärksammar inte detta faktum. De beräknar motståndsvärdet endast med tanke på displayen.

Men om de simulerar kretsen i Tinkercad går chansen att göra detta misstag till noll. Eftersom Tinkercad varnar dig genom att visa den röda stjärnan.

Du kan observera situationen genom att hålla muspekaren på stjärnan som bilden nedan.

Följande design är perfekt där jag väljer 470 ohm motstånd för varje segment på displayen. Attache Arduino -skissen användes vid simulering av kretsen.

Steg 2: Mät spänning, ström, motstånd och vågform

Mätning av ström och spänning är ett stort krångel för elektronisk krets, särskilt krävs flera parallella mätningar. Tinkercad -simulering kan lösa detta problem mycket enkelt. Du kan enkelt mäta strömspänning och motstånd. Du kan göra detta för flera grenar åt gången. Följande inställning visar kretsens totala ström och spänning.

Du kan också använda ett oscilloskop för att observera vågform och mäta frekvensen.

I ovanstående installationsoscilloskop som visar klocksignalen från Arduino. Du kan också mäta ström och spänning för flera grenar åt gången vilket är mycket effektivt. Om du vill mäta flera grenar ström åt gången med multimeter från en praktisk krets kommer det att vara mycket svårt. Men i Tinkercad kan du göra det väldigt enkelt. I följande krets använde jag flera ammetrar för att mäta ström från olika grenar.

Steg 3: Skrivprogram och användning av seriell bildskärm

En av de intressanta och användbara funktionerna i Tinkercad -kretsen är att den har en kodredigerare och du kan skriva ett program för Arduino och ESP8266 direkt från sin omgivning. Du kan också utveckla ett program med hjälp av grafisk miljö genom att välja Block -läge. Det är till stor hjälp för tillverkaren och amatören som inte har någon programmeringserfarenhet.

Den har också en inbyggd Debugger varifrån du kan felsöka din kod. Felsökaren hjälper dig att identifiera felet (felet) i din kod och rätta (felsöka) den.

Tinkercad -kretsen har också den seriella bildskärmen och du kan enkelt övervaka sensorvärdet och felsöka dig. Följande krets användes för att testa PIR- och ultraljudssensor och på = bservera data i seriell monitor.

Du kan komma åt kretsen från länken:

Steg 4: Simulering av stor och komplex krets (klocka med termometer och luxmätare)

I Tinkercad kan du simulera alla komplexa kretsar innan du gör det praktiskt taget. Det kan spara värdefull tid. Chansen att göra misstag i en komplex krets är mycket stor. Om du testar det i Tinkercad först kan det vara mycket effektivt eftersom du vet att antingen din krets och program fungerar eller inte. Från resultatet kan du också ändra och uppdatera din krets enligt dina krav.

Jag har simulerat en komplex krets i Tinkercad och det är en klockkrets med termometer och luxmätare. Kretsen drivs från ett 9V batteri med en 5V regulator. Displayen med sex, sju segment används för att visa tiden med timme, minut och sekund. Fyra knappar med enkel analog ingång används för att justera tiden. En summer är ansluten för att ställa in larmet. LM35 IC används för att avkänna omgivningens temperatur. En sensor för omgivande ljus används för att mäta lux.

En digital knappbrytare används för att Arduino pin #7. Denna knappbrytare används för att ändra alternativet. Som standard visar den tiden eller fungerar i klockläge. För den första tryckningen visar den temperaturen och luxnivån för den andra tryckningen.

Steg 5: Implementering med hårdvara

Efter att ha simulerat kretsen och justerat programmet och motståndsvärdet är det den perfekta tiden att implementera kretsen praktiskt taget. En praktisk krets kan implementeras på brödbrädan om du vill göra en prototyp för visning någonstans. Brödbräda krets har några fördelar och nackdelar. Den största fördelen med brödbrädeskretsen är att den enkelt kan modifieras och ingen lödning krävs för det. På andra sidan kan brödbräda -kretsens anslutning vara lös väldigt lätt och det är mycket svårt att identifiera för en komplex krets.

Om du vill göra det för praktisk användning är lödd PCB -krets bäst. Du kan enkelt skapa din egen kretskort hemma. Inga specialverktyg krävs för det. Om du vill veta om DIY -kretskortet kan du följa dessa fina instruktioner.

1. Hemmagjord PCB-steg-för-steg för omplacering.

2. PCB-tillverkningsguide av pinomelean

Du kan också beställa online för ett professionellt kretskort. Flera tillverkare tillhandahåller PCB -utskriftstjänster till ett mycket lågt pris. SeeedStudio Fusion PCB och JLCPCB är två mest framstående tjänsteleverantörer. Du kan prova en av dessa.

[Obs! Vissa bilder samlas in från internet.]

Andra priset i elektronikens tips och tricks -utmaning