Bygga en DIY Arduino på en PCB och några tips för nybörjare: 17 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Detta är tänkt som en guide för alla som lödar sin egen Arduino från ett kit, som kan köpas från A2D Electronics. Den innehåller många tips och tricks för att lyckas bygga den. Du lär dig också om vad alla olika komponenter gör.

Läs vidare och lär dig vad som krävs för att bygga din egen Arduino!

Du kan också se detta projekt på min webbplats här.

Steg 1: Mini USB -kontakt

Den första delen för lödning är mini -USB -kontakten. Detta kommer att ge ström till din arduino när den är klar, men en RS232 / USB till seriell adapter kommer att behövas för att programmera den. Mini -USB -uttaget går in först så att du kan sätta in det, vända brädet så att stiften vänder uppåt och sedan lägga det på bordet. Innan du sätter i den, böj minisatsen med 2 stift något mot brädans framsida så att den passar in i hålen på kretskortet snyggt. PCB: s vikt håller kontakten på plats, och du kan lödda den där.

Steg 2: Stifthuvuden

Pin -rubriker är nästa bitar att gå i. Du bör ha kvinnliga headers i 6pin x2, 8pin x2 och 10pin x1. En manlig rubrik på 3 × 2 krävs också för ICSP -huvudet (In Circuit Serial Programming). Dessa går alla runt brädans utsida och passar perfekt på rätt plats. Lödda in dem med samma metod som USB -uttaget, gör en rubrik i taget. Rubrikerna ska alla vara helt vinkelräta mot kretskortet. För att uppnå detta, löd bara en stift av rubriken, medan du håller in rubriken med handen, smälter du lodet igen och placerar rubriken till dess vinkelräta läge. Se till att den också sitter jämnt mot brädan i hela längden. Håll den på plats tills lödet hårdnar, fortsätt sedan med att lödda resten av tapparna.

Steg 3: IC -uttag

Snabbtips för att löda resten av komponenterna: Alla komponentledningar kan placeras genom skivan först och sedan böjas åt sidan så att komponenterna blir kvar i brädet när de vänds. Detta kommer att göra det mycket lättare att lödas eftersom komponenterna håller sig på plats.

Börja med att placera 28 -polig IC -uttaget. Se till att rada upp divot i ena änden med ritningen på kretskortet. Detta låter dig veta vilket sätt att sätta in AtMega328P mikrokontroller. Även om stiften på detta uttag är kortare än motstånd eller kondensatorer, kan de fortfarande böjas för att hålla komponenten på plats medan du lödder den.

Steg 4: Motstånd

De tre motstånden kan gå nästa. Det spelar ingen roll vilken väg de placeras - motstånd är inte polariserade. Det finns 2 1K ohm-motstånd som strömbegränsande motstånd för lysdioderna, och ett 10K ohm-motstånd som ett uppdragningsmotstånd på återställningslinjen. 1K ohm motstånd valdes för lysdioden istället för de vanliga 220 ohm så att lysdioderna får en lägre ström som passerar genom dem, vilket fungerar mer som indikatorer än en ficklampa.

Steg 5: Lysdioder

Det finns 2 lysdioder, en som en strömindikator, och den andra på stift 13 på Arduino. Det längre benet på lysdioderna markerar den positiva sidan (anoden). Se till att sätta det längre benet på sidan märkt + i kretskortet. Den negativa ledningen av as LED är också platt till sidan, så att du fortfarande kan dechiffrera positiva (anod) och negativa (katod) ledare om de klipptes.

Steg 6: Oscillator

Därefter är kristalloscillatorn och de 2 22pF keramiska kondensatorerna. Det spelar ingen roll på vilket sätt någon av dessa sätts in - keramiska kondensatorer och kristalloscillatorer är inte polariserade. Dessa komponenter kommer att ge Arduino en 16MHz extern klocksignal. Arduino kan producera en 8MHz intern klocka, så dessa komponenter är inte strikt nödvändiga, men låt den fungera med full hastighet.

Steg 7: Återställ omkopplaren

Återställningsomkopplaren kan gå nästa. Benen på omkopplaren behöver inte böjas, de ska hålla sig i spåret.

Steg 8: Keramiska kondensatorer

4 100nF (nano Farad) keramiska kondensatorer kan gå nästa. C3 och C9 hjälper till att jämna ut små spänningstoppar på 3.3V- och 5V -ledningarna för att leverera ren ström till Arduino. C7 är i serie med den externa återställningsraden för att tillåta en extern enhet (USB till seriell omvandlare) att återställa Arduino vid rätt tidpunkt för att programmera den. C4 finns på Arduinos AREF (Analog Reference) stift och GND för att säkerställa att Arduino mäter exakta analoga värden på dess analoga ingångar. Utan C4, skulle AREF betraktas som "flytande" (inte ansluta till ström eller jord), och kommer att orsaka felaktigheter i analoga avläsningar eftersom en flytande stift tar på sig vilken spänning som helst runt den, inklusive de små AC -signalerna i din kropp som har kommit från ledningarna runt dig. Återigen är keramiska kondensatorer inte polariserade, så det spelar ingen roll på vilket sätt du lägger dem.

Steg 9: PTC -säkring

Nu kan du installera PTC (positiv temperaturkoefficient) säkring. PTC -säkringen är inte polariserad, så den kan sättas på båda sätten. Detta går precis bakom USB -uttaget. Om din krets försöker dra mer än 500mA ström, kommer denna PTC -säkring att börja värmas upp och öka motståndet. Denna ökning av motstånd kommer att sänka strömmen och skydda USB -porten. Detta skydd är bara i krets när Arduino drivs via USB, så när du driver Arduino via DC -uttaget eller med extern ström, se till att din krets är korrekt. Se till att dra benen hela vägen genom hålen, även förbi böjarna. En tång kommer att vara till hjälp här.

Steg 10: Elektrolytkondensatorer

De 3 47uF (microFarad) elektrolytkondensatorerna kan sättas i nästa. Det längre benet på dessa är det positiva benet, men den vanligare identifieringen är färgningen av höljet på sidan av det negativa benet. Se till att när du sätter i dem går det positiva benet mot + -märket på brädet. Dessa kondensatorer utjämnar de större ojämnheterna i ingångsspänningen, liksom 5V- och 3.3V -linjerna, så att din Arduino får en stabil 5V/3.3V istället för en fluktuerande spänning.

Steg 11: DC -uttag

Nästa upp är DC -ingången. Samma sak som alla andra komponenter, lägg i den och vänd brädan ovanpå den så att den håller sig på plats medan du lödder den. Det kan vara lite svårt att böja benen, eftersom de är tjocka, så du kan alltid hålla den på plats på samma sätt som mini -USB -kontakten som löddes tidigare. Den här går bara på ett sätt - med domkraften vänd mot brädans utsida.

Steg 12: Spänningsregulatorer

Nu de två spänningsregulatorerna. Se till att placera dem på rätt ställen. De är båda märkta, så matcha bara texten på tavlan med texten på regulatorerna. 3.3V-regulatorn är en LM1117T-3.3 och 5V-regulatorn är en LM7805. Båda dessa är linjära spänningsregulatorer, vilket innebär att ingångsström och utström kommer att vara desamma. Säg att ingångsspänningen är 9V och utspänningen är 5V, båda vid 100mA ström. Skillnaden i ingångs- och utgångsspänningar försvinner som värme av regulatorn. I denna situation (9V-4V) x 0,1A = 0,4W värme som avges av regulatorn. Om du upptäcker att regulatorn blir varm under användning är det normalt, men om du drar en stor ström och det är stor spänningsskillnad kan det behövas en kylfläns på regulatorn. Nu för att lödda dem på brädet, bör metallfliken på ena sidan gå mot sidan på brädet som har en dubbel linje. För att säkra dem på plats tills du lödder dem, böj ett ben på ett sätt och de andra två åt andra hållet. När den har lödts på plats böjer du 5V -regulatorn mot utsidan av kortet och 3.3V -regulatorn mot insidan av kortet.

Steg 13: Infoga AtMega328P IC

Den sista delen är att sätta mikrokontrollern i sitt uttag. Ställ upp delarna i uttaget och på IC, och ställ sedan upp alla stiften. När den väl är på plats kan du trycka ner den. Det kommer att ta lite mer kraft än du kan förvänta dig, så var noga med att trycka jämnt så att du inte böjer någon av stiften.

Steg 14: Några försiktighetsåtgärder med din Arduino

• Anslut ALDRIG USB -ström och extern ström till Arduino samtidigt. Även om dessa båda kan vara klassade till 5V, är de ofta inte exakt 5V. Den lilla spänningsskillnaden mellan de två strömkällorna orsakar kortslutning genom ditt kort.
• Dra ALDRIG mer än 20mA ström från någon utgångsstift (D0-D13, A0-A5). Detta steker mikrokontrollern.
• Dra ALDRIG mer än 800mA från 3.3V -regulatorn, eller mer än 1A från 5V -regulatorn. Om du behöver mer ström använder du en extern nätadapter (en USB -strömbank fungerar bra för 5V). De flesta Arduinos genererar sin 3,3V ström från USB till seriell chip ombord. Dessa har bara en 200mA -utgång, så om du använder en annan Arduino, se till att du inte drar mer än 200mA från 3,3V -stiftet.
• Lägg ALDRIG mer än 16V i DC -uttaget. De använda elektrolytkondensatorerna är klassade för endast 16V.

Steg 15: Några tips / intressanta fakta

• Om du upptäcker att ditt projekt behöver många stift kan de analoga ingångsstiften också användas som digitala utgångsstiften. A0 = D14, upp till A5 = D19.
• Kommandot analogWrite () är faktiskt en PWM -signal, inte en analog spänning. PWM -signaler finns tillgängliga på stift 3, 5, 6, 9, 10 och 11. Dessa är användbara för att styra ljusstyrkan på en LED, styra motorer eller generera ljud. För att få en ljudsignal på PWM -utgångsstiften, använd ton () -funktionen.
• Digitala stift 0 och 1 är TX- och RX -signalerna för AtMega328 IC. Om möjligt, använd dem inte i dina program, men om du måste kan du behöva dra ut delarna från dessa stift medan du programmerar Arduino.
• SDA- och SCL -stift för i2c -kommunikation är faktiskt stift A4 respektive A5. Om du använder en i2c -kommunikation kan stiften A4 och A5 inte användas för andra ändamål.

Steg 16: Programmering av din Arduino

Koppla först från någon extern strömkälla för att undvika att du stänger av 2 olika strömförsörjningar. Anslut nu en USB till seriell adapter till huvudet precis bakom mini USB -strömmen. Anslut den enligt följande:

Arduino USB till seriell adapter

GND GND (mark)

VCC VCC (effekt)

DTR DTR (återställningsstift)

TX RX (data)

RX TX (data)

Ja, TX- och RX -stiften vänds. TX är överföringsnålen och RX är mottagarstiftet, så om du hade 2 sändstift anslutna ihop skulle inte mycket hända. Detta är en av de vanligaste fallgroparna för nybörjare.

Se till att bygeln på USB till seriell adapter är inställd på 5V.

Anslut USB till seriell adapter till datorn, välj lämplig COM -port (beror på din dator) och styrkort (Arduino UNO) i Verktyg -menyn i Arduino IDE (nedladdad från Arduino.cc), kompilera och ladda upp ditt program.

Steg 17: Testa med en blinkande skiss

Det första du bör göra är att blinka en lysdiod. Detta kommer att bekanta dig med Arduino IDE och programmeringsspråk och se till att ditt kort fungerar korrekt. Gå till exemplen, hitta Blink -exemplet, kompilera sedan och ladda upp till Arduino -kortet för att se till att allt fungerar. Du bör se att lysdioden som är ansluten till stift 13 börjar blinka på och av med 1 sekunders intervall.