DIY Arduino Uyumlu Klon: 21 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Arduino, Maker'ın cephaneliğindeki nihai araçtır. Kendinizinkini inşa edebilmelisiniz! Projenin ilk günlerinde, 2005 dolaylarında, tasarım tamamen delikten geçen parçalardı ve iletişim bir RS232 seri kablosuyla sağlanıyordu. Dosyalar hala mevcuttur, böylece kendinizinkini yapabilirsiniz ve bende var, ancak pek çok bilgisayarda eski seri bağlantı noktaları yok.

Arduino USB versiyonu kısa bir süre sonra geldi ve muhtemelen kolay bağlantı ve iletişime izin verdiği için projenin başarısına büyük katkıda bulundu. Ancak bunun bir bedeli vardı: FTDI iletişim çipi yalnızca yüzeye montaj paketinde geldi. Bunun için de planlar mevcuttur, ancak yüzey montajlı lehimleme çoğu yeni başlayanın ötesindedir.

Daha yeni Arduino kartları, yerleşik USB'ye (Leonardo) sahip 32U4 yongaları veya USB için ayrı Atmel yongaları (UNO) kullanır, her ikisi de bizi hala yüzey montaj bölgesinde bırakır. Bir noktada, USB yapmak için açık delik PIC kullanan Tehlikeli Aygıtlardan "TAD" vardı, ancak bunların web'inde kalan hiçbir şey bulamıyorum.

İşte buradayız. Jedi Şövalyesi gibi yeni başlayan birinin kendi Arduino'sunu (ışık kılıcı) inşa edebilmesi gerektiğine kesinlikle inanıyorum. "Daha uygar bir çağdan zarif bir silah". Benim çözümüm: bir yüzeye montaj paketi kullanarak delikli bir FTDI çipi yapın! Bu, yüzey montajını yapmamı ve kalan projeyi delikten DIY olarak sunmamı sağlıyor! Ayrıca Açık Kaynak KiCad'de tasarladım, böylece tasarım dosyalarını inceleyebilir, değiştirebilir ve kendi sürümünüzü döndürebilirsiniz.

Bunun aptalca bir fikir olduğunu düşünüyorsanız veya yüzeye monte lehimlemeyi seviyorsanız, Leonardo Klonuma bakın, aksi takdirde okumaya devam edin…

Adım 1: Parçalar ve Sarf Malzemeleri

Tam malzeme listesi https://github.com/aspro648/Arduino/tree/master/D… adresinde bulunmaktadır.

Bunun benzersiz parçaları, biri Arduino için diğeri FTDI yongası için olan devre kartlarıdır. Bunları sizin için OSH Park'a yaptırabilir veya tasarım dosyalarını en sevdiğiniz yönetim kurulu binasında kullanabilirsiniz.

Bu proje için bir kit Tindie.com'da mevcuttur. Kiti satın almak, birkaç farklı satıcıdan sipariş vermek için zaman ve masraftan tasarruf etmenizi sağlayacak ve minimum PCB sipariş priminden kaçınacaktır. Ayrıca size test edilmiş bir yüzeye monte FDTI açık delik çipi ve önceden parlatılmış bir Atmega sağlayacaktır.

Araçlar ve Gereçler: Atölye çalışmalarım için, ihtiyacınız olan şeylerin çoğuna sahip olan SparkFun's Acemi Araç Kitini kullanıyorum:

• Havya.
• Lehim
• Tel pense
• Sökme örgüsü (umarım gerekli değildir, ama asla bilemezsiniz).

Adım 2: Bayanlar ve Baylar, Ütülerinizi Başlatın

Sana lehimlemeyi öğretmeye çalışmayacağım. İşte bunu benden çok daha iyi gösteren favori videolarımdan birkaçı:

• Geek Girl Diaries'den Carrie Ann.
• Adafruit'ten Colin

Genel olarak:

• Serigrafi işaretlerini kullanarak PCB üzerindeki konumu bulun.
• Bileşen uçlarını ayak izine uyacak şekilde bükün.
• Uçları lehimleyin.
• Potansiyel müşterileri kırpın

Adım 3: Dirençler

Dirençlerle başlayalım, çünkü bunlar en bol, en düşük oturma yeri ve lehimlenmesi en kolay olanlardır. Isıya daha dayanıklıdırlar ve tekniğinizi tazeleme şansı verirler. Ayrıca polariteleri yoktur, bu yüzden onları her iki şekilde de koyabilirsiniz.

• Tahtada birkaç yerde bulunan üç adet 10K ohm (kahverengi - siyah - turuncu -altın) ile başlayın (resme bakın). Bunlar, aktif olarak düşük çekilmedikçe sinyali 5V'da tutan "pull-up" dirençleridir.
• 22 ohm çifti (kırmızı - kırmızı - siyah - altın) sol üst köşededir. Bunlar USB iletişim devresinin bir parçasıdır.
• 470 ohm (Sarı, Menekşe, Kahverengi, Altın) çifti aşağıdadır. Bunlar, RX/TX LED'leri için akım sınırlayıcı dirençlerdir.
• Tek 4.7K ohm (Sarı, Mor, Kırmızı, Altın). FTDI VCC sinyali için bir tek top.
• Ve son olarak, bir çift 1K ohm (Kahverengi, Siyah, Kırmızı, Altın). Bunlar, güç ve D13 LED'leri için akım sınırlayıcı dirençlerdir (330 ohm işe yarar, ancak çok parlaklarını sevmiyorum).

Adım 4: Diyot

Sırada, devreyi güç jakından gelen ters akımdan koruyan diyot var. Bileşenlerin tamamı olmasa da çoğu ters polariteye zayıf tepki verir.

Bir ucunda gümüş bir bantla işaretlenmiş bir polariteye sahiptir.

Serigraf işaretleme ve yerinde lehim ile eşleştirin.

Adım 5: Voltaj Regülatörü (5V)

İki voltaj regülatörü vardır ve ana olanı, krikodan on iki voltu Atmega 328'in ihtiyaç duyduğu 5 volta kadar ayarlayacak bir 7805'tir. Baskılı devre kartında ısıyı dağıtmaya yardımcı olmak için büyük bakır özellikler vardır. Uçları, delik kısmen delikle hizalanmış ve lehim yerinde olacak şekilde arka panele değecek şekilde bükün.

Adım 6: Soketler

Soketler, IC yongalarının lehimlenmeden takılmasına ve çıkarılmasına izin verir. Bunları sigorta olarak düşünüyorum çünkü ucuzlar ve patlamış bir çipi değiştirmenize veya geriye doğru takılırsa IC'yi yeniden yönlendirmenize izin veriyorlar. Bir uçlarında çipin yönünü gösteren bir bölme var, bu yüzden onu serigrafiyle eşleştirin. İki pimi lehimleyin ve ardından kalan pimleri lehimlemeden önce doğru şekilde oturduğunu doğrulayın.

Adım 7: Düğme

Arduino'larda genellikle, kapanırsa veya yeniden başlatılması gerekiyorsa çipi yeniden başlatmak için bir sıfırlama düğmesi bulunur. Sizinki sol üst köşede. Yerine bastırın ve lehimleyin.

Adım 8: LED'ler

Durumu belirtmek için bir dizi LED vardır. LED'lerin bir polaritesi vardır. Uzun bacak anottur veya pozitiftir ve yanında "+" işareti bulunan yuvarlak pedin içine girer. Kısa bacak katottur veya negatiftir ve kare pedin içine girer.

Renk isteğe bağlıdır, ancak genellikle şunu kullanırım:

• Çip iletişim kurarken veya programlanırken yanıp sönen RX/TX için sarı.
• Olayları belirtmek için program tarafından kullanılabilen D13 LED'i için yeşil.
• 5 volt gücü göstermek için kırmızı, USB veya güç jakı aracılığıyla kullanılabilir.

Adım 9: Seramik Kondansatörler

Seramik kapasitörlerin polaritesi yoktur.

Güç yumuşatma kapasitörleri, tipik olarak, güç kaynağından çiplere geçişleri gidermek için kullanılır. Değerler tipik olarak bileşenin veri sayfasında belirtilir.

Tasarımımızdaki her IC yongası, güç yumuşatma için 0.1 uF kapasitöre sahiptir.

3,3 voltluk regülatörün etrafındaki gücü yumuşatmak için iki adet 1uF kapasitör vardır.

Ek olarak, yazılım sıfırlama işlevinin zamanlamasına yardımcı olan bir 1uF kapasitör vardır.

Adım 10: Elektrolitik Kondansatörler

Elektrolitik Kapasitörler, gözlemlenmesi gereken bir polariteye sahiptir. Tipik olarak seramik kapasitörlerden daha büyük değerlere sahiptirler, ancak bu durumda 7805 regülatörünün etrafındaki güç yumuşatma için 0.33 uF kapasitörümüz var.

Cihazın uzun ayağı pozitiftir ve "+" ile işaretlenmiş kare pedin içine girer. Bunlar geriye doğru takılırsa "patlama" eğilimindedir, bu yüzden doğru yapın yoksa yenisine ihtiyacınız olacak.

Adım 11: 3.3 Voltaj Regülatörü

Atmega çipi 5 voltta çalışırken, FTDI USB çipinin doğru çalışması için 3,3 volta ihtiyacı var. Bunu sağlamak için bir MCP1700 kullanıyoruz ve çok az akım gerektirdiğinden, 7805 gibi büyük TO-220 paketi yerine transistörler gibi küçük bir TO-92-3 paketinde bulunuyor.

Cihaz düz bir yüze sahiptir. Serigrafiyle eşleştirin ve bileşen yüksekliğini tahtanın yaklaşık çeyrek inç yukarısına ayarlayın. Yerinde lehim.

Adım 12: Başlıklar

Arduino'nun güzelliği standartlaştırılmış ayak izi ve pin çıkışıdır. Başlıklar, gerektiğinde hızlı yapılandırmaların değiştirilmesine izin veren "kalkanların" takılmasına izin verir.

Genellikle her başlığın bir pimini lehimlerim ve ardından kalan pimleri lehimlemeden önce hizalamayı doğrularım.

Adım 13: Rezonatör

Atmega çipleri, 8 Mhz'ye kadar farklı frekanslarda çalışabilen dahili bir rezonatöre sahiptir. Harici bir zamanlama kaynağı, çipin 20 Mhz'ye kadar çalışmasına izin verir, ancak standart Arduino, orijinal tasarımda kullanılan Atmega8 yongalarının maksimum hızı olan 16 Mhz'yi kullanır.

Çoğu Arduino, daha doğru olan kristalleri kullanır, ancak ek kapasitörler gerektirir. Çoğu iş için yeterince doğru olan bir rezonatör kullanmaya karar verdim. Kutupluluğu yoktur, ancak ben genellikle işaretlemeyi dışa doğru bakarım, böylece meraklı yapımcılar standart bir kurulum çalıştırdığınızı söyleyebilir.

Adım 14: Sigorta

Çoğu Arduino'nun sigortası yoktur, ancak öğrenen herhangi bir Maker oldukça sık (en azından benim durumumda) işleri yanlış bağlar. Basit bir yeniden ayarlanabilen sigorta, çip değiştirmeyi gerektiren "sihirli dumanı" serbest bırakmaya yardımcı olacaktır. Bu sigorta fazla akım çekildiğinde açılacak, soğuduğunda kendini sıfırlayacaktır. Kutupluluğu yoktur ve bacaklardaki kıvrımlar onu tahtanın üzerinde tutar.

Adım 15: Başlıklar

İki başlık daha, bunlarda erkek iğneler var. USB konektörünün yanında, bir jumper kullanarak USB gücü ile jak arasında geçişe izin veren üç pim bulunur. Bir UNO'nun bunu otomatik olarak yapacak devreleri vardır, ancak ben bunu açık delik biçiminde kopyalayamadım.

İkinci başlık, altı pimli "sistem programlamasında" bir başlıktır. Bu, gerekirse Atmega'yı doğrudan yeniden programlamak için harici bir programlayıcının bağlanmasına izin verir. Kitimi satın alırsanız, çipte zaten yüklü bir donanım yazılımı bulunur veya Atmega soketten çıkarılabilir ve doğrudan bir programlama soketine yerleştirilebilir, bu nedenle bu başlık nadiren kullanılır ve bu nedenle isteğe bağlıdır.

Adım 16: Güç Girişi

Harici güç sağlamak için USB yerine standart 5,5 x 2,1 mm jak kullanılabilir. Bu, "Vin" işaretli pimi besler ve 5 volt yapan 7805 voltaj regülatörüne güç sağlar. Merkez pimi pozitiftir ve 12V daha tipik olmasına rağmen giriş 35V'a kadar olabilir.

Adım 17: USB

Leonardo gibi daha yeni Arduino'lar bir USB mikro bağlantısı kullanır, ancak orijinal USB B bağlantısı sağlam ve ucuzdur ve muhtemelen etrafta çok sayıda kablo vardır. İki büyük tırnak elektriksel olarak bağlı değildir, ancak mekanik dayanıklılık için lehimlenmiştir.

Adım 18: Cipsler

Çipleri takma zamanı. Yönü doğrulayın. Soket arkadaysa, çipin serigraf işaretleriyle eşleştiğinden emin olun. Çalıştığımız oryantasyonda, alttaki iki çip baş aşağı.

Çipi, bacaklar tutucularla hizalanacak şekilde yerleştirin. IC'ler, bacaklar hafif aralıklı olarak imalattan gelir, bu nedenle dikey olarak bükülmeleri gerekir. Bu genellikle benim kitlerimde sizin için zaten yapılır. Yönden emin olduğunuzda, çipin her iki tarafına hafifçe bastırın. Hiçbir bacağın kazayla katlanmadığından emin olmak için kontrol edin.

Adım 19: Önyükleyiciyi Sıfırlama

Önyükleyici, USB üzerinden kolayca kod yüklemeye izin veren çip üzerindeki küçük bir kod parçasıdır. Güncellemeleri aramak için açılışta ilk birkaç saniye çalışır ve ardından mevcut kodu başlatır.

Arduino IDE, bellenimin yanıp sönmesini kolaylaştırır, ancak harici bir programlayıcı gerektirir. Kendi AVR Programlayıcımı kullanıyorum ve elbette bunun için size bir kit satacağım. Bir programlayıcınız varsa, çipi doğrudan programlayabileceğiniz için gerçekten bir Arduino'ya ihtiyacınız yoktur. Bir çeşit civciv-yumurta olayı.

Başka bir seçenek de Atmega'yı üzerinde bir önyükleyici ile satın almaktır:

Dikkatli olmazsak, kolayca kendi Instructable'ına dönüşebileceği için size resmi Arduino talimatlarını göstereceğim:

Adım 20: Power Jumper'ı Kurun ve Bağlayın

Güç atlama kablosu, USB'den veya güç jakından 5 volt arasındaki güç kaynağını seçmenin manuel bir yoludur. Standart Arduino'ların otomatik olarak geçiş yapmak için devreleri var, ancak bunu açık delikli parçalarla kolayca uygulayamadım.

Jumper takılı değilse, güç yoktur. Jakı seçerseniz ve takılı hiçbir şey yoksa, güç yoktur. Bu yüzden gücünüzün olup olmadığını size göstermek için kırmızı bir LED vardır.

Başlangıçta, Arduino'nun USB üzerinden iletişim kurup kurmadığını görmek istersiniz, bu nedenle jumper'ı bu ayara getirin. Arduino'nuzu dikkatli bir şekilde bilgisayarınıza takın. "Tanınmayan bir USB aygıtı" alırsanız, fişi çekin ve sorun gidermeye başlayın.

Aksi takdirde, temel göz kırpma taslağını yüklemek için Arduino IDE'nizi kullanın. Tahta olarak "Arduino UNO" kullanın. Buradaki talimatları izleyin:

Adım 21: Sorun Giderme

İlk açılışta, her zaman başarı veya başarısızlık belirtileri ararsınız ve işler beklendiği gibi gitmezse kartı hemen fişten çekmeye hazırsınız. Başarı hemen gelmezse, kalbinizi kaybetmeyin. Çalıştaylarımda şunları teşvik etmeye çalışıyorum:

• Sabır, bu her zaman kolay değildir, ancak genellikle buna değer.
• Sebat, pes edersen sorunu çözemezsin.
• Olumlu Tutum, bunu yapmak için yardıma ihtiyacınız olsa bile bunu çözebilirsiniz.

Ne zaman bir problemle mücadele etsem, kendi kendime çözmenin ne kadar zor olduğunu, onu çözmenin ödülü veya öğrenmenin o kadar büyük olacağını söylerim.

Bunu akılda tutarak, basit şeylerle başlayın:

• Kartın arkasındaki lehim bağlantılarını inceleyin, şüpheli görünen herhangi bir bağlantıya rötuş yapın.
• IC yongalarının doğru yönde olduğunu ve yerleştirildiğinde hiçbir kablonun katlanmadığını kontrol edin.
• Fişe takıldığında kırmızı LED yanıyor mu? Değilse, güç atlama telinizi ve USB lehim bağlantılarınızı kontrol edin.
• Polariteye sahip diğer bileşenlerin doğru şekilde yönlendirildiğini kontrol edin.
• Hata mesajları veya bileşenlerin ısınması gibi diğer ipuçlarını arayın.

Hala sorun yaşıyorsanız, yardım isteyin. Instructables yazıyorum çünkü öğretmek ve öğrenmek isteyenlere yardım etmek istiyorum. Belirtilerin ne olduğuna ve hataları bulmak için hangi adımları uyguladığınıza dair iyi bir açıklama sağlayın. Tahtanın ön ve arka yüzünün yüksek çözünürlüklü bir fotoğrafı da yardımcı olabilir. Asla pes Etme. Her mücadele bir derstir.