Donanımınızı Test Etmek ve Uygulamak için Tinkercad Nasıl Kullanılır: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Devre simülasyonu, bilgisayar yazılımının bir elektronik devre veya sistemin davranışını simüle ettiği bir tekniktir. Yeni tasarımlar, devre veya sistem oluşturulmadan test edilebilir, değerlendirilebilir ve teşhis edilebilir. Devre simülasyonu, devre düzeyinde sorun giderme fiilen gerçekleşmeden önce veri toplamak için bir sistemde sorun gidermede yararlı bir araç olabilir. Bu, tasarımcının sistem fiilen inşa edilmeden önce bir tasarımın doğruluğunu ve verimliliğini belirlemesini sağlar. Sonuç olarak, kullanıcı, sistemleri fiilen fiziksel olarak inşa etmeden alternatif tasarımların yararlarını keşfedebilir. İnşaat aşamasından ziyade tasarım aşamasında belirli tasarım kararlarının etkilerini araştırarak, sistemi inşa etmenin toplam maliyeti önemli ölçüde azalır.

Bu nedenle, yazılım simülasyonu, devreyi fiziksel olarak yapmadan önce denemek için iyi bir yoldur. Tinkercad, herhangi bir fiziksel bağlantı kurmadan hatta herhangi bir donanım satın almadan donanımınızı ve yazılımınızı test etmenize yardımcı olacak web tabanlı bir simülasyon aracıdır.

Arduino'da giriş-çıkış pinlerinin eksikliğini hiç hissettiniz mi? Tonlarca LED sürmeyi düşündüyseniz veya LED Küp yapmak istiyorsanız, kesinlikle I/O pinlerinin eksikliğini hissettiğinizi düşünüyorum. Sadece 3 pin Arduino kullanarak sınırsız sayıda LED kullanabileceğinizi biliyor musunuz? Evet, shift register'lar bu sihri yapmanıza yardımcı olacaktır. Bu derste size 74HC595 kaydırma yazmaçlarını kullanarak sınırsız giriş ve çıkışı nasıl uygulayabileceğimizi göstereceğim. Örnek olarak, altı adet 7 segment ekran kullanarak termometre ve lüks metre ile dijital bir saat yapacağım. Sonunda donanım devresini yapmadan önce devreyi Tinkercad'de simüle ettim çünkü bunlarla çok fazla bağlantı var. Bir simülasyon sizi daha güvende hissettirebilir ve herhangi bir fiziksel deneme yanılma olmadan devrenizi sonlandırmayı test edebilirsiniz. Açıkçası, pahalı donanımınızdan ve değerli zamanınızdan tasarruf etmenize yardımcı olacaktır.

Simülasyona buradan ulaşabilirsiniz:

Adım 1: Donanımınızı Yanmaktan Koruyun

Diğer elektronik devreler gibi LED devreleri de akıma karşı çok hassastır. Nominal akımdan daha fazla akım akarsa LED yanar (örn. 20mA). Devreleri veya LED'leri yakmadan uygun parlaklık için uygun bir direnç seçimi çok önemlidir.

Tinkercad devreleri mükemmel bir özelliğe sahiptir. Devre elemanlarından anma akımından daha fazlasının geçip geçmediğini gösterir. Aşağıdaki devrede, herhangi bir direnç olmadan yedi segmentli bir ekranı doğrudan bir kaydırma yazmacına bağladım. Yedi segmentli ekran için bile kayıt için güvenli değildir ve bu bağlantı ile her ikisi de yakılabilir. Tinkercad gerçeği kırmızı yıldızlarla gösteriyor.

Aşağıdaki devrede LED'in her bir segmentine bir adet 180 ohm'luk direnç ekledim. Ekran için kaydedilen ekranın her bir bölümünden yaklaşık 14.5mA akım akar. Ancak simülasyondan, bu direnç değerinin IC için güvenli olmadığı görülebilir. Kaydırmalı yazmacın maksimum akım kapasitesi 50mA'dır. Bu nedenle, IC, ekranın segmentinde üçe kadar güvenlidir (14.5 x 3 = 43.5mA). Üçten fazla segment olursa, IC yakılabilir (örn. 14,5 x 4 = 58mA). Yapımcının çoğu bu gerçeğe dikkat etmiyor. Direnç değerini sadece ekranı dikkate alarak hesaplarlar.

Ama Tinkercad'deki devreyi simüle ederlerse bu hatayı yapma şansı sıfıra iner. Çünkü Tinkercad kırmızı yıldızı göstererek sizi uyaracaktır.

Aşağıdaki şekilde olduğu gibi fare imlecini yıldızın üzerine getirdiğinizde durumu gözlemleyebilirsiniz.

Aşağıdaki tasarım, ekranın her bölümü için 470 ohm direnç seçtiğim yerde mükemmeldir. Devre simüle edilirken ataşe Arduino taslağı kullanıldı.

Adım 2: Gerilim, Akım, Direnç ve Dalga Şeklini Ölçün

Akım ve voltajı ölçmek elektronik devreler için büyük bir güçlüktür, özellikle birden fazla paralel ölçüm yapılması gerekir. Tinkercad simülasyonu bu sorunu çok kolay çözebilir. Akım gerilimini ve direncini çok kolay ölçebilirsiniz. Bunu aynı anda birden fazla şube için yapabilirsiniz. Aşağıdaki kurulum, devrenin toplam akımını ve voltajını gösterir.

Dalga şeklini gözlemlemek ve frekansı ölçmek için bir osiloskop da kullanabilirsiniz.

Arduino'dan saat sinyalini gösteren yukarıdaki kurulum osiloskopunda. Aynı anda çok etkili olan birden fazla dalın akımını ve voltajını da ölçebilirsiniz. Pratik bir devreden multimetre kullanarak aynı anda birden fazla dal akımını ölçmek istiyorsanız çok zor olacaktır. Ancak Tinkercad'de bunu çok kolay bir şekilde yapabilirsiniz. Aşağıdaki devrede farklı dallardan gelen akımı ölçmek için birden fazla ampermetre kullandım.

Adım 3: Program Yazma ve Seri Monitörü Kullanma

Tinkercad devresinin ilginç ve kullanışlı özelliklerinden biri de kod düzenleyiciye sahip olması ve Arduino ve ESP8266 için doğrudan ortamından program yazabilmenizdir. Blok modunu seçerek de grafik ortamı kullanarak bir program geliştirebilirsiniz. Programlama deneyimi olmayan yapımcı ve hobiler için çok yararlıdır.

Ayrıca, kodunuzda hata ayıklayabileceğiniz yerleşik bir Hata Ayıklayıcıya sahiptir. Hata ayıklayıcı, kodunuzdaki hatayı (hatayı) belirlemenize ve düzeltmenize (hata ayıklamanıza) yardımcı olacaktır.

Tinkercad devresi de seri monitöre sahiptir ve sensör değerini izleyebilir ve devrenizi çok kolay bir şekilde hata ayıklayabilirsiniz. Aşağıdaki devre PIR ve ultrasonik sensörü test etmek ve seri monitörde verileri on=bserve etmek için kullanıldı.

Devreye linkten ulaşabilirsiniz:

Adım 4: Büyük ve Karmaşık Devre Simülasyonu (Termometreli ve Lüks Ölçerli Saat)

Tinkercad'de herhangi bir karmaşık devreyi pratik olarak yapmadan önce simüle edebilirsiniz. Size değerli zaman kazandırabilir. Karmaşık bir devrede hata yapma olasılığı çok yüksektir. Önce Tinkercad'de test ederseniz çok etkili olabilir çünkü devrenizin ve programınızın çalışıp çalışmayacağını bilirsiniz. Sonuç olarak, devrenizi ihtiyacınıza göre değiştirebilir ve güncelleyebilirsiniz.

Tinkercad'de karmaşık bir devreyi simüle ettim ve bu termometreli ve lüksmetreli bir saat devresidir. Devre, 5V regülatörlü 9V pilden güç alır. Saat, dakika ve saniye ile zamanı görüntülemek için altı, yedi segmentli ekran kullanılır. Saati ayarlamak için tek analog giriş kullanan dört düğme kullanılır. Alarmı ayarlamak için bir sesli uyarıcı bağlanır. LM35 IC, ortamın sıcaklığını algılamak için kullanılır. Lüksü ölçmek için bir ortam ışığı sensörü kullanılır.

Arduino pin #7 için dijital bir düğme anahtarı kullanılır. Bu düğme anahtarı seçeneği değiştirmek için kullanılır. Varsayılan olarak zamanı gösterir veya saat modunda çalışır. İlk basışta sıcaklığı, ikinci basışta lux seviyesini gösterir.

Adım 5: Donanımla Uygulama

Devreyi simüle edip programı ve direnç değerini ayarladıktan sonra devreyi pratik olarak uygulamanın tam zamanı. Bir yerde sergilemek için bir prototip yapmak istiyorsanız, devre tahtası üzerinde pratik bir devre uygulanabilir. Breadboard devresinin bazı avantajları ve dezavantajları vardır. Breadboard devresinin ana avantajı, kolayca değiştirilebilir olması ve bunun için herhangi bir lehimlemeye gerek olmamasıdır. Öte yandan, breadboard devresinin bağlantısı çok kolay bir şekilde gevşeyebilir ve karmaşık bir devreyi tanımlamak çok zordur.

Pratik kullanım için yapmak istiyorsanız lehimli PCB devresi en iyisidir. Evde çok kolay bir şekilde kendi PCB devrenizi yapabilirsiniz. Bunun için özel bir alet gerekmez. DIY PCB hakkında bilgi edinmek istiyorsanız, bu güzel Instructables'ı takip edebilirsiniz.

1. Rewap ile adım adım ev yapımı PCB.

2. Pinomelean tarafından PCB yapım kılavuzu

Ayrıca profesyonel bir PCB için çevrimiçi sipariş verebilirsiniz. Birçok üretici, çok düşük bir fiyata PCB baskı hizmeti sunmaktadır. SeeedStudio Fusion PCB ve JLCPCB en önde gelen iki servis sağlayıcıdır. Bunlardan birini deneyebilirsiniz.

[Not: Bazı resimler internetten toplanmıştır.]

Electronics Tips & Tricks Challenge'da İkincilik Ödülü