DIY Arduino-Compatible Clone: 21 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang Arduino ay ang tunay na tool sa arsenal ng Gumagawa. Dapat ay makabuo ka ng sarili! Sa mga unang araw ng proyekto, noong 2005, ang disenyo ay bahagi ng buong butas at ang komunikasyon ay sa pamamagitan ng isang serial cable na RS232. Ang mga file ay magagamit pa rin, kaya maaari kang gumawa ng iyong sarili, at mayroon ako, ngunit hindi maraming mga computer ang may mas lumang mga serial port.

Sumunod sa ilang sandali ang bersyon ng Arduino USB, at marahil ay nag-ambag ng malaki sa tagumpay ng proyekto sapagkat pinapayagan nito ang madaling koneksyon at komunikasyon. Ito ay, gayunpaman ay nagmula sa isang gastos: ang FTDI chip ng komunikasyon ay dumating lamang sa isang pang-mount na pakete. Ang mga plano ay magagamit pa rin para dito, ngunit ang pang-mount na paghihinang na lampas sa karamihan sa mga nagsisimula.

Ang mga mas bagong Arduino board ay gumagamit ng 32U4 chips na may built in USB (Leonardo), o magkakahiwalay na Atmel chips para sa USB (UNO), pareho na iniiwan pa rin kami sa ibabaw na teritoryo ng bundok. Sa isang punto mayroong "TAD" mula sa Mga Mapanganib na Device na gumamit ng isang through hole PIC upang gawin ang USB, ngunit wala akong mahahanap na natira sa web ng mga ito.

Kaya narito tayo. Matibay akong naniniwala na ang isang nagsisimula, tulad ng isang Jedi Knight, ay dapat na makabuo ng kanilang sariling Arduino (light saber). "Isang sandata ng sandata mula sa isang mas sibilisadong edad". Ang aking solusyon: gumawa ng isang through-hole FTDI chip gamit ang isang mount mount package! Pinapayagan akong gawin ang mount mount, at ialok ang natitirang proyekto bilang DIY through-hole! Dinisenyo ko rin ito sa Open Source KiCad, upang maaari mong pag-aralan ang mga file ng disenyo, baguhin ang mga ito, at paikutin ang iyong sariling bersyon.

Kung sa tingin mo ito ay isang hangal na ideya, o pag-ibig sa ibabaw ng pag-solder, suriin ang aking Leonardo Clone, kung hindi man, basahin…

Hakbang 1: Mga Bahagi at Mga Pantustos

Ang buong singil ng mga materyales ay matatagpuan sa

Ang mga natatanging bahagi nito ay ang mga circuit board, isa para sa Arduino, at isa para sa FTDI chip. Maaari kang magkaroon ng OSH Park na gawin ang mga ito para sa iyo, o gamitin ang mga file ng disenyo sa iyong paboritong board house.

Ang isang kit para sa proyektong ito ay magagamit sa Tindie.com. Ang pagbili ng kit ay makatipid sa iyo ng oras at gastos ng pag-order mula sa maraming iba't ibang mga vendor at maiiwasan ang minimum na premium ng order ng PCB. Magbibigay din ito sa iyo ng isang nasubok na ibabaw na naka-mount na FDTI through-hole chip pati na rin ang isang paunang naka-flash na Atmega.

Mga tool at Kagamitan: Para sa aking mga pagawaan, ginagamit ko ang SparkFun's Beginner's ToolKit na mayroong karamihan sa kailangan mo:

• Panghinang.
• Panghinang
• Mga niper ng wire
• Ang lumalagong tirintas (sana ay hindi kinakailangan, ngunit hindi mo alam).

Hakbang 2: Mga Babae at Ginoo, Simulan ang Iyong Mga Bato

Hindi ko susubukan at turuan kang maghinang. Narito ang isang pares ng aking mga paboritong video na ipinapakita itong mas mahusay kaysa sa magagawa ko:

• Carrie Ann mula sa Geek Girl Diaries.
• Colin mula sa Adafruit

Sa pangkalahatan:

• Hanapin ang lokasyon sa PCB gamit ang mga marka ng screen ng seda.
• Baluktot ang mga bahagi ng lead upang magkasya sa pag-print ng paa.
• Maghinang ng mga lead.
• Putulin ang mga lead

Hakbang 3: Mga Resistor

Magsimula tayo sa mga resistors dahil ang mga ito ang pinaka-sagana, pinakamababang upuan, at pinakamadaling maghinang. Ang mga ito ay higit na lumalaban sa init at bibigyan ka ng pagkakataon na magsipilyo sa iyong pamamaraan. Wala rin silang polarity, kaya maaari mong ilagay ang mga ito sa alinmang paraan.

• Magsimula sa tatlong 10K ohm (kayumanggi - itim - orange -gold), na nasa ilang mga lugar sa pisara (tingnan ang larawan). Ito ang mga "pull-up" na resistor na panatilihin ang signal sa 5V maliban kung aktibo silang mabababa.
• Pares ng 22 ohm (pula - pula - itim - ginto) ay nasa itaas na kaliwang sulok. Ito ay bahagi ng circuit ng komunikasyon ng USB.
• Pares ng 470 ohm (Dilaw, Lila, Kayumanggi, Ginto) ang susunod na bumaba. Ito ang kasalukuyang naglilimita ng mga resistors para sa RX / TX LEDs.
• Single 4.7K ohm (Dilaw, lila, Pula, Ginto). Isang kakatwang bola para sa signal ng FTDI VCC.
• At sa wakas, isang pares ng 1K ohm (Kayumanggi, Itim, Pula, Ginto). Ito ang kasalukuyang naglilimita ng mga resistors para sa lakas at D13 LEDs (330 ohm ay gagana, ngunit hindi ko gusto ang mga ito masyadong maliwanag).

Hakbang 4: Diode

Susunod na mayroon kaming diode na nagpoprotekta sa circuit mula sa reverse current mula sa power jack. Karamihan, ngunit hindi lahat ng mga bahagi ay hindi maganda ang reaksyon upang baligtarin ang polarity.

Mayroon itong polarity na minarkahan ng isang bandang pilak sa isang dulo.

Itugma ito sa pagmamarka ng sutla na screen at panghinang sa lugar.

Hakbang 5: Voltage Regulator (5V)

Mayroong dalawang mga regulator ng boltahe, at ang pangunahing isa ay isang 7805 na magsasaayos ng labindalawang volts mula sa jack hanggang sa 5 volts na kailangan ng Atmega 328. Mayroong mga malalaking tampok na tanso sa naka-print na circuit board upang matulungan na matanggal ang init. Bend ang mga lead upang ang likod ay hawakan ang board na may butas na nakahanay sa butas sa bahagi at panghinang sa lugar.

Hakbang 6: Mga Socket

Pinapayagan ng mga socket na ipasok at alisin ang mga IC chip nang walang paghihinang. Iniisip ko ang mga ito bilang seguro dahil ang mga ito ay mura at pinapayagan kang palitan ang isang tinatangay ng chip o reorient ang IC kung ilagay sa paatras. Mayroon silang divot sa isang dulo upang maipakita ang direksyon ng maliit na tilad, kaya't itugma ito sa screen ng seda. Maghinang ng dalawang mga pin at pagkatapos ay i-verify na ito ay nakaupo nang tama bago maghinang ng natitirang mga pin.

Hakbang 7: Button

Karaniwang may isang pindutan ng pag-reset ang Arduino upang muling simulan ang maliit na tilad kung mag-hang up ito o kailangang i-restart. Ang sa iyo ay nasa kaliwang sulok sa itaas. Pindutin ito sa lugar at maghinang.

Hakbang 8: Mga LED

Mayroong isang bilang ng mga LEDs upang ipahiwatig ang katayuan. Ang mga LED ay may polarity. Ang mahabang binti ay ang anod, o positibo, at pumupunta sa bilog na pad na may katabing "+". Ang maikling binti ay ang katod, o negatibo, at pumupunta sa square pad.

Ang kulay ay arbitraryo, ngunit karaniwang ginagamit ko:

• Dilaw para sa RX / TX na kumurap kapag ang chip ay nakikipag-usap o nai-program.
• Green para sa D13 LED na maaaring magamit ng programa upang tukuyin ang mga kaganapan.
• Ang pula upang ipakita ang 5 volt na lakas ay magagamit alinman sa pamamagitan ng USB o ng power jack.

Hakbang 9: Mga Ceramic Capacitor

Ang mga ceramic capacitor ay walang polarity.

Karaniwang ginagamit ang mga capacitor na pampakinis ng kuryente upang alisin ang mga transient mula sa power supply hanggang sa mga chip. Karaniwang tinukoy ang mga halaga sa sheet ng data ng bahagi.

Ang bawat IC chip sa aming disenyo ay may 0.1uF capacitor para sa power smoothing.

Mayroong dalawang 1uF capacitor para sa pagpapakinis ng kuryente sa paligid ng 3.3 volt regulator.

Bilang karagdagan, mayroong isang 1uF capacitor na makakatulong sa oras ng pag-andar ng pag-reset ng software.

Hakbang 10: Mga Electrolytic Capacitor

Ang mga Electrolytic Capacitor ay mayroong polarity na dapat sundin. Karaniwan silang nagmumula sa mas malaking halaga kaysa sa mga ceramic capacitor, ngunit sa kasong ito mayroon kaming 0.33 uF capacitor para sa power smoothing sa paligid ng 7805 regulator.

Ang mahabang paa ng aparato ay positibo at papunta sa square pad na may markang "+". Ang mga ito ay may posibilidad na pumunta "pop" kung ilagay sa paatras, kaya't ayusin ito nang maayos o kakailanganin mo ng kapalit.

Hakbang 11: 3.3 Voltage Regulator

Habang ang Atmega chip ay tumatakbo sa 5 volts, ang FTDI USB chip ay nangangailangan ng 3.3 volts upang gumana nang tama. Upang maibigay ito, gumagamit kami ng isang MCP1700 at dahil nangangailangan ito ng napakakaunting kasalukuyang, nasa isang maliit na TO-92-3 na pakete tulad ng mga transistor sa halip na ang malaking pakete ng TO-220 tulad ng 7805.

Ang aparato ay may isang patag na mukha. Itugma ito sa screen ng seda at ayusin ang taas ng bahagi ng halos isang-kapat na pulgada sa itaas ng pisara. Maghinang sa lugar.

Hakbang 12: Mga Header

Ang kagandahan ng Arduino ay ang standardized footprint at pinout. Pinapayagan ng mga header ang pag-plug sa "mga kalasag" na nagpapahintulot sa mabilis na pagbabago ng mga mahirap na pagsasaayos kung kinakailangan.

Karaniwan akong naghinang ng isang pin ng bawat header at pagkatapos ay napatunayan ang pagkakahanay bago maghinang ng natitirang mga pin.

Hakbang 13: Resonator

Ang mga chip ng Atmega ay may panloob na resonator na maaaring tumakbo sa iba't ibang mga frequency hanggang sa 8 Mhz. Pinapayagan ng isang panlabas na mapagkukunan ng tiyempo ang chip upang tumakbo hanggang sa 20 Mhz, ngunit, ang karaniwang Arduino ay gumagamit ng 16 Mhz na kung saan ay ang pinakamataas na bilis ng Atmega8 chips na ginamit sa orihinal na disenyo.

Karamihan sa mga kristal ng paggamit ng Arduino, na mas tumpak, ngunit nangangailangan sila ng karagdagang mga capacitor. Nagpasya akong gumamit ng isang resonator, na sapat na tumpak para sa karamihan ng trabaho. Wala itong polarity, ngunit karaniwang hinaharap ko ang pagmamarka sa labas upang masabihan ka ng mga nagtataka na gumagawa ka ng isang karaniwang pag-set up.

Hakbang 14: Fuse

Karamihan sa Arduino ay walang mga piyus, ngunit ang anumang Tagagawa na natututo ay madalas (hindi bababa sa aking kaso) na nai-hook nang mali ang mga bagay. Ang isang simpleng muling maitakda na piyus ay makakatulong na maiwasan ang paglabas ng "magic usok" na nangangailangan ng kapalit ng maliit na tilad. Ang piyus na ito ay magbubukas kung ang sobrang kasalukuyang hinugot, at ire-reset ang sarili nito kapag lumamig ito. Ito ay walang polarity, at kinks sa mga binti hawakan ito sa itaas ng board.

Hakbang 15: Mga Header

Dalawang iba pang mga header, ang isang ito ay may mga lalaking pin. Malapit sa konektor ng USB ang tatlong mga pin na nagpapahintulot sa paglipat sa pagitan ng USB power at ng jack gamit ang isang jumper. Ang isang UNO ay may kalikutan upang gawin ito nang awtomatiko, ngunit hindi ko nagawang gayahin iyon sa through-hole form.

Ang pangalawang header ay isang anim na pin na "sa system programming" na header. Pinapayagan nito ang pagkonekta ng isang panlabas na programmer upang reprogram ang direktang Atmega kung kinakailangan. Kung bibili ka ng aking kit, ang chip ay mayroon nang firmware na na-load, o ang Atmega ay maaaring alisin mula sa socket at ilagay nang direkta sa isang socket ng programa, kaya ang header na ito ay bihirang ginagamit at samakatuwid ay opsyonal.

Hakbang 16: Power Jack

Sa halip na USB, ang isang karaniwang 5.5 x 2.1 mm jack ay maaaring magamit upang magdala ng panlabas na lakas. Nagbibigay ito ng pin na minarkahang "Vin" at pinapagana ang 7805 boltahe regulator na gumagawa ng 5 volts. Ang center pin ay positibo at ang input ay maaaring hanggang sa 35V, bagaman ang 12V ay mas tipikal.

Hakbang 17: USB

Ang mga mas bagong Arduino tulad ng Leonardo ay gumagamit ng isang USB micro connection, ngunit ang orihinal na koneksyon sa USB B ay matatag at murang at marahil ay maraming mga kable ang nakalatag. Ang dalawang malalaking tab ay hindi konektado sa kuryente, ngunit hinihinang ito para sa lakas na mekanikal.

Hakbang 18: Mga Chip

Oras upang mai-install ang mga chips. Patunayan ang oryentasyon. Kung ang socket ay nasa paatras, tiyakin lamang na ang chip ay tumutugma sa mga marka ng sutla na screen. Sa oryentasyon na pinagtatrabahuhan namin, ang ilalim ng dalawang chips ay baligtad.

Ipasok ang maliit na tilad upang ang mga binti ay nakahanay sa mga hawak. Ang mga IC ay nagmula sa paggawa na may mga binti na medyo splayed, kaya kailangan na baluktot sa patayo. Ito ay karaniwang ginagawa na para sa iyo sa aking mga kit. Kapag sigurado ka na sa orientation, dahan-dahang pindutin ang magkabilang panig ng maliit na tilad. Suriin upang matiyak na walang mga binti ang nakatiklop nang hindi sinasadya.

Hakbang 19: Flashing ang Bootloader

Ang bootloader ay isang maliit na piraso ng code sa chip na nagbibigay-daan sa pag-load ng code nang madali sa pamamagitan ng USB. Tumatakbo ito para sa unang ilang segundo sa lakas upang maghanap ng mga update, at pagkatapos ay ilulunsad ang umiiral na code.

Ginagawa ng Arduino IDE na madali ang flashing firmware, ngunit nangangailangan ito ng isang panlabas na programmer. Gumagamit ako ng aking sariling AVR Programmer, at syempre, ibebenta ka ng isang kit para doon. Kung mayroon kang isang programmer, hindi mo talaga kailangan ng isang Arduino dahil maaari mong mai-program ang chip nang direkta. Uri ng isang bagay na sisiw at itlog.

Ang isa pang pagpipilian ay bilhin ang Atmega na may bootloader na naroroon:

Ituturo ko sa iyo ang opisyal na mga tagubilin sa Arduino dahil madali itong mapupunta sa sariling Ituturo kung hindi kami maingat:

Hakbang 20: I-install ang Power Jumper at Kumonekta

Ang power jumper ay isang manu-manong paraan ng pagpili ng mapagkukunan ng lakas sa pagitan ng 5 volts mula sa USB o ng power jack. Ang mga Standard Arduinos ay may circuitry upang awtomatikong lumipat, ngunit hindi ko ito madaling ipatupad sa pamamagitan ng mga bahagi ng butas.

Kung ang jumper ay hindi na-install, walang lakas. Kung pinili mo ang jack, at walang naka-plug in, walang lakas. Iyon ang dahilan kung bakit mayroong isang pulang LED upang ipakita sa iyo kung mayroon kang kapangyarihan.

Sa una, nais mong makita kung ang Arduino ay nakikipag-usap sa pamamagitan ng USB, kaya ilagay ang jumper sa setting na iyon. I-plug ang iyong Arduino sa iyong computer sa relo nang maingat. Kung nakakuha ka ng isang "hindi kilalang USB device", tanggalin ang plug at simulan ang pag-shoot ng problema.

Kung hindi man, gamitin ang iyong Arduino IDE upang mai-upload ang pangunahing blink sketch. Gumamit ng "Arduino UNO" bilang pisara. Sundin ang mga tagubilin dito:

Hakbang 21: Pag-troubleshoot

Sa paunang pag-upo ng lakas, palagi kang naghahanap ng mga pahiwatig ng tagumpay o pagkabigo, at handa mong i-unplug ang board nang mabilis kung ang mga bagay ay hindi nangyayari tulad ng inaasahan. Huwag malaya ang puso kung ang tagumpay ay hindi kaagad. Sa aking mga pagawaan, sinisikap kong hikayatin ang:

• Ang pasensya, hindi ito laging madali, ngunit karaniwang sulit ito.
• Pagpupumilit, hindi mo malulutas ang problema kung susuko ka.
• Positibong Saloobin, malalaman mo ito, kahit na kailangan mo ng tulong upang magawa ito.

Kung kailan man ako nakikipaglaban sa isang problema, palagi kong sinasabi sa aking sarili na mas mahirap ito upang malutas, mas malaki ang gantimpala o pag-aaral para sa paglutas nito.

Sa pagiisip na iyon, magsimula sa simpleng mga bagay-bagay:

• Suriin ang mga solder joint sa likod ng board, retouching ang anumang kasukasuan na mukhang hinala.
• Suriin na ang mga IC chip ay nasa tamang oryentasyon at wala sa mga lead ang natitiklop kapag naipasok.
• Naka-on ba ang pulang LED kapag naka-plug in? Kung hindi, suriin ang iyong power jumper at USB solder joint.
• Suriin na ang iba pang mga bahagi na may polarity ay tama na nakatuon.
• Maghanap ng iba pang mga pahiwatig tulad ng mga mensahe ng error o mga sangkap na nag-iinit.

Kung nagkakaproblema ka pa rin, humingi ng tulong. Nagsusulat ako ng mga Instructable dahil nais kong magturo at makatulong sa mga nais matuto. Magbigay ng isang mahusay na paglalarawan kung ano ang mga sintomas at kung anong mga hakbang ang nagawa mo upang makahanap ng mga pagkakamali. Ang isang mataas na resolusyon ng litrato ng harap at likod ng board ay maaaring makatulong din. Huwag sumuko. Ang bawat pakikibaka ay isang aralin.