DIY Arduino-versoenbare kloon: 21 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Die Arduino is die uiteindelike hulpmiddel in die Maker se arsenaal. U behoort u eie te kan bou! In die vroeë dae van die projek, omstreeks 2005, was die ontwerp slegs deur-gat-dele en kommunikasie was via 'n RS232-seriële kabel. Die lêers is nog beskikbaar, sodat u dit self kan maak, en ek het, maar nie baie rekenaars het die ouer seriële poorte nie.

Die Arduino USB -weergawe het kort daarna gevolg en het waarskynlik baie bygedra tot die sukses van die projek omdat dit maklike verbinding en kommunikasie moontlik gemaak het. Dit kos egter 'n prys: die FTDI -kommunikasie -chip kom slegs in 'n oppervlakmonteringspakket. Daar is ook nog planne daarvoor beskikbaar, maar soldeer op die oppervlak kan die meeste beginners nie te bowe gaan nie.

Nuwer Arduino -borde gebruik 32U4 -skyfies met ingeboude USB (Leonardo), of aparte Atmel -skyfies vir USB (UNO), wat albei ons steeds in die oppervlakte laat berg. Op 'n stadium was daar 'TAD' van Dangerous Devices wat 'n deur -gat -PIC gebruik het om USB te doen, maar ek kan niks op die web van hulle vind nie.

So hier is ons. Ek glo vas dat 'n beginner, soos 'n Jedi Knight, hul eie Arduino (ligte sabel) moet kan bou. '' N Elegante wapen uit 'n meer beskaafde era '. My oplossing: maak 'n FTDI-chip deur die gat met behulp van 'n oppervlakmonteringspakket! Dit laat my toe om die oppervlak te monteer en die oorblywende projek as 'n selfgemaakte deur te bied! Ek het dit ook in Open Source KiCad ontwerp, sodat u die ontwerplêers kan bestudeer, dit kan aanpas en u eie weergawe kan draai.

As u dink dat dit 'n dom idee is, of u hou van soldeer op die oppervlak, kyk dan na my Leonardo Clone, anders lees verder…

Stap 1: Onderdele en voorrade

Die volledige materiaalbrief is geleë op

Die unieke dele hiervan is die printplate, een vir die Arduino en een vir die FTDI -chip. U kan OSH Park vir u laat maak, of die ontwerp lêers saam met u gunsteling plankhuis gebruik.

'N Kit vir hierdie projek is beskikbaar op Tindie.com. As u die kit koop, bespaar u tyd en koste om by verskillende verskaffers te bestel en vermy u die minimum PCB -bestelpremie. Dit bied u ook 'n getoetste FDTI-deurskyfie op die oppervlak, sowel as 'n vooraf geflitsde Atmega.

Gereedskap en toebehore: Vir my werkswinkels gebruik ek SparkFun's Beginner's ToolKit, wat die meeste bevat van wat u nodig het:

• Soldeerbout.
• Soldeer
• Draadknippers
• Desolderende vlegsel (hopelik nie nodig nie, maar jy weet nooit).

Stap 2: Dames en here, begin met die strykysters

Ek gaan nie probeer om jou te leer soldeer nie. Hier is 'n paar van my gunsteling video's wat dit baie beter wys as wat ek kan:

• Carrie Ann van Geek Girl Diaries.
• Colin van Adafruit

Oor die algemeen:

• Vind die ligging op die PCB met behulp van die syskermmerke.
• Buig die komponentleidings om by die voetafdruk te pas.
• Soldeer die leidrade.
• Sny die leidrade af

Stap 3: Weerstande

Kom ons begin met weerstande, want dit is die volopste, laagste sitplek en die maklikste om te soldeer. Hulle is meer hittebestand en gee u die geleentheid om u tegniek op te knap. Hulle het ook geen polariteit nie, sodat u dit in beide opsigte kan plaas.

• Begin met die drie 10K ohm (bruin - swart - oranje -goud), wat op 'n paar plekke op die bord is (sien prentjie). Dit is 'optrek'-weerstande wat die sein op 5V hou, tensy dit aktief laag trek.
• 'N Paar 22 ohm (rooi - rooi - swart - goud) is in die linker boonste hoek. Dit is deel van die USB -kommunikasiebaan.
• 'N Paar 470 ohm (geel, violet, bruin, goud) is die volgende. Dit is stroombeperkende weerstande vir die RX/TX LED's.
• Enkele 4,7K ohm (geel, violet, rooi, goud). 'N Vreemde bal vir die FTDI VCC-sein.
• En laastens 'n paar 1K ohm (bruin, swart, rooi, goud). Dit is stroombeperkende weerstande vir die krag- en D13 -LED's (330 ohm sou werk, maar ek hou nie van hulle te helder nie).

Stap 4: Diode

Vervolgens het ons die diode wat die stroombaan beskerm teen teenstroom uit die aansluiting. Die meeste, maar nie alle komponente nie, sal swak reageer op polariteit.

Dit het 'n polariteit wat gekenmerk word deur 'n silwer band aan die een kant.

Pas dit by die merk van die syskerm en soldeer in plek.

Stap 5: Spanningsreguleerder (5V)

Daar is twee spanningsreguleerders, en die belangrikste is 'n 7805 wat twaalf volt van die domkrag af reguleer tot 5 volt wat die Atmega 328 benodig. Daar is groot koperfunksies op die printplaat om hitte te versprei. Buig die leidings sodat die agterkant die bord raak met die gat in lyn met die gat gedeeltelik en soldeer in plek.

Stap 6: voetstukke

Met voetstukke kan IC -skyfies ingevoeg en verwyder word sonder om te soldeer. Ek beskou dit as versekering, want dit is goedkoop en laat jou toe om 'n skyfie te vervang of die IC te heroriënteer as jy dit agteruit sit. Hulle het 'n spleet aan die een kant om die rigting van die chip aan te dui, so pas dit by die syskerm. Soldeer twee penne en verifieer dat dit reg is voordat u die oorblywende penne soldeer.

Stap 7: knoppie

Arduino's het gewoonlik 'n reset -knoppie om die chip weer te begin as dit ophang of weer moet begin. Die uwe is in die linker boonste hoek. Druk dit op sy plek en soldeer.

Stap 8: LED's

Daar is 'n aantal LED's om die status aan te dui. LED's het 'n polariteit. Die lang been is die anode, of positief, en gaan in die ronde pad met die "+" langsaan. Die kort been is die katode, of negatief, en gaan in die vierkantige pad.

Die kleur is willekeurig, maar ek gebruik gewoonlik:

• Geel vir RX/TX wat flikker as die chip kommunikeer of geprogrammeer word.
• Groen vir die D13 LED wat deur die program gebruik kan word om gebeure aan te dui.
• Rooi om te wys dat 5 volt krag beskikbaar is, hetsy via USB of die kragaansluiting.

Stap 9: Keramiek -kondensators

Keramiek kapasitors het geen polariteit nie.

Kraguitstrykende kapasitors word tipies gebruik om oorgange van die kragtoevoer na skyfies te verwyder. Die waardes word tipies gespesifiseer in die datablad van die komponent.

Elke IC -chip in ons ontwerp het 'n 0.1uF -kondensator vir kragstryk.

Daar is twee 1uF -kondensators om die krag rondom die 3.3 volt -reguleerder glad te maak.

Boonop is daar 'n 1uF -kapasitor wat help met die tydsberekening van die sagteware -herstelfunksie.

Stap 10: Elektrolitiese kondensators

Elektrolitiese kondensators het wel 'n polariteit wat in ag geneem moet word. Hulle kom tipies in groter waardes as keramiek -kondensators, maar in hierdie geval het ons 'n 0,33 uF -kondensator vir kragverligting rondom die 7805 -reguleerder.

Die lang been van die toestel is positief en gaan in die vierkantige blokkie wat met '+' gemerk is. Dit is geneig om te "pop" as dit agteruit geplaas word, dus kry dit reg, anders benodig u 'n plaasvervanger.

Stap 11: 3.3 Spanningsreguleerder

Terwyl die Atmega -chip op 5 volt werk, benodig die FTDI USB -chip 3,3 volt om korrek te werk. Om dit te kan gebruik, gebruik ons 'n MCP1700 en aangesien dit baie min stroom benodig, is dit in 'n klein TO-92-3-pakket soos transistors in plaas van die groot TO-220-pakket soos die 7805.

Die toestel het 'n plat gesig. Pas dit by die syskerm en pas die hoogte van die komponent ongeveer 'n kwart duim bokant die bord aan. Soldeer in plek.

Stap 12: Opskrifte

Die skoonheid van Arduino is die gestandaardiseerde voetspoor en pinout. Met die opskrifte kan u "skilde" inskakel waarmee u die moeilike konfigurasies vinnig kan verander, indien nodig.

Ek soldeer gewoonlik een pen van elke kop in en verifieer dan die belyning voordat ek die oorblywende penne soldeer.

Stap 13: Resonator

Atmega -skyfies het 'n interne resonator wat op verskillende frekwensies tot 8 Mhz kan werk. Met 'n eksterne tydsberekening kan die chip tot 20 MHz hardloop, maar die standaard Arduino gebruik 16 Mhz, wat die maksimum snelheid was van die Atmega8 -skyfies wat in die oorspronklike ontwerp gebruik is.

Die meeste Arduino's gebruik kristalle, wat meer akkuraat is, maar dit benodig ekstra kapasitors. Ek het besluit om 'n resonator te gebruik, wat akkuraat genoeg is vir die meeste werk. Dit het nie 'n polariteit nie, maar ek kyk gewoonlik na buite, sodat nuuskierige vervaardigers kan weet dat u 'n standaardinstelling het.

Stap 14: Lont

Die meeste Arduino het nie lont nie, maar enige Maker wat leer, sal dinge (ten minste in my geval) gereeld verkeerd aansluit. 'N Eenvoudige herinstelbare lont help om nie die "towerrook" vry te stel nie, wat chipvervanging noodsaak. Hierdie lont sal oopmaak as daar te veel stroom getrek word, en sal self herstel wanneer dit afkoel. Dit het geen polariteit nie, en knikke in die bene hou dit bo die bord.

Stap 15: Opskrifte

Nog twee kopstukke, hierdie met mannetjiespenne. Naby die USB -aansluiting is drie penne waarmee u tussen 'n USB -aansluiting en die aansluiting kan skakel met 'n jumper. 'N UNO het die geleentheid om dit outomaties te doen, maar ek kon dit nie in 'n deurlopende vorm herhaal nie.

Die tweede kop is 'n ses-pen "in stelselprogrammering" kop. Hiermee kan 'n eksterne programmeerder die Atmega direk herprogrammeer indien nodig. As u my kit koop, is daar reeds firmware op die chip, of die Atmega kan uit die sokkel verwyder word en direk in 'n programmeringsaansluiting geplaas word, so hierdie kop word selde gebruik en daarom opsioneel.

Stap 16: Power Jack

In plaas van USB kan 'n standaard 5,5 x 2,1 mm -aansluiting gebruik word om eksterne krag in te voer. Dit verskaf die pen gemerk "Vin" en dryf die 7805 spanningsreguleerder wat 5 volt maak. Die middelste pen is positief en die inset kan tot 35V wees, hoewel 12V meer tipies is.

Stap 17: USB

Nuwer Arduino's soos die Leonardo gebruik 'n USB -mikroverbinding, maar die oorspronklike USB B -verbinding is robuust en goedkoop, en daar is waarskynlik baie kabels wat rondlê. Die twee groot oortjies is nie elektries gekoppel nie, maar word gesoldeer vir meganiese sterkte.

Stap 18: Skyfies

Tyd om die skyfies te installeer. Verifieer die oriëntasie. As die aansluiting agteruit is, moet u seker maak dat die chip ooreenstem met die merk van die syskerm. In die oriëntasie waarmee ons gewerk het, is die onderste twee skyfies onderstebo.

Plaas die skyfie sodat die bene in lyn is met die houers. IC's kom van die vervaardiging af met die bene effens gespat, en moet dus vertikaal gebuig word. Dit word gewoonlik reeds in my kits vir u gedoen. As u seker is van die oriëntasie, druk liggies aan albei kante van die skyfie. Maak seker dat geen bene per ongeluk omgeval het nie.

Stap 19: Flits die opstartlaaier

Die selflaaiprogram is 'n klein stukkie kode op die skyfie waarmee u maklik kode via USB kan laai. Dit loop die eerste paar sekondes aan op soek na opdaterings, en begin dan die bestaande kode.

Die Arduino IDE maak flitsende firmware maklik, maar dit benodig wel 'n eksterne programmeerder. Ek gebruik my eie AVR -programmeerder, en ek sal u natuurlik 'n kit daarvoor verkoop. As u wel 'n programmeerder het, het u nie regtig 'n Arduino nodig nie, aangesien u die chip direk kan programmeer. Soort van 'n kuiken-en-eier ding.

'N Ander opsie is om die Atmega te koop met 'n selflaaiprogram wat reeds op is:

Ek sal u die amptelike Arduino -instruksies aan u wys, aangesien dit maklik in sy eie instruksies kan verander as ons nie versigtig is nie:

Stap 20: Installeer Power Jumper en Connect

Die kragbreker is 'n handmatige manier om die kragbron tussen 5 volt van USB of die kragaansluiting te kies. Standaard Arduino's het 'n stroombaan om outomaties oor te skakel, maar ek kon dit nie maklik implementeer met 'n gatdeur nie.

As die trui nie geïnstalleer is nie, is daar geen krag nie. As u die aansluiting kies en niks ingeprop het nie, is daar geen krag nie. Daarom is daar 'n rooi LED wat u kan wys of u krag het.

Aanvanklik wil u sien of die Arduino via USB kommunikeer, en plaas die springer in die instelling. Koppel u Arduino versigtig by u rekenaar aan. As u 'n 'nie -herkende USB -toestel' kry, moet u die stekker uit die stekker trek en die probleemoplossing begin.

Andersins, gebruik u Arduino IDE om die basiese knipskets op te laai. Gebruik "Arduino UNO" as die bord. Volg die instruksies hier:

Stap 21: Probleemoplossing

By die eerste aanskakeling is u altyd op soek na aanduidings van sukses of mislukking, en is u gereed om die bord vinnig te ontkoppel as dinge nie soos verwag gaan nie. Moenie moed verloor as sukses nie onmiddellik is nie. In my werkswinkels probeer ek die volgende aanmoedig:

• Geduld, dit is nie altyd maklik nie, maar gewoonlik die moeite werd.
• Volharding, u sal die probleem nie oplos as u opgee nie.
• Positiewe gesindheid, u kan dit uitvind, selfs al het u hulp nodig.

As ek ooit met 'n probleem worstel, sê ek altyd vir myself hoe moeiliker dit is om op te los, hoe groter sal die beloning of leer wees om dit op te los.

Met dit in gedagte, begin met die eenvoudige dinge:

• Inspekteer die soldeerverbindings aan die agterkant van die bord en retoucheer enige gewrig wat verdag lyk.
• Kontroleer of die IC -skyfies in die regte rigting is en dat nie een van die leidings ingevou het toe dit ingevoeg is nie.
• Is die rooi LED aan as dit ingeskakel is? As dit nie die geval is nie, moet u die kragverbinding en die USB -soldeerverbindings nagaan.
• Kontroleer of ander komponente met polariteit korrek gerig is.
• Soek ander leidrade soos foutboodskappe of komponente wat warm word.

As u steeds probleme ondervind, vra hulp. Ek skryf Instructables omdat ek diegene wat wil leer, wil onderrig en help. Gee 'n goeie beskrywing van wat die simptome is en watter stappe u gedoen het om foute op te spoor. 'N Hoëresolusiefoto van die voor- en agterkant van die bord kan ook help. Moet nooit opgee nie. Elke stryd is 'n les.