Hoe om Tinkercad te gebruik om u hardeware te toets en implementeer: 5 stappe (met foto's)

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

Kringsimulasie is 'n tegniek waar rekenaarsagteware die gedrag van 'n elektroniese stroombaan of stelsel simuleer. Nuwe ontwerpe kan getoets, geëvalueer en gediagnoseer word sonder om die kring of stelsel eintlik te bou. Kringsimulasie kan 'n nuttige hulpmiddel wees om 'n stelsel op te los om data in te samel voordat die opsporing van stroombaanvlak werklik plaasvind. Dit stel die ontwerper in staat om die korrektheid en doeltreffendheid van 'n ontwerp te bepaal voordat die stelsel werklik gebou word. Gevolglik kan die gebruiker die meriete van alternatiewe ontwerpe ondersoek sonder om die stelsels fisies te bou. Deur die gevolge van spesifieke ontwerpbesluite tydens die ontwerpfase eerder as die konstruksiefase te ondersoek, verminder die totale koste van die bou van die stelsel aansienlik.

Dus, sagteware -simulasie is 'n goeie manier om te probeer voordat u die kring fisies maak. Tinkercad is 'n webgebaseerde simulasie-instrument wat u sal help om u hardeware sowel as sagteware te toets sonder om 'n fisiese verbinding te maak of selfs sonder om hardeware te koop.

Het u al ooit die tekort aan invoer-uitvoer-penne op Arduino gevoel? As u gedink het om tonne LED's te bestuur of 'n LED Cube wil maak, dink ek dat u beslis die behoefte aan I/O -penne gehad het. Weet u dat u slegs 'n onbeperkte aantal LED's kan bestuur met slegs 3 penne Arduino? Ja, skofregisters sal u help om hierdie towerkuns te maak. In hierdie instruksies sal ek u wys hoe ons onbeperkte insette en afvoer kan implementeer met behulp van 74HC595 -skofregisters. As 'n voorbeeld, sal ek 'n digitale horlosie met 'n termometer en 'n lux meter maak met ses 7 -segment display. Voordat ek uiteindelik die hardeware -kring gemaak het, het ek die kring in Tinkercad gesimuleer omdat daar baie verbindings hiermee betrokke is. 'N Simulasie kan u meer selfvertroue gee, en u kan toets of u kring afgehandel is sonder enige fisieke beproewing. Uiteraard sal dit u help om u duur hardeware en waardevolle tyd te bespaar.

U het hier toegang tot die simulasie:

Stap 1: Bespaar u hardeware teen brand

Soos ander elektroniese stroombane, is LED -stroombane baie sensitief vir stroom. LED brand as meer stroom vloei as nominale stroom (bv. 20mA). Die keuse van 'n geskikte weerstand is baie belangrik vir behoorlike helderheid sonder om die stroombane of LED's te verbrand.

Tinkercad -kringe het 'n uitstekende funksie. Dit wys u of meer as die nominale stroom deur die kringelemente vloei. In die volgende stroombaan het ek 'n sewesegmentskerm direk aan 'n skofregister gekoppel sonder enige weerstand. Dit is nie veilig vir die register nie, selfs vir die sewe segmentweergawe, en albei kan deur hierdie verbinding verbrand word. Tinkercad wys die feit deur die rooi sterre.

In die volgende kring het ek 'n weerstand van 180 ohm by elke segment van die LED gevoeg. Ongeveer 14.5mA stroom vloei deur elke segment van die skerm wat behalwe die skerm is. Maar uit die simulasie kan gesien word dat hierdie weerstandswaarde nie veilig is vir die IC nie. Die maksimum stroomkapasiteit van die skofregister is 50mA. Die IC is dus veilig tot drie op die segment van die skerm (14,5 x 3 = 43,5mA). As meer as drie segmente op die IC kom, kan dit verbrand word (bv. 14,5 x 4 = 58mA). Die meeste vervaardigers gee nie aandag aan hierdie feit nie. Hulle bereken die weerstandswaarde slegs met inagneming van die skerm.

Maar as hulle die kring in die Tinkercad simuleer, gaan die kans om hierdie fout te maak op nul. Omdat Tinkercad u sal waarsku deur die rooi ster te wys.

U kan die situasie waarneem deur die muiswyser op die ster te hou, soos in die onderstaande figuur.

Die volgende ontwerp is perfek, waar ek 'n weerstand van 470 ohm vir elke segment van die skerm kies. Die attache Arduino -skets is gebruik om die stroombaan te simuleer.

Stap 2: Meet die spanning, stroom, weerstand en golfvorm

Om stroom en spanning te meet, is 'n groot probleem vir die elektroniese stroombaan, veral meervoudige parallelle metings is nodig. Tinkercad -simulasie kan hierdie probleem baie maklik oplos. U kan die huidige spanning en weerstand baie maklik meet. U kan dit vir verskeie takke op 'n slag doen. Die volgende opstelling toon die totale stroom en die spanning van die stroombaan.

U kan ook 'n ossilloskoop gebruik om golfvorm te waarneem en die frekwensie te meet.

In die bogenoemde opstelling -ossilloskoop wat die kloksignaal van die Arduino wys. U kan ook die stroom en spanning van verskeie takke op 'n keer meet, wat baie effektief is. As u verskeie takke se stroom tegelyk met 'n multimeter uit 'n praktiese stroombaan wil meet, sal dit baie moeilik wees. Maar in Tinkercad kan u dit baie maklik doen. In die volgende kring het ek verskeie ammeters gebruik om stroom van verskillende takke te meet.

Stap 3: Skryfprogram en gebruik seriële monitor

Een van die interessante en nuttige kenmerke van die Tinkercad -kring is dat dit 'n kode -redakteur het en dat u 'n program vir Arduino en ESP8266 direk uit die omgewing kan skryf. U kan ook 'n program ontwikkel deur gebruik te maak van 'n grafiese omgewing deur die blokmodus te kies. Dit is baie nuttig vir die vervaardiger en stokperdjie wat geen programmeringservaring het nie.

Dit het ook 'n ingeboude ontfouter vanwaar u u kode kan ontfout. Die ontfouter sal u help om die fout (fout) in u kode te identifiseer en dit reg te stel (ontfout).

Tinkercad -kring het ook die seriële monitor, en u kan die sensorwaarde monitor en u kring baie maklik ontfout. Die volgende stroombaan is gebruik om die PIR- en ultrasoniese sensor te toets en die data op die seriële monitor aan te bied.

U het toegang tot die kring via die skakel:

Stap 4: Simulasie van groot en komplekse stroombaan (klok met termometer en lux meter)

In Tinkercad kan u enige komplekse stroombaan simuleer voordat u dit prakties maak. Dit kan u waardevolle tyd bespaar. Die kans om foute te maak in 'n komplekse kring is baie groot. As u dit eers in Tinkercad toets, kan dit baie effektief wees, omdat u weet dat u stroombaan en program sal werk of nie. Uit die resultaat kan u ook u stroombaan volgens u vereiste verander en bywerk.

Ek het 'n komplekse kring in Tinkercad gesimuleer, en dit is 'n klokbaan met termometer en lux meter. Die stroombaan word aangedryf deur 'n 9V -battery met 'n 5V -reguleerder. Ses, sewe segment vertoon word gebruik om die tyd met uur, minuut en tweede te wys. Vier knoppies met 'n enkele analoog invoer word gebruik om die tyd aan te pas. 'N Gonser is gekoppel om die alarm te stel. LM35 IC word gebruik om die temperatuur van die omgewing aan te toon. 'N Omgevingsligsensor word gebruik om die lux te meet.

'N Digitale knoppieskakelaar word gebruik vir die Arduino -pen #7. Hierdie knoppieskakelaar word gebruik om die opsie te verander. Dit wys standaard die tyd of werk in die klokmodus. Vir die eerste druk, dit toon temperatuur en toon lux -vlak vir die tweede druk.

Stap 5: Implementering met hardeware

Nadat die kring gesimuleer is en die program en weerstandswaarde aangepas is, is dit die ideale tyd om die stroombaan prakties te implementeer. 'N Praktiese stroombaan kan op die broodbord geïmplementeer word as u êrens 'n prototipe wil maak om vertoon te word. Broodbordbaan het 'n paar voordele en nadele. Die grootste voordeel van die broodbordbaan is dat dit maklik verander kan word en daarvoor is geen soldeer nodig nie. Aan die ander kant kan die verbinding van die broodbordkring baie maklik los wees, en dit is baie moeilik om te identifiseer vir 'n komplekse stroombaan.

As u dit prakties wil gebruik, is die beste soldeerbare PCB -stroombaan. U kan u eie PCB -stroombaan tuis maklik maak. Hiervoor is geen spesiale gereedskap nodig nie. As u meer wil weet oor die DIY PCB, kan u hierdie goeie instruksies volg.

1. Tuisgemaakte-PCB-stap-vir-stap-deur-herverpakking.

2. Gids vir die maak van PCB deur pinomelean

U kan ook aanlyn bestel vir 'n professionele PCB. Verskeie vervaardigers bied 'n baie lae prys aan PCB -drukdienste. SeeedStudio Fusion PCB en JLCPCB is twee mees prominente diensverskaffers. U kan een hiervan probeer.

[Let wel: sommige beelde word van die internet afgehaal.]

Tweede prys in die elektroniese wenke en truuksuitdaging