Ako nepáliť Arduino - tipy pre začiatočníkov

Mikrokontroléry sú predovšetkým zariadeniami na riadenie, monitorovanie a spracovanie údajov, ale nie na prácu vo výkonových obvodoch. Aj keď moderné čipy sú dosť vyvinuté, pokiaľ ide o prítomnosť rôznych ochranných opatrení proti náhodnému poškodeniu v elektrickej časti, napriek tomu na každom kroku čakajú na začiatočníka rádioamatéra nebezpečenstvo.

Ako bezpečne pracovať s arduínom? Toto je hlavná otázka článku. Zvážte elektrické nebezpečenstvá pre mikrokontrolér a pre celú dosku a jej komponenty ako celok, ako aj škodlivé faktory mechanického pôvodu.

Ako napáliť mikrokontrolér?

Môžete napísať knihu o vnútornej štruktúre mikrokontrolérov, preto vezmeme do úvahy len hlavné body, ktorým musíte venovať pozornosť pri práci. Mikrokontroléry sú citlivé na prúdy aj na napätie. Núdzové prevádzkové režimy sú prípustné iba na krátky čas alebo sú všeobecne neprijateľné.

Pokúsim sa zvážiť situácie so skutočnými podmienkami a čipmi. Poďme sa spoľahnúť na produktový list Atmega328. Je to bežné mikroradič, nájdené takmer vo všetkých arduinových doskách, 168 bolo použitých v skorých verziách, jeho hlavný rozdiel bol v polovici veľkosti pamäte.

1. Napájacie napätie musí byť normálne!

Modely mikrokontrolérov, o ktorých viem, sú napájané konštantným napätím (DC), zatiaľ čo napájacie napätie sa môže meniť v prijateľnom rozsahu. V technickej dokumentácii pre 328 atmega je uvedený rozsah napájacích napätí od 1,8 do 5,5 voltov. V takom prípade závisí rýchlosť práce od napätia, ale toto sú jemnosti, ktoré ovplyvňujú výber prevádzkovej frekvencie a logických úrovní.

Zenerove diódy sú obvykle inštalované v silových obvodoch integrovaných obvodov na ochranu vstupu krátkodobých prepätí, ale zenerove diódy nie sú navrhnuté tak, aby potlačovali vysokovýkonné impulzy a predĺženú prevádzku v nesprávnych podmienkach.

záver:

Neprekračujte napájacie napätie mikrokontroléra, ak ho chcete používať z batérií alebo zo zdrojov, o ktorých nemáte istotu, že ich stabilizácia - je lepšie nainštalovať ďalší lineárny alebo LDO stabilizátor.

Na „smrť“ mikrokontroléra stačí niekedy pol voltu. dodatočný elektrolytický kondenzátor až stovky mikrofarád, spárovaných s keramikou v niekoľkých stovkách nF, zlepší iba spoľahlivosť obvodu.

Arduino:

Na origináli, ako aj na väčšine klonov Nano, Uno Sú nainštalované lineárne stabilizátory, takže môžete napájať kolíky určené na tento účel alebo cez port USB. Nie viac ako 15 V.

dôležité:

Kolík s názvom „5V“ je určený iba na pripojenie k stabilizovanému zdroju s napätím 5 voltov, nie je tento kolík priamo pripojený k vetve Vcc mikropočítača samotného, ​​zatiaľ čo Vin - na doske prechádza lineárnym stabilizátorom k mikrokontroléru.

A tiež polarita

Doska neposkytuje ochranu proti spätnému napätiu, takže v prípade chyby riskujete jej spálenie. Aby ste tomu predišli, nainštalujte diódu do série s katódovým príkonom na doske (pin Vin).

2. Špendlíky neskratujte

Výrobca nastavil odporúčaný prúd cez pin mikrokontroléra, nie viac ako 30 mA. Pri napájacom napätí 5 voltov to znamená, že musíte pripojiť neznáme (nové) zaťaženie cez odpor najmenej 200 ohmov, ktorý nastaví maximálny prúd na 25 mA. Myslím, že to neznie veľmi jasne. Slová „Zatvoriť“ a „Preťaženie“ sú odlišné, ale opisujú rovnaký postup.

Skrat Je stav, keď je záťaž nainštalovaná medzi terminálom s vysokým potenciálom a terminálom s nízkym potenciálom, ktorého odpor je blízky 0.Skutočným ekvivalentom takejto záťaže je kvapka spájky, kus drôtu a ďalšie materiály, ktoré vedú prúd a spájajú pozitívny a negatívny kontakt.

Ak je kolík nastavený na logickú jednotku alebo na „vysoké“, napätie relatívne k spoločnému vodiču na nej je 5 V (3,3 alebo akékoľvek iné, ktorého úroveň sa považuje za logickú jednotku). Ak je skratovaný na „uzemnenie“, na arduínovej doske môže byť označený ako „gnd“, prúdiaci prúd bude mať sklon k nekonečnu.

Vo vnútri mikrokontroléra sú za výstupné úrovne 0 alebo 1 zodpovedné vnútorné tranzistory a záťažové rezistory, ktoré jednoducho vyhoria z veľkého prúdu. Čip bude s najväčšou pravdepodobnosťou naďalej fungovať, ale tento pin nie je.

riešenie:

Produkcia Vin sa nedá skrátiť ani na GND, hoci nepatrí do mikrokontroléra, ale stopy po doskách môžu vyhorieť a bude potrebné ich obnoviť. Z bezpečnostných dôvodov nebuďte leniví a napájajte pomocou poistky dimenzovanej na prúd 0,5 A.

dôležité:

Technická dokumentácia pre 328. atmega jasne naznačuje, že CELKOM prúd cez VŠETKY kolíky by nemal prekročiť 200 mA.

3. Neprekračujte logické úrovne!

vysvetlenie:

Ak je ako logická jednotka zvolená hladina 5 V, potom musí snímač, tlačidlo alebo iný mikrokontrolér vyslať signál s rovnakým napätím.

Ak použijete napätie vyššie ako 5,5 V, špendlík bude horieť. Vnútri sú nainštalované obmedzujúce prvky, ako sú zenerove diódy, ale keď sú spustené, prúdy začínajú rásť úmerne s použitým napätím. Nesnažte sa dodávať striedavé napätie, a ešte viac sieťové napätie 220 V.

Toto je funkčná schéma výstupu mikrokontroléra. Na ochranu pred elektrostatikou sú potrebné prvky (diódy a kapacita), takzvané „Ochrana ESD“ dokážu čip chrániť pred skratom krátkeho napätia, nie však dlho.

Poznámka: prekročenie aj pol sekundy sa považuje za dlhé.

Ako chrániť vstupy?

Nainštalujte na ne parametrické stabilizátory. Schematicky je to zenerova dióda so stabilizačným napätím asi 5 voltov, je umiestnená medzi výstup a mínus (gnd) a v sérii s ňou je rezistor. Čap je pripojený k bodu medzi odporom a zenerovou diódou. Pri napätí nad 5 voltov sa tento otvorí a začne prechádzať prúdom, prebytkové napätie „zostáva“ na odpore a na vstupe bude pevné na 5 až 5,1 V.

4. Stabilizátor nenahrávajte

Ak sa rozhodnete napájať záťaž z 5V kolíka, môžete spáliť lineárny stabilizátor, táto zbernica napája MICROCONTROLLER a je pre ňu navrhnutá, ale vydrží aj niekoľko malých servomotorov.

K tejto vetve tiež nemôžete pripojiť externý zdroj napätia, stabilizátor nemá ochranu proti spätnému napätiu. Na napájanie ďalších akčných členov odoberte napätie z externého zdroja energie.

výsledok

Pamätajte na tieto štyri oddiely a svoj Arduino chránite pred chybami.

Bezpečnostné opatrenia pre mikroelektroniku

V tejto časti budeme hovoriť o tom, ako správne pracovať s doskou, od fázy montáže po fázu prevádzky vášho inteligentného systému. Začnime s inštalačnými prácami.

Je možné spájkovať prvky na arduínovú dosku?

Samozrejme áno, ale nie také jednoduché. Myslím, že máte netradičnú dosku a čínske kópie, ako sú moje, a tisíce ďalších milovníkov elektroniky. To znamená, že kvalita výroby takýchto zariadení je celkom odlišná v závislosti od konkrétneho prípadu.

Spájkovacie stanice a nastaviteľné termostabilizované spájkovačky sa stávajú stále viac súčasťou každodenného života a nástrojov domácich majstrov, ale tu to nie je také jednoduché.

Uvediem príklad zo života. Spájkujem sa asi 10 rokov, začal som s obvyklým EPSN a pred dvoma rokmi som sa dostal spájkovacia stanica, Ale to sa nestalo kľúčom ku kvalitnej práci, len som sa presvedčil, že základnou požiadavkou sú skúsenosti a kvalitné materiály.

Kúpil som si v železiarstve spájku so špirálou s tavivom, nielen že tu nie je kolofónia, ale niečo, čo voní ako spájkovacia kyselina, ale nebolo jasné, ako sa spájkuje. Ležal vo vločkách, neroztieral sa, mal šedú farbu a po roztavení nesvietil. Nastavenia stanice boli rovnaké ako vždy, ale úpravy nepriniesli výsledky.

Dosku som kúpil v nezmontovanej podobe, bolo potrebné iba nalepiť kontaktné pásy na ich sedadlá, rovnako ľahké ako ostreľovanie hrušiek, pomyslel som si a „okusoval“ stopy.

Špička spájkovačky bola hrubá, na spájkovanie bolo dosť tepelnej kapacity, ale spájka sa nechcela šíriť a ďalšia pasta zo zeleného tavidla nepomohla, v dôsledku toho sa stopy prehriali z dosky.

Doska bola nová - neodovzdal som na ňu desať náčrtov. Mikrokontrolér prežil, ale stopy sa vzdialili a zlomili sa. Výhoda, rovnako ako pocit dosky, zostáva, spájkovanie priamo na nohy atmega na arduino nano je nepohodlné a nie rýchle. V dôsledku toho som hodil pár sto rubľov do vetra a mohol som si kúpiť osvedčenú spájku POS-61 a všetko by bolo v poriadku.

závery:

Spájka s normálnou spájkovačkou - jedná sa o spájkovačku, ktorá nemá fázový potenciál na špičke (skontrolované indikátor) a jeho výkon nepresahuje 25 - 40 wattov. Spájka s normálnou spájkou a tavidlom. Nepoužívajte kyseliny (aktívny tok) a neprehrievajte stopy.

Poznámky: Ak chcete vymeniť mikrokontrolér, po prvé, ak je lepšie z neho urobiť fén v prípade SMD a po druhé, nespájkovať ho príliš dlho (viac ako 10 - 15 sekúnd), nechať ho vychladnúť a pri spájkovaní s fénom môžete vložiť chladič do stredu puzdrá vo forme mince alebo malého radiátora.

Ako zaobchádzať s doskou Arduino?

Originálne modely a veľa klonov sú vyrobené z materiálov s dostatočnou pevnosťou. Dosky sú pokryté ochrannou vrstvou, stopy sú rovné a ležia s istotou na hrubom textolite.

Hrany najmenších prvkov sú vyleptané pomerne kvalitatívne. To všetko vám umožňuje tolerovať pomerne vážne otrasy a pády, menšie ohyby a vibrácie. Vyskytujú sa však prípady spájkovania za studena a nespájkovania.

Vibrácie a otrasy môžu viesť k strate kontaktu. V takom prípade môžete chodiť so spájkovačkou alebo ohriať dosku fénom, buďte opatrní a nevyfukujte komponenty SMD.

Doska sa vzťahuje na vlhkosť, podobne ako na akékoľvek iné elektrické zariadenie - negatívne. Ak plánujete zariadenie prevádzkovať na ulici - dajte pozor, aby ste zakúpili zapečatené konektory a kryty, inak to môže mať katastrofálne následky:

1. Nesprávne čítanie signálu z analógových snímačov.

2. Nepravdivé pozitíva;

3. Skraty kolíkov medzi sebou a na zemi (pozri začiatok článku).

Oxid vznikajúci pri práci vo vlhkom prostredí môže spôsobiť rovnaké účinky ako samotná vlhkosť, pridáva sa iba pravdepodobnosť straty kontaktom, ohýbanie prvkov a stôp.

zistenie

Rad dosiek Arduino sa nelíši od akejkoľvek inej elektroniky, bojí sa tiež preťaženia, skratu, vody a otrasov. Pri práci s ňou sa nestretnete so zvláštnymi jemnosťami.

Pri pripájaní nových senzorov a ďalších doplnkových prvkov však buďte opatrní, je lepšie znova zazvoniť alebo skontrolovať nákup iným spôsobom. Stáva sa, že dosky periférnych obvodov môžu byť skratované, pretože nikdy neviete, čo od svojich čínskych partnerov očakávať.