Klon yang Kompatibel dengan Arduino DIY: 21 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Arduino adalah alat utama di gudang pembuatnya. Anda harus bisa membangun sendiri! Pada hari-hari awal proyek, sekitar tahun 2005, desainnya adalah semua bagian melalui lubang dan komunikasi melalui kabel serial RS232. File masih tersedia, sehingga Anda dapat membuatnya sendiri, dan saya memilikinya, tetapi tidak banyak komputer yang memiliki port serial yang lebih lama.

Versi USB Arduino segera menyusul, dan mungkin berkontribusi besar terhadap keberhasilan proyek karena memungkinkan koneksi dan komunikasi yang mudah. Itu memang, namun datang dengan biaya: chip komunikasi FTDI hanya datang dalam paket pemasangan permukaan. Paket masih tersedia untuk itu juga, tetapi penyolderan pemasangan permukaan berada di luar kebanyakan pemula.

Papan Arduino yang lebih baru menggunakan chip 32U4 dengan USB bawaan (Leonardo), atau chip Atmel terpisah untuk USB (UNO), keduanya masih meninggalkan kita di wilayah pemasangan permukaan. Pada satu titik ada "TAD" dari Perangkat Berbahaya yang menggunakan PIC melalui lubang untuk melakukan USB, tetapi saya tidak dapat menemukan apa pun yang tersisa di webnya.

Jadi di sini kita. Saya sangat percaya seorang pemula, seperti seorang Jedi Knight, harus dapat membangun Arduino (saber ringan) mereka sendiri. "Senjata elegan dari zaman yang lebih beradab". Solusi saya: buat chip FTDI melalui lubang menggunakan paket pemasangan permukaan! Itu memungkinkan saya untuk melakukan pemasangan permukaan, dan menawarkan proyek yang tersisa sebagai lubang tembus DIY! Saya juga mendesainnya di Open Source KiCad, sehingga Anda dapat mempelajari file desain, memodifikasinya, dan memutar versi Anda sendiri.

Jika menurut Anda ini adalah ide bodoh, atau menyukai penyolderan permukaan, lihat Leonardo Clone saya, jika tidak, baca terus…

Langkah 1: Suku Cadang dan Perlengkapan

Tagihan bahan lengkap ada di

Bagian unik dari ini adalah papan sirkuit, satu untuk Arduino, dan satu untuk chip FTDI. Anda dapat meminta OSH Park membuatnya untuk Anda, atau menggunakan file desain dengan rumah dewan favorit Anda.

Kit untuk proyek ini tersedia di Tindie.com. Membeli kit akan menghemat waktu dan biaya pemesanan dari beberapa vendor yang berbeda dan menghindari premi pesanan PCB minimum. Ini juga akan memberi Anda chip FDTI melalui lubang yang dipasang di permukaan yang telah diuji serta Atmega yang telah di-flash.

Alat dan Perlengkapan: Untuk lokakarya saya, saya menggunakan ToolKit Pemula SparkFun yang memiliki sebagian besar dari apa yang Anda butuhkan:

• Besi solder.
• Pateri
• penjepit kawat
• Jalinan pematrian (semoga tidak diperlukan, tetapi Anda tidak pernah tahu).

Langkah 2: Hadirin sekalian, Mulai Setrika Anda

Saya tidak akan mencoba dan mengajari Anda menyolder. Berikut adalah beberapa video favorit saya yang menunjukkannya jauh lebih baik daripada yang saya bisa:

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

Secara umum:

• Temukan lokasi pada PCB menggunakan tanda sablon.
• Tekuk kabel komponen agar pas dengan jejak kaki.
• Solder kabelnya.
• Pangkas lead

Langkah 3: Resistor

Mari kita mulai dengan resistor karena mereka adalah yang paling banyak, tempat duduk terendah, dan paling mudah untuk disolder. Mereka lebih tahan panas dan akan memberi Anda kesempatan untuk memoles teknik Anda. Mereka juga tidak memiliki polaritas, sehingga Anda dapat menempatkannya dengan cara apa pun.

• Mulailah dengan tiga 10K ohm (coklat - hitam - oranye -emas), yang ada di beberapa tempat di papan tulis (lihat gambar). Ini adalah resistor "pull-up" yang menjaga sinyal pada 5V kecuali mereka secara aktif ditarik rendah.
• Sepasang 22 ohm (merah - merah - hitam - emas) ada di pojok kiri atas. Ini adalah bagian dari sirkuit komunikasi USB.
• Sepasang 470 ohm (Kuning, Violet, Coklat, Emas) adalah yang berikutnya turun. Ini adalah resistor pembatas arus untuk LED RX/TX.
• Tunggal 4.7K ohm (Kuning, Ungu, Merah, Emas). Bola ganjil untuk sinyal FTDI VCC.
• Dan akhirnya, sepasang 1K ohm (Coklat, Hitam, Merah, Emas). Ini adalah resistor pembatas arus untuk daya dan LED D13 (330 ohm akan berfungsi, tetapi saya tidak suka mereka terlalu terang).

Langkah 4: Dioda

Selanjutnya kita memiliki dioda yang melindungi rangkaian dari arus balik dari colokan listrik. Sebagian besar, tetapi tidak semua komponen akan bereaksi buruk terhadap polaritas terbalik.

Ini memiliki polaritas yang ditandai dengan pita perak di salah satu ujungnya.

Cocokkan dengan tanda sablon dan solder di tempatnya.

Langkah 5: Regulator Tegangan (5V)

Ada dua regulator tegangan, dan yang utama adalah 7805 yang akan mengatur dua belas volt dari jack ke 5 volt yang dibutuhkan Atmega 328. Ada fitur tembaga besar pada papan sirkuit tercetak untuk membantu menghilangkan panas. Tekuk ujungnya sehingga bagian belakang menyentuh papan dengan lubang sejajar dengan lubang di bagian dan solder di tempatnya.

Langkah 6: Soket

Soket memungkinkan chip IC untuk dimasukkan dan dilepas tanpa menyolder. Saya menganggapnya sebagai asuransi karena harganya murah dan memungkinkan Anda mengganti chip yang rusak atau mengarahkan ulang IC jika dimasukkan ke belakang. Mereka memiliki divot di salah satu ujungnya untuk menunjukkan arah chip, jadi cocokkan dengan layar sutra. Solder dua pin dan pastikan sudah terpasang dengan benar sebelum menyolder pin yang tersisa.

Langkah 7: Tombol

Arduino biasanya memiliki tombol reset untuk me-restart chip jika hang atau perlu restart. Milik Anda ada di sudut kiri atas. Tekan di tempatnya dan solder.

Langkah 8: LED

Ada sejumlah LED untuk menunjukkan status. LED memiliki polaritas. Kaki panjang adalah anoda, atau positif, dan masuk ke bantalan bundar dengan "+" di sebelahnya. Kaki pendek adalah katoda, atau negatif, dan masuk ke pad persegi.

Warnanya sewenang-wenang, tetapi saya biasanya menggunakan:

• Kuning untuk RX/TX yang berkedip saat chip berkomunikasi atau diprogram.
• Hijau untuk LED D13 yang dapat digunakan oleh program untuk menunjukkan peristiwa.
• Merah untuk menunjukkan daya 5 volt tersedia baik melalui USB atau colokan listrik.

Langkah 9: Kapasitor Keramik

Kapasitor keramik tidak memiliki polaritas.

Kapasitor penghalus daya biasanya digunakan untuk menghilangkan transien dari catu daya ke chip. Nilai biasanya ditentukan dalam lembar data komponen.

Setiap chip IC dalam desain kami memiliki kapasitor 0,1uF untuk penghalusan daya.

Ada dua kapasitor 1uF untuk menghaluskan daya di sekitar regulator 3,3 volt.

Selain itu, ada kapasitor 1uF yang membantu mengatur waktu fungsi reset perangkat lunak.

Langkah 10: Kapasitor Elektrolit

Kapasitor elektrolit memang memiliki polaritas yang harus diperhatikan. Mereka biasanya datang dalam nilai yang lebih besar daripada kapasitor keramik, tetapi dalam kasus ini kami memiliki kapasitor 0,33 uF untuk pemulusan daya di sekitar regulator 7805.

Kaki panjang perangkat positif dan masuk ke pad persegi bertanda "+". Ini cenderung menjadi "pop" jika dimasukkan ke belakang, jadi lakukan dengan benar atau Anda akan membutuhkan pengganti.

Langkah 11: 3.3 Regulator Tegangan

Sementara chip Atmega berjalan pada 5 volt, chip USB FTDI membutuhkan 3,3 volt untuk beroperasi dengan benar. Untuk menyediakan ini, kami menggunakan MCP1700 dan karena membutuhkan arus yang sangat sedikit, ia ada dalam paket TO-92-3 kecil seperti transistor, bukan paket TO-220 besar seperti 7805.

Perangkat ini memiliki wajah datar. Cocokkan dengan layar sutra dan sesuaikan tinggi komponen sekitar seperempat inci di atas papan. Solder di tempat.

Langkah 12: Header

Keindahan Arduino adalah tapak dan pinout standar. Header memungkinkan memasukkan "perisai" yang memungkinkan dengan cepat mengubah konfigurasi hardward sesuai kebutuhan.

Saya biasanya menyolder satu pin dari setiap header dan kemudian memverifikasi keselarasan sebelum menyolder pin yang tersisa.

Langkah 13: Resonator

Chip Atmega memiliki resonator internal yang dapat berjalan pada frekuensi yang berbeda hingga 8 Mhz. Sumber waktu eksternal memungkinkan chip berjalan hingga 20 Mhz, tetapi, Arduino standar menggunakan 16 Mhz yang merupakan kecepatan maksimum chip Atmega8 yang digunakan dalam desain aslinya.

Sebagian besar Arduino menggunakan kristal, yang lebih akurat, tetapi membutuhkan kapasitor tambahan. Saya memutuskan untuk menggunakan resonator, yang cukup akurat untuk sebagian besar pekerjaan. Itu tidak memiliki polaritas, tetapi saya biasanya menghadapi tanda ke luar sehingga pembuat yang ingin tahu dapat memberi tahu Anda bahwa Anda menjalankan pengaturan standar.

Langkah 14: Sekering

Kebanyakan Arduino tidak memiliki sekering, tetapi setiap Pembuat yang sedang belajar akan cukup sering (setidaknya dalam kasus saya) menghubungkan semuanya dengan tidak benar. Sekering sederhana yang dapat disetel ulang akan membantu mencegah pelepasan "asap ajaib" yang memerlukan penggantian chip. Sekering ini akan terbuka jika terlalu banyak arus yang ditarik, dan akan menyetel ulang sendiri saat mendingin. Ini tidak memiliki polaritas, dan kekusutan di kaki menahannya di atas papan.

Langkah 15: Header

Dua tajuk lagi, yang ini dengan pin jantan. Di dekat konektor USB ada tiga pin yang memungkinkan peralihan antara daya USB dan jack menggunakan jumper. UNO memiliki sirkuit untuk melakukan ini secara otomatis, tetapi saya belum dapat mereplikasinya dalam bentuk lubang.

Header kedua adalah header "dalam pemrograman sistem" enam pin. Ini memungkinkan menghubungkan programmer eksternal untuk memprogram ulang Atmega secara langsung jika diperlukan. Jika Anda membeli kit saya, chip tersebut sudah memiliki firmware yang dimuat, atau Atmega dapat dilepas dari soket dan ditempatkan langsung di soket pemrograman, jadi header ini jarang digunakan dan oleh karena itu opsional.

Langkah 16: Power Jack

Alih-alih USB, jack standar 5,5 x 2,1 mm dapat digunakan untuk membawa daya eksternal. Ini memasok pin bertanda "Vin" dan memberi daya pada regulator tegangan 7805 yang menghasilkan 5 volt. Pin tengah positif dan input bisa sampai 35V, meskipun 12V lebih khas.

Langkah 17: USB

Arduino yang lebih baru seperti Leonardo menggunakan koneksi mikro USB, tetapi koneksi USB B asli kuat dan murah dan Anda mungkin memiliki banyak kabel yang bertebaran. Dua tab besar tidak terhubung secara elektrik, tetapi disolder untuk kekuatan mekanis.

Langkah 18: Keripik

Saatnya memasang chip. Verifikasi orientasi. Jika soket berada di belakang, pastikan chip cocok dengan tanda sablon. Dalam orientasi yang telah kami kerjakan, dua chip bawah terbalik.

Masukkan chip sehingga kaki sejajar dengan pegangan. IC berasal dari pabrikan dengan kaki sedikit terentang, jadi perlu ditekuk ke vertikal. Ini biasanya sudah dilakukan untuk Anda di kit saya. Setelah Anda yakin dengan orientasinya, tekan kedua sisi chip dengan lembut. Periksa untuk memastikan tidak ada kaki yang terlipat secara tidak sengaja.

Langkah 19: Mem-flash Bootloader

Bootloader adalah sedikit kode pada chip yang memungkinkan memuat kode dengan mudah melalui USB. Ini berjalan selama beberapa detik pertama saat dihidupkan mencari pembaruan, dan kemudian meluncurkan kode yang ada.

Arduino IDE membuat flashing firmware menjadi mudah, tetapi membutuhkan programmer eksternal. Saya menggunakan Programmer AVR saya sendiri, dan tentu saja akan menjual kit untuk itu. Jika Anda memiliki seorang programmer, Anda tidak benar-benar membutuhkan Arduino karena Anda dapat memprogram chip secara langsung. Jenis hal cewek-dan-telur.

Pilihan lain adalah membeli Atmega dengan bootloader yang sudah ada di dalamnya:

Saya akan menunjukkan kepada Anda instruksi resmi Arduino karena dapat dengan mudah berubah menjadi Instruksi sendiri jika kita tidak berhati-hati:

Langkah 20: Instal Power Jumper dan Hubungkan

Power jumper adalah cara manual untuk memilih sumber listrik antara 5 volt dari USB atau colokan listrik. Arduino standar memiliki sirkuit untuk beralih secara otomatis, tetapi saya tidak dapat menerapkannya dengan mudah dengan bagian lubang.

Jika jumper tidak dipasang, tidak ada daya. Jika Anda memilih jack, dan tidak ada yang terpasang, tidak ada daya. Itulah mengapa ada LED merah untuk menunjukkan kepada Anda jika Anda memiliki kekuatan.

Awalnya, Anda ingin melihat apakah Arduino berkomunikasi melalui USB, jadi tempatkan jumper ke pengaturan itu. Colokkan Arduino Anda ke komputer Anda di jam tangan dengan hati-hati. Jika Anda mendapatkan "perangkat USB tidak dikenal", cabut dan mulai pemecahan masalah.

Jika tidak, gunakan Arduino IDE Anda untuk mengunggah sketsa kedipan dasar. Gunakan "Arduino UNO" sebagai papan. Ikuti instruksi di sini:

Langkah 21: Pemecahan Masalah

Pada power up awal, Anda selalu mencari indikasi keberhasilan atau kegagalan, dan siap untuk mencabut papan dengan cepat jika segala sesuatunya tidak berjalan seperti yang diharapkan. Jangan putus asa jika kesuksesan tidak segera diraih. Dalam lokakarya saya, saya mencoba untuk mendorong:

• Sabar, ini tidak selalu mudah, tetapi biasanya sepadan.
• Ketekunan, Anda tidak akan menyelesaikan masalah jika Anda menyerah.
• Sikap Positif, Anda dapat mengetahui hal ini, bahkan jika Anda membutuhkan bantuan untuk melakukannya.

Setiap kali saya berjuang dengan masalah, saya selalu mengatakan pada diri sendiri semakin sulit untuk dipecahkan, semakin besar hadiah atau pembelajaran untuk menyelesaikannya.

Dengan mengingat hal itu, mulailah dengan hal-hal sederhana:

• Periksa sambungan solder di bagian belakang papan, perbaiki sambungan yang terlihat mencurigakan.
• Periksa apakah chip IC berada dalam orientasi yang benar dan tidak ada kabel yang terlipat saat dimasukkan.
• Apakah LED merah menyala saat dicolokkan? Jika tidak, periksa jumper daya dan sambungan solder USB Anda.
• Periksa apakah komponen lain yang memiliki polaritas diarahkan dengan benar.
• Cari petunjuk lain seperti pesan kesalahan atau komponen menjadi panas.

Jika Anda masih mengalami kesulitan, mintalah bantuan. Saya menulis Instructables karena saya ingin mengajar dan membantu mereka yang ingin belajar. Berikan deskripsi yang baik tentang apa gejalanya dan langkah apa yang telah Anda lakukan untuk menemukan kesalahan. Sebuah foto resolusi tinggi dari depan dan belakang papan dapat membantu juga. Jangan pernah menyerah. Setiap perjuangan adalah pelajaran.