Cara Menggunakan Tinkercad untuk Menguji & Menerapkan Perangkat Keras Anda: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Simulasi sirkuit adalah teknik di mana perangkat lunak komputer mensimulasikan perilaku sirkuit atau sistem elektronik. Desain baru dapat diuji, dievaluasi, dan didiagnosis tanpa benar-benar membangun sirkuit atau sistem. Simulasi sirkuit dapat menjadi alat yang berguna dalam pemecahan masalah sistem untuk mengumpulkan data sebelum pemecahan masalah tingkat sirkuit benar-benar terjadi. Hal ini memungkinkan desainer untuk menentukan kebenaran dan efisiensi desain sebelum sistem benar-benar dibangun. Akibatnya, pengguna dapat mengeksplorasi manfaat desain alternatif tanpa benar-benar membangun sistem secara fisik. Dengan menyelidiki efek dari keputusan desain khusus selama fase desain daripada fase konstruksi, biaya keseluruhan untuk membangun sistem berkurang secara signifikan.

Jadi, simulasi perangkat lunak adalah cara yang baik untuk dicoba sebelum membuat rangkaian secara fisik. Tinkercad adalah alat simulasi berbasis web yang akan membantu Anda menguji perangkat keras dan perangkat lunak tanpa membuat koneksi fisik atau bahkan tanpa membeli perangkat keras.

Pernahkah Anda merasakan kekurangan pin input-output pada Arduino? Jika Anda berpikir untuk menggerakkan banyak LED atau ingin membuat LED Cube, saya pikir Anda pasti merasakan keinginan pin I/O. Tahukah Anda bahwa Anda dapat menggerakkan LED dalam jumlah tak terbatas hanya dengan menggunakan 3 pin Arduino? Ya, register geser akan membantu Anda membuat keajaiban ini. Dalam instruksi ini, saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana kita dapat menerapkan input dan output tak terbatas menggunakan register geser 74HC595. Sebagai contoh, saya akan membuat jam digital dengan termometer dan lux meter menggunakan enam layar 7 segmen. Sebelum akhirnya membuat rangkaian perangkat keras, saya mensimulasikan rangkaian di Tinkercad karena banyak koneksi yang terlibat dengan ini. Sebuah simulasi dapat membuat Anda lebih percaya diri dan Anda dapat menguji menyelesaikan sirkuit Anda tanpa trial and error fisik. Jelas, ini akan membantu Anda menghemat perangkat keras yang mahal dan waktu yang berharga.

Anda dapat mengakses simulasi dari sini:

Langkah 1: Simpan Perangkat Keras Anda Dari Pembakaran

Seperti rangkaian elektronik lainnya, rangkaian LED sangat sensitif terhadap arus. LED menyala jika lebih banyak arus yang mengalir daripada arus terukur (mis. 20mA). Pemilihan resistor yang tepat sangat penting untuk kecerahan yang tepat tanpa membakar sirkuit atau LED.

Sirkuit Tinkercad memiliki fitur yang sangat baik. Ini menunjukkan kepada Anda jika lebih dari arus pengenal mengalir melalui elemen rangkaian. Dalam rangkaian berikut, saya menghubungkan tampilan tujuh segmen langsung ke register geser tanpa resistor apa pun. Tidak aman untuk register bahkan untuk tampilan tujuh segmen dan keduanya dapat dibakar oleh koneksi ini. Tinkercad menunjukkan fakta dengan bintang merah.

Dalam rangkaian berikut, saya menambahkan satu resistor 180 ohm ke setiap segmen LED. Sekitar 14.5mA arus mengalir melalui setiap segmen layar yang disimpan untuk layar. Namun dari simulasi terlihat bahwa nilai resistansi ini tidak aman untuk IC. Kapasitas maksimum register geser saat ini adalah 50mA. Jadi, IC aman hingga tiga pada segmen tampilan (14,5 x 3 = 43,5mA). Jika lebih dari tiga segmen menjadi pada IC dapat dibakar (misalnya 14,5 x 4 = 58mA). Sebagian besar pembuat tidak memperhatikan fakta ini. Mereka menghitung nilai resistor dengan mempertimbangkan tampilan saja.

Tetapi jika mereka mensimulasikan sirkuit di Tinkercad, kemungkinan membuat kesalahan ini menjadi nol. Karena Tinkercad akan mengingatkan Anda dengan menunjukkan bintang merah.

Anda dapat mengamati situasi saat mengarahkan kursor mouse pada bintang seperti gambar di bawah ini.

Desain berikut sempurna di mana saya memilih resistor 470 ohm untuk setiap segmen tampilan. Sketsa atase Arduino digunakan saat mensimulasikan rangkaian.

Langkah 2: Ukur Tegangan, Arus, Perlawanan & Bentuk Gelombang

Mengukur arus dan tegangan adalah kerumitan besar untuk rangkaian elektronik terutama beberapa pengukuran paralel diperlukan. Simulasi Tinkercad dapat memecahkan masalah ini dengan sangat mudah. Anda dapat mengukur tegangan dan hambatan arus dengan sangat mudah. Anda dapat melakukan ini untuk beberapa cabang sekaligus. Pengaturan berikut menunjukkan arus total dan tegangan rangkaian.

Anda juga dapat menggunakan osiloskop untuk mengamati bentuk gelombang dan mengukur frekuensi.

Dalam osiloskop pengaturan di atas menunjukkan sinyal clock dari Arduino. Anda juga dapat mengukur arus dan tegangan beberapa cabang sekaligus yang sangat efektif. Jika Anda ingin mengukur arus beberapa cabang sekaligus menggunakan multimeter dari rangkaian praktis akan sangat sulit. Tapi di Tinkercad Anda bisa melakukannya dengan sangat mudah. Dalam rangkaian berikut, saya menggunakan beberapa amperemeter untuk mengukur arus dari cabang yang berbeda.

Langkah 3: Menulis Program & Menggunakan Serial Monitor

Salah satu fitur yang menarik dan berguna dari rangkaian Tinkercad adalah ia memiliki editor kode dan Anda dapat menulis program untuk Arduino dan ESP8266 langsung dari lingkungannya. Anda juga dapat mengembangkan program menggunakan lingkungan grafis dengan memilih mode Blok. Ini sangat membantu bagi pembuat & penghobi yang tidak memiliki pengalaman pemrograman.

Ini juga memiliki Debugger bawaan dari mana Anda dapat men-debug kode Anda. Debugger akan membantu Anda mengidentifikasi bug (kesalahan) dalam kode Anda dan memperbaikinya (men-debug).

Sirkuit Tinkercad juga memiliki monitor serial dan Anda dapat memantau nilai sensor dan men-debug sirkuit Anda dengan sangat mudah. Rangkaian berikut digunakan untuk menguji PIR & sensor ultrasonik dan on=melayani data dalam monitor serial.

Anda dapat mengakses sirkuit dari tautan:

Langkah 4: Simulasi Sirkuit Besar dan Kompleks (Jam Dengan Termometer & Meteran Lux)

Di Tinkercad Anda dapat mensimulasikan rangkaian kompleks apa pun sebelum membuatnya secara praktis. Ini dapat menghemat waktu Anda yang berharga. Peluang melakukan kesalahan di sirkuit yang kompleks sangat besar. Jika Anda mengujinya di Tinkercad terlebih dahulu, itu bisa sangat efektif karena Anda tahu sirkuit dan program Anda akan berfungsi atau tidak. Dari hasilnya, Anda juga dapat memodifikasi dan memperbarui sirkuit Anda sesuai dengan kebutuhan Anda.

Saya telah mensimulasikan rangkaian kompleks di Tinkercad dan merupakan rangkaian jam dengan termometer dan lux meter. Sirkuit ini didukung dari baterai 9V dengan regulator 5V. Tampilan enam, tujuh segmen digunakan untuk menampilkan waktu dengan jam, menit dan detik. Empat tombol menggunakan input analog tunggal digunakan untuk mengatur waktu. Bel terhubung untuk mengatur alarm. IC LM35 digunakan untuk menampilkan rasa suhu lingkungan. Sensor cahaya sekitar digunakan untuk mengukur lux.

Sakelar tombol digital digunakan untuk pin Arduino #7. Sakelar tombol ini digunakan untuk mengubah opsi. Secara default, ini menunjukkan waktu atau bekerja dalam mode jam. Untuk pers pertama, ini menunjukkan suhu dan menunjukkan tingkat lux untuk pers kedua.

Langkah 5: Menerapkan Dengan Perangkat Keras

Setelah mensimulasikan rangkaian dan menyesuaikan program dan nilai resistansi, inilah waktu yang tepat untuk menerapkan rangkaian secara praktis. Rangkaian praktis dapat diimplementasikan pada papan tempat memotong roti jika Anda ingin membuat prototipe untuk dipajang di suatu tempat. Rangkaian papan tempat memotong roti memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan. Keuntungan utama dari rangkaian papan tempat memotong roti adalah dapat dengan mudah dimodifikasi dan tidak diperlukan penyolderan untuk itu. Di sisi lain, koneksi sirkuit papan tempat memotong roti bisa sangat mudah longgar dan sangat sulit untuk mengidentifikasi sirkuit yang kompleks.

Jika Anda ingin membuatnya untuk penggunaan praktis, sirkuit PCB disolder adalah yang terbaik. Anda dapat membuat rangkaian PCB sendiri di rumah dengan sangat mudah. Tidak diperlukan alat khusus untuk itu. Jika Anda ingin tahu tentang PCB DIY, Anda dapat mengikuti Instruksi yang bagus ini.

1. Buatan-PCB-langkah demi langkah dengan recwap.

2. Panduan pembuatan PCB oleh pinomelean

Anda juga dapat memesan secara online untuk PCB profesional. Beberapa produsen menyediakan layanan pencetakan PCB dengan harga yang sangat rendah. SeeedStudio Fusion PCB dan JLCPCB adalah dua penyedia layanan yang paling menonjol. Anda dapat mencoba salah satunya.

[Catatan: Beberapa gambar dikumpulkan dari internet.]

Hadiah Kedua dalam Tantangan Tips & Trik Elektronik