Membangun Arduino DIY di PCB dan Beberapa Tips untuk Pemula: 17 Langkah (dengan Gambar)

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

Ini dimaksudkan sebagai panduan bagi siapa saja yang menyolder Arduino mereka sendiri dari kit, yang dapat dibeli dari A2D Electronics. Ini berisi banyak tips dan trik untuk membangunnya dengan sukses. Anda juga akan belajar tentang apa yang dilakukan semua komponen yang berbeda.

Baca terus dan pelajari apa yang diperlukan untuk membangun Arduino Anda sendiri!

Anda juga dapat melihat proyek ini di situs web saya di sini.

Langkah 1: Konektor USB Mini

Bagian pertama yang disolder adalah konektor mini USB. Ini akan memberikan daya ke arduino Anda saat selesai, tetapi adaptor RS232 / USB ke Serial akan diperlukan untuk memprogramnya. Soket mini USB masuk terlebih dahulu agar Anda dapat memasangnya, balikkan papan sehingga pin menghadap ke atas, lalu letakkan di atas meja. Sebelum memasukkannya, tekuk set mini 2 pin sedikit ke arah depan papan sehingga pas di lubang pada PCB dengan baik. Berat PCB akan menahan konektor di tempatnya, dan Anda dapat menyoldernya di sana.

Langkah 2: Sematkan Header

Header pin adalah bagian selanjutnya. Anda harus memiliki header perempuan dalam 6pin x2, 8pin x2, dan 10pin x1. Header laki-laki berukuran 3x2 juga diperlukan untuk header ICSP (In Circuit Serial Programming). Ini semua mengelilingi bagian luar papan, dan akan cocok dengan sempurna di tempat yang tepat. Solder dengan metode yang sama seperti soket USB, lakukan satu header pada satu waktu. Semua header harus tegak lurus dengan PCB. Untuk mencapai ini, solder hanya satu pin header, lalu sambil memegang header dengan tangan Anda, lelehkan solder lagi dan posisikan kembali header ke posisi tegak lurus. Pastikan itu juga duduk rata di papan sepanjang. Tahan pada posisinya sampai solder mengeras, lalu lanjutkan menyolder sisa pin.

Langkah 3: Soket IC

Tip cepat untuk menyolder sisa komponen: Semua ujung komponen dapat ditempatkan melalui papan terlebih dahulu, kemudian ditekuk ke samping sehingga komponen akan tetap berada di papan saat membaliknya. Ini akan membuatnya lebih mudah untuk menyolder karena komponen akan menahan diri di tempatnya.

Mulailah dengan menempatkan soket IC 28pin. Pastikan untuk menyejajarkan divot di salah satu ujungnya dengan gambar pada PCB. Ini memungkinkan Anda mengetahui cara memasukkan mikrokontroler AtMega328P. Meskipun pin pada soket ini lebih pendek dari resistor atau kapasitor, pin masih dapat ditekuk untuk menahan komponen pada tempatnya saat Anda menyoldernya.

Langkah 4: Resistor

3 resistor dapat dilanjutkan. Tidak masalah di mana mereka ditempatkan - resistor tidak terpolarisasi. Ada 2 resistor 1K ohm sebagai resistor pembatas arus untuk LED, dan resistor 10K ohm sebagai resistor pull-up pada jalur reset. Resistor 1K ohm dipilih untuk LED daripada resistor 220 ohm yang umum sehingga LED akan memiliki arus yang lebih rendah yang melewatinya, sehingga bertindak lebih sebagai indikator daripada senter.

Langkah 5: LED

Ada 2 LED, satu sebagai indikator daya, dan yang lainnya di pin 13 Arduino. Kaki yang lebih panjang pada LED menandai sisi positif (anoda). Pastikan untuk meletakkan kaki yang lebih panjang di sisi bertanda + di PCB. Kabel negatif as LED juga diratakan di samping, sehingga Anda masih dapat menguraikan kabel positif (anoda) dan negatif (katoda) jika terputus.

Langkah 6: Osilator

Selanjutnya adalah osilator kristal dan kapasitor keramik 2 22pF. Tidak masalah ke arah mana semua ini dimasukkan – kapasitor keramik dan osilator kristal tidak terpolarisasi. Komponen-komponen ini akan memberi Arduino sinyal clock eksternal 16MHz. Arduino dapat menghasilkan clock internal 8MHz, jadi komponen ini tidak sepenuhnya diperlukan, tetapi biarkan beroperasi dengan kecepatan penuh.

Langkah 7: Atur Ulang Saklar

Sakelar reset bisa pergi berikutnya. Kaki pada sakelar tidak harus ditekuk, itu harus menahan dirinya di slot.

Langkah 8: Kapasitor Keramik

4 kapasitor keramik 100nF (nano Farad) dapat digunakan selanjutnya. C3 dan C9 membantu menghaluskan lonjakan tegangan kecil pada saluran 3.3V dan 5V untuk memberikan daya bersih ke Arduino. C7 di seri dengan jalur reset eksternal untuk memungkinkan perangkat eksternal (USB to Serial Converter) untuk mereset Arduino pada waktu yang tepat untuk memprogramnya. C4 ada di pin AREF (Referensi Analog) Arduino dan GND untuk memastikan bahwa Arduino mengukur nilai analog yang akurat pada input analognya. Tanpa C4, AREF akan dianggap 'mengambang' (tidak terhubung ke daya atau ground), dan akan menyebabkan ketidakakuratan dalam pembacaan analog karena pin mengambang akan mengambil tegangan apa pun yang ada di sekitarnya, termasuk sinyal AC kecil di tubuh Anda yang telah datang dari kabel di sekitar Anda. Sekali lagi, kapasitor keramik tidak terpolarisasi, jadi tidak masalah ke mana Anda meletakkannya.

Langkah 9: Sekering PTC

Sekarang Anda dapat memasang sekering PTC (koefisien suhu positif). Sekering PTC tidak terpolarisasi, jadi bisa dipasang dengan cara apa pun. Ini berjalan tepat di belakang soket USB. Jika sirkuit Anda mencoba menarik arus lebih dari 500mA, sekering PTC ini akan mulai memanas dan meningkatkan resistansi. Peningkatan resistansi ini akan menurunkan arus, dan melindungi port USB. Perlindungan ini hanya ada di sirkuit saat Arduino dialiri daya melalui USB, jadi saat memberi daya Arduino melalui jack DC atau dengan daya eksternal, pastikan sirkuit Anda benar. Pastikan untuk menarik kaki sepenuhnya melalui lubang, bahkan melewati tikungan. Sepasang tang akan membantu di sini.

Langkah 10: Kapasitor Elektrolit

3 47uF (microFarad) kapasitor elektrolitik dapat dimasukkan ke dalam berikutnya. Kaki yang lebih panjang pada ini adalah kaki positif, tetapi identifikasi yang lebih umum adalah pewarnaan casing di sisi kaki negatif. Pastikan saat Anda memasukkannya, kaki positif mengarah ke tanda + di papan. Kapasitor ini menghaluskan ketidakteraturan yang lebih besar dari tegangan input, serta jalur 5V dan 3.3V, sehingga Arduino Anda mendapatkan tegangan 5V/3.3V yang stabil alih-alih tegangan yang berfluktuasi.

Langkah 11: Jack DC

Selanjutnya adalah jack input DC. Kesepakatan yang sama seperti semua komponen lainnya, masukkan dan balikkan papan di atasnya agar tetap di tempatnya saat Anda menyoldernya. Menekuk kaki mungkin agak sulit, karena tebal, jadi Anda selalu dapat menyimpan yang ini di tempatnya dengan cara yang sama seperti konektor mini USB yang disolder sebelumnya. Yang ini hanya akan masuk satu arah – dengan jack menghadap ke luar papan.

Langkah 12: Regulator Tegangan

Sekarang dua regulator tegangan. Pastikan untuk menempatkan mereka di tempat yang tepat. Keduanya berlabel, jadi sesuaikan saja tulisan di papan tulis dengan tulisan di regulator. Regulator 3.3V adalah LM1117T-3.3 dan regulator 5V adalah LM7805. Keduanya merupakan regulator tegangan linier, artinya arus input dan arus output akan sama. Katakanlah tegangan input adalah 9V, dan tegangan output adalah 5V, keduanya pada arus 100mA. Perbedaan tegangan input dan output akan dihamburkan sebagai panas oleh regulator. Dalam situasi ini, (9V-4V) x 0,1A = 0,4W panas yang akan dihamburkan oleh regulator. Jika Anda menemukan bahwa regulator menjadi panas saat digunakan, itu normal, tetapi jika menarik arus yang besar dan ada perbedaan tegangan yang besar, maka heatsink pada regulator mungkin diperlukan. Sekarang untuk menyoldernya ke papan, tab logam di satu sisi harus mengarah ke sisi papan yang memiliki garis ganda. Untuk mengamankannya di tempatnya sampai Anda menyoldernya, tekuk satu kaki di satu arah dan dua kaki lainnya ke arah lain. Setelah disolder di tempatnya, tekuk regulator 5V ke arah luar papan dan regulator 3.3V ke arah bagian dalam papan.

Langkah 13: Memasukkan IC AtMega328P

Bagian terakhir adalah meletakkan mikrokontroler pada soketnya. Sejajarkan divot di soket dan di IC, lalu sejajarkan semua pin. Setelah terpasang, Anda bisa menekannya ke bawah. Ini akan membutuhkan sedikit lebih banyak kekuatan daripada yang Anda harapkan, jadi pastikan untuk memberikan tekanan secara merata sehingga Anda tidak menekuk pin apa pun.

Langkah 14: Beberapa Catatan Perhatian Dengan Arduino Anda

• JANGAN PERNAH menghubungkan daya USB dan daya eksternal ke Arduino secara bersamaan. Meskipun keduanya dapat dinilai pada 5V, seringkali tidak tepat 5V. Perbedaan tegangan kecil antara dua sumber daya menyebabkan korsleting melalui papan Anda.
• JANGAN PERNAH menarik arus lebih dari 20mA dari pin keluaran mana pun (D0-D13, A0-A5). Ini akan menggoreng mikrokontroler.
• JANGAN PERNAH menarik lebih dari 800mA dari regulator 3.3V, atau lebih dari 1A dari regulator 5V. Jika Anda membutuhkan lebih banyak daya, gunakan adaptor daya eksternal (bank daya USB berfungsi dengan baik untuk 5V). Sebagian besar Arduino menghasilkan daya 3.3V dari USB ke chip Serial di papan. Ini hanya mampu menghasilkan output 200mA, jadi jika Anda menggunakan Arduino yang berbeda, pastikan Anda tidak menarik lebih dari 200mA dari pin 3.3V.
• JANGAN PERNAH memasukkan lebih dari 16V ke dalam jack DC. Kapasitor elektrolit yang digunakan dinilai hanya 16V.

Langkah 15: Beberapa Tips / Fakta Menarik

• Jika proyek Anda membutuhkan banyak pin, pin input analog juga dapat digunakan sebagai pin output digital. A0 = D14, hingga A5 = D19.
• Perintah analogWrite() sebenarnya adalah sinyal PWM, bukan tegangan analog. Sinyal PWM tersedia pada pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Ini berguna untuk mengontrol kecerahan LED, mengendalikan motor, atau menghasilkan suara. Untuk mendapatkan sinyal audio pada pin output PWM, gunakan fungsi tone().
• Pin digital 0 dan 1 adalah sinyal TX dan RX untuk IC AtMega328. Jika memungkinkan, jangan menggunakannya dalam program Anda, tetapi jika harus, Anda mungkin perlu mencabut bagian-bagian dari pin tersebut saat memprogram Arduino.
• Pin SDA dan SCL untuk komunikasi i2c sebenarnya adalah pin A4 dan A5. Jika menggunakan komunikasi i2c, pin A4 dan A5 tidak dapat digunakan untuk tujuan lain.

Langkah 16: Memprogram Arduino Anda

Cabut dulu daya eksternal apa pun untuk menghindari korsleting pada 2 catu daya yang berbeda. Sekarang pasang adaptor USB ke Serial ke header tepat di belakang daya mini USB. Hubungkan sesuai berikut ini:

Arduino USB ke adaptor Serial

GND GND (tanah)

VCC VCC (daya)

DTR DTR (setel ulang pin)

TX RX (data)

RX TX (data)

Ya, pin TX dan RX memang terbalik. TX adalah pin pengirim, dan RX adalah pin penerima, jadi jika Anda memiliki 2 pin transmisi yang terhubung bersama, tidak banyak yang akan terjadi. Ini adalah salah satu perangkap paling umum untuk pemula.

Pastikan jumper pada adaptor USB to Serial diatur ke 5V.

Colokkan adaptor USB ke Serial ke komputer, pilih port COM yang sesuai (tergantung pada komputer Anda) dan Papan (Arduino UNO) di menu Alat Arduino IDE (diunduh dari Arduino.cc), lalu kompilasi dan unggah program Anda.

Langkah 17: Menguji Dengan Sketsa Berkedip

Hal pertama yang harus Anda lakukan adalah mengedipkan LED. Ini akan membiasakan Anda dengan Arduino IDE dan bahasa pemrograman, dan memastikan bahwa papan Anda berfungsi dengan baik. Buka contoh, temukan contoh Blink, lalu kompilasi dan unggah ke papan Arduino untuk memastikan semuanya berfungsi. Anda akan melihat LED yang terpasang pada pin 13 mulai berkedip dan mati pada interval 1 detik.