Polish Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bulgarian Catalan Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Filipino Finnish French Georgian German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Irish Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Macedonian Norwegian Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swahili Swedish Turkish Ukrainian Vietnamese Welsh

OSDonate

Podoba Ci się nasza strona? Postaw nam piwo! :)

Kwota:

Płytka prototypowa i dodatkowe elementy.

 

W większości wypadków projekty, których sercem jest mikrokontroler, wymagają zastosowania jakichś dodatkowych elementów elektronicznych. W praktycznych zastosowaniach zwykle montuje się je na dedykowanej (ew. uniwersalnej) płytce drukowanej, w przypadku konstrukcji edukacyjnych najwygodniej jest użyć prototypowej płytki stykowej (ang. breadboard).

Takie płytki są dostępne w wielu rozmiarach (i cenach), ta pokazana na zdjęciu należy do najtańszych i najpopularniejszych. Wewnątrz umieszczone są blaszki kontaktowe, układające się w pola stykowe zaznaczone na powiększeniu zielonymi liniami. Wkładając elementy i przewody w otwory w górnej płycie (jest ich tu ok. 800) łączymy je ze sobą zgodnie z wymaganym schematem bez konieczności lutowania. Zwykle pionowe pola wewnątrz płytki służą do połączeń logicznych, natomiast poziome (wzdłuż górnej i dolnej krawędzi) tworzą szyny zasilające, niektóre droższe płytki mają nawet w tych miejscach naniesione barwne oznaczenia, kojarzące się z zasilaniem.

Fotka powyżej przedstawia przykładowy montaż najprostszego schematu - połączenia dwóch rezystorów w dzielnik napięcia.

Do połączeń na płytce stykowej oraz pomiędzy tą płytką a modułem Arduino potrzebujemy przewodów z odizolowanymi końcówkami. Dostępne są gotowe zestawy takich kabli w różnych kolorach, można je kupić np. razem z płytką stykową. Ja wykorzystałem to co miałem w szufladzie. Dobre są przewody z drutu srebrzonego (jak zielone na zdjęciu), bo nie śniedzieją im odizolowane końcówki. Można też użyć przewodów ze skrętki „komputerowej” - tu z kolei zaletą są różnobarwne oznaczenia. Oba rodzaje drutów są trochę za cienkie, wystarczają wprawdzie do pewnych połączeń na płytce stykowej, ale w gniazdach „goldpin” na płytce Arduino są za luźne, do takich połączeń zrobiłem trochę przewodów zakończonych pojedynczą szpilką „goldpin”.

Z myślą o rozprowadzaniu zasilania zdecydowałem się również zrobić kilka kabli podwójnych. W takim wypadku warto użyć jako bazy dla podwójnego złącza kawałka cienkiego laminatu (szczelina w miedzi wycięta pilnikiem). Lutowanie „goldpinów” w powietrzu kończy się zawsze utratą geometrii (rastra), płytka zapobiega takiemu efektowi. Przy okazji na zdjęciu widać diody LED z założonymi koszulkami zgodnie z polaryzacją (czerwony „+”, czarny „-”), warto to zrobić, aby za każdym razem nie zastanawiać się, jak prawidłowo podłączyć nóżki, szczególnie że w przypadku LED polaryzacja jest oznaczana długością końcówki, a łatwiej włożyć diodę do płytki stykowej, kiedy końcówki są obcięte na równo.

Zdjęcie powyżej pokazuje przykładowe rozprowadzenie zasilania +5V z modułu Arduino, gdzie masa i +5V znajdują się na sąsiednich pinach. Stąd można jednym podwójnym kablem doprowadzić zasilanie do płytki stykowej, a z niej podobnymi kablami doprowadza się zasilanie do kolejnych elementów. Ten sposób jest dużo szybszy niż użycie pojedynczych przewodów, ale w przypadku bardziej złożonych schematów lepiej będzie zapewne rozprowadzać zasilanie metodą „szyn zasilających”. Niezależnie od wybranej metody warto montaż układów rozpocząć od rozprowadzenia zasilania a dopiero potem zająć się połączeniami logicznymi. Na początku montażu przewodów jest na płytce mniej, stąd łatwiej uniknąć pomyłki, a nieprawidłowe podłączenie zasilania jest zwykle groźniejsze niż błąd w połączeniach logicznych.

Zdecydowałem się również przygotować kilka typowych elementów, których będę używał do eksperymentów, w postaci gotowych modułów z wtyczkami. Zasada lutowania wtyczek podobna jak wyżej. Pierwszy element to potencjometr, można go podłączyć jak na pierwszym zdjęciu (suwak w środku wtyczki), lub jak na drugim - tu zasada podobna jak w wyprowadzeniu sygnałów z serwa. Ten sposób jest lepszy, omyłkowe odwrócenie wtyczki nie grozi konsekwencjami (choć akurat w przypadku potencjometru nie jest niebezpieczne), stosujemy jedną zasadę do wszystkich elementów, możemy również użyć opisanego wyżej podwójnego kabelka zasilającego do podłączenia zasilania do takiego elementu.

W ten sam sposób przygotowałem moduł złożony z 3 diod LED. Masa wyprowadzona jest na oddzielnym kabelku, taki sposób pozwala wpiąć ten moduł wprost do gniazd Arduino (masa do masy, przewody sygnałowe do sąsiadujących pinów I/O).

Kolejny przydatny „klocek” to moduł przycisku, wyprowadzenia na wtyczce tak jak opisywałem wyżej - zasilanie w środku, linia sygnałowa na zewnątrz. Warto zauważyć, że w Arduino jest kilka możliwości podłączenia przycisku (w tym sposób bez rezystorów), ten choć nie jest najprostszy, na początek jest najbezpieczniejszy, z wysokim poziomem na wejściu, kiedy przycisk został wciśnięty.

Ostatnim aspektem „złączologii” jest podłączanie wtyczek (gniazdo żeńskie - np. wtyczka serwa) do płytki prototypowej. Potrzebujemy do tego albo obustronnie długich prostych „goldpin'ów” lub długich kątowych. Jeśli posiadamy tylko krótkie proste i kątowe, to można łatwo zrobić przejściówkę, tak jak pokazałem na drugiej fotce. Zdjęcie jest poglądowe, bo użyłem kątowego „goldpin” z długimi wyprowadzeniami, ale nie miałem w momencie przygotowania artykułu krótkich, w rzeczywistych warunkach przy długich robienie przejściówki oczywiście nie jest konieczne.

 

Schematy zasilania.

 

Dla bezpiecznej eksploatacji Arduino warto zapoznać się z kilkoma podstawowymi schematami zasilania.

Wariant 1, 2, 3, to sytuacja kiedy moduł Arduino jest podłączony do komputera i zasilanie +5V jest pobierane ze złącza USB. Ta sytuacja zwykle ma miejsce w fazie uruchamiania programu, ale i w sytuacji, kiedy np. komputer jest odbiornikiem danych z Arduino. W wariancie 1 zasilanie +5V dla elektroniki zewnętrznej jest również pobierane ze złącza USB poprzez Arduino. Należy w takim wypadku pamiętać że złącze USB może być obciążone prądem maksymalnie kilkaset mA (teoretycznie 500mA, ale różnie to bywa w praktyce). W przypadku kiedy elektronika zewnętrzna oprócz zasilania 5V potrzebuje napięcia wyższego (np. 12V do przekaźników) konieczne jest użycie zasilacza zewnętrznego (wariant 2). W przypadku kiedy elektronika zewnętrzna potrzebuje dla napięcia 5V większego prądu niż potrafi dostarczyć port USB, i ew, dodatkowego wyższego napięcia zasilania (12V), musimy użyć zasilacza zewnętrznego dla obu napięć (wariant 3).

Jeśli Arduino nie jest podłączone do komputera, napięcie 5V dla procesora jest dostarczane ze źródła zewnętrznego 7-12V poprzez wbudowany na płytce stabilizator 5V. Należy jednak pamiętać, że chociaż dla tego układu (NP1117) maksymalny prąd to teoretycznie 1A, to w praktyce ze względu na ograniczoną możliwość odprowadzenia ciepła (układ bez radiatora) bezpieczny pobierany prąd będzie znacznie mniejszy - kilkaset mA, w zależności od napięcia zewnętrznego (im wyższe tym mniej prądu). Należy więc uważać w wariancie 4, gdzie zasilanie 5V dla elektroniki zewnętrznej pochodzi z Arduino, aby nie przeciążyć tego stabilizatora. W takim wypadku warto jest zasilać Arduino jak najniższym napięciem np. 7V, chyba, że układy zewnętrzne potrzebują wyższego zasilania (12V). Wariant 5 odpowiada sytuacji kiedy elektronika zewnętrzna potrzebuje dużego prądu dla napięcia 5V oraz dodatkowego wyższego napięcia (12V) - musimy wtedy użyć zasilacza dwunapięciowego.

UWAGA! Rysunki zamieszczone powyżej mają jedynie poglądowy charakter. Należy pamiętać, że w konkretnych przypadkach łączenia za sobą dwóch urządzeń elektronicznych należy zadbać o prawidłowe poprowadzenie przewodów masy. Zaleca się łączenie ich w jednym punkcie, co pozwala na uniknięcie tzw. pętli mas - zjawiska, które może skutkować różnymi trudnymi do przewidzenia zjawiskami, począwszy od szumów i zakłóceń pomiarów a skończywszy na możliwych uszkodzeniach elektroniki. W praktycznych projektach będę starał się na schematach pokazać jak prawidłowo powinny wyglądać takie połączenia.

Jeśli chodzi o bateryjne zasilanie zewnętrzne, to kiedy nie potrzebujemy dużo prądu, można zastosować do zasilania Arduino akumulator 9V/ 200mAh (a ew, zewnętrzne układy zasilić z bardziej pojemnego pakietu 4,8V). Jeśli potrzebujemy więcej prądu, najwygodniej użyć pakietów LiPo 7,2V (ew. 12,6V).

 

Ostrzeżenia przed uszkodzeniami.

 

Jak każdy układ elektroniczny, Arduino ma swoje ograniczenia, przekroczenie których spowoduje uszkodzenie procesora lub innych elementów elektronicznych, zamontowanych w module. Najgroźniejsze i najbardziej typowe zagrożenia to: odwrotna polaryzacja zasilania, przekroczenie maksymalnego prądu wyjściowego (40mA na jednym wyjściu - np. zwarcie do masy lub podłączenie silnika, który pobiera np. 100mA) i przekroczenie sumarycznego dopuszczalnego prądu wszystkich wyjść (200mA, np. podłączenie 10 diod LED po 25mA na diodę). Te kwestie bardzo ładnie i szczegółowo (ze schematami) są opisane w artykule „10 sposobów jak zniszczyć Arduino”.

Autor wymienia 10 następujących zagrożeń:

  • zwarcie do masy nóg zdefiniowanych jako wyjście,
  • zwarcie między sobą nóg zdefiniowanych jako wyjście (jedna stan wysoki, druga niski),
  • podanie napięcia wyższego niż 5,5V na nóżki we/wy,
  • odwrotne podłączenie zasilania do wyprowadzenia Vin,
  • podanie napięcia wyższego niż 5V na wyprowadzenie +5V,
  • podanie napięcia wyższego niż 3,3V na wyprowadzenie +3,3V,
  • zwarcie wyprowadzenia Vin do masy,
  • podłączenie zewnętrznego zasilania 5V do wyprowadzenia +5V z jednoczesnym włączeniem obciążenia na wyprowadzeniu Vin,
  • podanie napięcia >13V na wyprowadzenie „Reset”,
  • przekroczenie dopuszczalnego sumarycznego prądu na wszystkich wyjściach ( 200mA).

To już wszystkie informacje wstępne, pozwalające rozpocząć pracę z Arduino. Od następnego artykułu rozpoczniemy prezentację konkretnych układów związanych z modelarstwem RC.

Publikowane tutaj materiały i zdjęcia stanowią własność ich autorów, nie mogą być kopiowane oraz wykorzystywane bez ich zgody.
Strona niekomercyjna.