สร้างม้านั่งทดสอบ Arduino แบบกำหนดเองโดยใช้ Wirewrapping: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

คำแนะนำนี้จะแสดงวิธีง่ายๆ ในการเชื่อมต่อ Arduino Nano กับบอร์ดฝ่าวงล้อม PCB ต่างๆ โปรเจ็กต์นี้เกิดขึ้นระหว่างการค้นหาวิธีที่มีประสิทธิภาพแต่ไม่ทำลายล้างในการเชื่อมต่อโมดูลหลายโมดูล

ฉันมีห้าโมดูลที่ฉันต้องการเชื่อมต่อถึงกัน:

• Arduino
• แผงสัมผัสกราฟิก LCD ขนาด 5 นิ้ว 800x480 จาก Haoyu electronics
• เครื่องอ่านการ์ด SD
• หน่วยนาฬิกาเรียลไทม์ DS1302
• ตัวรับส่งสัญญาณ MAX485 RS-485/RS-422

ก่อนหน้านี้เคยใช้แผงสัมผัสและโมดูลนาฬิกาแบบเรียลไทม์ใน Dali Clock และโครงการ Rainbow Synthesizer ของฉัน แต่ต้นแบบเหล่านั้นทำบนเขียงหั่นขนมและถูกรื้อออกเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับโครงการใหม่

มันชัดเจนสำหรับฉันว่าการมีโมดูลเหล่านี้ทั้งหมดรวมกันในฟิกซ์เจอร์ถาวรจะช่วยให้ฉันใช้เวลาเขียนซอฟต์แวร์มากขึ้น และใช้เวลาน้อยลงในการเดินสายไฟบนเขียงหั่นขนม ในเวลาเดียวกัน ฉันไม่ต้องการประสานสิ่งใดๆ เข้าด้วยกันอย่างถาวร ดังนั้นฉันจึงสามารถเก็บโมดูลไว้ใช้ในอนาคตได้

คำแนะนำนี้แสดงให้เห็นว่าฉันรวมทุกอย่างเข้าด้วยกันโดยใช้การพันลวดได้อย่างไร

ขั้นตอนที่ 1: การวางแผนการเชื่อมต่อโครงข่าย

ขั้นตอนแรกของฉันคือการทำแผนที่วิธีเชื่อมต่อโมดูลทั้งหมดกับพินที่มีอยู่บน Arduino Nano จอแสดงผลและการ์ด SD เป็นทั้งโมดูล SPI SPI เป็นบัส ดังนั้นสาย CLK, MISO และ MOSI จึงสามารถผูกมัดแบบเดซี่กับโมดูลที่ต้องการพร้อมกับกำลังไฟฟ้าได้ แต่ละคนจะต้องมีพิน CS (Chip Select) ของตัวเองอย่างไรก็ตาม

ฉันตัดสินใจใส่โมดูล RTC บนหมุดของตัวเองเพราะการทดลองก่อนหน้านี้แสดงให้ฉันเห็นว่ามันไม่รองรับ SPI เลย โมดูลตัวรับส่งสัญญาณยังต้องการพินของตัวเอง

หลังจากแมปทุกอย่างออกมาแล้ว ฉันพบว่ามันมีลักษณะดังนี้:

• Arduino Pin GND -> LCD GND -> การ์ด SD GND -> ตัวรับส่งสัญญาณ GND -> RTC 5V
• Arduino Pin 5V -> LCD 5V -> การ์ด SD 5V -> ตัวรับส่งสัญญาณ VCC -> RTC VCC
• Arduino Pin 13 -> LCD CLK -> การ์ด SD CLK
• Arduino Pin 12 -> LCD MISO -> การ์ด SD MISO
• Arduino Pin 11 -> LCD MOSI -> การ์ด SD MOSI
• Arduino Pin 10 -> LCD CS
• Arduino Pin 9 -> LCD PD
• Arduino Pin 2 -> LCD INT
• Arduino Pin 8 -> RTC CLK
• Arduino Pin 7 -> RTC DAT
• Arduino Pin 6 -> RTC RST
• Arduino Pin 4 -> การ์ด SD CS
• Arduino Pin 14 -> ตัวรับส่งสัญญาณDI
• Arduino Pin 15 -> ตัวรับส่งสัญญาณ DE
• Arduino Pin 16 -> ตัวรับส่งสัญญาณ RE
• Arduino Pin 17 -> ตัวรับส่งสัญญาณ RO

อินเทอร์เฟซ USB ใช้พิน 0 และ 1 ดังนั้นจึงไม่มีขีดจำกัด หมุดดิจิตอล 3, 5, 18 และ 19 ยังคงว่าง เช่นเดียวกับอินพุตแบบอะนาล็อก A4 ถึง A7 เพื่อให้สามารถขยายได้ในอนาคต

ขั้นตอนที่ 2: ปัญหาเกี่ยวกับสายจัมเปอร์และ Wirewrap เป็นวิธีแก้ปัญหา

ตอนแรกฉันพยายามเชื่อมต่อทุกอย่างด้วยสายเคเบิล Y แบบสั้นแบบจีบ อย่างไรก็ตาม คีมย้ำและขั้วต่อได้รับการออกแบบให้ใช้สายไฟครั้งละหนึ่งเส้นเท่านั้น การยัดเยียดสายไฟหลายเส้นในเรือนเดียวเป็นเรื่องยากและนำไปสู่ข้อต่อที่เปราะบางซึ่งอยู่ได้ไม่นาน ไม่เพียงแต่กระบวนการจีบจะสิ้นเปลืองเวลาเท่านั้น เมื่อใช้งานแล้ว ตัวเชื่อมต่อมักจะหลวมจากหมุด ส่งผลให้เสียเวลาเพิ่มเติมในการติดตามข้อผิดพลาดที่ไม่ต่อเนื่อง

ฉันอยากจะลองพันลวดมาโดยตลอด ดังนั้นฉันจึงคิดว่านี่เป็นโอกาสที่ดีที่จะทำเช่นนั้น หลังจากการค้นคว้า ฉันซื้อเครื่องมือ WSU-30 M ส่วนหัวแถวเดี่ยวที่ยาวพิเศษ 19 มม. และลวดพันลวด AWG 30 เส้นบน eBay

ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยี การพันลวดมีประวัติอันยาวนาน เป็นวิธีที่ได้รับความนิยมในการสร้างคอมพิวเตอร์ดิจิทัลในยุค 60, 70 และ 80 และพบการใช้งานบ่อยในสำนักงานส่วนกลางทางโทรศัพท์ แม้ว่าจะเลิกใช้โดยแผงวงจรพิมพ์ที่ผลิตขึ้นเป็นจำนวนมาก แต่การพันลวดก็มีข้อดีดังต่อไปนี้สำหรับผู้ที่ชื่นชอบงานอดิเรก:

• ราคาไม่แพงและรวดเร็ว
• เกลี่ยง่าย ล้างออกง่าย
• ใช้งานได้กับส่วนหัวของพินที่บัดกรีกับบอร์ดฝ่าวงล้อมจำนวนมาก
• สร้างการเชื่อมต่อที่ยาวนานและเชื่อถือได้
• อนุญาตให้มีการเชื่อมต่อหลายจุดเข้าและออกจากแต่ละจุด (เมื่อใช้ส่วนหัวแบบยาว)

ขั้นตอนที่ 3: การเตรียม Arduino Nano

ขั้นตอนต่อไปคือการเตรียม Arduino Nano ของฉัน ฉันมี Arduino Nano ที่ไม่มีส่วนหัว ซึ่งกลายเป็นว่าสะดวก เนื่องจากฉันต้องการบัดกรีหมุดส่วนหัวที่ยาวเป็นพิเศษไปที่ด้านบน เพื่อให้ฉันเห็นฉลากขณะพันลวด

ฉันยังบัดกรีส่วนหัวที่ยาวเป็นพิเศษบางตัวเข้ากับบอร์ดฝ่าวงล้อมเล็ก ๆ ที่มาพร้อมกับแผงแสดงผลของฉัน

บนโมดูลตัวรับส่งสัญญาณ ขั้วต่อสกรูอยู่ฝั่งตรงข้ามของส่วนหัว ดังนั้นฉันจึงถอดมันออกและย้ายไปที่ด้านเดียวกับส่วนหัว

กระดานอื่น ๆ มีส่วนหัวสั้น ๆ ที่บัดกรีแล้วในด้านที่ถูกต้อง ดังนั้นฉันจึงเก็บไว้ตามที่เป็นอยู่

ขั้นตอนที่ 4: การออกแบบถาด

ฉันต้องการติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดที่ด้านหลังของขาตั้ง LCD ที่ฉันสร้างขึ้นสำหรับนาฬิกา Dali ที่สั่งได้ ดังนั้นฉันจึงสร้างแบบจำลองบางอย่างใน OpenSCAD ฉันทำพิลึกสำหรับกระดานต่างๆ ที่ฉันต้องการจะยึด

หลังจากที่ฉันพิมพ์ถาดออกมา ฉันก็ติดกาวโมดูลทั้งหมดให้เข้าที่

ขั้นตอนที่ 5: กระบวนการ Wirewrapping

กระบวนการห่อลวดประกอบด้วยสี่ขั้นตอน: การวัด การตัด การปอก และการห่อ

ฉันวัดลวดให้เพียงพอสำหรับการขยายจุดสองจุดที่ฉันต้องการเชื่อมต่อ บวกอีกหนึ่งนิ้วที่ปลายแต่ละด้านสำหรับการห่อ จากนั้นฉันก็ถอดฉนวนออก 1 นิ้วที่ปลายแต่ละด้านแล้วใช้เครื่องมือห่อลวดเข้ากับเสา

ต่อไปนี้คือเทคนิคที่ฉันใช้ ซึ่งคุณสามารถดูได้ในวิดีโอสาธิตของฉัน:

• ฉันวัดระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่ฉันต้องการเชื่อมต่อ
• ฉันทำเครื่องหมายความยาวที่ต้องการด้วยนิ้วของฉัน จากนั้นใช้ไม้บรรทัดเพิ่มสองนิ้ว
• ฉันตัดลวดให้ยาว
• ฉันวัดจากปลาย 1 และ 1/4 นิ้ว
• จากนั้นฉันก็สอดปลายเข้าไปในรูบนเครื่องมือห่อ
• ฉันดึงลวดเข้าไปในช่องว่างในใบมีด
• ฉันดึงลวดจากปลายอีกด้านหนึ่ง ปอกลวดเปล่าหนึ่งนิ้ว
• ฉันทำซ้ำขั้นตอนสำหรับอีกด้านหนึ่งของเส้นลวด

เมื่อดึงลวดออกที่ปลายทั้งสองข้าง ฉันสอดปลายลวดเปล่าเข้าไปในกระบอกของเครื่องมือพันลวดเพื่อให้ส่วนที่หลุดออกมาจากรอยบากด้านข้าง จากนั้นฉันก็เลื่อนปลายลงบนเสาแล้วหมุนสองสามรอบโดยจับเครื่องมือหลวม ๆ เพื่อให้ยกขึ้นขณะหมุน

การเชื่อมต่อที่ดีจะเหลือสายไฟไว้ประมาณ 7 รอบบนเสา หากผลัดกันซ้อนกัน อย่ากดเครื่องมือแรงเกินไป!

UPDATE: พวกคุณหลายคนเคยคิดว่าฉนวนกันความร้อนควรพันรอบเสาเพื่อบรรเทาความเครียด ฉันได้รวมภาพถ่ายสองภาพเพื่อแสดงความแตกต่าง

ขั้นตอนที่ 6: การพันลวดทั้งกระดาน

นี่แสดงบอร์ดหลังจากที่ฉันต่อสายเชื่อมต่อทั้งหมดแล้ว ฉันทำผิดพลาดเล็กน้อยระหว่างทาง แต่สิ่งเหล่านี้สามารถยกเลิกได้ง่ายโดยการตัดสายไฟและใช้แหนบเพื่อแกะปลายออกจากเสา

ฉันแนะนำให้ทำทีละส่วนและตรวจสอบงานของคุณด้วยมัลติมิเตอร์หรือโดยการเปิดเครื่องและทดสอบแต่ละส่วนประกอบ มันยากกว่ามากที่จะแก้ไขเมื่อมีสายไฟหลายชั้น

ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของฉันดูรกไปหน่อย แต่ถ้าคุณต้องการ คุณสามารถระมัดระวังมากขึ้นเกี่ยวกับการกำหนดเส้นทางหรือใช้สีต่างๆ เพื่อให้สิ่งต่างๆ ชัดเจนขึ้น

แม้ว่ามันจะดูไม่สวย แต่ก็แข็งแกร่งกว่าเขียงหั่นขนม! แต่โบนัสก้อนโตก็คือ เมื่อใดก็ตามที่คุณต้องการแยกชิ้นส่วน คุณสามารถทำได้อย่างง่ายดายโดยไม่สร้างความเสียหายให้กับ Arduino Nano หรือส่วนหัวของพินบนบอร์ดแต่ละบอร์ด!

ขั้นตอนที่ 7: โครงการที่เข้ากันได้

บอร์ดที่เสร็จสมบูรณ์จะช่วยให้คุณสามารถดำเนินโครงการเหล่านี้ได้:

• นาฬิกาดิจิตอลละลายสไตล์ยุค 80
• เปียโนสายรุ้งเรืองแสงพร้อม Arduino (ต้องใช้ส่วนประกอบภายนอก)