แพลตฟอร์มการฝึกอบรม ARDUINO: 7 ขั้นตอน

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

ว่าไง มีอะไรใหม่ บทช่วยสอนใหม่และโปรเจ็กต์พิเศษใหม่ คราวนี้ฉันหยิบโปรเจ็กต์ที่จำเป็นจริงๆ สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด โปรเจ็กต์ของวันนี้คือวิธีสร้างแพลตฟอร์มการฝึกอบรม Arduino ของคุณเองทีละขั้นตอน กวดวิชาจะเป็นแนวทางที่ดีที่สุดสำหรับพวกคุณในการลองทำโปรเจ็กต์นี้ และแน่นอนว่ามีความรู้พื้นฐานทางอิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นอยู่บ้าง แต่อย่าคิดว่าจะลองทำดูซ้ำสองเพราะมันน่าทึ่งมาก

เป็นเวลานานแล้วที่ฉันได้ดูแลกลุ่ม Arduino Facebook และฉันเห็นหลายครั้งที่ผู้คนถามถึงชุด Arduino ที่ดีที่สุดสำหรับการฝึกฝนและจากที่ที่จะได้รับข้อตกลงที่ดีที่สุดในการเริ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และคำถามที่พบบ่อยคือเกี่ยวกับ โชคไม่ดีของผู้จัดจำหน่ายชุด Arduino ในบางประเทศ เห็นได้ชัดว่ามีปัญหาที่ต้องเข้าไปแทรกแซง และในฐานะผู้ผลิต ฉันตัดสินใจที่จะเริ่มบทช่วยสอนนี้เกี่ยวกับวิธีสร้างแพลตฟอร์มการฝึกอบรม Arduino ของคุณเองโดยเฉพาะเพราะโครงการนี้จะช่วยให้ฉันหลีกเลี่ยง เวลาที่เสียไปในการเดินสายไฟส่วนประกอบต่างๆ กับเขียงหั่นขนมทุกครั้งที่ฉันพยายามทดสอบรหัส แต่การมีแพลตฟอร์มที่พร้อมใช้งานนี้จะทำให้ชีวิตง่ายขึ้น

โปรเจ็กต์นี้สะดวกมากที่จะทำเป็นพิเศษหลังจากได้รับ PCB แบบกำหนดเองที่เราสั่งจาก JLCPCB เพื่อปรับปรุงรูปลักษณ์ของแพลตฟอร์มของเรา และยังมีเอกสารและรหัสเพียงพอในคู่มือนี้ที่จะช่วยให้คุณสร้างม้านั่งฝึกหัดของคุณเองได้อย่างง่ายดาย

เราสร้างโปรเจ็กต์นี้ในเวลาเพียง 5 วันเท่านั้น เพียงสองวันก็เสร็จสิ้นการออกแบบฮาร์ดแวร์สำหรับการผลิต PCB และอีกสามวันในการประกอบแพลตฟอร์มให้เสร็จและทดสอบด้วยเช่นกัน

สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้จากบทช่วยสอนนี้:

1. การเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับแพลตฟอร์มของคุณ
2. ทำให้วงจรเชื่อมต่อส่วนประกอบที่เลือกทั้งหมด
3. ประกอบชิ้นส่วนโครงการทั้งหมด
4. เริ่มรหัสแรกของคุณด้วยแพลตฟอร์มนี้

ขั้นตอนที่ 1: รายละเอียดเกี่ยวกับม้านั่งฝึกอบรม

แนวคิดนี้ง่ายมาก ฉันเลือกส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานบางอย่าง เช่น จอแสดงผล LED เซ็นเซอร์ คอนโทรลเลอร์ และแอคทูเอเตอร์ประเภทต่างๆ และเชื่อมต่อเข้าด้วยกันผ่าน PCB และประกอบไว้ตลอดเวลาและพร้อมสำหรับการดำเนินการ ซึ่งเป็นวิธีการแบบพลักแอนด์เพลย์

คุณสมบัติของแพลตฟอร์มของเรา

Arduino MEGA2560

ส่วนประกอบหลักของแพลตฟอร์มนี้คือ Arduino mega2560 ซึ่งจะเป็นหัวใจของม้านั่งฝึกซ้อมของเรา เนื่องจากเป็นตัวเชื่อมต่อของส่วนประกอบที่ใช้ทั้งหมด ทำให้สัญญาณเคลื่อนที่ไปตลอดทางจากเซ็นเซอร์และตัวควบคุม ไปจนถึงตัวบ่งชี้และแอคทูเอเตอร์ บอร์ดพัฒนานี้ใช้งานง่ายและบอร์ดอิเล็กทรอนิกส์ที่ทรงพลังเนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR คุณสามารถรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์นี้ผ่านลิงค์นี้

จอแสดงผล

ฉันเคยใช้จอแสดงผลบางประเภท เช่น จอ LCD ขนาด 20x4 ตามโปรโตคอลการสื่อสาร I²C เพื่อแสดงข้อความและปรับแต่งตัวแสดงบนหน้าจอนี้ และเรากำลังใส่จอแสดงผล 7 ส่วน 4 หลัก เนื่องจากจำเป็นสำหรับผู้เริ่มต้นในการเรียนรู้ การแสดงผลนี้ทำงานอย่างไร

การควบคุม

เกี่ยวกับอินพุตของแพลตฟอร์มของเรา เรามีแถบสวิตช์ 8 แถบ เพื่อให้เราควบคุมตัวบ่งชี้บางตัวโดยใช้สวิตช์เหล่านี้ได้โดยไม่ลืมจอยสติ๊กแกนคู่สองแกนที่มีการควบคุมแกนคู่และปุ่มกด โดยใช้จอยสติ๊กเหล่านี้ เราควบคุมได้ เช่น ความเร็วและทิศทาง ของมอเตอร์เนื่องจากมีสัญญาณเอาท์พุตแบบแอนะล็อกที่เปลี่ยนแปลงตามตำแหน่งแกนจอยสติ๊ก

ตัวชี้วัด

เมื่อพูดถึงตัวบ่งชี้ ฉันได้รวม LED สีแดง 8 ดวงและไฟ LED RGB สองดวงและเรายังมีออดอยู่ที่นั่นซึ่งทำให้การเล่นกับแพลตฟอร์มนี้สนุกยิ่งขึ้น

เซนเซอร์

เราไม่สามารถสร้างแพลตฟอร์มการฝึกอบรมสำหรับผู้เริ่มต้นเขียนโค้ดโดยไม่ใช้เซ็นเซอร์บางตัวได้ นี่คือเหตุผลที่ฉันเลือกเซ็นเซอร์ที่ใช้บ่อย เช่น เซ็นเซอร์ DHT-11 สำหรับอุณหภูมิและความชื้น และเซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซ MQ-2 ซึ่งมีและ สัญญาณเอาท์พุตแบบอะนาล็อกที่เกี่ยวข้องกับความเข้มของก๊าซที่วัดได้

แอคทูเอเตอร์

สำหรับแอคทูเอเตอร์ ฉันตัดสินใจใส่มอเตอร์ทุกประเภท นี่คือเหตุผลที่ฉันวางสเต็ปเปอร์มอเตอร์ Nema17 และฉันค่อนข้างแน่ใจว่าพวกคุณทุกคนต้องการมอเตอร์ประเภทนี้เนื่องจากความแม่นยำและแรงบิดสูง เราก็เช่นกัน โดยใช้เซอร์โวมอเตอร์และมอเตอร์กระแสตรงสองตัว

การเชื่อมต่อ

สำหรับการเชื่อมต่อของแพลตฟอร์มของเรา ฉันได้รวมโมดูล Bluetooth HC-06 ไว้ด้วย ในกรณีที่คุณต้องการทดสอบแอป Android ที่ติดตั้งในสมาร์ทโฟนของคุณ วิธีนี้จะทำให้คุณง่ายขึ้นมาก

ไอซีและไดรเวอร์

แน่นอนว่าต้องมีไดรเวอร์วงจรรวมบางตัวที่จำเป็นในการควบคุมส่วนประกอบเหล่านี้ เช่น MCP23017 เพื่อขับเคลื่อน LED และ L293D H-bridge สำหรับควบคุมความเร็วและทิศทางของมอเตอร์กระแสตรง นอกจากนี้ ฉันยังใช้ไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์ A4988 ด้วย

ขั้นตอนที่ 2: แผนผังโครงการ

โปรเจ็กต์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดต้องการแผนภาพวงจรเพื่อให้มีการเชื่อมต่อที่เข้าใจได้ระหว่างเซตทั้งหมด นี่คือเหตุผลที่เราทำให้ส่วนนี้สำคัญมากเสมอ เพราะนี่คือเอกสารหลักของโปรเจ็กต์ทั้งหมดที่เราทำ

ดังที่แสดงในภาพด้านบน เราให้ส่วนประกอบแต่ละส่วนมีการเชื่อมต่อที่เหมาะสมและลิงก์ไปยังกระดานหลักซึ่งก็คือ Arduino MEGA2560 นี่เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องรู้ว่าควรสร้างการเชื่อมต่อประเภทใดตั้งแต่เซ็นเซอร์ไปยังบอร์ดและจากบอร์ดไปยังบอร์ด ตัวกระตุ้น แผนภาพวงจรสามารถระบุรายการอินพุตและเอาต์พุตของแพลตฟอร์มการฝึกอบรมของเราได้ วิธีนี้จะช่วยให้ผู้เริ่มต้นเริ่มเขียนโปรแกรมได้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องเสียเวลาค้นหาสิ่งที่ควรเป็นอินพุตและเอาต์พุต

คุณยังสามารถดาวน์โหลดไฟล์ PDF ของแผนภาพวงจรนี้ได้จากไฟล์ด้านล่างนี้

ขั้นตอนที่ 3: การทำ PCB (ผลิตโดย JLCPCB)

เพื่อประกอบชิ้นส่วนที่กล่าวถึงทั้งหมดเข้าด้วยกัน เราจำเป็นต้องมี PCB เพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่ถูกต้องจากบอร์ด Arduino ไปยังตัวบ่งชี้และเซ็นเซอร์ ดังนั้นฉันจึงสร้างแผนภาพวงจรนี้และหลังจากทำการเชื่อมต่อที่เหมาะสมสำหรับแต่ละส่วนประกอบแล้ว ฉันได้แปลงแผนผังนี้เป็นการออกแบบ PCB เพื่อสร้างมันขึ้นมา

เกี่ยวกับ JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) เป็นองค์กรต้นแบบ PCB ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนและเป็นผู้ผลิตเทคโนโลยีชั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้าน PCB ต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิต PCB ชุดเล็ก ด้วยประสบการณ์ในการผลิต PCB มากกว่า 10 ปี JLCPCB มีลูกค้ามากกว่า 200,000 รายทั้งในและต่างประเทศ โดยมีคำสั่งซื้อออนไลน์มากกว่า 8,000 รายการสำหรับการสร้างต้นแบบ PCB และการผลิต PCB ปริมาณน้อยต่อวัน กำลังการผลิตประจำปีคือ 200,000 ตร.ม. สำหรับ PCB 1 ชั้น 2 ชั้นหรือหลายชั้นต่างๆ JLC เป็นผู้ผลิต PCB มืออาชีพที่มีอุปกรณ์ขนาดใหญ่ การจัดการที่เข้มงวด และคุณภาพที่เหนือกว่า

กลับไปที่โครงการของเรา

เพื่อผลิต PCB ที่เหมาะสม ฉันได้เปรียบเทียบราคาจากผู้ผลิต PCB หลายราย และฉันเลือก JLCPCB ซัพพลายเออร์ PCB ที่ดีที่สุดและผู้ให้บริการ PCB ที่ถูกที่สุดเพื่อสั่งซื้อวงจรนี้ สิ่งที่ฉันต้องทำคือเพียงคลิกง่ายๆ เพื่ออัปโหลดไฟล์ gerber และตั้งค่าพารามิเตอร์บางอย่าง เช่น สีและปริมาณความหนาของ PCB จากนั้นฉันจ่ายเพียง 2 ดอลลาร์เพื่อรับ PCB ของฉันหลังจากห้าวันเท่านั้น

เนื่องจากแสดงรูปภาพของแผนผังที่เกี่ยวข้อง ฉันจึงใช้ Arduino MEGA2560 เพื่อควบคุมทั้งระบบ นอกจากนี้ ฉันยังออกแบบโลโก้และการจัดวางส่วนประกอบบนบอร์ดเพื่อให้การบัดกรีง่ายขึ้นสำหรับผู้เริ่มต้นในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบน PCB นั้นผลิตมาอย่างดี และฉันมีการออกแบบ PCB แบบเดียวกับที่เราสร้างขึ้น และมีป้ายกำกับและโลโก้ทั้งหมดไว้คอยแนะนำฉันในระหว่างขั้นตอนการบัดกรี คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ Gerber สำหรับวงจรนี้ได้จากไฟล์ด้านล่าง ในกรณีที่คุณต้องการสั่งซื้อการออกแบบวงจรเดียวกัน

ขั้นตอนที่ 4: การออกแบบกล่องแพลตฟอร์ม (CAD)

ก่อนเริ่มบัดกรีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ฉันจะแสดงกล่องนี้ที่ฉันออกแบบโดยใช้ซอฟต์แวร์ Solidworks ซึ่งช่วยให้ฉันสร้างไฟล์ DXF เพื่ออัปโหลดในเครื่องตัดเลเซอร์ CNC เพื่อผลิตกล่องที่ออกแบบได้ เราใช้วัสดุไม้ MDF 5 มม. เพื่อสร้างกล่องนี้ซึ่งจะช่วยเพิ่มรูปลักษณ์ที่ดีขึ้นให้กับโครงการของเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับฉลากและชื่อของมัน และมันจะง่ายกว่าสำหรับเราที่จะนำแพลตฟอร์มการฝึกอบรมนี้ติดตัวไปทุกที่ที่เราไป

คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ DXF สำหรับโครงการนี้ได้จากไฟล์ด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 5: ทำส่วนผสมให้สมบูรณ์

ตอนนี้ เรามาทบทวนส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับโครงการนี้กัน อย่างที่ได้กล่าวไปแล้ว ฉันกำลังใช้ Arduino MEGA2560 เพื่อเรียกใช้ทั้งระบบ

ในการสร้างโครงการประเภทนี้ เราจะต้อง:

• PCB ที่เราสั่งซื้อจาก JLCPCB:
• Arduino Mega2560 หนึ่งตัว
• สเต็ปเปอร์มอเตอร์ NEMA17
• มอเตอร์ DC สองตัว
• หนึ่งเซอร์โวมอเตอร์
• จอ LCD หนึ่งจอ
• จอแสดงผล 7 ส่วนหนึ่งส่วน
• ไฟ LED สีแดงแปดดวง
• ไฟ LED RGB สองดวง
• หนึ่งออด
• แถบสวิตช์แปดตัว
• จอยสติ๊กสองตัว เซ็นเซอร์ DHT-11
• เซ็นเซอร์แก๊ส
• โมดูลบลูทูธ
• MCP23017 วงจรรวม
• ตัวขับสเต็ป A4988
• ตัวขับมอเตอร์ L293D
• ตัวเชื่อมต่อส่วนหัว SIL บางตัว
• ขั้วต่อหัวสกรูบางตัว
• ฟิวส์
• ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุบางตัว
• กล่องแพลตฟอร์มการฝึกอบรม
• สกรูบางตัวสำหรับการประกอบ

ขั้นตอนที่ 6: การบัดกรีและการประกอบ

ตอนนี้เราย้ายไปที่การประกอบอิเล็กทรอนิกส์และประสานส่วนประกอบทั้งหมดเข้ากับ PCB คุณจะพบฉลากของแต่ละส่วนประกอบที่ชั้นบนสุดของผ้าไหมเพื่อระบุตำแหน่งบนกระดาน และด้วยวิธีนี้ คุณจะมั่นใจได้ 100% ว่าคุณจะไม่ทำผิดพลาดในการบัดกรี

ตอนนี้เราย้ายไปยังชุดประกอบของกล่องโดยตรง ซึ่งง่ายมากเนื่องจากเราสร้างตำแหน่งสกรูในการออกแบบ สิ่งที่เราต้องทำคือขันสกรู PCB ไปที่ด้านล่างของกล่องในขั้นตอนแรกของการประกอบ

จากนั้นเราขันมอเตอร์แต่ละตัวให้อยู่ในตำแหน่งที่ด้านบนของกล่อง สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด เราเชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับส่วนหัวของสกรูบน PCB และในที่สุดเราก็ขันสกรูอีกด้านหนึ่งของกล่องเสร็จแล้ว

ขั้นตอนที่ 7: ทดสอบ (ใช้งานได้):D

ตอนนี้เรามีทุกอย่างพร้อมที่จะเริ่มเล่นกับแพลตฟอร์มนี้แล้ว และฉันตัดสินใจทดสอบโค้ดบางอย่าง เช่น เพิ่มค่าการแสดงผล 7 ส่วนและเปลี่ยนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ จอ LCD ก็ทำงานได้ดีเช่นกัน คุณจึงสามารถเห็นข้อความที่แสดงบนหน้าจอ LCD ได้เช่นกัน.

อย่างที่คุณเห็นคนทำโปรเจ็กต์ที่น่าทึ่งนี้มีประโยชน์มาก และการทำตามขั้นตอนของคำแนะนำนี้ทำให้ทุกคนลองทำได้ง่าย

ฉันจะแสดงให้คุณเห็นในส่วนการเขียนโปรแกรมสำหรับส่วนประกอบแต่ละส่วนและวิธีควบคุมส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้โดยใช้บอร์ด Arduino

ตามปกติ คุณสามารถเขียนข้อเสนอแนะของคุณ หากคุณมีแนวคิดอื่นใดในการปรับปรุงโครงการนี้ และแบ่งปันแพลตฟอร์มการฝึกอบรมของคุณเองกับเรา

สิ่งสุดท้าย ให้แน่ใจว่าคุณกำลังทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกวัน

มันคือ BEE MB จาก MEGA DAS ดูในครั้งต่อไป