Hogyan ne égesse el az Arduino-t - tippek kezdőknek

A mikrokontrollerek mindenekelőtt az adatok vezérlésére, vezérlésére és feldolgozására szolgáló eszközök, de nem az áramkörökben való működésre. Noha a modern chipek meglehetősen fejlettek az elektromos részben a véletlen károsodások elleni különféle védelem szempontjából, ennek ellenére minden lépésben veszélyek várnak egy kezdő rádióamatőrre.

Hogyan lehet biztonságosan dolgozni az arduino-val? Ez a cikk fő kérdése. Vegye figyelembe mind a mikrovezérlő, mind az egész kártya és alkatrészei egészének elektromos veszélyeit, valamint a mechanikai eredetű káros tényezőket.

Hogyan égethetünk mikrovezérlőt?

Írhat egy könyvet a mikrokontrollerek belső felépítéséről, ezért csak azokat a fő pontokat vesszük figyelembe, amelyekre munkánk során figyelni kell. A mikrokontrollerek érzékenyek mind az áramokra, mind a feszültségekre. A vészüzemmódok csak rövid ideig megengedettek, vagy általában elfogadhatatlanok.

Megpróbálom megvizsgálni a helyzeteket valós feltételekkel és zsetonokkal. Bízunk az Atmega328 adatlapon. Ez gyakori mikrokontroller, szinte az összes arduino táblán megtalálható, a 168-at a korai verziókban használták, fő különbsége a memória méretének fele volt.

1. A tápfeszültségnek normálnak kell lennie!

Azok a mikrokontroller modellek, amelyekről ismerek, állandó feszültséggel (DC) működnek, míg a tápfeszültség az elfogadható tartományon belül változhat. A 328 atmega műszaki dokumentációjában a tápfeszültség tartománya van 1,8 és 5,5 V között. Ugyanakkor a munka sebessége függ a feszültségtől, de ezek a finomságok, amelyek befolyásolják a működési frekvencia és a logikai szintek megválasztását.

A Zener-diódokat általában az integrált áramkörök áramköreibe telepítik, hogy megvédjék a rövid távú feszültségeket, ám a Zener-diódokat nem úgy tervezték, hogy megakadályozzák a nagy teljesítményű robbantásokat és a hosszabb ideig tartó működést rossz körülmények között.

következtetés:

Ne haladja meg a mikrokontroller tápfeszültségét, ha akkumulátorról vagy olyan forrásból kívánja működtetni, amelyben nem biztos abban, hogy stabilizálódik - jobb, ha telepít egy kiegészítő lineáris vagy LDO stabilizátort.

A mikrovezérlő „halálához” elegendő akár fél volt is. további elektrolitikus szűrőkondenzátor akár több száz mikrofarad, párosítva kerámiaval pár száz NF-ben, csak javítja az áramkör megbízhatóságát.

Arduino:

Az eredeti példányon, valamint a legtöbb klónon Nano, Uno A lineáris stabilizátorok telepítve vannak, így akár a kijelölt érintkezőkre, akár egy USB-portra táplálhatja a tápellátást. Legfeljebb 15 V

FONTOS:

Az „5V” névű tűt csak öt volta stabilizált forrásához való csatlakoztatásra szánják, nem több, ez a tű közvetlenül a mikrovezérlő Vcc lábához kapcsolódik, míg a Vin - a táblán a lineáris stabilizátoron megy keresztül a mikrovezérlőhöz.

És a polaritás is

A tábla nem nyújt védelmet a fordított feszültség ellen, így hiba esetén fennáll a veszélye annak megégésére. Ennek elkerülése érdekében szerelje sorba a diódát a katód tápfeszültségének sorozatával (Vin tű).

2. Ne rövidítse le a csapokat

A gyártó az ajánlott áramot a mikrokontroller csapján állította be, legfeljebb 30 mA-ig. 5 volt tápfeszültségnél ez azt jelenti, hogy egy ismeretlen (új) terhelést legalább 200 ohm ellenálláson keresztül kell csatlakoztatni, amely a maximális áramot 25 mA-ra állítja. Azt hiszem, hogy nem hangzik egyértelműen. A „Bezárás” és a „Túlterhelés” szavak különböznek, de ugyanazt a folyamatot írják le.

Rövidzárlat Olyan állapot, amikor egy nagy terhelésű kivezetés és egy alacsony kimenetelű kivezetés között egy teher van telepítve, amelynek ellenállása közel 0-ig.Egy ilyen terhelés valódi egyenértéke egy csepp forrasztóanyag, huzaldarab és egyéb áramvezető anyagok, amelyek a pozitív és a negatív kapcsolatot összekötik.

Ha a csapot logikai egységre vagy "magasra" állítják, akkor a rajta lévő közös vezetékhez viszonyítva a feszültség 5 V (3,3 vagy bármely más, amelynek szintjét logikai egységnek tekintik). Ha "földre" rövidítik, akkor az arduino táblán "gnd" -nek lehet nevezni, az áramló áram végtelenre hajlik.

A mikrokontroller belsejében a belső tranzisztorok és a terhelésellenállások felelősek a 0 vagy 1 kimeneti szintért, egyszerűen csak nagy áramból kiégnek. Valószínűleg a chip továbbra is működni fog, de ez a tű nincs.

megoldás:

A Vin kimenete szintén nem rövidíthető meg gnd-re, bár nem tartozik a mikrovezérlőhöz, de az alaplap sávei kiéghetnek, és ezeket helyre kell állítani. Biztonsági okokból ne légy lusta, és az áramellátást 0,5 A-es névleges biztosítékra táplálja.

FONTOS:

A 328. atmega műszaki dokumentációja egyértelműen jelzi, hogy az ÖSSZES csap átmenő árama nem haladhatja meg a 200 mA-t.

3. Ne lépje túl a logikai szinteket!

Magyarázat:

Ha az 5 V szintet választja logikai egységnek a mikrovezérlőn, akkor az érzékelőnek, gombnak vagy más mikrovezérlőnek azonos feszültségű jelet kell küldenie.

Ha 5,5 V-nál nagyobb feszültséget alkalmaz, a tű kiég. Korlátozó elemeket, például a zener-diódokat, beépítik a belső részbe, de amikor elindulnak, az áramok az alkalmazott feszültséggel arányosan növekedni kezdenek. Ne is próbálja meg váltakozó jelű feszültséget szolgáltatni, és még inkább 220 V hálózati feszültséget.

Itt található a mikrovezérlő kimeneti működési diagramja. Elemekre (diódák és kapacitás) van szükség az elektrosztatika ellen, az úgynevezett Az "ESD-védelem" képesek megvédeni a chipet a RÖVID feszültség támadásoktól, de nem sokáig.

Megjegyzés: a fél másodperc meghaladása hosszúnak tekinthető.

Hogyan lehet megvédeni a bejáratot?

Telepítsen rájuk parametrikus stabilizátorokat. Alapvetően ez egy Zener-dióda, amelynek stabilizációs feszültsége körülbelül 5 volt, a kimenet és a mínusz (gnd) közé helyezkedik el, és sorban ellenállással rendelkezik. A csapot az ellenállás és a zener-dióda közötti ponthoz kell csatlakoztatni. 5 V feletti feszültségnél az utóbbi kinyílik és áramot kezdi továbbadni, a túlfeszültség "megmarad" az ellenálláson, és a bemeneten 5-5,1 V szintre rögzítik.

4. Ne töltse be a stabilizátort

Ha úgy dönt, hogy a rakományt az 5 V-os tűről táplálja, akkor egy lineáris stabilizátort is elégethet, ez a busz a MICROCONTROLLER-t hajtja végre, és ehhez tervezték, azonban ellenáll egy pár apró szervomotornak.

Ezen kívül nem csatlakoztathat külső feszültségforrást ehhez a lábhoz, a stabilizátornak nincs fordított feszültségvédelme. További hajtóművek tápellátására vegye fel a feszültséget egy külső áramforrásból.

találatok

Ne feledje ezt a négy részt, és ezzel megvédi Arduino-t a hibáktól.

A mikroelektronika biztonsági óvintézkedései

Ebben a szakaszban arról beszélünk, hogyan kell helyesen működni az alaplapon, az összeszerelési fázistól az intelligens rendszer működési szakaszáig. Kezdjük a telepítési munkával.

Lehetséges forrasztani az elemeket egy arduino táblához?

Természetesen igen, de nem olyan egyszerű. Úgy gondolom, hogy van egy nem eredeti táblája, és a kínai példány, mint az enyém, és több ezer más elektronika szerelmese. Ez azt jelenti, hogy az ilyen eszközök gyártási minősége az adott példánytól függően egészen más.

A forrasztóállomások és az állítható, termostabilizált forrasztópárok egyre inkább a házmesterek mindennapi életének és eszközeinek számítanak, ám itt ez nem olyan egyszerű.

Példát adok az életből. Körülbelül 10 éve forrasztom, a szokásos EPSN-mel kezdtem, és két évvel ezelőtt kaptam forrasztó állomás. De ez nem vált a minőségi munka kulcsa, csak meggyőződtem arról, hogy az alapvető követelmény a tapasztalat és a minőségi anyagok.

Vettem egy fémáruházból egy forrasztóanyagot spirálos folyadékkal, nemcsak hogy nem volt gyanta, hanem valami olyan is, mint a forrasztósav illata, de nem volt világos, hogy ez a forrasztás hogyan történik. Pehelyben feküdt, nem terjedt, szürke színű volt, és nem olvadt meg olvadás után. Az állomás beállításai ugyanazok voltak, mint mindig, de a beállítások nem adtak eredményt.

Nem szétszerelt formában vettem a deszkát, csak az érintkezős csíkokat kellett megforrasztani az ülésükhöz, ugyanolyan egyszerű, mint a körtehéj, gondoltam, és „megharaptam” a pályákat.

A forrasztópáka hegye vastag volt, elegendő hőkapacitás volt a forrasztáshoz, de a forrasztó nem akarta elterjedni, és a kiegészítő zöld fluxuspaszta sem segített, ennek eredményeként a sínek túlmelegedtek a tábláról.

A tábla új volt - nem töltöttem fel tíz vázlatot. A mikrovezérlő túlélt, de a sínek elmozdultak és eltöröttek. Az előnye, valamint a tábla érzete továbbra is fennáll, mivel az arduino nanon közvetlenül az atmega lábaihoz forrasztás kényelmetlen és nem gyors. Ennek eredményeként pár száz rubelt dobtam a szélbe, és megvásárolhattam a bevált POS-61 forrasztót, és minden rendben lesz.

következtetéseket:

Forrasztás normál forrasztópákaval - ez egy olyan forrasztópáka, amelynek nincs fázispotenciálja a csúcsán (ellenőrizve indikátor), és teljesítménye nem haladja meg a 25–40 wattot. Forrasztás normál forrasztással és fluxussal. Ne használjon savakat (aktív fluxus), és ne melegítse túl a pályákat.

Megjegyzések: ha először cseréli a mikrovezérlőt, először is, ha jobb az, ha hajszárítóvá teszi az SMD tokban, és másodszor, ne forrasztja túl sokáig (több mint 10-15 másodpercig), hagyja lehűlni, és a hűtőborda közepére teheti a hajszárítóval történő forrasztás során. tokok érme vagy kis radiátor formájában.

Hogyan kell kezelni az Arduino táblát?

Az eredeti modellek és sok klón elegendő szilárdságú anyagból készültek. A táblákat védő réteg borítja, a sínek egyenletesek és magabiztosan fekszenek a vastag textoliton.

A legkisebb elemek széleit meglehetősen kvalitatívan maratják be. Mindez lehetővé teszi, hogy elviselje a nagyon súlyos ütéseket és eséseket, kisebb hajlításokat és rezgéseket. Előfordulhatnak azonban hidegforrasztás és nem forrasztás esetek.

A rezgés és az ütés az érintkezés elvesztéséhez vezethet, ebben az esetben járhat forrasztópákaval vagy melegítheti a deszkát hajszárítóval, legyen óvatos és ne fújja le az SMD alkatrészeket.

A tábla nedvességre utal, mint minden elektromos berendezés - negatívan. Ha azt tervezi, hogy az eszközt utcán üzemelteti - vigyázzon a lezárt csatlakozók és házak vásárlására, különben katasztrofális következmények következhetnek be:

1. A analóg érzékelőkből származó jel helytelen leolvasása.

2. Hamis pozitív eredmények;

3. A csapok rövidzárlata egymás és a föld között (lásd a cikk elejét).

A nedves környezetben végzett munka során képződött oxid ugyanazokat a hatásokat okozhatja, mint maga a nedvesség, csak az érintkezésvesztés, az elemek és sínek hajlékonysága növekszik.

megállapítások

Az Arduino táblák sorozata nem különbözik semmilyen más elektronikától, ugyanakkor „fél” a túlterheléstől, a rövidzárlattól, a víztől és az ütésektől. Ha vele dolgozol, akkor nem fog megfelelni a különleges finomságoknak.

Legyen óvatos, ha új érzékelőket és egyéb kiegészítő elemeket csatlakoztat, jobb, ha újra csenget vagy ellenőriz a vásárlást más módon. Előfordulhat, hogy a perifériás áramköri áramkörök rövidzárlatosak lehetnek, mert soha nem tudhatod, mire számíthatnak a kínai kollégáktól.