Jak vypálit Arduino - tipy pro začátečníky

Mikrokontroléry jsou především zařízení pro řízení, řízení a zpracování dat, nikoli však pro práci v silových obvodech. Přestože moderní čipy jsou poměrně vyvinuté z hlediska přítomnosti různých ochranných opatření proti náhodnému poškození v elektrické části, přesto na každém kroku čeká na začínajícího rádia amatérská nebezpečí.

Jak bezpečně pracovat s arduino? Toto je hlavní otázka článku. Vezměte v úvahu jak elektrická nebezpečí pro mikrokontrolér a pro celou desku a její součásti jako celek, tak škodlivé faktory mechanického původu.

Jak vypálit mikrokontrolér?

Můžete napsat knihu o vnitřní struktuře mikrokontrolérů, takže vezmeme v úvahu pouze hlavní body, kterým musíte při práci věnovat pozornost. Mikrokontroléry jsou citlivé jak na proudy, tak na napětí. Nouzové provozní režimy jsou přípustné pouze na krátkou dobu nebo jsou obecně nepřijatelné.

Pokusím se zvážit situace se skutečnými podmínkami a čipy. Pojďme se spolehnout na datový list Atmega328. To je běžné mikrokontrolér, nalezeno téměř ve všech deskách arduino, 168 bylo použito v dřívějších verzích, jeho hlavní rozdíl byl poloviční velikost paměti.

1. Napájecí napětí musí být normální!

Modely mikrokontrolérů, o kterých vím, jsou napájeny konstantním napětím (DC), zatímco napájecí napětí se může měnit v přijatelném rozsahu. V technické dokumentaci pro 328 atmega je uveden rozsah napájecího napětí od 1,8 do 5,5 V. Současně rychlost práce závisí na napětí, ale jsou to jemnosti, které ovlivňují výběr pracovní frekvence a logických úrovní.

Zenerovy diody jsou obvykle instalovány v silových obvodech integrovaných obvodů, aby chránily vstup krátkodobých přepětí, ale zenerovy diody nejsou navrženy tak, aby potlačovaly výboje s vysokým výkonem a dlouhodobý provoz ve špatných podmínkách.

Závěr:

Nepřekračujte napájecí napětí mikrokontroléru, pokud jej chcete spouštět z baterií nebo ze zdroje, o kterém si nejste jisti stabilizací - je lepší nainstalovat další lineární nebo LDO stabilizátor.

Pro „smrt“ mikrokontroléru stačí někdy půl voltu. Další elektrolytický kondenzátor filtru až stovky mikrofaradů, spárovaných s keramikou v několika stovkách nF, zlepší pouze spolehlivost obvodu.

Arduino:

Na originále i na většině klonů Nano, Uno Jsou nainstalovány lineární stabilizátory, takže můžete napájet určené kolíky nebo přes port USB. Ne více než 15 V.

DŮLEŽITÉ:

Kolík s názvem „5V“ je určen pouze pro připojení ke stabilizovanému zdroji s pěti volty, již není připojen k kolíku Vcc mikroprocesoru samotného, ​​zatímco Vin - na desce prochází lineárním stabilizátorem k mikrokontroléru.

A také polarita

Deska neposkytuje ochranu proti zpětnému napětí, takže v případě chyby riskujete spálení. Abyste tomu zabránili, nainstalujte diodu v sérii s katodovým příkonem na desce (pin Vin).

2. Nezkratujte kolíky

Výrobce nastavil doporučený proud přes pin mikrokontroléru, ne více než 30 mA. S napájecím napětím 5 V to znamená, že musíte připojit neznámé (nové) zátěže přes odpor alespoň 200 ohmů, který nastaví maximální proud na 25 mA. Myslím, že to nezní velmi jasně. Slova „Zavřít“ a „Přetížení“ se liší, ale popisují stejný postup.

Zkrat Je stav, kdy je mezi terminál s vysokým potenciálem a terminál s nízkým potenciálem, jehož odpor je blízko 0, instalován náklad.Skutečným ekvivalentem takové zátěže je kapka pájky, kus drátu a další proud vodivé materiály spojující pozitivní a negativní kontakt.

Je-li kolík nastaven na logickou jednotku nebo na „vysoké“, je napětí vzhledem ke společnému vodiči na něm 5 V (3,3 nebo jakékoli jiné, jejíž úroveň je brána jako logická jednotka). Pokud je zkratován na „zem“, může být na arduino desce označen jako „gnd“, proudící proud bude mít sklon k nekonečnu.

Uvnitř mikrokontroléru jsou interní tranzistory a zátěžové rezistory odpovědné za výstupní úrovně 0 nebo 1, jednoduše vyhoří z velkého proudu. Čip bude s největší pravděpodobností nadále fungovat, ale tento pin není.

Řešení:

Výstup Vin také nelze zkrátit na gnd, i když nepatří k mikrokontroléru, ale stopy desky mohou vyhořet a bude nutné je obnovit. Z bezpečnostních důvodů nebuďte líní a napájejte pomocí pojistky dimenzované na proud 0,5 A.

DŮLEŽITÉ:

Technická dokumentace pro 328. atmega jasně ukazuje, že TOTAL proud přes VŠECHNY kolíky by neměl překročit 200 mA.

3. Nepřekračujte logické úrovně!

Vysvětlení:

Pokud je jako logická jednotka na mikrokontroléru zvolena úroveň 5 V, pak musí senzor, tlačítko nebo jiný mikrokontrolér vyslat signál se stejným napětím.

Použijete-li napětí vyšší než 5,5 voltu, pin bude hořet. Uvnitř jsou nainstalovány omezující prvky, jako jsou zenerovy diody, ale když jsou spuštěny, proudy začnou růst úměrně s použitým napětím. Nepokoušejte se dodávat střídavé střídavé napětí a ještě více síťové napětí 220 V.

Zde je funkční diagram výstupu mikrokontroléru. Prvky (diody a kapacitní odpor) jsou potřebné k ochraně proti elektrostatice, tzv "ESD-ochrana", jsou schopni chránit čip před krátkým napětím, ale ne dlouho.

Poznámka: překročení dokonce půl sekundy se považuje za dlouhé.

Jak chránit vstupy?

Nainstalujte na ně parametrické stabilizátory. Schematicky je to zenerova dioda se stabilizačním napětím asi 5 voltů, je umístěna mezi výstup a mínus (gnd) a v sérii s ní je rezistor. Kolík je připojen k bodu mezi odporem a zenerovou diodou. Při napětí vyšším než 5 voltů se tento otevře a začne procházet proudem, nad rezistorem „zůstává“ na rezistoru a na vstupu bude zafixováno na úrovni 5-5,1 V.

4. Nevkládejte stabilizátor

Pokud se rozhodnete napájet zátěž z 5V kolíku, můžete vypálit lineární stabilizátor, tato sběrnice napájí MICROCONTROLLER a je pro něj navržena, ale vydrží i několik malých servomotorů.

K této noze také nemůžete připojit externí zdroj napětí, stabilizátor nemá ochranu proti zpětnému napětí. K napájení dalších pohonů odebírejte napětí z externího zdroje energie.

Shrnutí

Pamatujte si tyto čtyři oddíly a budete chránit své Arduino před chybami.

Bezpečnostní opatření pro mikroelektroniku

V této části si povíme o tom, jak správně pracovat s deskou, od fáze montáže po provozní fázi vašeho inteligentního systému. Začněme s instalačními pracemi.

Je možné pájet prvky na arduino desku?

Samozřejmě ano, ale ne tak jednoduché. Myslím, že máte neoriginální desku a čínskou kopii, jako je ta moje, a tisíce dalších milovníků elektroniky. To znamená, že kvalita výroby takových zařízení se zcela liší v závislosti na konkrétním případě.

Pájecí stanice a nastavitelné termostabilizované páječky se stávají stále více součástí každodenního života a nástrojů domácích mistrů, ale zde to není tak jednoduché.

Dám svůj příklad ze života. Pájím se asi 10 let, začal jsem s obvyklým EPSN a před dvěma lety jsem dostal pájecí stanice. Ale to se nestalo klíčem ke kvalitní práci, jen jsem byl přesvědčen, že základním požadavkem jsou zkušenosti a kvalitní materiály.

Koupil jsem si v železářství pájku ve spirále s tavidlem, nejen že tam nebyla kalafuna, ale něco, co vonělo jako pájecí kyselina, ale nebylo jasné, jak byla pájena. Lehl si do vloček, nešířil se, měl šedou barvu a po tání nesvítil. Nastavení stanice bylo stejné jako vždy, ale úpravy nepřinesly výsledky.

Koupil jsem si desku v nesestavené podobě, bylo nutné pouze nalepit kontaktní proužky na jejich sedadla, stejně snadné jako ostřílení hrušek, pomyslel jsem si a „okusoval“ stopy.

Špička páječky byla tlustá, na pájení byla dostatečná tepelná kapacita, ale pájka se nechtěla šířit a další pasta ze zeleného toku nepomohla, v důsledku toho stopy opustily desku z přehřátí.

Deska byla nová - nenahrál jsem na ni deset náčrtů. Mikrokontrolér přežil, ale stopy se vzdálily a zlomily se. Výhoda, stejně jako pocit desky, zůstává, pájení přímo na nohy atmega na arduino nano je nepohodlné a ne rychlé. Výsledkem je, že jsem hodil pár stovek rublů do větru a mohl jsem si koupit osvědčenou pájku POS-61 a všechno by bylo v pořádku.

Závěry:

Pájka s normální páječkou - jedná se o páječku, která nemá na špičce fázový potenciál (zaškrtnuto) indikátor) a jeho výkon nepřesahuje 25–40 wattů. Pájka s normální pájkou a tavidlem. Nepoužívejte kyseliny (aktivní tok) a nepřehřívejte stopy.

Poznámky: pokud se chystáte vyměnit mikrokontrolér, za prvé, pokud je lepší z něj udělat fén v pouzdru SMD, a za druhé, pájet ho příliš dlouho (déle než 10-15 sekund), nechat ho vychladnout a při pájení s fénem umístit chladič uprostřed pouzdra ve formě mince nebo malého radiátoru.

Jak zacházet s Arduino deskou?

Originální modely a mnoho klonů je vyrobeno z materiálů dostatečné pevnosti. Desky jsou pokryty ochrannou vrstvou, stopy jsou rovnoměrné a leží na silném textolitu.

Hrany nejmenších prvků jsou leptány poměrně kvalitativně. To vše vám umožní tolerovat docela závažné otřesy a pády, drobné ohyby a vibrace. Vyskytují se však případy pájení za studena a pájení.

Vibrace a rázy mohou vést ke ztrátě kontaktu. V takovém případě můžete chodit s páječkou nebo ohřívat desku fénem, ​​buďte opatrní a nevyfukujte komponenty SMD.

Deska se odkazuje na vlhkost, jako každé elektrické zařízení - negativně. Pokud plánujete zařízení provozovat na ulici - dávejte pozor na zakoupení zapečetěných konektorů a krytů, jinak mohou mít katastrofální následky:

1. Nesprávné čtení signálu z analogových senzorů.

2. Falešná pozitiva;

3. Zkraty kolíků mezi sebou a na zemi (viz začátek článku).

Oxid vytvořený z práce ve vlhkém prostředí může způsobit stejné účinky jako samotná vlhkost, přidává se pouze pravděpodobnost ztráty kontaktu, ohýbání prvků a stop.

Závěry

Řada desek Arduino se neliší od jakékoli jiné elektroniky, bojí se také přetížení, zkratů, vody a nárazů. Při práci s ním nenájdete speciální jemnosti.

Při připojování nových senzorů a dalších doplňkových prvků však buďte opatrní, je lepší znovu zazvonit nebo zkontrolovat nákup jiným způsobem. Stává se, že desky periferních obvodů se mohou ukázat jako zkratované, protože nikdy nevíte, co od svých čínských protějšků očekávat.