Comment ne pas graver Arduino - conseils pour les débutants

Les microcontrôleurs sont avant tout des dispositifs de contrôle, de contrôle et de traitement de données, mais pas pour travailler dans des circuits de puissance. Bien que les puces modernes soient assez développées en termes de présence de diverses protections contre les dommages accidentels dans la partie électrique, néanmoins, des dangers attendent un radio-amateur débutant à chaque étape.

Comment travailler en toute sécurité avec Arduino? Telle est la principale question de l'article. Tenez compte à la fois des risques électriques pour le microcontrôleur, et pour l'ensemble de la carte et de ses composants dans leur ensemble, ainsi que des facteurs nocifs d'origine mécanique.

Comment graver un microcontrôleur?

Vous pouvez écrire un livre sur la structure interne des microcontrôleurs, nous ne considérerons donc que les principaux points auxquels vous devez faire attention lorsque vous travaillez. Les microcontrôleurs sont sensibles à la fois aux courants et aux tensions. Les modes de fonctionnement d'urgence ne sont autorisés que pour une courte période ou sont inacceptables en général.

Je vais essayer de considérer des situations avec des conditions réelles et des copeaux. Faisons confiance à la fiche technique Atmega328. C'est courant microcontrôleur, trouvé dans presque toutes les cartes Arduino, 168 étaient utilisées dans les premières versions, sa principale différence était la moitié de la taille de la mémoire.

1. La tension d'alimentation doit être normale!

Les modèles de microcontrôleurs que je connais sont alimentés par une tension constante (CC), tandis que la tension d'alimentation peut varier dans la plage acceptable. Dans la documentation technique du 328 atmega, la plage de tensions d'alimentation de 1,8 à 5,5 Volts est indiquée. Dans le même temps, la vitesse de travail dépend de la tension, mais ce sont des subtilités qui affectent le choix de la fréquence de fonctionnement et des niveaux logiques.

Les diodes Zener sont généralement installées dans les circuits de puissance des circuits intégrés pour protéger l'entrée des surtensions à court terme, mais les diodes Zener ne sont pas conçues pour supprimer les salves de forte puissance et un fonctionnement prolongé dans de mauvaises conditions.

Conclusion:

Ne dépassez pas la tension d'alimentation du microcontrôleur si vous avez l'intention de le faire fonctionner à partir de batteries ou d'une source dont vous n'êtes pas sûr de la stabilisation - il est préférable d'installer un stabilisateur linéaire ou LDO supplémentaire.

Pour la "mort" du microcontrôleur, parfois même un demi volt suffit. Supplémentaire condensateur de filtre électrolytique jusqu'à des centaines de microfarads, associés à de la céramique dans quelques centaines de nF, ne feront qu'améliorer la fiabilité du circuit.

Arduino:

Sur l'original ainsi que sur la plupart des clones Nano, Uno des stabilisateurs linéaires sont installés, vous pouvez donc alimenter soit les broches prévues à cet effet, soit via un port USB. Pas plus de 15 V.

IMPORTANT:

La broche avec le nom "5V" est destinée uniquement à être connectée à une source stabilisée de cinq volts, pas plus, cette broche est directement connectée à la jambe Vcc du microcontrôleur lui-même, tandis que Vin - sur la carte passe par le stabilisateur linéaire au microcontrôleur.

Et la polarité aussi

Il n'y a pas de protection contre les inversions de tension sur la carte, par conséquent, en cas d'erreur, vous risquez de la brûler. Pour éviter cela, installez la diode en série avec l'entrée d'alimentation de la cathode sur la carte (broche Vin).

2. Ne court-circuitez pas les broches

Le fabricant a réglé le courant recommandé à travers la broche du microcontrôleur, pas plus de 30 mA. Avec une tension d'alimentation de 5 volts, cela signifie que vous devez connecter une charge inconnue (nouvelle) via une résistance d'au moins 200 ohms, ce qui définira le courant maximum à 25 mA. Je pense que cela ne semble pas très clair. Les mots «Fermer» et «Surcharge» sont différents, mais ils décrivent le même processus.

Court-circuit Est un état lorsqu'une charge est installée entre un terminal à fort potentiel et un terminal à faible potentiel dont la résistance est proche de 0.L'équivalent réel d'une telle charge est une goutte de soudure, un morceau de fil et d'autres matériaux conducteurs de courant reliant le contact positif au négatif.

Lorsque la broche est réglée sur une unité logique ou "haute", la tension par rapport au fil commun sur elle est de 5 V (3,3 ou tout autre, dont le niveau est pris comme une unité logique). S'il est court-circuité à la "masse", sur la carte Arduino il peut être désigné comme "gnd", le courant circulant aura tendance à l'infini.

À l'intérieur du microcontrôleur, les transistors internes et les résistances de charge sont responsables des niveaux de sortie 0 ou 1, ils brûlent simplement à partir d'un courant important. Très probablement, la puce continuera de fonctionner, mais cette broche ne l'est pas.

Solution:

La sortie de Vin ne peut pas non plus être raccourcie en gnd, bien qu'elle n'appartienne pas au microcontrôleur, mais les pistes de la carte peuvent s'épuiser et devront être restaurées. Pour des raisons de sécurité, ne soyez pas paresseux et alimentez un fusible conçu pour un courant de 0,5 A.

IMPORTANT:

La documentation technique du 328th atmega indique clairement que le courant TOTAL à travers TOUTES les broches ne doit pas dépasser 200 mA.

3. Ne dépassez pas les niveaux logiques!

Explication:

Si le niveau de 5 V est sélectionné comme unité logique sur le microcontrôleur, alors le capteur, le bouton ou un autre microcontrôleur doit envoyer un signal avec la même tension.

Si vous appliquez une tension supérieure à 5,5 volts, la broche brûlera. Des éléments restrictifs, tels que des diodes zener, sont installés à l'intérieur, mais lorsqu'ils sont déclenchés, les courants commencent à croître proportionnellement à la tension appliquée. N'essayez même pas de fournir une tension alternative en signe, et plus encore une tension de réseau de 220 V.

Voici le schéma fonctionnel de la sortie du microcontrôleur. Des éléments (diodes et capacité) sont nécessaires pour se protéger contre l’électrostatique, "Protection ESD", ils sont capables de protéger la puce des surtensions COURTES, mais pas longtemps.

Remarque: dépasser même une demi-seconde est considéré comme long.

Comment protéger les entrées?

Installez des stabilisateurs paramétriques dessus. Schématiquement, il s'agit d'une diode zener avec une tension de stabilisation d'environ 5 volts, elle est placée entre la sortie et le moins (gnd), et en série avec elle est une résistance. La broche est connectée au point entre la résistance et la diode zener. A une tension supérieure à 5 Volts, celle-ci s'ouvre et commence à faire passer le courant, la surtension "reste" sur la résistance, et à l'entrée elle sera fixée au niveau de 5-5,1 V.

4. Ne chargez pas le stabilisateur

Si vous décidez d'alimenter la charge à partir de la broche 5V, vous pouvez graver un stabilisateur linéaire, ce bus alimente le MICROCONTROLLER et est conçu pour cela, cependant, il peut supporter quelques petits servomoteurs.

De plus, vous ne pouvez pas connecter une source de tension externe à cette jambe, le stabilisateur n'a pas de protection contre les inversions de tension. Pour alimenter des actionneurs supplémentaires prendre la tension d'une source d'alimentation externe.

Résumé

N'oubliez pas ces quatre sections et vous protégerez votre Arduino des erreurs.

Précautions de sécurité pour la microélectronique

Dans cette section, nous expliquerons comment travailler correctement avec la carte, de la phase d'assemblage à la phase opérationnelle de votre système intelligent. Commençons par le travail d'installation.

Est-il possible de souder des éléments sur une carte Arduino?

Bien sûr que oui, mais pas si simple. Je pense que vous avez une carte non originale, et la copie chinoise, comme la mienne, et des milliers d'autres amateurs d'électronique. Cela signifie que la qualité de fabrication de ces appareils est très différente selon l'instance spécifique.

Les stations de soudage et les fers à souder thermostabilisables réglables font de plus en plus partie de la vie quotidienne et des outils des maîtres à domicile, mais ici ce n'est pas si simple.

Je vais donner mon exemple de la vie. Je soude depuis environ 10 ans, j'ai commencé avec l'EPSN habituel, et il y a deux ans j'ai station de soudure. Mais cela n'est pas devenu la clé d'un travail de qualité, je suis seulement devenu convaincu que l'exigence de base est l'expérience et des matériaux de qualité.

J'ai acheté dans une quincaillerie une soudure en spirale avec un flux, non seulement qu'il n'y avait pas de colophane, mais quelque chose qui sentait l'acide à souder, mais il n'était pas clair comment il était soudé. Il se coucha en flocons, ne se répandit pas, avait une couleur grise et ne brillait pas après la fonte. Les réglages de la station étaient les mêmes que toujours, mais les ajustements n'ont pas donné de résultats.

J'ai acheté la planche sous une forme non assemblée, il suffisait de souder les bandes de contact à leurs sièges, aussi simple que de peler des poires, j'ai pensé et «grignoté» les pistes.

La pointe du fer à souder était épaisse, la capacité thermique était suffisante pour le soudage, mais la soudure ne voulait pas se répandre et la pâte de flux verte supplémentaire n'a pas aidé, en conséquence, les pistes ont laissé la carte de surchauffe.

Le tableau était nouveau - je n'y ai pas téléchargé dix croquis. Le microcontrôleur a survécu, mais les pistes se sont éloignées et se sont cassées. L'avantage, ainsi que le sens de la planche, reste, la soudure directe sur les jambes de l'atmega sur l'arduino nano est gênante et peu rapide. En conséquence, j'ai jeté quelques centaines de roubles dans le vent et j'ai pu acheter la soudure POS-61 éprouvée et tout irait bien.

Conclusions:

Soudez avec un fer à souder normal - c'est un fer à souder qui n'a pas le potentiel de phase sur la pointe (vérifié indicateur), et sa puissance ne dépasse pas 25 à 40 watts. Soudure avec soudure et flux normaux. Ne pas utiliser d'acides (flux actif) et ne pas surchauffer les traces.

Remarques: si vous prévoyez de remplacer le microcontrôleur, d'une part, s'il est préférable de le faire dans le boîtier SMD avec un sèche-cheveux, et d'autre part, ne le soudez pas trop longtemps (plus de 10-15 secondes), laissez-le refroidir, et vous pouvez mettre le dissipateur de chaleur au milieu lors de la soudure avec un sèche-cheveux étuis sous forme de pièce ou de petit radiateur.

Comment gérer la carte Arduino?

Les modèles originaux et de nombreux clones sont faits de matériaux suffisamment résistants. Les planches sont recouvertes d'une couche protectrice, les pistes sont uniformes et reposent en toute confiance sur l'épaisse textolite.

Les bords des plus petits éléments sont gravés assez qualitativement. Tout cela vous permet de tolérer des chocs et des chutes assez graves, des virages mineurs et des vibrations. Cependant, des cas de brasage à froid et de non brasage se produisent.

Les vibrations et les chocs peuvent entraîner une perte de contact, auquel cas vous pouvez marcher avec un fer à souder ou chauffer la carte avec un sèche-cheveux, soyez prudent et ne soufflez pas les composants SMD.

Le conseil se réfère à l'humidité, comme tout équipement électrique - négativement. Si vous prévoyez d'utiliser l'appareil dans la rue, veillez à acheter des connecteurs et des boîtiers scellés, sinon cela pourrait avoir des conséquences désastreuses:

1. Lecture incorrecte du signal des capteurs analogiques.

2. Faux positifs;

3. Court-circuits des broches entre elles et au sol (voir le début de l'article).

L'oxyde formé en travaillant dans un environnement humide peut provoquer les mêmes effets que l'humidité elle-même, seule la probabilité de perte de contact, de flexion des éléments et des pistes est ajoutée.

Conclusions

La gamme de cartes Arduino n'est pas différente de toute autre électronique, elle a également «peur» des surcharges, des courts-circuits, de l'eau et des chocs. Vous ne rencontrerez pas de subtilités spéciales lorsque vous travaillerez avec.

Cependant, soyez prudent lorsque vous connectez de nouveaux capteurs et d'autres éléments supplémentaires, il est préférable de sonner à nouveau ou de vérifier l'achat d'une autre manière. Il arrive que des cartes de circuits périphériques se révèlent être en court-circuit, car vous ne savez jamais à quoi vous attendre de vos homologues chinois.