Как да не изгори Arduino - съвети за начинаещи

Микроконтролерите са на първо място устройства за контрол, контрол и обработка на данни, но не и за работа в силови вериги. Въпреки че съвременните чипове са доста разработени от гледна точка на наличието на различни защити срещу случайни повреди в електрическата част, все пак има опасности, които очакват начинаещ радиолюбител на всяка стъпка.

Как да работите безопасно с ардуино? Това е основният въпрос на статията. Помислете както за електрическите опасности за микроконтролера, така и за цялата платка и нейните компоненти като цяло, както и за вредните фактори от механичен произход.

Как да изгоря микроконтролер?

Можете да напишете книга за вътрешната структура на микроконтролерите, така че ще разгледаме само основните моменти, на които трябва да обърнете внимание, когато работите. Микроконтролерите са чувствителни както към токове, така и към напрежения. Аварийните режими на работа са допустими само за кратко време или са неприемливи като цяло.

Ще се опитам да разгледам ситуации с реални условия и чипове. Нека разчитаме на информационния лист Atmega328. Често срещано е микроконтролер, намерени в почти всички дъски arduino, 168 са били използвани в ранните версии, основната му разлика е половината от размера на паметта.

1. Захранващото напрежение трябва да е нормално!

Моделите на микроконтролери, за които знам, се захранват от постоянно напрежение (DC), докато захранващото напрежение може да варира в приемливия диапазон. В техническата документация за 328 атмега е посочен обхватът на захранващите напрежения от 1,8 до 5,5 волта. В същото време скоростта на работа зависи от напрежението, но това са тънкости, които влияят на избора на работната честота и логическите нива.

Ценеровите диоди обикновено се инсталират в силовите вериги на интегралните схеми, за да се защити входът от краткотрайни пренапрежения, но ценеровите диоди не са проектирани да потискат избухвания с висока мощност и продължителна работа при неправилни условия.

заключение:

Не превишавайте захранващото напрежение на микроконтролера, ако възнамерявате да го стартирате от батерии или източник, за който не сте сигурни в стабилизирането - по-добре е да инсталирате допълнителен линеен или LDO стабилизатор.

За „смъртта“ на микроконтролера понякога е достатъчно дори половин волт. допълнителен електролитен кондензатор за филтър до стотици микрофаради, сдвоени с керамика в няколко стотин nFs, само ще подобрят надеждността на веригата.

Arduino:

На оригинала, както и на повечето клонинги Нано, Уно инсталирани са линейни стабилизатори, така че можете да захранвате захранване или на посочените щифтове, или чрез USB порт. Не повече от 15 V.

ВАЖНО:

Пинът с името "5V" е предназначен само за свързване към стабилизиран източник от пет волта, не повече, този щифт е директно свързан към Vcc крака на самия микроконтролер, докато Vin - на платката преминава през линеен стабилизатор към микроконтролера.

И полярността също

На платката няма обратна защита срещу напрежение, поради което в случай на грешка рискувате да я изгорите. За да избегнете това, инсталирайте диода последователно с катодния вход на платката (щифт Vin).

2. Не късайте щифтовете

Производителят зададе препоръчителния ток през щифта на микроконтролера, не повече от 30 mA. С захранващо напрежение от 5 волта това означава, че трябва да свържете непознат (нов) товар през резистор от поне 200 ома, който ще настрои максималния ток на 25 mA. Мисля, че не звучи много ясно. Думите „Затваряне“ и „Претоварване“ са различни, но описват един и същ процес.

Късо съединение Е състояние, когато е инсталиран товар между терминал с висок потенциал и терминал с нисък потенциал, съпротивлението на което е близо до 0.Истинският еквивалент на такъв товар е капка спойка, парче тел и други токопроводящи материали, свързващи положителния и отрицателния контакт.

Когато щифтът е настроен на логическа единица или "високо", напрежението спрямо общия проводник върху него е 5 V (3.3 или всяка друга, нивото на която се приема като логическа единица). Ако тя бъде скъсена до "земята", на дъската arduino може да бъде обозначена като "gnd", течащият ток ще има тенденция към безкрайност.

Вътре в микроконтролера, вътрешните транзистори и товарните резистори са отговорни за изходните нива 0 или 1, те просто изгарят от голям ток. Най-вероятно чипът ще продължи да функционира, но този щифт не е.

решение:

Изходът на Vin също не може да бъде съкратен до gnd, въпреки че не принадлежи към микроконтролера, но платките на платката може да изгорят и ще трябва да бъдат възстановени. От съображения за безопасност не бъдете мързеливи и прилагайте мощност чрез предпазител, носещ стойност 0,5 А.

ВАЖНО:

Техническата документация за 328-ата атмега ясно показва, че ОБЩИЯ ток през ВСИЧКИ щифтове не трябва да надвишава 200 mA.

3. Не надвишавайте логическите нива!

Обяснение:

Ако нивото от 5 V е избрано като логическа единица на микроконтролера, тогава сензорът, бутонът или друг микроконтролер трябва да изпрати сигнал със същото напрежение.

Ако приложите напрежение над 5,5 волта, щифтът ще изгори. Вътре са инсталирани ограничителни елементи, като ценерови диоди, но когато се задействат, токовете започват да нарастват пропорционално на приложеното напрежение. Не се опитвайте дори да доставяте напрежение, променливо в знак, и още повече мрежово напрежение от 220 V.

Ето функционалната схема на изхода на микроконтролера. Елементи (диоди и капацитет) са необходими за защита от електростатика, т.нар „ESD-защита“, те са в състояние да защитят чипа от КРАТКО напрежение на напрежението, но не дълго.

Забележка: надвишаването дори на половин секунда се счита за дълго.

Как да защитим входовете?

Инсталирайте параметрични стабилизатори върху тях. Схематично това е ценеров диод със стабилизационно напрежение около 5 волта, той се поставя между изхода и минуса (gnd), а в серия с него е резистор. Пинът е свързан към точката между съпротивлението и ценеровия диод. При напрежение над 5 волта последният се отваря и започва да предава ток, излишното напрежение "остава" на резистора, а на входа ще се фиксира при 5-5,1 V.

4. Не натоварвайте стабилизатора

Ако решите да захранвате товара от 5V щифт, можете да изгорите линеен стабилизатор, тази шина захранва MICROCONTROLLER и е проектирана за него, но въпреки това може да издържи няколко малки сервомотора.

Също така не можете да свържете външен източник на напрежение към този крак, стабилизаторът няма защита срещу обратно напрежение. За захранване на допълнителни задействащи механизми вземете напрежение от външен източник на енергия.

резултати

Запомнете тези четири раздела и ще защитите Arduino от грешки.

Предпазни мерки за безопасност за микроелектроника

В този раздел ще говорим за това как да работите правилно с платката, от фазата на сглобяване до оперативната фаза на вашата умна система. Нека започнем с инсталационната работа.

Възможно ли е да спойкате елементи към ардуино дъска?

Разбира се да, но не е толкова просто. Мисля, че имате неоригинална дъска и китайското копие, като моето, и хиляди други любители на електрониката. Това означава, че качеството на производство на такива устройства е доста различно в зависимост от конкретния случай.

Запояващите станции и регулируемите термостабилизирани пояси за запояване стават все повече и повече част от ежедневието и инструменти на домашните майстори, но тук това не е толкова просто.

Ще дам своя пример от живота. Аз запоявам от около 10 години, започнах с обичайния EPSN, а преди две години се сдобих запояваща станция, Но това не стана ключът към качествената работа, само се убедих, че основното изискване са опит и качествени материали.

Купих в хардуерен магазин спойка в спирала с флюс, не само, че няма колофон, а нещо, което миришеше на спояваща киселина, но не беше ясно как е споено. Той легна на люспи, не се разпространи, имаше сив цвят и не блести след разтопяване. Настройките на станцията бяха същите както винаги, но настройките не дадоха резултати.

Купих дъската в неразглобена форма, беше необходимо само да споя контактните ленти към местата им, толкова лесно като обстрелването на круши, помислих си и „прекарах“ пистите.

Върхът на запояващото желязо беше дебел, имаше достатъчно топлинен капацитет за запояване, но спойката не искаше да се разпространява и допълнителната паста за зелен флюс не помогна, в резултат на това следите напуснаха дъската от прегряване.

Бордът беше нов - не качих десет скици към него. Микроконтролерът оцеля, но следите се отдалечиха и се счупиха. Ползата, както и усещането за дъската, остава, запояването директно към краката на атмега върху ардуино нано е неудобно и не е бързо. В резултат на това хвърлих няколко стотин рубли на вятъра и можех да купя доказаната спойка за POS-61 и всичко ще бъде наред.

изводи:

Припой с нормален поялник - това е поялник, който няма фазовия потенциал на върха (проверен индикатор), а мощността му не надвишава 25-40 вата. Припой с нормална спойка и флюс. Не използвайте киселини (активен поток) и не прегрявайте следите.

Забележки: ако планирате да замените микроконтролера, първо, ако е по-добре да го направите в кутията SMD със сешоар, и второ, не го запоявайте прекалено дълго (повече от 10-15 секунди), оставете го да се охлади и можете да поставите радиатора в средата, когато запоявате със сешоар. калъфи под формата на монета или малък радиатор.

Как да се справим с Arduino дъската?

Оригиналните модели и много клонинги са изработени от материали с достатъчна здравина. Дъските са покрити със защитен слой, пистите са равномерни и лежат уверено върху дебелия текстолит.

Краищата на най-малките елементи са издълбани доста качествено. Всичко това ви позволява да понасяте доста сериозни удари и падения, незначителни завои и вибрации. Появяват се обаче случаи на студено запояване и без запояване.

Вибрацията и шокът могат да доведат до загуба на контакт, като в този случай можете да ходите с поялник или да нагреете дъската със сешоар, бъдете внимателни и не издувайте компонентите на SMD.

Платката се отнася до влагата, като всяко електрическо оборудване - отрицателно. Ако планирате да използвате устройството на улицата - внимавайте да закупите запечатани конектори и корпуси, в противен случай може да има катастрофални последици:

1. Неправилно отчитане на сигнала от аналоговите сензори.

2. Грешни позитиви;

3. Късо съединение на щифтовете помежду си и към земята (вижте началото на статията).

Окисът, образуван при работа във влажна среда, може да причини същите ефекти като самата влага, добавя се само вероятността от загуба на контакт, огъване на елементи и коловози.

данни

Линията на Arduino платки не се различава от всяка друга електроника, освен това се "страхува" от претоварвания, късо съединение, вода и шок. Няма да срещнете специални тънкости, когато работите с него.

Въпреки това, бъдете внимателни, когато свързвате нови сензори и други допълнителни елементи, по-добре е да позвъните отново или да проверите покупката по друг начин. Случва се периферните платки да се окажат къси, защото никога не знаете какво да очаквате от вашите китайски колеги.