Kuinka ei polttaa Arduinoa - vinkkejä aloittelijoille

Mikrokontrollerit ovat ensinnäkin ohjaus-, valvonta- ja tietojenkäsittelylaitteita, mutta eivät työhön virtapiireissä. Vaikka nykyaikaiset sirut ovat melko kehittyneitä siinä suhteessa, että sähköosassa on erilaisia ​​suojauksia tahattomia vaurioita vastaan, aloittelevalle radioamatöörille odottavat kuitenkin vaarat joka vaiheessa.

Kuinka työskennellä turvallisesti arduinon kanssa? Tämä on artikkelin pääkysymys. Harkitse sekä mikrokontrollerin että koko kortin ja sen komponenttien sähköisiä vaaroja sekä mekaanisen haitan tekijöitä.

Kuinka polttaa mikrokontrolleri?

Voit kirjoittaa kirjan mikrokontrollerien sisäisestä rakenteesta, joten otamme huomioon vain ne pääkohdat, joihin sinun on kiinnitettävä huomiota työskennellessäsi. Mikrokontrollerit ovat herkkiä sekä virroille että jännitteille. Hätätilat ovat sallittuja vain lyhyen aikaa tai niitä ei voida yleensä hyväksyä.

Yritän pohtia tilanteita todellisissa olosuhteissa ja siruilla. Luotamme tekniseen taulukkoon Atmega328. Se on yleistä mikro, löytyi melkein kaikista arduino-levyistä, 168 käytettiin aikaisissa versioissa, sen tärkein ero oli puoli muistin kokoa.

1. Syöttöjännitteen on oltava normaali!

Tiedän, että mikrokontrollerimallit saavat jatkuvaa jännitettä (DC), kun taas syöttöjännite voi vaihdella hyväksyttävällä alueella. 328 atmega: n teknisissä asiakirjoissa on ilmoitettu syöttöjännitteen alue 1,8 - 5,5 volttia. Samanaikaisesti työn nopeus riippuu jännitteestä, mutta nämä ovat hienouksia, jotka vaikuttavat toimintataajuuden ja loogisen tason valintaan.

Zener-diodit asennetaan yleensä integroitujen piirien virtapiireihin lyhytaikaisten ylijännitteiden suojaamiseksi, mutta zener-diodeja ei ole suunniteltu tukahduttamaan suuritehoisia purskeita ja pitkäaikaista toimintaa väärissä olosuhteissa.

johtopäätös:

Älä ylitä mikrokontrollerin virransyöttöjännitettä, jos aiot käyttää sitä paristoista tai lähteestä, jonka et ole varma vakautumisesta - on parempi asentaa ylimääräinen lineaarinen tai LDO-stabilisaattori.

Mikrokontrollerin "kuolemaan", joskus riittää puoli volttia. lisä- elektrolyyttinen suodatinkondensaattori jopa sadat mikrofaradit, pariksi keraamisiksi parissa sadassa nF, parantavat vain piirin luotettavuutta.

Arduino:

Alkuperäisessä samoin kuin useimmissa klooneissa Nano, Uno Lineaariset stabilisaattorit on asennettu, joten voit syöttää virtaa joko nimettyihin nastoihin tai USB-portin kautta. Enintään 15 V

TÄRKEÄÄ:

Tappi, jonka nimi on "5 V", on tarkoitettu vain yhdistämiseen stabiloituun viiden voltin lähteeseen, ei enempää, tämä tappi on kytketty suoraan itse mikro-ohjaimen Vcc-jalkaan, kun taas Vin - taululla kulkee lineaarisen stabilisaattorin läpi mikrokontrolleriin.

Ja napaisuus myös

Lauta ei tarjoa suojaa käänteisjännitettä vastaan, joten virheen sattuessa voit polttaa sen. Tämän välttämiseksi asenna diodi sarjaan katodin tehotulon kanssa korttiin (nasta Vin).

2. Älä oikosulje tappeja

Valmistaja asetti suositellun virran mikrokontrollerin tapin läpi, enintään 30 mA. 5 voltin syöttöjännitteellä tämä tarkoittaa, että sinun on kytkettävä tuntematon (uusi) kuorma vähintään 200 ohmin vastuksen kautta, joka asettaa maksimivirtaksi 25 mA. Mielestäni se ei kuulosta kovin selkeältä. Sanat “Sulje” ja “Ylikuormitus” ovat erilaisia, mutta ne kuvaavat samaa prosessia.

Oikosulku Onko tila, kun kuorma asennetaan korkean potentiaalin ja matalan potentiaalin päätteen väliin, jonka vastus on lähellä nollaa.Tällaisen kuorman todellinen vastine on tippa juotetta, lankakappaletta ja muita virtaa johtavia materiaaleja, jotka yhdistävät positiivisen negatiivisen koskettimen.

Kun tappi on asetettu loogiseen yksikköön tai "korkeaan", jännite suhteessa sen yhteiseen johtoon on 5 V (3,3 tai mikä tahansa muu, jonka tasoa pidetään loogisena yksikönä). Jos se on oikosulku "maa", arduino-levyllä se voidaan nimetä "gnd", virtaavalla virralla on taipumus äärettömyyteen.

Mikrokontrollerin sisällä sisäiset transistorit ja kuormavastukset ovat vastuussa lähtötasoista 0 tai 1, ne vain palavat suuresta virrasta. Todennäköisesti siru toimii edelleen, mutta tämä nasta ei ole.

ratkaisu:

Vinin ulostuloa ei myöskään voida lyhentää gnd: ksi, vaikka se ei kuulu mikro-ohjaimeen, mutta levyn raidat voivat palaa loppuun ja ne on palautettava. Älä turvallisuussyistä ole laiska ja syötä virtaa sulakkeella, jonka nimellisvirta on 0,5 A.

TÄRKEÄÄ:

328. atmega-teknisissä asiakirjoissa käy selvästi ilmi, että KAIKKI-nastaisten TOTAL-virran ei tulisi ylittää 200 mA.

3. Älä ylitä logiikkatasoa!

Selitys:

Jos 5 V: n taso on valittu loogiseksi yksiköksi mikro-ohjaimessa, anturin, painikkeen tai muun mikro-ohjaimen on lähetettävä signaali samalla jännitteellä.

Jos kytket jännitteen yli 5,5 volttia, tappi palaa. Rajoittavat elementit, kuten zener-diodit, asennetaan sisälle, mutta kun ne laukaistaan, virrat alkavat kasvaa suhteessa käytettyyn jännitteeseen. Älä edes yritä syöttää vaihtojännitettä merkkivalolla ja vielä enemmän 220 V verkkojännitettä.

Tässä on mikrokontrollerin lähdön toimintakaavio. Elementtejä (diodeja ja kapasitanssia) tarvitaan suojaamaan sähköstaattisilta, ns "ESD-suojaus", ne kykenevät suojaamaan sirua lyhyiltä jännitepiikkeiltä, ​​mutta eivät kauan.

Huomaa: jopa puolen sekunnin ylittämistä pidetään pitkänä.

Kuinka suojata sisäänkäynnit?

Asenna parametriset stabilisaattorit niihin. Kaaviokohtaisesti tämä on zener-diodi, jonka vakautusjännite on noin 5 volttia, se on sijoitettu ulostulon ja miinus (gnd) väliin, ja sarjassa sen kanssa on vastus. Tappi on kytketty vastuksen ja zener-diodin väliseen pisteeseen. Yli 5 voltin jännitteellä jälkimmäinen avautuu ja alkaa siirtää virtaa, ylijännite "pysyy" vastuksessa, ja tulossa se kiinnitetään tasolle 5-5,1 V.

4. Älä lataa vakaajaa

Jos päätät syöttää kuormaa 5V: n nastasta, voit polttaa lineaarista stabilisaattoria. Tämä väylä saa virran MICROCONTROLLER: iin ja on suunniteltu sitä varten, mutta se kestää kuitenkin pari pientä servomoottoria.

Et voi myöskään kytkeä ulkoista jännitelähdettä tähän jalkaan, vakaajassa ei ole käänteistä jännitesuojausta. Lisätoimilaitteiden virran kytkemiseksi ota jännite ulkoisesta virtalähteestä.

tulokset

Muista nämä neljä osaa, ja suojaat Arduino-laitetta virheiltä.

Turvallisuusohjeet mikroelektroniikan suhteen

Tässä osassa puhumme siitä, kuinka työskennellä oikein levyn kanssa, älyjärjestelmän kokoonpanovaiheesta käyttövaiheeseen. Aloitetaan asennuksesta.

Onko mahdollista juottaa elementtejä arduinolevyyn?

Tietenkin kyllä, mutta ei niin yksinkertaista. Mielestäni sinulla on ei-alkuperäinen levy ja kiinalainen kopio, kuten minun, ja tuhansilla muilla elektroniikan ystäville. Tämä tarkoittaa, että tällaisten laitteiden valmistuslaatu on melko erilainen tapauksesta riippuen.

Juotosasemat ja säädettävät termostabilisoidut juotosraudat ovat tulossa yhä enemmän kodin mestareiden arkeen ja työkaluihin, mutta tässä se ei ole niin yksinkertaista.

Annan esimerkki elämästä. Olen juottanut noin 10 vuotta, aloitin tavallisella EPSN: llä ja kaksi vuotta sitten sain juotosasema. Mutta siitä ei tullut avainta laadukkaaseen työhön, sain vain vakuuttuneeksi siitä, että perusedellytys on kokemus ja laadukkaat materiaalit.

Ostin rautakaupasta juotoskierukan spiraalissa, ei vain siinä, että siinä ei ollut hartsia, vaan jotain, joka haisi juotoshapolla, mutta ei ollut selvää, kuinka se juotettiin. Hän makasi hiutaleina, ei levinnyt, sillä oli harmaa väri eikä paisto sulamisen jälkeen. Aseman asetukset olivat samat kuin aina, mutta säädöt eivät tuottaneet tulosta.

Ostin levyn kokoonpanemattomassa muodossa, tarvitsi juottaa kosketusnauhat vain istuimiinsa, niin helppoa kuin päärynien kuoriaminen, ajattelin ja “naposin” kappaleita.

Juotosraudan kärki oli paksu, juottoa varten oli riittävästi lämpökapasiteettia, mutta juote ei halunnut levitä, eikä ylimääräinen vihreä flux-pasta ei auttanut, seurauksena on, että raidat jättivät levyn ylikuumenemiselta.

Taulu oli uusi - en ladannut siihen kymmentä luonnosta. Mikrokontrolleri selvisi, mutta jäljet ​​siirtyivät pois ja rikkoutuivat. Hyöty, samoin kuin taulun tunne, pysyy, juottaminen suoraan arduino nanon atmega-jalkoihin on hankalaa eikä nopeaa. Seurauksena oli, että heitin parisataa ruplaa tuuliin, ja voisin ostaa todistetun POS-61-juotteen, ja kaikki olisi hyvin.

päätelmät:

Juote, jolla on normaali juotin - tämä on juotosrauta, jolla ei ole kärkien vaihepotentiaalia (tarkistettu osoitin), ja sen teho ei ylitä 25–40 wattia. Juote, jossa normaali juote ja flux. Älä käytä happoja (aktiivinen flux) ja älä ylikuumenna raitoja.

huomautuksia: jos aiot korvata mikrokontrollerin, ensinnäkin, jos on parempi tehdä se SMD-kotelossa hiustenkuivaajalla, ja toiseksi, älä juota sitä liian kauan (yli 10–15 sekuntia), anna sen jäähtyä, ja voit laittaa jäähdytyselementin keskelle hiuslaitteella juottamalla. kotelot kolikon tai pienen jäähdyttimen muodossa.

Kuinka käsitellä Arduino-levyä?

Alkuperäiset mallit ja monet kloonit on valmistettu riittävän lujista materiaaleista. Laudat on suojattu suojakerroksella, telat ovat tasaiset ja makaa varmasti paksulla tekstoliitilla.

Pienimpien elementtien reunat on syövytetty melko laadullisesti. Tämän kaiken avulla voit sietää melko vakavia iskuja ja putouksia, pieniä mutkia ja tärinää. Kuitenkin tapahtuu kylmää juottamista ja juottamatta jättämistä.

Tärinä ja isku voivat johtaa kontaktien menetykseen, jolloin voit kävellä juotosraudan kanssa tai lämmittää lautaa hiustenkuivaajalla, ole varovainen ja älä puhalta SMD-komponentteja.

Levy viittaa kosteuteen, kuten kaikki sähkölaitteet - negatiivisesti. Jos aiot käyttää laitetta kadulla - huolehdi sinetöityjen liittimien ja koteloiden ostamisesta, muuten voi olla tuhoisia seurauksia:

1. Analogisten antureiden signaalin virheellinen lukeminen.

2. vääriä positiivisia;

3. Tappien oikosulku toistensa ja maan välillä (katso artikkelin alku).

Kosteassa ympäristössä työskentelystä muodostuva oksidi voi aiheuttaa samoja vaikutuksia kuin itse kosteus, vain kontaktihäviön, elementtien ja teiden taivutuksen todennäköisyys lisätään.

tulokset

Arduino-levyjen rivi ei eroa muusta elektroniikasta, se pelkää myös ylikuormituksia, oikosulkuja, vettä ja iskuja. Et tapaa erityisiä hienouksia, kun työskentelet sen kanssa.

Ole kuitenkin varovainen, kun kytket uusia antureita ja muita lisäelementtejä, on parempi soittaa uudelleen tai tarkistaa ostoksen muulla tavalla. Sattuu, että oheispiirilevyt saattavat osoittautua oikosulkeviksi, koska et koskaan tiedä mitä odottaa kiinalaisilta kollegoiltasi.