Kako ne izgorjeti Arduino - savjeti za početnike

Mikrokontroleri su prije svega uređaji za kontrolu, kontrolu i obradu podataka, ali ne za rad u strujnim krugovima. Iako su moderni čipovi prilično razvijeni u pogledu prisutnosti različitih zaštita od slučajnih oštećenja u električnom dijelu, ipak, na svakom koraku postoje početnici opasnosti koji očekuju početnika radio-amatera.

Kako sigurno raditi s arduinom? Ovo je glavno pitanje članka. Uzmite u obzir i električne opasnosti za mikrokontroler, kao i za cijelu ploču i njene dijelove u cjelini, kao i štetne čimbenike mehaničkog podrijetla.

Kako izgorjeti mikrokontroler?

Možete napisati knjigu o unutarnjoj strukturi mikrokontrolera, pa ćemo razmotriti samo glavne točke na koje morate obratiti pažnju prilikom rada. Mikrokontroleri su osjetljivi i na struju i na napon. Načini rada u nuždi dopušteni su samo kratko vrijeme ili su uopšte neprihvatljivi.

Pokušat ću razmotriti situacije sa stvarnim uvjetima i čipovima. Oslonimo se na podatkovni list Atmega328. Česta je mikrokontrolera, koji se nalazi na gotovo svim arduino pločama, 168 su korišteni u ranijim verzijama, njegova glavna razlika bila je polovica veličine memorije.

1. Napon napajanja mora biti normalan!

Modeli mikrokontrolera za koje znam da se napaja konstantnim naponom (DC), dok napon napajanja može varirati u prihvatljivom rasponu. U tehničkoj dokumentaciji za 328 atmega naznačeno je područje napona napajanja od 1,8 do 5,5 Volta. Istodobno, brzina rada ovisi o naponu, ali to su suptilnosti koje utječu na izbor radne frekvencije i logičke razine.

Zener diode se obično ugrađuju u strujne krugove integriranih krugova radi zaštite ulaza od kratkotrajnih prenapona, ali zener diode nisu dizajnirane za suzbijanje rafala velike snage i produljeni rad u pogrešnim uvjetima.

zaključak:

Ne prekoračite napon napajanja mikrokontrolera ako ga namjeravate pokrenuti iz baterija ili izvora za koji niste sigurni u stabilizaciju - bolje je instalirati dodatni linearni ili LDO stabilizator.

Za "smrt" mikrokontrolera ponekad je dovoljno čak i pola volta. dodatni kondenzator elektrolitičkog filtra do stotine mikrofaradi, upareni s keramikom u par stotina nF-a samo će poboljšati pouzdanost kruga.

Arduino:

Na originalu kao i na većini klonova Nano, Uno instalirani su linearni stabilizatori, tako da možete napajati napajanje bilo označenim pinovima ili putem USB priključka. Ne više od 15 V.

VAŽNO:

Klin s nazivom "5V" namijenjen je samo za spajanje na stabilizirani izvor od pet volti, ne više, ovaj je pin izravno spojen na Vcc nogu samog mikrokontrolera, dok Vin - na ploči ide preko linearnog stabilizatora do mikrokontrolera.

I polaritet također

Ploča ne pruža zaštitu od povratnog napona, tako da u slučaju pogreške riskirate. Da biste to izbjegli, diodu instalirajte serijski s ulazom snage katode na ploču (pin Vin).

2. Nemojte kratke igle

Proizvođač je preporučio struju kroz pin mikrokontrolera, ne veću od 30 mA. S naponom od 5 volti, to znači da morate spojiti nepoznati (novi) teret kroz otpornik od najmanje 200 ohma, koji će postaviti maksimalnu struju na 25 mA. Mislim da to ne zvuči baš jasno. Riječi "Zatvori" i "Preopterećenje" su različite, ali opisuju isti postupak.

Kratki spoj Je stanje kada se između terminala s velikim potencijalom i terminala s malim potencijalom instalira opterećenje, čiji je otpor blizu 0.Pravi ekvivalent takvog opterećenja je kap lemilice, komad žice i drugi materijali koji provode struju koji povezuju pozitivan i negativan kontakt.

Kada je pin postavljen na logičku jedinicu ili "visok", napon u odnosu na zajedničku žicu na njemu je 5 V (3.3 ili bilo koja druga, čija se razina uzima kao logička jedinica). Ako je skraćeno na "zemlju", na arduinoj ploči može se označiti kao "gnd", struja koja teče težiće beskonačnosti.

Unutar mikrokontrolera, unutarnji tranzistori i otpornici na opterećenju odgovorni su za izlazne razine 0 ili 1, oni jednostavno izgaraju iz velike struje. Najvjerojatnije će čip i dalje funkcionirati, ali ovaj pin nije.

rješenje:

Izlaz Vin-a također se ne može skratiti na gnd, iako ne pripada mikrokontroleru, ali zapisa ploče mogu izgorjeti i morat će ga se obnoviti. Iz sigurnosnih razloga nemojte biti lijeni i napajajte putem osigurača za struju od 0,5 A.

VAŽNO:

Tehnička dokumentacija za 328. atmega jasno ukazuje da TOTALNA struja kroz SVE pinove ne smije prelaziti 200 mA.

3. Ne prelazite razine logike!

Objašnjenje:

Ako je razina od 5 V odabrana kao logička jedinica na mikrokontroleru, tada senzor, gumb ili drugi mikrokontroler moraju poslati signal s istim naponom.

Ako primijenite napon iznad 5,5 volta, pin će izgorjeti. Unutar su ugrađeni restriktivni elementi, poput zener dioda, ali kad se pokrenu, struje počinju rasti proporcionalno primijenjenom naponu. Nemojte ni pokušavati napajati izmjenični napon, a još više mrežni napon od 220 V.

Ovdje je funkcionalni dijagram izlaza mikrokontrolera. Elementi (diode i kapacitivnost) potrebni su za zaštitu od elektrostatike, tzv "ESD-zaštita", oni su u mogućnosti zaštititi čip od KRATKIH napona, ali ne dugo.

Napomena: duže od čak pola sekunde smatra se dugim.

Kako zaštititi ulaze?

Na njih instalirajte parametrične stabilizatore. Shematski, ovo je zener dioda sa stabilizacijskim naponom od oko 5 volti, postavlja se između izlaza i minus (gnd), a u seriji s njom je otpornik. Pin je spojen na točku između otpora i zener diode. Pri naponu iznad 5 Volta, potonji se otvara i počinje prolaziti struju, višak napona ostaje na otporniku, a na ulazu će biti fiksiran na 5-5,1 V.

4. Ne opterećujte stabilizator

Ako odlučite napajati teret s 5V pina, možete paliti linearni stabilizator, ovaj magnet pokreće MICROCONTROLLER i dizajniran je tako da, međutim, može izdržati nekoliko malih servomotora.

Također, na ovu nogu ne možete spojiti vanjski izvor napona, stabilizator nema zaštitu od povratnog napona. Za napajanje dodatnih aktuatora uzmite napon iz vanjskog izvora napajanja.

rezultati

Zapamtite ta četiri odjeljka i zaštitit ćete svoj Arduino od grešaka.

Sigurnosne mjere opreza za mikroelektroniku

U ovom ćemo dijelu govoriti o tome kako pravilno raditi s pločom, od faze montaže do operativne faze vašeg pametnog sustava. Počnimo s instalacijskim radom.

Je li moguće lemiti elemente na arduino ploču?

Naravno da, ali nije tako jednostavno. Mislim da imate neoriginalnu ploču i kinesku kopiju, poput moje, i tisuće drugih zaljubljenika u elektroniku. To znači da je kvaliteta proizvodnje takvih uređaja vrlo različita, ovisno o konkretnoj instanci.

Stanice za lemljenje i podesiva termostabilizirana glačala za lemljenje postaju sve više i više dio svakodnevnog života i alata domaćih majstora, no ovdje to nije tako jednostavno.

Dat ću svoj primjer iz života. Lemio sam oko 10 godina, počeo sam s uobičajenim EPSN-om, a prije dvije godine dobio sam lemna stanica, Ali to nije postalo garancija kvalitetnog rada, uvjeren sam samo da je osnovni zahtjev iskustvo i kvalitetni materijali.

Kupio sam u trgovini hardvera lemljenje u spiralu s fluksom, ne samo da nije bilo kolofonije, već i nešto što miriše na lemljenje kiseline, ali nije bilo jasno kako je lemljeno. Legao je u pahuljice, nije se širio, imao je sivu boju i nije sijao nakon taline. Postavke stanice bile su iste kao i uvijek, ali prilagodbe nisu dale rezultata.

Ploču sam kupio u nesklopljenom obliku, bilo je potrebno samo lemljenje kontaktnih traka na njihova sjedala, lako kao granatiranje krušaka, pomislio sam i „ugrizao“ tragove.

Vrh željeza za lemljenje bio je debeo, za lemljenje je bio dovoljan toplinski kapacitet, ali se lemljenje nije htjelo širiti, a dodatna pasta zelenog fluksa nije pomogla, što je rezultiralo da su tragovi napustili ploču od pregrijavanja.

Ploča je bila nova - nisam joj poslao deset skica. Mikrokontroler je preživio, ali su se tragovi odmaknuli i slomili. Prednost, kao i osjećaj ploče, ostaje, lemljenje izravno na noge atmega na arduino nano je nezgodno i nije brzo. Kao rezultat toga, bacio sam par stotina rubalja u vjetar i mogao sam kupiti provjereni lem za POS-61 i sve bi bilo u redu.

zaključci:

Lemište s normalnim lemilicom - ovo je lemljenje koje nema fazni potencijal na vrhu pokazatelj), a njegova snaga ne prelazi 25-40 vata. Lemljenje normalnim lemljenjem i fluksom. Ne koristite kiseline (aktivni tok) i ne pregrijavajte tragove.

primjedbe: ako planirate zamijeniti mikrokontroler, prvo, ako je bolje da ga u slučaju SMD napravite sušilom za kosu, i drugo, ne lepite ga predugo (više od 10-15 sekundi), ostavite ga da se ohladi, a hladnjak možete staviti u sredinu kada lemite sušilom za kosu. kutije u obliku novčića ili malog radijatora.

Kako se nositi s Arduino pločom?

Izvorni modeli i mnogi klonovi izrađeni su od materijala dovoljno čvrstoće. Daske su prekrivene zaštitnim slojem, staze su ujednačene i samopouzdano leže na debelom tektolitu.

Rubovi i najmanjih elemenata su isklesani vrlo kvalitetno. Sve to omogućuje vam toleriranje prilično ozbiljnih udaraca i padova, manjih zavoja i vibracija. Međutim, događaju se slučajevi hladnog lemljenja i ne-lemljenja.

Vibracije i šok mogu dovesti do gubitka kontakta; u tom slučaju možete hodati lemilicom ili grijati ploču sušilom za kosu, budite oprezni i ne ispuhavajte SMD komponente.

Ploča se odnosi na vlagu, kao i bilo koja električna oprema - negativno. Ako uređaj namjeravate upravljati na ulici - vodite računa o kupnji zatvorenih konektora i kućišta u protivnom mogu doći do katastrofalnih posljedica:

1. Neispravno očitavanje signala s analognih senzora.

2. lažni pozitivni rezultati;

3. Kratki spojevi igle između sebe i zemlje (vidi početak članka).

Oksid nastao radom u vlažnom okruženju može izazvati iste učinke kao i sama vlaga, samo se dodaje vjerojatnost gubitka kontakta, savijanja elemenata i tragova.

nalazi

Linija Arduino ploča ne razlikuje se od bilo koje druge elektronike, također se "boji" preopterećenja, kratkog spoja, vode i udara. Nećete pronaći posebne suptilnosti kad radite s njim.

No, budite oprezni pri spajanju novih senzora i drugih dodatnih elemenata, bolje je zvoniti ponovo ili provjeriti kupnju na drugi način. Dešava se da se periferne pločice mogu kratko pokazati jer nikada ne znate što možete očekivati ​​od svojih kineskih kolega.