Cum să nu arzi Arduino - sfaturi pentru începători

Microcontrolerele sunt, în primul rând, dispozitive pentru controlul, controlul și procesarea datelor, dar nu pentru funcționarea în circuitele de putere. Deși jetoanele moderne sunt destul de dezvoltate în ceea ce privește prezența diverselor protecții împotriva deteriorărilor accidentale în partea electrică, cu toate acestea, există pericole care așteaptă la fiecare pas radio radioamator începător.

Cum să lucrezi în siguranță cu arduino? Aceasta este principala întrebare a articolului. Luați în considerare atât pericolele electrice pentru microcontroler, cât și pentru întreaga placă și componentele sale în ansamblu, precum și factori nocivi de origine mecanică.

Cum arde un microcontroler?

Puteți scrie o carte despre structura internă a microcontrolerelor, așa că vom lua în considerare doar principalele puncte la care trebuie să acordați atenție atunci când lucrați. Microcontrolerele sunt sensibile atât la curenți cât și la tensiuni. Modurile de operare de urgență sunt permise doar pentru o perioadă scurtă de timp sau sunt în general inacceptabile.

Voi încerca să ia în considerare situațiile cu condiții reale și jetoane. Să ne bazăm pe fișa tehnică Atmega328. Este comun microcontroler, găsit în aproape toate plăcile arduino, 168 au fost utilizate în versiuni timpurii, diferența sa principală era jumătate din dimensiunea memoriei.

1. Tensiunea de alimentare trebuie să fie normală!

Modelele de microcontroler pe care le cunosc sunt alimentate cu tensiune constantă (DC), în timp ce tensiunea de alimentare poate varia în intervalul acceptabil. În documentația tehnică pentru 328 atmega, este indicată gama tensiunilor de alimentare de la 1,8 până la 5,5 Volți. În același timp, viteza de lucru depinde de tensiune, dar acestea sunt subtilități care afectează alegerea frecvenței de funcționare și a nivelurilor logice.

Diodele Zener sunt instalate, de obicei, în circuitele de alimentare ale circuitelor integrate pentru a proteja intrarea de supratensiuni pe termen scurt, dar diodele Zener nu sunt proiectate pentru a suprima exploziile de mare putere și funcționarea prelungită în condiții greșite.

concluzie:

Nu depășiți tensiunea de alimentare a microcontrolerului dacă intenționați să-l alimentați de la baterii sau o sursă de care nu sunteți sigur că stabilizează - este mai bine să instalați un stabilizator liniar sau LDO suplimentar.

Pentru „moartea” microcontrolerului, uneori chiar o jumătate de voltaj este suficientă. suplimentar condensator de filtru electrolitic până la sute de microfaraduri, împerecheate cu ceramică în câteva sute de nF-uri vor îmbunătăți doar fiabilitatea circuitului.

Arduino:

Pe original și pe majoritatea clonelor Nano, Uno sunt instalate stabilizatoare liniare, astfel încât să furnizați energie fie pinilor desemnați, fie printr-un port USB. Nu mai mult de 15 V.

IMPORTANT:

Pinul cu denumirea "5V" este destinat numai pentru conectarea la o sursă stabilizată de cinci volți, nu mai mult, acest pin este conectat direct la piciorul Vcc al microcontrolerului în timp ce Vin - pe placă trece prin stabilizatorul liniar la microcontroler.

Și polaritatea este și ea

Placa nu oferă protecție împotriva tensiunii inverse, așa că în caz de eroare riscați să o ardeți. Pentru a evita acest lucru, instalați dioda în serie cu ajutorul puterii catodului pe placă (pinul Vin).

2. Nu scurtați ace

Producătorul a setat curentul recomandat prin știftul microcontrolerului, nu mai mult de 30 mA. Cu o tensiune de alimentare de 5 volți, acest lucru înseamnă că trebuie să conectați o sarcină necunoscută (nouă) printr-o rezistență de cel puțin 200 ohmi, care va seta curentul maxim la 25 mA. Cred că nu sună foarte clar. Cuvintele „Închidere” și „Suprasarcină” sunt diferite, dar ele descriu același proces.

Scurtcircuit Este o stare când o sarcină este instalată între un terminal cu un potențial ridicat și un terminal cu un potențial scăzut, a cărui rezistență este aproape de 0.Echivalentul real al unei astfel de încărcări este o picătură de lipit, o bucată de sârmă și alte materiale care conduc curent, care conectează contactul pozitiv cu negativ.

Când pinul este setat pe o unitate logică sau „mare”, tensiunea în raport cu firul comun de pe acesta este de 5 V (3,3 sau orice altul, al cărui nivel este luat ca unitate logică). Dacă este scurtat la „sol”, pe tabla arduino poate fi desemnat „gnd”, curentul care curge va tinde la infinit.

În interiorul microcontrolerului, tranzistoarele interne și rezistențele de sarcină sunt responsabile pentru nivelurile de ieșire 0 sau 1, pur și simplu se ard dintr-un curent mare. Cel mai probabil, cipul va continua să funcționeze, dar acest pin nu este.

soluţie:

De asemenea, producția Vin nu poate fi scurtată la gnd, deși nu aparține microcontrolerului, dar piesele de bord se pot arde și vor trebui restabilite. Din motive de siguranță, nu fiți leneși și alimentați energia printr-o siguranță nominală pentru un curent de 0,5 A.

IMPORTANT:

Documentația tehnică pentru cel de-al 328-lea atmega indică clar că curentul TOTAL prin TOATE pinii nu trebuie să depășească 200 mA.

3. Nu depășiți nivelul logic!

explicaţie:

Dacă nivelul de 5 V este selectat ca unitate logică a microcontrolerului, atunci senzorul, butonul sau alt microcontroler trebuie să trimită un semnal cu aceeași tensiune.

Dacă aplicați o tensiune peste 5,5 volți, știftul va arde. În interior sunt instalate elemente restrictive, cum ar fi diodele zener, dar atunci când sunt declanșate, curenții încep să crească proporțional cu tensiunea aplicată. Nu încercați nici măcar să alimentați o tensiune alternativă cu semn, și cu atât mai mult o tensiune de rețea de 220 V.

Iată diagrama funcțională a ieșirii microcontrolerului. Elemente (diode și capacitanță) sunt necesare pentru a proteja împotriva electrostatice, așa-numitele „Protecție ESD”, acestea sunt capabile să protejeze cipul de supratensiunile de scurtă tensiune, dar nu mult.

Notă: depășirea chiar a unei jumătăți de secundă este considerată lungă.

Cum să protejăm intrările?

Instalați stabilizatori parametrici pe ei. Schematic, aceasta este o diodă zener cu o tensiune de stabilizare de aproximativ 5 volți, este plasată între ieșire și minus (gnd), iar în serie cu ea este un rezistor. Pinul este conectat la punctul dintre rezistență și dioda zener. La o tensiune peste 5 Volți, aceasta din urmă se deschide și începe să treacă curent, tensiunea în exces „rămâne” pe rezistență, iar la intrare va fi fixată la nivelul de 5-5,1 V.

4. Nu încărcați stabilizatorul

Dacă decideți să alimentați încărcarea de la pinul de 5V, puteți arde un stabilizator liniar, acest autobuz alimentează MICROCONTROLLER și este proiectat pentru acesta, cu toate acestea, poate rezista la câteva servomotoare mici.

De asemenea, nu puteți conecta o sursă de tensiune externă la acest picior, stabilizatorul nu are protecție de tensiune inversă. Pentru a alimenta actuatoare suplimentare preia tensiune de la o sursă de alimentare externă.

rezultate

Amintiți-vă de aceste patru secțiuni și vă veți proteja Arduino de erori.

Măsuri de siguranță pentru microelectronică

În această secțiune, vom vorbi despre cum să funcționezi corect cu placa, de la faza de asamblare la faza operațională a sistemului tău inteligent. Să începem cu lucrările de instalare.

Este posibil să se lipească elemente pe o placă arduino?

Sigur că da, dar nu atât de simplu. Cred că aveți o placă neoriginală, iar copia chineză, ca a mea, și mii de alți iubitori de electronice. Aceasta înseamnă că calitatea de fabricație a acestor dispozitive este destul de diferită în funcție de instanța specifică.

Stațiile de lipit și fierul de lipit cu termostabilizare ajustabil devin din ce în ce mai mult în viața de zi cu zi și în instrumentele stăpânilor de acasă, dar aici nu este atât de simplu.

Voi da exemplul meu din viață. Sunt la lipit de aproximativ 10 ani, am început cu EPSN obișnuit și acum doi ani am primit statie de lipit. Dar acest lucru nu a devenit cheia muncii de calitate, am devenit doar convins că cerința de bază este experiența și materialele de calitate.

Am cumpărat într-un magazin de hardware o lipit într-o spirală cu flux, nu numai că nu există colofon, ci ceva care mirosea a acid de lipit, dar nu era clar cum se lizează. S-a întins în fulgi, nu s-a răspândit, a avut o culoare gri și nu a strălucit după topire. Setările postului au fost aceleași ca întotdeauna, dar ajustările nu au dat rezultate.

Am cumpărat placa într-o formă neasamblată, a fost necesară doar lipirea benzilor de contact pe scaunele lor, la fel de ușor precum coaja perelor, m-am gândit și am „înfipt” piesele.

Vârful de fier de lipit a fost gros, a fost suficientă capacitate de căldură pentru lipire, dar lipirea nu a vrut să se răspândească, iar pasta suplimentară de flux verde nu a ajutat, ca urmare, piesele au lăsat placa de la supraîncălzire.

Consiliul a fost nou - nu am încărcat zece schițe la el. Microcontrolerul a supraviețuit, dar piesele s-au îndepărtat și s-au rupt. Avantajul, precum și simțul plăcii, rămân, lipirea directă la picioarele atmega-ului din nano arduino este incomodă și nu rapidă. Drept urmare, am aruncat în vânt câteva sute de ruble și puteam cumpăra lipita POS-61 dovedită și totul va fi bine.

concluzii:

Lipire cu un fier de lipit normal - acesta este un fier de lipit care nu are potențial de fază pe vârf (verificat) indicator), iar puterea sa nu depășește 25-40 de wați. Se lipeste cu lipit normal și flux. Nu folosiți acizi (flux activ) și nu supraîncălziți urmele.

Comentarii: dacă intenționați să înlocuiți microcontrolerul, în primul rând, dacă este mai bine să-l faceți în carcasa SMD cu un uscător de păr și, în al doilea rând, nu-l vindeți prea mult timp (mai mult de 10-15 secunde), lăsați-l să se răcească și puteți pune radiatorul de căldură la mijloc atunci când se lipeste cu un uscător de păr cutii sub forma unei monede sau a unui mic calorifer.

Cum să te descurci cu bordul Arduino?

Modelele originale și multe clone sunt fabricate din materiale cu o rezistență suficientă. Plăcile sunt acoperite cu un strat protector, piesele sunt uniforme și întinse cu încredere pe textolitul gros.

Marginile celor mai mici elemente sunt gravate calitativ. Toate acestea vă permit să tolerați șocurile și căderile destul de grave, coturile și vibrațiile minore. Cu toate acestea, apar cazuri de lipit la rece și ne-lipire.

Vibrațiile și șocurile pot duce la pierderea contactului, caz în care puteți merge cu un fier de lipit sau încălziți placa cu un uscător de păr, aveți grijă și nu aruncați componentele SMD.

Placa se referă la umiditate, ca orice echipament electric - în mod negativ. Dacă intenționați să acționați dispozitivul pe stradă - aveți grijă să cumpărați conectori și carcase sigilate, altfel pot exista consecințe dezastruoase:

1. Citirea incorectă a semnalului de la senzorii analogici.

2. Falsitive pozitive;

3. Circuite scurte ale pinilor între ele și către sol (a se vedea începutul articolului).

Oxidul format din lucrul într-un mediu umed poate provoca aceleași efecte ca și umiditatea în sine, se adaugă doar probabilitatea pierderii de contact, îndoirea elementelor și a pistelor.

constatări

Linia plăcilor Arduino nu este diferită de orice altă componentă electronică, ci este „frică” de supraîncărcări, scurtcircuite, apă și șoc. Nu veți întâlni subtilități speciale atunci când lucrați cu aceasta.

Cu toate acestea, aveți grijă când conectați senzori noi și alte elemente suplimentare, este mai bine să sunați din nou sau să verificați achiziția într-un alt mod. Se întâmplă ca plăcile de circuite periferice să se dovedească a fi scurtcircuite, deoarece nu știi niciodată la ce să te aștepți de la omologii tăi chinezi.