Како да не запалите Ардуино - савети за почетнике

Микроконтролери су, пре свега, уређаји за контролу, контролу и обраду података, али не и за рад у енергетским круговима. Иако су савремени чипови прилично развијени у погледу присуства различитих заштита од случајних оштећења у електричном делу, ипак, на сваком кораку могу очекивати почетнике радио-аматере.

Како безбедно радити са ардуином? Ово је главно питање чланка. Узмите у обзир и електричне опасности за микроконтролер и за целу плочу и њене компоненте у целини, као и штетне факторе механичког порекла.

Како запалити микроконтролер?

Можете написати књигу о унутрашњој структури микроконтролера, тако да ћемо размотрити само главне ствари на које морате обратити пажњу приликом рада. Микроконтролери су осетљиви на струју и напон. Начини рада у нужди су дозвољени само кратко време или су уопште неприхватљиви.

Покушаћу да размотрим ситуације са стварним условима и чиповима. Ослонимо се на податковни лист Атмега328. То је уобичајено микроконтролер, који се налази на скоро свим ардуино плочама, 168 је коришћен у ранијим верзијама, његова главна разлика била је половина величине меморије.

1. Напон напајања мора бити нормалан!

Модели микроконтролера за које знам да се напаја константним напоном (ДЦ), док напон напајања може варирати у прихватљивом опсегу. У техничкој документацији за 328 атмега је назначен опсег напона напајања од 1,8 до 5,5 Волта. У исто време, брзина рада зависи од напона, али то су суптилности које утичу на избор радне фреквенције и логичких нивоа.

Зенер диоде се обично уграђују у струјне кругове интегрисаних кола да би се заштитио улаз краткорочних пренапона, али зенер диоде нису дизајниране да сузбијају експлозије велике снаге и продужени рад у погрешним условима.

Закључак:

Не прекорачите напон напајања микроконтролера ако га намеравате покренути из батерија или из извора за који нисте сигурни у стабилизацију - боље је инсталирати додатни линеарни или ЛДО стабилизатор.

За "смрт" микроконтролера понекад је довољно чак и пола волти. Додатни кондензатор електролитичког филтра до стотине микрофаради, упарених са керамиком у пар стотина нФ-а, само ће побољшати поузданост кола.

Ардуино:

На оригиналу, као и на већини клонова Нано, Уно инсталирани су линеарни стабилизатори, тако да можете да напајате било означене пинове или преко УСБ порта. Не више од 15 В.

ВАЖНО:

Пин са називом "5В" намењен је само за повезивање са стабилизованим извором од пет волти, не више, овај пин је директно повезан на Вцц ногу самог микроконтролера, док Вин - на плочи иде преко линеарног стабилизатора до микроконтролера.

И поларитет такође

Плоча не пружа заштиту од обрнутог напона, тако да у случају грешке ризикујете да је изгорете. Да бисте то избегли, инсталирајте диоду серијски са катодним напајањем на плочу (пин Вин).

2. Не скидајте игле

Произвођач је одредио препоручену струју кроз пин микроконтролера, не већу од 30 мА. Са напоном од 5 волти, то значи да морате повезати непознати (нови) терет кроз отпорник од најмање 200 охма, који ће поставити максималну струју на 25 мА. Мислим да не звучи баш јасно. Речи „Затвори“ и „Преоптерећење“ су различите, али описују исти процес.

Кратки спој Је стање када се између терминала са великим потенцијалом инсталира оптерећење и терминала са малим потенцијалом, чији је отпор близу 0.Прави еквивалент таквог оптерећења је кап лемилице, комад жице и други материјали који воде струју који повезују позитиван и негативан контакт.

Када је пин постављен на логичку јединицу или "висок", напон у односу на заједничку жицу на њему је 5 В (3.3 или било која друга, чији се ниво узима као логичка јединица). Ако је скраћено на "земљу", на ардуино плочи може бити означено као "гнд", проточна струја тежи ка бесконачности.

Унутар микроконтролера, унутрашњи транзистори и отпорници на оптерећењу одговорни су за излазни ниво 0 или 1, они једноставно изгоревају од велике струје. Највјероватније ће чип наставити да функционише, али овај пин није.

Решење:

Излаз Вин се такође не може скратити на гнд, иако не припада микроконтролеру, али плоче на плочи могу изгорети и мораће бити обновљене. Из безбедносних разлога не будите лењи и напајајте га осигурачем чија је вредност 0,5 А.

ВАЖНО:

Техничка документација за 328. атмега јасно указује да УКУПНА струја кроз СВЕ пинове не сме прећи 200 мА.

3. Не прелазите нивое логике!

Објашњење:

Ако је ниво 5 В одабран као логичка јединица на микроконтролеру, тада сензор, тастер или други микроконтролер морају послати сигнал са истим напоном.

Ако примените напон изнад 5,5 волта, пин ће се запалити. Рестриктивни елементи, попут зенер диода, инсталирани су унутра, али када се покрећу, струје почињу да расту сразмерно са примењеним напоном. Немојте чак ни покушавати да напајате променљивим напоном, а још више мрежним напоном од 220 В.

Ево функционалног дијаграма излаза микроконтролера. Елементи (диоде и капацитивност) потребни су за заштиту од електростатике, тзв „ЕСД-заштита“, они су у стању да заштите чип од КРАТКИХ напона, али не дуго.

Напомена: дуже од чак пола секунде сматра се дугачким.

Како заштитити улазе?

На њих инсталирајте параметричне стабилизаторе. Шематски је ово зенер диода са стабилизацијским напоном од око 5 волти, смештена је између излаза и минус (гнд), а серијски са њом је и отпорник. Затич је повезан са тачком између отпора и зенер диоде. При напону изнад 5 Волта, последњи се отвара и почиње да пролази струја, вишак напона "остаје" на отпорнику, а на улазу ће бити фиксиран на нивоу 5-5,1 В.

4. Не оптерећујте стабилизатор

Ако одлучите да напајате оптерећење са 5В пина, можете да спалите линеарни стабилизатор, овај магнет напаја МИЦРОЦОНТРОЛЛЕР и дизајниран је за њега, међутим, може издржати и пар малих сервомотора.

Такође, на ову ногу не можете да прикључите спољни извор напона, стабилизатор нема заштиту од повратног напона. За напајање додатних актуатора узмите напон из спољног извора напајања.

Резиме

Запамтите ова четири одељка и заштитићете свој Ардуино од грешака.

Мере предострожности за микроелектронику

У овом одељку ћемо говорити о томе како правилно радити са плочом, од фазе монтаже до фазе рада вашег паметног система. Кренимо од инсталационих радова.

Да ли је могуће лемити елементе на ардуино плочу?

Наравно да, али није тако једноставно. Мислим да имате неоригиналну плочу и кинеску копију, као што је моја, и хиљаде других љубитеља електронике. То значи да је квалитета производње таквих уређаја прилично различита у зависности од конкретне инстанце.

Станице за лемљење и подесиви термостабилизирани главари за лемљење постају све више и више дио свакодневног живота и алата домаћих мајстора, али овдје то није тако једноставно.

Даћу свој пример из живота. Лемим око 10 година, започео сам са уобичајеним ЕПСН-ом, а пре две године сам добио лемна станица. Али то није постало гаранција квалитетног рада, уверен сам само да је основни захтев искуство и квалитетни материјали.

Купио сам у продавници хардвера лемљење у спирали са флуксом, не само да није било колофоније, већ и нешто што је мирисало на киселину за лемљење, али није било јасно како је лемљено. Легао је у пахуљице, није се ширио, имао је сиву боју и није сијао после топљења. Поставке станице биле су исте као и увек, али подешавања нису дала резултата.

Плочу сам купио у несклопљеном облику, било је потребно само лемљење контактних трака на њихова седишта, лако као гранатирање крушака, помислио сам и „грицнуо“ трагове.

Врх лемилице је био дебео, било је довољно топлотног капацитета за лемљење, али лемљење се није желело ширити, а додатна паста за зелени флукс није помогла, што је резултирало да су трагови напустили плочу од прегревања.

Табла је била нова - нисам јој послао десет скица. Микроконтролер је преживео, али трагови су се одмакли и покидали. Корист, као и осећај плоче, остаје, лемљење директно на ноге атмега на ардуино нано-у је незгодно и није брзо. Као резултат тога, бацио сам пар стотина рубаља у ветар и могао сам да купим проверени лем за ПОС-61 и све би било у реду.

Закључци:

Лемљење са нормалним лемилицом - ово је лемљење које нема фазни потенцијал на врху индикатор), а његова снага не прелази 25-40 вата. Лемљење са нормалним лемљењем и флуксом. Не користите киселине (активни флукс) и не прегревајте трагове.

Напомене: ако планирате да замените микроконтролер, прво, ако је боље да га у случају СМД направите сушилом за косу, и друго, не лепите га предуго (дуже од 10-15 секунди), оставите га да се охлади, а хладњак можете ставити на средину када лепите сушилом за косу. футроле у ​​облику кованице или малог радијатора.

Како се руковати Ардуино плочом?

Оригинални модели и многи клонови направљени су од материјала довољно чврстоће. Плоче су прекривене заштитним слојем, а гусјенице су једнаке и самопоуздано леже на дебелом тектолиту.

Ивице најмањих елемената су исклесане прилично квалитетно. Све ово вам омогућава да поднесете прилично озбиљне ударе и падове, мање савијања и вибрације. Међутим, догађају се случајеви хладног лемљења и не-лемљења.

Вибрације и шок могу довести до губитка контакта; у том случају можете ходати лемилицом или грејати плочу феном, бити опрезни и не испухавати СМД компоненте.

Плоча се односи на влагу, као и било која електрична опрема - негативно. Ако планирате да користите уређај на улици - водите рачуна о куповини затворених конектора и кућишта, у супротном могу доћи до катастрофалних последица:

1. Неправилно очитавање сигнала са аналогних сензора.

2. Лажни позитивни резултати;

3. Кратки спојеви игле између себе и земље (види почетак чланка).

Оксид настао радом у влажном окружењу може изазвати исте ефекте као и сама влага, само се додаје вероватноћа губитка контакта, савијања елемената и трагова.

Закључци

Линија Ардуино плоча не разликује се од било које друге електронике, плаши се и преоптерећења, кратког споја, воде и удара. Нећете сретати посебне суптилности када радите са њим.

Међутим, будите опрезни при повезивању нових сензора и других додатних елемената, боље је поново звонити или проверити куповину на други начин. Дешава се да периферни кругови могу бити кратки, јер никада не знате шта да очекујете од ваших кинеских колега.