Hur man inte bränner Arduino - tips för nybörjare

Mikrokontroller är för det första enheter för styrning, övervakning och databehandling, men inte för arbete i strömkretsar. Även om moderna chips är ganska utvecklade när det gäller förekomsten av olika skydd mot oavsiktlig skada i den elektriska delen, finns det dock faror som väntar en nybörjare radioamatör vid varje steg.

Hur man arbetar säkert med arduino? Detta är artikelns huvudfråga. Tänk på både elektriska faror för mikrokontrollern, och för hela kortet och dess komponenter i sin helhet, samt skadliga faktorer av mekaniskt ursprung.

Hur bränner jag en mikrokontroller?

Du kan skriva en bok om mikrokontrollers interna struktur, så vi kommer bara att ta hänsyn till de viktigaste punkterna som du måste vara uppmärksam på när du arbetar. Mikrokontroller är känsliga för både strömmar och spänningar. Driftlägen för nödsituationer är endast tillåtna för en kort tid eller är i allmänhet oacceptabla.

Jag kommer att försöka överväga situationer med verkliga förhållanden och chips. Låt oss lita på databladet Atmega328. Det är vanligt mikrokontroller, som finns i nästan alla arduino-brädor, 168 användes i tidiga versioner, dess huvudskillnad var halva minnesstorleken.

1. Matningsspänningen måste vara normal!

Mikrokontrollmodellerna som jag känner till drivs av konstant spänning (DC), medan matningsspänningen kan variera inom det acceptabla intervallet. I den tekniska dokumentationen för 328 atmega indikeras matningsspänningen från 1,8 till 5,5 volt. Samtidigt beror arbetets hastighet på spänningen, men det är finesser som påverkar valet av driftsfrekvens och logiska nivåer.

Zener-dioder installeras vanligtvis i strömkretsarna i integrerade kretsar för att skydda inmatningen av kortsiktiga spänningar, men zener-dioderna är inte utformade för att undertrycka högeffektiva skurar och långvarig drift under felaktiga förhållanden.

slutsats:

Överskrid inte strömförsörjningsspänningen för mikrokontrollern om du tänker driva den från batterier eller en källa som du inte är säker på om stabiliseringen - det är bättre att installera en extra linjär eller LDO-stabilisator.

För mikrokontrollerns "död" räcker det ibland till och med en halv volt. ytterligare elektrolytisk filterkondensator upp till hundratals mikrofarader, parade med keramik i ett par hundra nF, kommer bara att förbättra kretsens tillförlitlighet.

Arduino:

På originalen såväl som på de flesta kloner Nano, Uno linjära stabilisatorer är installerade, så att du kan leverera ström till antingen de angivna stiften eller via en USB-port. Högst 15 V.

VIKTIGT!

Stiftet med namnet "5V" är endast avsett för anslutning till en stabiliserad källa på fem volt, inte längre, denna stift är direkt ansluten till Vcc-benet på själva mikrokontrollern, medan Vin - på kortet går genom den linjära stabilisatorn till mikrokontrollern.

Och polaritet också

Brädet ger inte skydd mot backspänning, så i händelse av ett fel riskerar du att bränna det. För att undvika detta, installera dioden i serie med katodens effektingång på kortet (stift Vin).

2. Kortslut inte stiften

Tillverkaren ställer in den rekommenderade strömmen genom stiftet på mikrokontrollern, högst 30 mA. Med en matningsspänning på 5 volt betyder det att du måste ansluta en okänd (ny) last genom ett motstånd på minst 200 ohm, vilket sätter maximal ström till 25 mA. Jag tror att det inte låter så klart. Orden "Stäng" och "Överbelastning" är olika, men de beskriver samma process.

Kortslutning Är ett tillstånd när en last installeras mellan en terminal med hög potential och en terminal med låg potential, vars motstånd är nära 0.Den verkliga ekvivalenten med en sådan last är en droppe löd, en trådbit och andra strömledande material som förbinder den positiva till negativa kontakten.

När stiftet är inställt på en logisk enhet eller "hög" är spänningen i förhållande till den gemensamma tråden på den 5 V (3.3 eller något annat, vars nivå tas som en logisk enhet). Om det är kortslutet till "mark", på arduinobrädet kan det betecknas "gnd", kommer den strömmande strömmen att ha en oändlighet.

Inuti mikrokontrollern är interna transistorer och belastningsmotstånd ansvariga för utgångsnivåer 0 eller 1, de bränner helt enkelt ut från en stor ström. Troligen kommer chipet att fortsätta att fungera, men det är det inte.

lösning:

Utgången från Vin kan inte heller förkortas till gnd, även om den inte tillhör mikrokontrollern, men kortets spår kan brinna ut och måste återställas. Av säkerhetsskäl ska du inte vara lat och leverera ström genom en säkring med en ström på 0,5 A.

VIKTIGT!

Den tekniska dokumentationen för den 328: e atmega indikerar tydligt att TOTAL-strömmen genom ALLA stift inte bör överstiga 200 mA.

3. Överskrid inte logiknivåerna!

förklaring:

Om nivån på 5 V väljs som den logiska enheten på mikrokontrollern måste sensorn, knappen eller annan mikrokontroller skicka en signal med samma spänning.

Om du tillämpar en spänning över 5,5 volt bränns stiftet. Restriktiva element, såsom zenerdioder, installeras inuti, men när de utlöses börjar strömmarna växa i proportion till den pålagda spänningen. Försök inte ens mata en spänning som växlar i tecken, och ännu mer en nätverksspänning på 220 V.

Här är det funktionella diagrammet för utgången från mikrokontrollern. Element (dioder och kapacitans) behövs för att skydda mot elektrostatik, den så kallade "ESD-skydd", de kan skydda chipet från KORT spänningsspänningar, men inte länge.

Obs: Över en jämn halv sekund anses vara lång.

Hur skyddar man ingångar?

Installera parametriska stabilisatorer på dem. Schematiskt är detta en zenerdiod med en stabiliseringsspänning på cirka 5 volt, den placeras mellan utgången och minus (gnd), och i serie med den är ett motstånd. Tappen är ansluten till punkten mellan motståndet och zenerdioden. Vid en spänning över 5 volt öppnar den senare och börjar passera ström, överspänning kvarstår på motståndet, och vid ingången kommer den att fixeras vid 5-5,1 V.

4. Ladda inte stabilisatorn

Om du bestämmer dig för att driva lasten från 5V-stiftet kan du bränna en linjär stabilisator, denna buss driver MICROCONTROLLER och är designad för den, men den tål ett par små servomotorer.

Du kan inte heller ansluta en extern spänningskälla till detta ben, stabilisatorn har inte backspänningsskydd. Att driva ytterligare ställdon ta spänning från en extern kraftkälla.

resultat

Kom ihåg dessa fyra avsnitt, så skyddar du din Arduino från fel.

Säkerhetsföreskrifter för mikroelektronik

I det här avsnittet kommer vi att prata om hur du arbetar korrekt med kortet, från monteringsfasen till driftsfasen för ditt smarta system. Låt oss börja med installationsarbetet.

Är det möjligt att löda element till ett arduino-kort?

Naturligtvis ja, men inte så enkelt. Jag tror att du har ett brett som inte är original och det kinesiska exemplet, som mitt, och tusentals andra elektronikälskare. Detta innebär att tillverkningskvaliteten för sådana enheter är helt annorlunda beroende på den specifika instansen.

Lödstationer och justerbara termostabiliserade lödkolvar blir mer och mer del av vardagen och verktygen hos husmästare, men här är det inte så enkelt.

Jag kommer att ge mitt exempel från livet. Jag har lödat i cirka 10 år, jag började med den vanliga EPSN och för två år sedan fick jag lödstation. Men detta blev inte en garanti för kvalitetsarbete, jag var bara övertygad om att grundkravet är erfarenhet och kvalitetsmaterial.

Jag köpte i en järnaffär ett löd i en spiral med ett flöde, inte bara att det inte fanns kolofonium, utan något som luktade som lödningssyra, men det var inte klart hur det löddes. Han låg i flingor, spridde inte, hade en grå färg och skenade inte efter smältan. Stationsinställningarna var desamma som alltid, men justeringarna gav inte resultat.

Jag köpte brädan i omonterad form, det var bara nödvändigt att löda kontaktremsorna till deras säten, lika enkelt som att beskjuta päron, tänkte jag och "bit" spåren.

Lödjärnspetsen var tjock, det fanns tillräckligt med värmekapacitet för lödning, men lödet ville inte sprida sig, och den extra gröna flödesmassan hjälpte inte, vilket ledde till att spåren lämnade brädan från överhettning.

Brädet var nytt - jag laddade inte upp tio skisser till det. Mikrokontrollern överlevde, men spåren rörde sig bort och bröt. Fördelen, liksom känslan av brädan, kvarstår, lödning direkt till benen på atmega på arduino nano är obekväm och inte snabb. Som ett resultat kastade jag ett par hundra rubel i vinden, och jag kunde köpa det beprövade POS-61-lodet och allt skulle gå bra.

slutsatser:

Löd med ett normalt lödkolv - detta är ett lödkolv som inte har faspotentialen på spetsen (kontrollerad indikator), och dess effekt överstiger inte 25-40 watt. Lod med normalt lod och flussmedel. Använd inte syror (aktivt flöde) och överhett inte spår.

Anmärkningar: om du planerar att byta ut mikrokontrollen, för det första, om det är bättre att göra det i SMD-fallet med en hårtork, och för det andra, löd inte den för länge (mer än 10-15 sekunder), låt den svalna och du kan placera kylflänsen i mitten när du lödar med en hårtork fall i form av ett mynt eller en liten kylare.

Hur hanterar du Arduino-styrelsen?

Originalmodeller och många kloner är gjorda av material med tillräcklig styrka. Brädorna är täckta med ett skyddande skikt, spåren är jämna och ligger säkert på den tjocka textolitten.

Kanten på de minsta elementen är etsade ganska kvalitativt. Allt detta låter dig tolerera ganska allvarliga chocker och fall, mindre krökningar och vibrationer. Emellertid förekommer fall av kalllödning och icke-lödning.

Vibration och chock kan leda till förlust av kontakt, i vilket fall du kan gå med lödkolv eller värma brädan med en hårtork, var försiktig och inte blåsa av SMD-komponenterna.

Brädet hänvisar till fukt, som all elektrisk utrustning - negativt. Om du planerar att använda enheten på gatan - se till att köpa förseglade kontakter och höljen annars kan det få katastrofala konsekvenser:

1. Felaktig avläsning av signalen från de analoga sensorerna.

2. Falska positiver;

3. Kortslutningar av stiften mellan varandra och till marken (se början på artikeln).

Oxiden som bildas genom att arbeta i en fuktig miljö kan orsaka samma effekter som själva fukten, endast risken för kontaktförlust, böjning av element och spår läggs till.

rön

Linjen med Arduino-brädor skiljer sig inte från någon annan elektronik, den är också "rädd" för överbelastning, kortslutningar, vatten och chock. Du kommer inte att möta speciella finesser när du arbetar med det.

Var dock försiktig när du ansluter nya sensorer och andra ytterligare element, det är bättre att ringa igen eller kontrollera köpet på ett annat sätt. Det händer att perifera kretskort kan visa sig vara kortslutna, eftersom du aldrig vet vad du kan förvänta dig från dina kinesiska motsvarigheter.