Портативная лаборатория Arduino: 25 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Всем привет….

Все знакомы с Ардуино. По сути, это платформа для электронного прототипирования с открытым исходным кодом. Это одноплатный компьютер с микроконтроллером. Он доступен в различных формах Nano, Uno и т. Д. Все они используются для создания электронных проектов. Привлекательность Arduino в том, что она проста, удобна в использовании, имеет открытый исходный код и дешево. Он предназначен для всех, кто не знаком с электроникой. Таким образом, он широко используется студентами и любителями, чтобы выполнять свои проекты более привлекательно.

Я студент-электронщик, поэтому знаком с Arduino. Здесь я модифицировал Arduino Uno для пользователей Arduino, которые не имеют электронного фона (или для всех). Итак, здесь я преобразовал плату Arduino Uno в «портативную лабораторию Arduino». Это помогает всем, кому он нужен портативный. Проблемы, связанные с платой Arduino, заключаются в том, что ей нужен внешний источник питания, и это голая печатная плата, поэтому грубое использование повреждает печатную плату. Итак, здесь я добавляю внутренний источник питания с многофункциональностью и обеспечиваю защитное покрытие для всей схемы. Таким образом, я создал «портативную лабораторию Arduino Lab» для каждого. Итак, я создал электронную лабораторию, которая поместится в вашем кармане. Если вас нет дома или в лаборатории, но вам нужно протестировать новую идею в цепи, тогда это будет практичным. Если вам это нравится, прочтите, пожалуйста, инструкции по созданию…

Шаг 1. Полный план

Планирую добавить блок питания и крышку на всю. Итак, сначала мы планируем источник питания.

Источник питания

Для питания Arduino мы добавляем литий-ионный аккумулятор. Но его напряжение всего 3,7 В. Но нам нужен источник питания 5 В, поэтому мы добавляем повышающий преобразователь, который делает 5 В с 3,7 В. Для зарядки литий-ионного элемента добавьте интеллектуальную схему зарядного устройства, которая поддерживает литий-ионный элемент в хорошем состоянии. Для индикации состояния низкого напряжения аккумулятора добавьте дополнительную цепь, чтобы указать, что батарея нуждается в подзарядке. Это план блока питания.

Здесь мы используем только SMD-компоненты для этого проекта. Потому что нам нужна печатная плата небольшого размера. Также эта SMD работа улучшит ваши навыки. Далее идет защитное покрытие.

Защитное покрытие

В качестве защитного покрытия планирую использовать пластиковые таблички с именами. Строганная форма имеет прямоугольную форму и делает отверстия для портов ввода / вывода и порта USB. Затем планируйте добавить несколько цветных пластиковых наклеек в качестве художественного произведения, чтобы улучшить красоту.

Шаг 2: Используемые материалы

Ардуино Уно

Табличка из пластика черного цвета

Пластиковые наклейки (разных цветов)

Литий-ионный аккумулятор

Медная оболочка

Электронные компоненты - IC, резисторы, конденсаторы, диоды, индукторы, L. E. D (все значения указаны на принципиальной схеме)

Феви-квик (мгновенный клей)

Припой

Поток

Винты

Двусторонний скотч и т. Д.

Электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и т. Д., Взяты из старых печатных плат. Это сокращает проект и дает лучшую Здоровую Землю за счет сокращения отходов. Видео о распайке SMD приведено выше. Пожалуйста, посмотрите это.

Шаг 3. Используемые инструменты

Инструменты, которые я использую в этом проекте, представлены на изображениях выше. Вы выбираете инструменты, которые подходят именно вам. Список инструментов, которые я использую, приведен ниже.

Паяльная станция

Сверлильный станок со сверлом

Плоскогубцы

Отвертка

Инструмент для зачистки проводов

Ножницы

Правитель

Файл

Ножовка

Пинцет

Машина для перфорации бумаги и т. Д.

Важно: - Осторожно используйте инструменты. Избегайте несчастных случаев из-за инструментов.

Шаг 4: принципиальная схема и дизайн печатной платы

Принципиальная схема приведена выше. Принципиальную схему я рисую в программе EasyEDA. Затем схема преобразуется в компоновку печатной платы с использованием того же программного обеспечения, и компоновка приведена выше. Также предоставляется файл Gerber и схема схемы в формате PDF, приведенные ниже в виде файлов для загрузки.

Детали схемы

Первая часть - это схема защиты аккумулятора, содержащая IC DW01 и один МОП-транзистор IC 8205SS. Он используется для защиты от короткого замыкания, защиты от перенапряжения и защиты от глубокого разряда. Все эти функции, предоставляемые ИС, и ИС контролируют МОП-транзистор для включения / выключения батареи. МОП-транзисторы также имеют внутренние диоды с обратным смещением для беспроблемной зарядки аккумулятора. Если вам интересно узнать об этом больше, посетите мой БЛОГ, ссылка приведена ниже, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html

Вторая часть - это схема зарядки аккумулятора. Литий-ионный аккумулятор требует особого ухода за его зарядкой. Таким образом, эта зарядная микросхема TP4056 безопасно контролирует процесс зарядки. Его зарядный ток составляет 120 мА, и он останавливает процесс зарядки, когда аккумулятор достигает 4,2 В. Также он имеет 2 светодиода состояния для индикации состояния зарядки и полной зарядки. Если вам интересно узнать об этом больше, посетите мой БЛОГ, ссылка приведена ниже, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html

Третья часть - это схема индикации низкого заряда батареи. Он разработан путем подключения операционного усилителя LM358 в качестве компаратора. Это указывает включением светодиода, когда ячейка нуждается в зарядке.

Последняя часть - это повышающий преобразователь 5 В. Это повышение напряжения ячейки 3,7 В до 5 В для Arduino. Он разработан с использованием микросхемы MT3608. Это повышающий преобразователь на 2 А. Это повышение низкого напряжения за счет использования внешних компонентов, таких как катушка индуктивности, диод и конденсатор. Если вам интересно узнать больше о повышающем преобразователе и схеме, посетите мой БЛОГ, ссылка приведена ниже, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html

Процедуры

Распечатайте макет печатной платы на глянцевой бумаге (фотобумаге) на фотостатической машине или лазерном принтере

Разрежьте его на отдельные макеты с помощью ножниц

Выбираем хороший для дальнейшей обработки

Шаг 5: перенос тонера (маскирование)

Это метод переноса распечатанного макета печатной платы на медное покрытие для процесса травления при изготовлении печатной платы. Макет фотобумаги перенесен на медь с помощью термообработки с помощью железного ящика. Затем бумага удаляется водой, иначе мы не получим идеального макета без каких-либо повреждений. Точечная процедура приведена ниже.

Возьмите медную оболочку необходимого размера

Сгладьте края наждачной бумагой

Очистите медную сторону наждачной бумагой

Нанесите распечатанный макет на медное покрытие, как показано на изображении, и приклейте его на место с помощью виолончельной ленты

Закройте это другой бумагой, например газетой

Нагрейте его (с той стороны, где лежала бумага с печатью) в железном ящике в течение 10-15 минут

Подождите некоторое время, чтобы остыть

Затем поместите его в воду

Через минуту осторожно пальцами удалите бумагу

Проверьте наличие дефектов, если они есть, повторите этот процесс

Ваш процесс передачи тона (маскировка) завершен

Шаг 6: травление

Это химический процесс удаления нежелательной меди с медного покрытия на основе схемы печатной платы. Для этого химического процесса нам понадобится раствор хлорида железа (травильный раствор). Раствор растворяет немаскированную медь в растворе. Таким образом, мы получаем печатную плату, как на макете печатной платы. Процедура этого процесса приведена ниже.

Возьмите замаскированную печатную плату, которая была сделана на предыдущем шаге

Возьмите порошок хлорида железа в пластиковую коробку и растворите его в воде (количество порошка определяет концентрацию, более высокая концентрация ускоряет процесс, но иногда она повреждает печатную плату, рекомендуется средняя концентрация)

Погрузите замаскированную печатную плату в раствор

Подождите несколько часов (регулярно проверяйте, завершено ли травление) (солнечный свет также ускоряет процесс)

После успешного протравливания удалите маску наждачной бумагой

Снова разгладить края

Очистите печатную плату

Мы сделали печатную плату

Шаг 7: сверление

Сверление - это процесс проделывания небольших отверстий в печатной плате. Я сделал это с помощью небольшого ручного сверлильного станка. Отверстие делается для сквозных компонентов, но здесь я использую только SMD-компоненты. Таким образом, отверстия предназначены для подключения проводов к печатной плате и отверстиям для крепления. Порядок действий приведен ниже.

Возьмите печатную плату и отметьте, где нужно сделать отверстия

Для сверления используйте небольшую коронку (<5 мм)

Тщательно просверлите все отверстия, не повредив печатную плату

Очистите печатную плату

Мы сделали процесс сверления

Шаг 8: пайка

Пайка SMD немного сложнее, чем обычная пайка сквозных отверстий. Основные инструменты для этой работы - пинцет и термофен или микропаяльник. Установите термофен на температуру 350 ° C. При нагревании некоторое время повреждает компоненты. Поэтому прикладывайте к печатной плате только ограниченное количество тепла. Порядок действий приведен ниже.

Очистите печатную плату с помощью очистителя для печатных плат (изопропиловый спирт)

Нанесите паяльную пасту на все контактные площадки печатной платы

Поместите все компоненты на его площадку с помощью пинцета в соответствии со схемой

Дважды проверьте правильность положения всех компонентов

Используйте термофен на низкой скорости воздуха (высокая скорость вызывает смещение компонентов)

Убедитесь, что все соединения в порядке

Очистите печатную плату с помощью раствора IPA (очиститель печатных плат)

Мы успешно выполнили процесс пайки

Видео о пайке SMD приведено выше. Пожалуйста, посмотрите это.

Шаг 9: Подключение проводов

Это последний этап изготовления печатной платы. На этом этапе мы подключаем все необходимые провода к просверленным отверстиям в печатной плате. Провода используются для подключения всех четырех светодиодов состояния, входа и выхода (не подключайте провода к литий-ионному элементу сейчас). Для подключения блока питания используйте провода с цветовой кодировкой. Для соединения проводов сначала нанесите флюс на зачищенный конец провода и в контактную площадку печатной платы, а затем нанесите немного припоя на зачищенный конец провода. Затем поместите провод в отверстие и припаяйте его, нанеся на него припой. Этим методом мы создаем хорошее соединение проводов с печатной платой. Проделайте ту же процедуру для всех остальных соединений проводов. OK. Итак, мы сделали проводное соединение. Итак, изготовление печатной платы почти закончено. На следующих этапах мы сделаем обложку для всей установки.

Шаг 10: вырезание кусочков

Это начальный этап изготовления обложки. Обложку создаем с помощью черной пластиковой таблички с названием. Резка производится ножовкой. Мы планируем разместить литий-ионный аккумулятор и печатную плату под платой Arduino. Итак, мы собираемся создать прямоугольную коробку размером немного больше, чем плата Arduino. Для этого сначала мы отмечаем размер Arduino на пластиковом листе и рисуем линии разреза немного больше по размеру. Затем отрежьте 6 частей (6 сторон) с помощью ножовки и дважды проверьте, правильный ли размер.

Шаг 11: Завершение работ

На этом этапе мы обработаем края пластиковых деталей наждачной бумагой. Все края каждой детали протираем наждачной бумагой и зачищаем. Также этим методом точно скорректируйте размер каждой детали.

Шаг 12: Сделайте отверстие для USB и контактов ввода / вывода

Создаем переносную лабораторию. Поэтому ему нужны контакты ввода-вывода и USB-порт, доступные для внешнего мира. Поэтому нужно было проделать отверстия в пластиковой крышке для этих портов. Итак, на этом этапе мы собираемся создать отверстие для портов. Порядок действий приведен ниже.

Сначала отметьте размер контакта ввода / вывода (прямоугольная форма) в верхней части и отметьте размер порта USB на боковой части

Затем удалите часть, просверлив отверстия через отмеченную линию (проделайте отверстия внутрь к удаленной части)

Теперь у нас есть края неправильной формы, это примерно форма с помощью плоскогубцев

Затем обработайте края сглаженными небольшими напильниками

Теперь получаем ровное отверстие для портов

Очистите кусочки

Шаг 13: Подключение коммутатора

Нам нужен переключатель для включения / выключения портативной лаборатории Arduino, и у нас есть светодиоды состояния. Поэтому закрепляем его на стороне, противоположной USB-порту. Для этого мы используем небольшой ползунковый переключатель.

Отметьте размер переключателя на пластиковом элементе, а также отметьте положение четырех светодиодов над ним

Используя метод сверления, удалите материал в части переключателя

Затем он доводит до формы переключателя с помощью файлов

Убедитесь, что переключатель вставлен в это отверстие

Сделайте отверстие для светодиодов (диаметром 5 мм)

Зафиксируйте переключатель в его положении и прикрутите его к пластмассовой детали с помощью сверла и отвертки

Шаг 14: склейте все детали вместе

Теперь мы закончили всю работу по кусочкам. Итак, мы соединили его вместе, чтобы сформировать прямоугольную форму. Для соединения всех деталей использую суперклей (моментальный клей). Затем дождитесь его застывания и снова нанесите клей, чтобы удвоить силу, и дождитесь его застывания. Но вот одну вещь я забыл вам сказать, верхняя часть сейчас не клеится, только приклеиваем остальные 5 штук.

Шаг 15: Установка батареи и печатной платы

Мы создали прямоугольную коробку на предыдущем шаге. Теперь поместим литий-ионный аккумулятор и печатную плату в нижнюю часть корпуса с помощью двусторонней ленты. Подробная процедура приведена ниже.

Отрежьте две части двусторонней детали и приклейте их к нижней стороне литий-ионного элемента и печатной платы

Подключите плюсовой и минусовой провода от аккумулятора к печатной плате в правильном положении

Вставьте его в нижнюю часть коробки, как показано на изображениях выше

Шаг 16: Подключение коммутатора Подключение

На этом этапе мы подключаем провода переключателя от печатной платы к переключателю. Для надежного соединения проводов сначала нанесите немного флюса на зачищенный конец провода и на ножки переключателя. Затем нанесите немного припоя на конец провода и ножку переключателя. Затем с помощью пинцета и паяльника подсоедините провода к переключателю. Теперь мы сделали работу.

Шаг 17: Подключение светодиодов

Здесь мы собираемся подключить все светодиоды состояния к проводам от печатной платы. В процессе подключения соблюдайте полярность. Для каждого статуса я использую разные цвета. Вы выбираете любимые цвета. Подробная процедура приведена ниже.

Зачистите все концы проводов до необходимой длины и отрежьте лишнюю длину ножек светодиода

Нанесите флюс на конец провода и на ножки светодиода

Затем нанесите припой на конец провода и ножки светодиода с помощью паяльника

Затем соедините светодиод и провод с правильной полярностью путем пайки

Поместите каждый светодиод в отверстия

Надежно закрепите светодиод горячим клеем

Мы сделали свою работу

Шаг 18: подключение Arduino к печатной плате

Это наша последняя процедура подключения схемы. Здесь мы подключаем нашу печатную плату к Arduino. Но есть проблема, где мы подключаем плату. В своих поисках я сам нахожу решение. Это не повредит плату Arduino. Во всех платах Arduino Uno есть предохранитель. Я снимаю его и подключаю между ними плату. Таким образом, питание от USB идет напрямую только на нашу печатную плату, а выходное напряжение 5 В на печатной плате идет на плату Arduino. Таким образом, мы успешно соединили печатную плату и Arduino, не повредив Arduino. Порядок действий приведен ниже.

Нанесите флюс на предохранитель Arduino

Используя термофен и пинцет, аккуратно извлеките предохранитель

Зачистите входные и выходные провода нашей печатной платы и припаяйте ее конец

Подключите заземление (-ve) входа и выхода (наша печатная плата) к заземлению корпуса USB с помощью паяльника (см. На изображениях)

Подключите вход + ve (наша печатная плата) к контактной площадке предохранителя, которая находится рядом с USB (см. Изображения)

Подключите выход 5V + ve (наша печатная плата) к другой площадке для пайки предохранителя вдали от USB (см. Изображения)

Дважды проверьте полярность и подключение

Шаг 19: Размещение Arduino

Последняя часть, которую мы не установили, - это Arduino. Здесь, на этом этапе, мы устанавливаем Arduino в эту коробку. Перед тем, как закрепить Arduino в коробке, мы берем пластиковый лист и вырезаем кусок, который подходит для пластиковой коробки. Сначала поместите пластиковый лист, а затем поместите на него Arduino. Это связано с тем, что печатная плата, которую мы сделали, расположена ниже, поэтому между печатной платой и Arduino необходима изоляционная изоляция. В противном случае это вызовет короткое замыкание между нашей печатной платой и платой Arduino. Пластиковый лист защищен от короткого замыкания. Готовые изображения показаны выше. Теперь включите блок питания и проверьте, работает он или нет.

Шаг 20: установка верхней части

Здесь мы соединяем последнюю пластиковую деталь, то есть верхнюю деталь. Все остальные части склеены вместе, но здесь верхняя часть крепится с помощью шурупов. Потому что для любого обслуживания нам нужен был доступ к печатным платам. Поэтому я планирую прикрепить верхнюю часть с помощью шурупов. Итак, сначала я проделал несколько отверстий с четырех сторон, используя сверло с небольшими сверлами. Затем прикрутил отверткой с маленькими винтами. Таким способом уложите все 4 винта. Сейчас мы сделали практически всю работу. Остальная часть работы - сделать нашу портативную лабораторию еще более красивой. Потому что сейчас корпус выглядит не очень хорошо. Итак, на следующих этапах мы добавим несколько произведений искусства, чтобы улучшить красоту. OK.

Шаг 21: нанесите наклейки на 4 стороны

Не наш пластиковый корпус выглядит не лучшим образом. Итак, мы добавляем к нему несколько цветных пластиковых наклеек. Я использую тонкие наклейки, которые используются в автомобилях. Сначала я использую наклейки пепельного цвета для 4 сторон. Сначала проверьте размеры с помощью линейки, а затем вырежьте необходимые отверстия для переключателя, светодиодов и USB. Затем воткните его в боковые стенки пластикового корпуса. Все необходимые изображения показаны выше.

Шаг 22: нанесите наклейки на верхнюю и нижнюю стороны

На этом этапе приклейте наклейки на остальную верхнюю и нижнюю стороны. Для этого я использую черные наклейки. Сначала нарисуйте размер верхней и нижней стороны, затем создайте отверстия для верхних портов, а затем приклейте их к верхней и нижней стороне. Теперь я считаю, что у него довольно приличный вид. Вы выбираете свои любимые цвета. OK.

Шаг 23: немного художественных работ

На этом этапе я использую несколько произведений искусства, чтобы усилить красоту. Сначала я добавляю желтые полоски пластиковой наклейки по бокам порта ввода-вывода. Затем добавляю маленькие синие полоски через все боковые края. Затем я сделал несколько голубых круглых деталей с помощью дырокола для бумаги и добавил их в верхнюю часть. Теперь моя художественная работа завершена. Вы пытаетесь стать лучше меня. OK.

Шаг 24: примените символ Arduino

Это последний этап нашего проекта «Portable Arduino Lab». Здесь я сделал символ Arduino, используя тот же материал наклейки синего цвета. Сначала я рисую символ Arduino на наклейке и разрезаю его ножницами. Затем приклеиваю к центру верхней стороны. Теперь это выглядит очень красиво. Мы завершили наш проект. Все изображения показаны выше.

Шаг 25: Готовый продукт

На изображениях выше показан мой готовый продукт. Это очень полезно для всех, кто любит Arduino. Мне это очень нравится. Это потрясающий продукт. Каково твое мнение? Прокомментируйте, пожалуйста.

Если вам это нравится, пожалуйста, поддержите меня.

Для получения более подробной информации о схеме посетите мою страницу в БЛОГЕ. Ссылка приведена ниже.

0creativeengineering0.blogspot.com/

Для более интересных проектов посетите мои страницы YouTube, Instructables и Blog.

Спасибо, что посетили страницу моего проекта.

До свидания. Увидимся……..