Создание пользовательского испытательного стенда Arduino с использованием Wirewrapping: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Это руководство покажет вам простой способ подключения Arduino Nano к различным коммутационным платам для печатных плат. Этот проект появился во время моих поисков эффективного, но неразрушающего способа соединения нескольких модулей.

У меня было пять модулей, которые я хотел соединить:

• Ардуино
• 5-дюймовая сенсорная ЖК-панель с графическим дисплеем 800x480 от Haoyu electronics
• Устройство чтения SD-карт
• Блок часов реального времени DS1302
• Приемопередатчик MAX485 RS-485 / RS-422

Сенсорная панель и модули часов реального времени ранее использовались в моих проектах «Часы Дали» и «Радужный синтезатор», но эти прототипы были созданы на макете и были разобраны, чтобы освободить место для новых проектов.

Мне стало ясно, что наличие всех этих модулей вместе в постоянном приспособлении позволит мне тратить больше времени на написание программного обеспечения и меньше на разводку на макетной плате. В то же время я не хотел постоянно что-либо паять, чтобы сохранить модули для использования в будущем.

В этом руководстве показано, как я собрал все это вместе, используя проволочную обмотку.

Шаг 1: Планирование соединений

Моим первым шагом было наметить, как подключить все модули к доступным контактам на Arduino Nano. Дисплей и SD-карта являются модулями SPI. SPI - это шина, поэтому линии CLK, MISO и MOSI могут быть последовательно подключены к модулям, которым он нужен, вместе с питанием. Однако для каждого потребуется свой собственный вывод CS (Chip Select).

Я решил установить модуль RTC на отдельные контакты, потому что более ранние эксперименты показали мне, что он не совсем совместим с SPI. Модули приемопередатчика также нуждались в собственных выводах.

После картирования всего, я обнаружил, что это выглядит так:

• Arduino Pin GND -> LCD GND -> SD Card GND -> Transceiver GND -> RTC 5V
• Вывод Arduino 5V -> LCD 5V -> SD Card 5V -> Transceiver VCC -> RTC VCC
• Arduino Pin 13 -> LCD CLK -> SD-карта CLK
• Arduino Pin 12 -> LCD MISO -> SD-карта MISO
• Arduino Pin 11 -> LCD MOSI -> SD-карта MOSI
• Вывод 10 Arduino -> LCD CS
• Вывод 9 Arduino -> LCD PD
• Вывод 2 Arduino -> ЖК-дисплей INT
• Вывод 8 Arduino -> RTC CLK
• Вывод 7 Arduino -> RTC DAT
• Вывод 6 Arduino -> RTC RST
• Вывод 4 Arduino -> SD-карта CS
• Вывод 14 Arduino -> DI приемопередатчика
• Вывод 15 Arduino -> трансивер DE
• Вывод 16 Arduino -> Трансивер RE
• Вывод 17 Arduino -> Трансивер RO

Контакты 0 и 1 используются интерфейсом USB, поэтому они были запрещены. Цифровые контакты 3, 5, 18 и 19 остались свободными, как и аналоговые входы с A4 по A7, что позволяет расширить их в будущем.

Шаг 2: проблема с перемычками и обмоткой в качестве решения

Первоначально я пытался соединить все с помощью коротких Y-образных кабелей с обжатием на заказ. Однако обжимные устройства и соединители предназначены для одновременного подключения только одного провода. Втиснуть несколько проводов в один корпус было сложно, и это приводило к хрупким соединениям, которые длились недолго. Мало того, что процесс обжима отнимал много времени, после использования разъемы могли отсоединяться от контактов, что приводило к дополнительным потерям времени на отслеживание периодических неисправностей.

Я всегда хотел попробовать обмотку проволоки, поэтому подумал, что это хорошая возможность сделать это. После некоторого исследования я купил на eBay инструмент WSU-30 M, несколько удлиненных однорядных заголовков длиной 19 мм и провод для намотки проводов 30 AWG.

Накрутка проволоки как технология имеет долгую историю. Это был популярный способ создания цифровых компьютеров в 60-х, 70-х и 80-х годах, который часто использовался в телефонных центральных офисах. Несмотря на то, что в массовом производстве печатные платы были устаревшими, обмотка проводов имеет следующие преимущества для любителей:

• Недорого и быстро
• Легко наносится и легко снимается
• Он работает с контактными разъемами, которые припаяны ко многим коммутационным платам.
• Образует длительную и надежную связь
• Он позволяет несколько подключений к каждой точке и из каждой точки (при использовании длинных заголовков)

Шаг 3: Подготовка Arduino Nano

Следующим шагом была подготовка моей Arduino Nano. У меня была Arduino Nano без каких-либо заголовков, что оказалось удобно, так как я хотел припаять очень длинные контакты заголовка к верхней стороне, чтобы я мог видеть ярлыки во время наматывания проводов.

Я также припаял несколько удлиненных заголовков к крошечной коммутационной плате, которая шла вместе с панелью дисплея.

На модуле приемопередатчика винтовые клеммы находились на противоположной стороне от разъемов, поэтому я снял их и переместил на ту же сторону, что и разъемы.

На других платах короткие заглушки уже припаяны с нужной стороны, поэтому я оставил их как есть.

Шаг 4: Дизайн лотка

Я хотел иметь возможность установить всю электронику в задней части подставки для ЖК-дисплея, которую я создал для своих инструктируемых часов Dali Clock, поэтому я смоделировал что-то в OpenSCAD. Я сделал вырезы для различных досок, которые хотел установить.

После того, как я распечатал лоток, я приклеил все модули на место горячим клеем.

Шаг 5: процесс обертывания

Процесс наматывания проволоки состоит из четырех этапов: измерения, резки, снятия изоляции и упаковки.

Я отмеряю достаточно провода, чтобы охватить две точки, которые я хочу соединить, плюс дополнительный дюйм на каждом конце для обертывания. Затем я снимаю 1 дюйм изоляции с каждого конца и с помощью инструмента наматываю провод на столб.

Вот точная техника, которую я использую, которую вы можете увидеть в моем демонстрационном видео:

• Я измеряю расстояние между двумя точками, которые хочу соединить
• Я отмечаю пальцами желаемую длину, затем прибавляю линейкой два дюйма.
• Я отрезал провод до длины
• Я отмеряю 1 и 1/4 дюйма от конца
• Затем вставляю конец в отверстие на приспособлении для упаковки.
• Я протягиваю проволоку в щель режущего лезвия.
• Я выдергиваю провод с другого конца, обнажая один дюйм провода
• Повторяю процесс для другой стороны проволоки

Зачистив провод с обоих концов, я вставляю оголенный конец провода в корпус инструмента для намотки проводов так, чтобы оголенный участок выходил из выемки сбоку. Затем я сдвигаю наконечник вниз по столбу и поворачиваю его на несколько оборотов, слегка удерживая инструмент, чтобы он мог подниматься вверх при намотке.

При хорошем соединении на стойке останется около 7 витков провода. Если витки наложены друг на друга, не давите на инструмент так сильно!

ОБНОВЛЕНИЕ: Некоторые из вас отметили, что изоляция должна оборачиваться вокруг стойки для снятия напряжения. Я включил две фотографии, чтобы показать разницу.

Шаг 6: обмотка всей платы проводом

Это показывает плату после того, как я обмотал все соединения проводом. Попутно я сделал несколько ошибок, но их легко исправить, обрезав провода и используя пинцет, чтобы развернуть концы столбов.

Я предлагаю делать это по частям и проверять вашу работу с помощью мультиметра или путем включения и тестирования каждого компонента. Это намного сложнее исправить, когда есть несколько слоев проводов.

Мой готовый продукт выглядит немного неаккуратно, но если вы хотите, вы можете быть немного осторожнее с маршрутизацией или использовать разные цвета, чтобы все было понятно.

Даже если он не выглядит красиво, он намного прочнее макета! Но большой бонус заключается в том, что если вы когда-нибудь захотите разобрать его, вы сможете сделать это легко, не повредив ни Arduino Nano, ни штыревые разъемы на отдельных платах!

Шаг 7: Совместимые проекты

Готовая доска позволит вам реализовать такие проекты:

• Цифровые часы с плавлением в стиле 80-х
• Радужное пианино с подсветкой и Arduino (требуются внешние компоненты)