Құрылғыны тексеру және енгізу үшін Tinkercad -ты қалай қолдануға болады: 5 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Тізбекті модельдеу - бұл компьютерлік бағдарламалық қамтамасыз ету электрондық схеманың немесе жүйенің мінез -құлқын модельдейтін әдіс. Жаңа конструкцияларды схеманы немесе жүйені нақты құрастырусыз тексеруге, бағалауға және диагностикалауға болады. Электр тізбегінің симуляциясы жүйелік ақауларды жою іс жүзінде орындалмастан бұрын деректерді жинау үшін жүйенің ақаулықтарын жоюдың пайдалы құралы болуы мүмкін. Бұл дизайнерге жүйенің нақты құрылысына дейін дизайнның дұрыстығын және тиімділігін анықтауға мүмкіндік береді. Демек, пайдаланушы жүйелерді физикалық түрде құрмай -ақ, балама дизайнның артықшылықтарын зерттей алады. Жобалау кезеңінде емес, жобалау кезеңінде нақты жобалық шешімдердің әсерін зерттей отырып, жүйенің жалпы құны айтарлықтай төмендейді.

Сонымен, бағдарламалық жасақтаманы модельдеу - бұл тізбекті физикалық түрде жасамас бұрын жақсы әдіс. Tinkercad-бұл веб-модельдеу құралы, ол сіздің аппараттық құралдарыңызды, сондай-ақ бағдарламалық жасақтаманы ешқандай физикалық байланыссыз немесе тіпті ешқандай жабдықты сатып алмай тексеруге көмектеседі.

Сіз Arduino-да кіріс-шығыс түйреуіштерінің жетіспеушілігін сезіндіңіз бе? Егер сіз бірнеше тонна жарықдиодты жүргізгіңіз келсе немесе LED текшесін жасағыңыз келсе, менің ойымша, сіз енгізу -шығару түйреуіштерінің қажеттілігін сездіңіз. Сіз тек 3 түйреуішті Arduino көмегімен шексіз көп жарықдиодты жүргізе алатындығыңызды білесіз бе? Иә, ауысымдық регистрлер сізге бұл сиқырды жасауға көмектеседі. Бұл нұсқаулықта мен сізге 74HC595 ауысымдық регистрлердің көмегімен шексіз енгізу мен шығаруды қалай жүзеге асыруға болатынын көрсетемін. Мысал ретінде мен термометр мен люкс есептегіші бар цифрлық сағатты 7 сегментті алты дисплей арқылы жасаймын. Аппараттық схеманы жасамас бұрын мен Tinkercad -тегі схеманы модельдедім, өйткені бұлармен көп байланыс бар. Модельдеу сізге сенімділікті арттырады және сіз өзіңіздің тізбегіңізді физикалық сынақсыз және қатесіз тексере аласыз. Бұл қымбат аппараттық құралдар мен уақытты үнемдеуге көмектесетіні анық.

Сіз модельдеуге мына жерден кіре аласыз:

1 -қадам: Жабдықты жанып кетуден сақтаңыз

Басқа электронды схемалар сияқты, жарық диодты схемалар токқа өте сезімтал. Егер номиналды токтан (мысалы, 20мА) көп ток ағып кетсе, жарық диоды жанады. Тиісті резисторды таңдау схемаларды немесе жарық диодты жанбай дұрыс жарықтық үшін өте маңызды.

Tinkercad схемаларының керемет ерекшелігі бар. Бұл тізбек элементтері арқылы номиналды токтан артық ағып жатқанын көрсетеді. Келесі схемада мен жеті сегментті дисплейді ешқандай резисторсыз ауысым регистріне тікелей қостым. Бұл регистр үшін жеті сегментті дисплей үшін де қауіпсіз емес және екеуін де осы байланыс арқылы күйдіруге болады. Тинкеркад қызыл жұлдыздардан фактіні көрсетеді.

Келесі тізбекте мен жарық диодтың әр сегментіне бір 180 Ом резисторды қостым. Шамамен 14,5мА ток дисплейдің әр сегменті арқылы өтеді, ол дисплейге сақталады. Бірақ симуляциядан бұл қарсылық мәні IC үшін қауіпсіз емес екенін көруге болады. Ауысым регистрінің максималды ток сыйымдылығы 50мА. Осылайша, IC дисплей сегментінде үшке дейін қауіпсіз (14,5 x 3 = 43,5 мА). Егер IC -ге үштен көп сегмент кірсе, оны күйдіруге болады (мысалы, 14,5 x 4 = 58mA). Өндірушілердің көпшілігі бұл фактіге назар аудармайды. Олар тек дисплейді ескере отырып, резистордың мәнін есептейді.

Бірақ егер олар Тинкеркадтағы схеманы имитацияласа, бұл қатені жіберу мүмкіндігі нөлге тең болады. Өйткені Тинкеркад қызыл жұлдызды көрсетіп, сізді ескертеді.

Төмендегі суреттегідей жұлдызшаға тышқан курсорын апару жағдайын байқауға болады.

Келесі дизайн өте жақсы, мен дисплейдің әр сегменті үшін 470 Ом резисторды таңдаймын. Схеманы модельдеу кезінде атташе Arduino эскизі қолданылды.

2 -қадам: кернеуді, токты, қарсылық пен толқын пішінін өлшеңіз

Электр тізбегі үшін ток пен кернеуді өлшеу - үлкен қиындық, әсіресе бірнеше параллель өлшеулер қажет. Tinkercad модельдеу бұл мәселені өте оңай шеше алады. Сіз ток кернеуі мен қарсылықты өте оңай өлшей аласыз. Сіз мұны бір уақытта бірнеше филиал үшін жасай аласыз. Келесі қондырғы тізбектің жалпы тогы мен кернеуін көрсетеді.

Толқынның пішінін бақылау және жиілікті өлшеу үшін осциллографты қолдануға болады.

Жоғарыда орнатылған осциллографта Arduino сигналын көрсетеді. Сіз сонымен қатар бірнеше тармақтардың ағымы мен кернеуін өлшей аласыз, бұл өте тиімді. Егер сіз практикалық тізбектің мультиметрін қолдана отырып, бір уақытта бірнеше тармақтарды өлшегіңіз келсе, бұл өте қиын болады. Бірақ Tinkercad -те сіз мұны өте оңай жасай аласыз. Келесі тізбекте мен әр түрлі тармақтардан ток өлшеу үшін бірнеше амперметрді қолдандым.

3 -қадам: Бағдарламаны жазу және сериялық мониторды пайдалану

Tinkercad схемасының қызықты және пайдалы ерекшеліктерінің бірі - оның код редакторы бар және сіз Arduino мен ESP8266 үшін бағдарламаны тікелей оның ортасынан жаза аласыз. Сондай -ақ, блоктау режимін таңдау арқылы графикалық ортаны қолдана отырып бағдарлама құруға болады. Бұл бағдарламалау тәжірибесі жоқ жасаушы мен әуесқой үшін өте пайдалы.

Сонымен қатар, сізде кодты түзетуге болатын кіріктірілген отладчик бар. Отладчик сізге кодтағы қатені (қатені) анықтауға және оны түзетуге (жөндеуге) көмектеседі.

Tinkercad схемасында сонымен қатар сериялық монитор бар және сіз сенсордың мәнін бақылай аласыз және тізбекті оңай жөндей аласыз. Келесі схема PIR & ультрадыбыстық сенсорды сынау және = сериялық монитордағы деректерді бақылау үшін пайдаланылды.

Сіз схемаға мына сілтемеден кіре аласыз:

4 -қадам: Үлкен және күрделі схеманы имитациялау (термометр мен люкс метрі бар сағат)

Tinkercad -те сіз кез келген күрделі схеманы іс жүзінде жасамас бұрын имитациялай аласыз. Бұл сізге құнды уақытты үнемдеуге мүмкіндік береді. Күрделі тізбекте қателесу мүмкіндігі өте үлкен. Егер сіз оны Tinkercad -те сынап көрсеңіз, бұл өте тиімді болуы мүмкін, себебі сіздің схемаңыз мен бағдарламаңыз жұмыс істейтінін немесе болмайтынын білесіз. Нәтижесінде сіз өзіңіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес тізбекті өзгерте және жаңарта аласыз.

Мен Тинкеркадта күрделі схеманы модельдедім, бұл термометр мен люкс метрі бар сағаттық схема. Схема 5В реттегіші бар 9В батареядан қуат алады. Уақытты сағат, минут және секундпен көрсету үшін алты, жеті сегментті дисплей қолданылады. Уақытты реттеу үшін бір аналогты кірісті қолданатын төрт түйме қолданылады. Дабылды орнату үшін дыбыстық сигнал қосылады. LM35 IC қоршаған ортаның температурасын сезу үшін қолданылады. Люкс өлшеу үшін сыртқы жарық сенсоры қолданылады.

Сандық түйме қосқышы Arduino pin 7 үшін қолданылады. Бұл түймені ауыстыру опцияны өзгерту үшін қолданылады. Әдепкі бойынша, ол уақытты көрсетеді немесе сағат режимінде жұмыс істейді. Бірінші басу үшін ол температураны көрсетеді, ал екінші басу үшін люкс деңгейін көрсетеді.

5 -қадам: Аппараттық құралдарды қолдану

Схеманы имитациялаудан және бағдарламаны және қарсылық мәнін реттегеннен кейін бұл схеманы іс жүзінде іске асырудың тамаша уақыты. Егер сіз бір жерде көрсету үшін прототип жасағыңыз келсе, практикалық схеманы тақтаға енгізуге болады. Нан тақтасы схемасының кейбір артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Нан тақтасының негізгі артықшылығы - оны оңай өзгертуге болады және бұл үшін дәнекерлеу қажет емес. Екінші жағынан, тақта схемасының қосылуы өте оңай болуы мүмкін және күрделі тізбекті анықтау өте қиын.

Егер сіз оны практикалық түрде қолданғыңыз келсе, дәнекерленген ПХД схемасы жақсы. Сіз өзіңіздің ПХД тізбегін үйде өте оңай жасай аласыз. Ол үшін арнайы құралдар қажет емес. Егер сіз DIY ПХД туралы білгіңіз келсе, мына нұсқауларды орындауға болады.

1. Үйде дайындалған ПХД-қадамдық қадам бойынша.

2. Пиномелеан арқылы ПХД жасау бойынша нұсқаулық

Сондай -ақ, кәсіби ПХД үшін Интернетте тапсырыс беруге болады. Бірнеше өндірушілер ПХД басып шығару қызметін өте төмен бағамен ұсынады. SeeedStudio Fusion PCB және JLCPCB - екі көрнекті қызмет провайдері. Сіз осының бірін қолдана аласыз.

[Ескерту: Кейбір суреттер интернеттен жиналған.]

Electronics Tips & Tricks Challenge екінші жүлдесі