Przenośne laboratorium Arduino: 25 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Cześć wszystkim….

Wszyscy znają Arduino. Zasadniczo jest to platforma do prototypowania elektronicznego typu open source. Jest to komputer z mikrokontrolerem jednopłytkowym. Jest dostępny w różnych formach Nano, Uno itp. Wszystkie służą do tworzenia projektów elektronicznych. Atrakcją Arduino jest to, że jest prosty, przyjazny dla użytkownika, open source i tani. Przeznaczony jest dla wszystkich, którzy nie znają się na elektronice. Jest więc szeroko stosowany przez studentów i hobbystów w celu uatrakcyjnienia realizacji swoich projektów.

Jestem studentem elektroniki, więc Arduino nie jest mi obce. Tutaj zmodyfikowałem Arduino Uno dla użytkowników Arduino, którzy nie wywodzą się z elektronicznego zaplecza (lub dla każdego). Więc tutaj przekonwertowałem płytkę Arduino Uno na „Przenośne laboratorium Arduino”. Pomaga wszystkim, którzy tego potrzebują, przenośny. Problemy związane z płytą Arduino polegają na tym, że potrzebuje zewnętrznego zasilacza i jest to goła płytka drukowana, więc surowe użytkowanie uszkadza płytkę drukowaną. Więc tutaj dodaję wewnętrzny zasilacz z wielofunkcyjnością i zapewniam osłonę ochronną na cały obwód. Tak więc tą metodą stworzyłem "Przenośne laboratorium Arduino" dla każdego z nich. Stworzyłem więc laboratorium elektroniczne, które mieści się w kieszeni. Jeśli nie jesteś w domu ani w laboratorium, ale musisz przetestować nowy pomysł w obwodzie, to jest to praktyczne. Jeśli Ci się spodoba, zapoznaj się z instrukcjami tworzenia…

Krok 1: Pełny plan

Planuję dodać zasilacz i osłonę na całość. Więc najpierw planujemy zasilanie.

Zasilacz

Do zasilania Arduino dodajemy ogniwo Li-ion. Ale jego napięcie to tylko 3,7V. Ale potrzebujemy zasilania 5V, więc dodajemy konwerter doładowania, który robi 5V z 3,7V. Do ładowania ogniwa Li-ion dodaj inteligentny obwód ładowarki, który utrzymuje ogniwo Li-ion w dobrym stanie. Aby wskazać stan niskiego napięcia akumulatora, dodaj dodatkowy obwód, aby wskazać, że wymaga ładowania. To jest planowanie sekcji zasilania.

Tutaj używamy tylko komponentów SMD do tego projektu. Ponieważ potrzebujemy małej płytki drukowanej. Również ta praca SMD poprawia twoje umiejętności. Dalej jest powłoka ochronna.

Osłona ochronna

Do pokrycia ochronnego planuję użyć plastykowych tabliczek imiennych. Planowany kształt ma kształt prostokąta i wykonuje otwory na porty I/O oraz port USB. Następnie zaplanuj dodanie plastikowych kolorowych naklejek jako dzieła sztuki, aby poprawić piękno.

Krok 2: Użyte materiały

Arduino Uno

Czarna plastikowa tabliczka z nazwą

Naklejki plastikowe (w różnych kolorach)

Ogniwo litowo-jonowe

Miedziany

Komponenty elektroniczne - układy scalone, rezystory, kondensatory, diody, cewki indukcyjne, diody LED (wszystkie wartości podano na schemacie obwodu)

Fevi-quick (klej błyskawiczny)

Lutować

Strumień

Śruby

Taśma dwustronna itp….

Elementy elektroniczne, takie jak rezystory, kondensatory itp. są pobierane ze starych płytek drukowanych. Zmniejsza projekt i daje lepszą Zdrową Ziemię poprzez redukcję odpadów. Film o rozlutowywaniu SMD podano powyżej. Proszę, obejrzyj to.

Krok 3: Użyte narzędzia

Narzędzia, których używam w tym projekcie są podane na powyższych zdjęciach. Wybierasz narzędzia, które są dla Ciebie odpowiednie. Lista narzędzi, z których korzystam znajduje się poniżej.

Stacja lutownicza

Wiertarka z wiertłem

Szczypce

Śrubokręt

Ściągacz izolacji

Nożyce

Linijka

Plik

Brzeszczot

Pinceta

Maszyna do dziurkowania papieru itp….

Ważne:- Używaj narzędzi ostrożnie. Unikaj wypadków spowodowanych narzędziami.

Krok 4: Schemat obwodu i projekt PCB

Schemat obwodu podano powyżej. Schemat obwodu rysuję w programie EasyEDA. Następnie obwód jest konwertowany na układ PCB za pomocą tego samego oprogramowania, a układ jest podany powyżej. Podano również plik Gerber i układ obwodu PDF podane poniżej jako pliki do pobrania.

Szczegóły obwodu

Pierwsza część to obwód zabezpieczający akumulator zawierający układ scalony DW01 i jeden mosfet IC 8205SS. Służy do ochrony przed zwarciem, ochrony przed przepięciami podczas ładowania i ochrony przed głębokim rozładowaniem. Te wszystkie funkcje zapewniane przez układ scalony i układ scalony sterują mosfetem w celu włączenia/wyłączenia akumulatora. Mosfety mają również wewnętrznie spolaryzowane diody, które umożliwiają bezproblemowe ładowanie akumulatora. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat zapraszam na mój BLOG, link znajduje się poniżej, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html

Druga część to obwód ładowania ogniw. Ogniwo Li-ion wymaga specjalnej troski o jego ładowanie. Tak więc ten układ ładowania TP4056 kontroluje proces ładowania w bezpieczny sposób. Jego prąd ładowania jest ustalony na 120mA i zatrzymuje proces ładowania, gdy ogniwo osiągnie napięcie 4,2V. Posiada również 2 diody LED stanu wskazujące stan ładowania i pełnego naładowania. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat zapraszam na mój BLOG, link znajduje się poniżej, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html

Trzecia część to obwód sygnalizacji niskiego poziomu naładowania baterii. Został zaprojektowany przez okablowanie wzmacniacza operacyjnego LM358 jako komparatora. Wskazuje przez włączenie diody led, kiedy ogniwo wymaga ładowania.

Ostatnia część to przetwornica doładowania 5V. Zwiększa napięcie ogniwa 3.7V do 5V dla Arduino. Został zaprojektowany przy użyciu układu scalonego MT3608. Jest to konwerter doładowania 2A. Zwiększa niskie napięcie za pomocą elementów zewnętrznych, takich jak cewka indukcyjna, dioda i kondensator. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o konwerterze doładowania i układzie, odwiedź mój BLOG, link znajduje się poniżej, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html

Procedury

Wydrukuj układ PCB na papierze błyszczącym (papier fotograficzny) za pomocą fotostatu lub drukarki laserowej

Pokrój go na pojedyncze układy za pomocą nożyczek

Wybierz dobry do dalszego przetwarzania

Krok 5: Transfer tonera (maskowanie)

Jest to metoda przeniesienia drukowanego układu PCB na platerowaną miedzią w celu procesu trawienia w produkcji PCB. Układ z papieru fotograficznego jest przenoszony na platerowany miedzią za pomocą obróbki cieplnej za pomocą żelaznej skrzynki. Następnie papier usuwamy wodą, inaczej nie uzyskamy idealnego układu bez uszkodzeń. Procedura punktowa jest podana poniżej.

Weź wymagany rozmiar platerowany miedzią

Wygładź jego krawędzie za pomocą papieru ściernego

Oczyść miedzianą stronę za pomocą papieru ściernego

Zastosuj wydrukowany układ do platerowanego miedzią, jak pokazano na obrazku i przyklej go na miejscu za pomocą wiolonczeli

Zakryj to innym papierem, takim jak gazeta

Podgrzej go (z boku zadrukowanego papieru) za pomocą żelaznego pudełka przez około 10-15 min

Poczekaj chwilę, aż się ochłodzi

Następnie umieść go w wodzie

Po minucie usuń papier, ostrożnie używając palców

Sprawdź, czy nie ma żadnych wad, jeśli występują, powtórz ten proces

Twój proces przenoszenia tonów (maskowanie) jest zakończony

Krok 6: Trawienie

Jest to chemiczny proces usuwania niechcianej miedzi z miedzi platerowanej na podstawie układu PCB. Do tego procesu chemicznego potrzebny jest roztwór chlorku żelazowego (roztwór do trawienia). Roztwór rozpuszcza nie zamaskowaną miedź do roztworu. Dzięki temu procesowi otrzymujemy płytkę drukowaną tak, jak w układzie PCB. Procedura tego procesu jest podana poniżej.

Weź zamaskowaną płytkę drukowaną, która została wykonana w poprzednim kroku

Weź proszek chlorku żelazowego w plastikowym pudełku i rozpuść go w wodzie (ilość proszku decyduje o stężeniu, wyższe stężenie przyspiesza proces, ale czasami uszkadza PCB zalecane jest średnie stężenie)

Zanurz zamaskowaną płytkę PCB w roztworze

Odczekaj kilka godzin (regularnie sprawdzaj, czy trawienie zostało zakończone, czy nie) (światło słoneczne również przyspiesza proces)

Po udanym wytrawieniu usuń maskę za pomocą papieru ściernego

Wygładź ponownie krawędzie

Wyczyść płytkę drukowaną

Zrobiliśmy PCB

Krok 7: Wiercenie

Wiercenie to proces wykonywania małych otworów w płytce drukowanej. Zrobiłem to za pomocą małej wiertarki ręcznej. Otwór służy do montażu elementów przewlekanych, ale używam tutaj tylko elementów SMD. Otwory służą więc do podłączenia przewodów do płytki drukowanej i otworów montażowych. Procedura jest podana poniżej.

Weź płytkę drukowaną i zaznacz miejsca, w których należy wykonać otwory

Użyj małego wiertła (<5mm) do wiercenia

Ostrożnie wywierć wszystkie otwory, nie uszkadzając płytki drukowanej

Wyczyść płytkę drukowaną

Zrobiliśmy proces wiercenia

Krok 8: Lutowanie

Lutowanie SMD jest nieco trudniejsze niż zwykłe lutowanie przewlekane. Głównymi narzędziami do tej pracy są pęseta i opalarka lub mikrolutownica. Ustaw pistolet na gorące powietrze na temp. 350C. Przegrzanie przez pewien czas powoduje uszkodzenie elementów. Tak więc nagrzewaj płytkę tylko w ograniczonym stopniu. Procedura jest podana poniżej.

Oczyść PCB za pomocą środka do czyszczenia PCB (alkohol izopropylowy)

Nałóż pastę lutowniczą na wszystkie pady w PCB

Umieść wszystkie elementy na podkładce za pomocą pęsety w oparciu o schemat obwodu

Dokładnie sprawdź, czy wszystkie komponenty są prawidłowe, czy nie

Zastosuj pistolet na gorące powietrze przy niskiej prędkości powietrza (wysoka prędkość powoduje niewspółosiowość elementów)

Upewnij się, że wszystkie połączenia są dobre

Oczyść płytkę PCB za pomocą roztworu IPA (środek do czyszczenia PCB)

Pomyślnie wykonaliśmy proces lutowania

Film o lutowaniu SMD podano powyżej. Proszę, obejrzyj to.

Krok 9: Podłączanie przewodów

To ostatni krok w tworzeniu PCB. W tym kroku podłączamy wszystkie niezbędne przewody do wywierconych otworów w płytce drukowanej. Przewody służą do podłączenia wszystkich czterech diod LED stanu, wejścia i wyjścia (nie podłączaj teraz przewodów do ogniwa Li-ion). Do podłączenia zasilania użyj przewodów oznaczonych kolorami. W celu połączenia przewodów najpierw nałóż topnik na pozbawiony izolacji koniec przewodu i na podkładce PCB, a następnie nałóż trochę lutu na pozbawiony izolacji koniec przewodu. Następnie umieść drut w otworze i przylutuj go, nakładając na niego trochę lutu. Dzięki tej metodzie tworzymy dobre połączenie drutowe z płytką drukowaną. Wykonanie tej samej procedury dla wszystkich pozostałych połączeń przewodów. OK. Więc zrobiliśmy połączenie przewodowe. Tak więc nasza produkcja PCB dobiega końca. W kolejnych krokach wykonamy okładkę dla całego zestawu.

Krok 10: Cięcie kawałków

To jest początek tworzenia okładek. Okładkę tworzymy za pomocą czarnej plastikowej tabliczki z nazwiskiem. Cięcie odbywa się za pomocą brzeszczotu do metalu. Planujemy umieszczenie ogniwa Li-ion i płytki drukowanej poniżej płytki Arduino. Stworzymy więc prostokątne pudełko o wymiarach nieco większych niż płytka Arduino. W tym procesie najpierw zaznaczamy wymiar Arduino na plastikowym arkuszu i rysujemy linie cięcia nieco większe. Następnie wyciąć 6 kawałków (6 stron) za pomocą piły do metalu i dwukrotnie sprawdzić, czy wymiar jest prawidłowy, czy nie.

Krok 11: Wykańczanie kawałków

W tym kroku wykańczamy krawędzie plastikowych kawałków za pomocą papieru ściernego. Wszystkie krawędzie każdego kawałka należy pocierać papierem ściernym i czyścić. W tej metodzie popraw również wymiar każdego kawałka w sposób precyzyjny.

Krok 12: Zrób otwór na piny USB i I/O

Tworzymy przenośne laboratorium. Potrzebuje więc pinów we/wy i portu USB dostępnego dla świata zewnętrznego. Trzeba więc zrobić otwory w plastikowej osłonie na te porty. W tym kroku stworzymy otwór na porty. Procedura jest podana poniżej.

Najpierw zaznacz wymiar pinu I/O (prostokątny) w górnej części i zaznacz wymiar portu USB w bocznej części

Następnie usuń porcję, wiercąc otwory przez zaznaczoną linię (wykonaj otwory do wewnątrz usuniętej części)

Teraz otrzymujemy nieregularne krawędzie, które z grubsza kształtujemy za pomocą szczypiec

Następnie wygładzić krawędzie małymi pilnikami

Teraz otrzymujemy gładką dziurę na porty

Oczyść kawałki

Krok 13: Podłączanie przełącznika

Potrzebujemy przełącznika do włączania/wyłączania przenośnego laboratorium Arduino i mamy diody LED stanu. Więc naprawiamy go po stronie przeciwnej do portu USB. Tutaj używamy do tego małego przełącznika suwakowego.

Zaznacz wymiar przełącznika w plastikowym kawałku, a także zaznacz położenie czterech diod LED nad nim

Za pomocą metody wiercenia usuń materiał w części przełącznika

Następnie jest wykańczany do kształtu przełącznika za pomocą plików

Sprawdź i upewnij się, że przełącznik pasuje do tego otworu

Zrób otwór na diody LED (średnica 5mm)

Ustaw przełącznik we właściwej pozycji i przykręć go do plastikowego elementu za pomocą wiertarki i śrubokręta

Krok 14: Sklej wszystkie części razem

Teraz wykonaliśmy całą pracę w kawałkach. Połączyliśmy go więc razem, tworząc prostokątny kształt. Do łączenia wszystkich kawałków używam super kleju (klej błyskawiczny). Następnie poczekaj na utwardzenie i ponownie nałóż klej o podwójnej sile i poczekaj na utwardzenie. Ale jedna rzecz, o której zapomniałem powiedzieć, wierzchnia część nie skleja się teraz, tylko przyklej pozostałe 5 sztuk.

Krok 15: Mocowanie baterii i płytki drukowanej

W poprzednim kroku stworzyliśmy pudełko w kształcie prostokąta. Teraz umieszczamy ogniwo Li-ion i płytkę drukowaną na dolnej stronie obudowy za pomocą taśmy dwustronnej. Szczegółowa procedura jest podana poniżej.

Wytnij dwa kawałki dwustronnego kawałka i przyklej go w dolnej części ogniwa litowo-jonowego i PCB

Podłącz przewody +ve i -ve z akumulatora do PCB we właściwej pozycji

Przyklej go do dolnej części pudełka, jak pokazano na powyższych zdjęciach

Krok 16: Podłączanie połączenia przełącznika

W tym kroku podłączamy przewody przełącznika z płytki drukowanej do przełącznika. Aby zapewnić dobre połączenie przewodów, najpierw nałóż trochę topnika na pozbawiony izolacji koniec przewodu i na nogi przełącznika. Następnie nałóż trochę lutu na końcówkę drutu i na nogę przełącznika. Następnie za pomocą pęsety i lutownicy podłącz przewody do przełącznika. Teraz wykonaliśmy pracę.

Krok 17: Podłączanie diod LED

Tutaj podłączymy wszystkie diody LED stanu do przewodów z PCB. W procesie łączenia zadbaj o właściwą polaryzację. Do każdego statusu używam różnych kolorów. Ty wybierasz swoje ulubione kolory. Szczegółowa procedura podana poniżej.

Zdejmij wszystkie końce przewodów na wymaganą długość i przytnij dodatkową długość nóg LED

Nałóż trochę topnika na koniec drutu i na nogi LED

Następnie nałóż trochę lutu na koniec drutu i nogi LED za pomocą lutownicy

Następnie połącz diodę LED i przewód we właściwej polaryzacji przez lutowanie

Umieść każdą diodę LED w otworach

Trwale napraw diodę LED za pomocą gorącego kleju

Wykonaliśmy naszą pracę

Krok 18: Łączenie Arduino z płytką drukowaną

To jest nasza ostatnia procedura łączenia obwodu. Tutaj łączymy naszą płytkę drukowaną z Arduino. Ale jest problem, gdzie łączymy PCB. W swoich poszukiwaniach sam znajduję rozwiązanie. Nie uszkadza płytki Arduino. We wszystkich płytkach Arduino Uno znajduje się bezpiecznik. Wyjmuję i podłączam PCB pomiędzy. Tak więc moc z USB trafia bezpośrednio tylko do naszej płytki drukowanej, a wyjście 5 V z płytki drukowanej trafia do płytki Arduino. Dzięki temu z powodzeniem łączymy płytkę drukowaną i Arduino, nie uszkadzając Arduino. Procedura jest podana poniżej.

Zastosuj trochę topnika do bezpiecznika Arduino

Używając pistoletu na gorące powietrze i pęsety bezpiecznie wyjmij bezpiecznik

Zdejmij przewody wejściowe i wyjściowe z naszej płytki drukowanej i przylutuj jej koniec

Podłącz uziemienie (-ve) wejścia i wyjścia (nasza płytka drukowana) do masy ciała USB za pomocą lutownicy (patrz na zdjęciach)

Podłącz wejście +ve (naszą płytkę drukowaną) do podkładki lutowniczej bezpiecznika, która jest blisko USB (patrz na zdjęciach)

Podłącz wyjście 5V +ve (nasza płytka drukowana) do drugiego pola lutowniczego bezpiecznika daleko od USB (patrz na zdjęciach)

Dokładnie sprawdź polaryzację i połączenie

Krok 19: Umieszczenie Arduino

Ostatnią częścią, której nie zamontowaliśmy, jest Arduino. Tutaj w tym kroku dopasowujemy Arduino w tym pudełku. Przed zamocowaniem Arduino w pudełku, bierzemy plastikową płytkę i wycinamy kawałek pasujący do plastikowego pudełka. Najpierw umieść plastikowy arkusz, a następnie umieść nad nim Arduino. Dzieje się tak dlatego, że płytka, którą wykonaliśmy, znajduje się poniżej, więc potrzebna jest izolacja izolacyjna między płytką a Arduino. W przeciwnym razie spowoduje to zwarcie między naszą płytką drukowaną a płytką Arduino. Plastikowy arkusz jest chroniony przed zwarciem. Ukończone zdjęcia pokazane powyżej. Teraz włącz zasilanie i sprawdź, czy działa, czy nie.

Krok 20: Dopasowanie górnej części

Tutaj łączymy ostatni kawałek plastiku, czyli górny kawałek. Wszystkie pozostałe elementy są sklejone, ale tutaj górny element jest mocowany za pomocą śrub. Ponieważ do jakiejkolwiek konserwacji potrzebowaliśmy dostępu do płytek drukowanych. Więc planuję zamontować górny element za pomocą śrub. Więc najpierw zrobiłem kilka otworów w 4 bokach za pomocą wiertarki z małymi wiertłami. Następnie przykręcamy go śrubokrętem z małymi śrubkami. W ten sposób dopasuj wszystkie 4 śruby. Teraz wykonaliśmy prawie całą pracę. Reszta pracy to zwiększenie piękna naszego przenośnego laboratorium. Bo teraz wygląd obudowy nie jest dobry. Więc w kolejnych krokach dodamy kilka dzieł sztuki, aby poprawić urodę. OK.

Krok 21: Zastosuj naklejki na 4 stronach

Nie nasza plastikowa obudowa nie wygląda świetnie. Więc dodajemy do niego kolorowe plastikowe naklejki. Używam cienkich naklejek stosowanych w pojazdach. Najpierw używam naklejek w kolorze popiołu na 4 boki. Najpierw sprawdź wymiary za pomocą linijki, a następnie wytnij niezbędne otwory na włącznik, diody i USB. Następnie przyklej go w boczne ścianki plastikowej obudowy. Wszystkie niezbędne obrazy są pokazane powyżej.

Krok 22: Zastosuj naklejki na górze i na dole

W tym kroku przyklej naklejki w pozostałej części górnej i dolnej części. Do tego używam czarnych naklejek. Najpierw narysuj wymiar górnej i dolnej strony, a następnie utwórz otwory na górne porty, a następnie przyklej je do górnej i dolnej strony. Teraz uważam, że ma całkiem przyzwoity wygląd. Ty wybierasz swoje ulubione kolory. OK.

Krok 23: Niektóre dzieła sztuki

W tym kroku wykorzystuję kilka dzieł sztuki, aby zwiększyć piękno. Najpierw dodaję żółte paski plastikowej naklejki przez boki portu I/O. Następnie dodaję małe niebieskie paski przez wszystkie boczne krawędzie. Następnie zrobiłem kilka niebieskich okrągłych kawałków za pomocą maszyny do dziurkowania papieru i dodałem je w górnej części. Teraz moja praca plastyczna została zakończona. Starasz się być lepszym ode mnie. OK.

Krok 24: Zastosuj symbol Arduino

To ostatni etap naszego projektu „Portable Arduino Lab”. Tutaj wykonałem symbol Arduino, używając tego samego materiału naklejki w kolorze niebieskim. Pięścią rysuję symbol Arduino na naklejce i wycinam go nożyczkami. Następnie przyklejam go do środka górnej części. Teraz wygląda bardzo pięknie. Zakończyliśmy nasz projekt. Wszystkie zdjęcia są pokazane powyżej.

Krok 25: Gotowy produkt

Powyższe zdjęcia przedstawiają mój gotowy produkt. Jest to bardzo przydatne dla wszystkich, którzy lubią Arduino. Bardzo to lubię. To niesamowity produkt. Jaka jest Twoja opinia? Proszę o komentarz.

Jeśli Ci się spodoba, proszę wesprzyj mnie.

Więcej szczegółów na temat obwodu Zapraszam na moją stronę BLOGU. Link podany poniżej.

0creativeengineering0.blogspot.com/

Aby uzyskać więcej interesujących projektów, odwiedź moje strony YouTube, Instructables i Blog.

Dzięki za odwiedzenie mojej strony projektu.

Do widzenia. Do zobaczenia……..