Tạo băng ghế thử nghiệm Arduino tùy chỉnh bằng cách sử dụng Wirewrapping: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Có thể hướng dẫn này sẽ chỉ cho bạn một cách dễ dàng để kết nối Arduino Nano với các bảng mạch PCB khác nhau. Dự án này xuất hiện trong quá trình tôi tìm kiếm một cách hiệu quả, nhưng không phá hủy để kết nối nhiều mô-đun với nhau.

Tôi có năm mô-đun mà tôi muốn kết nối với nhau:

• Một Arduino
• Một bảng điều khiển cảm ứng đồ họa LCD 5 inch 800x480 của Haoyu Electronics
• Đầu đọc thẻ SD
• Một đơn vị đồng hồ thời gian thực DS1302
• Bộ thu phát MAX485 RS-485 / RS-422

Bảng điều khiển cảm ứng và các mô-đun đồng hồ thời gian thực trước đây đã được sử dụng trong các dự án Đồng hồ Dali và Bộ tổng hợp cầu vồng của tôi, nhưng những nguyên mẫu đó đã được thực hiện trên breadboard và đã được tháo dỡ để tạo không gian cho các dự án mới.

Tôi thấy rõ rằng việc kết hợp tất cả các mô-đun này với nhau trong một bộ cố định cố định sẽ cho phép tôi dành nhiều thời gian hơn để viết phần mềm và ít thời gian hơn để kết nối mọi thứ trên breadboard. Đồng thời, tôi không muốn hàn vĩnh viễn bất cứ thứ gì với nhau để có thể bảo quản các mô-đun để sử dụng trong tương lai.

Tài liệu hướng dẫn này cho thấy cách tôi kết hợp tất cả lại với nhau bằng cách sử dụng dây quấn.

Bước 1: Lập kế hoạch kết nối

Bước đầu tiên của tôi là tìm ra cách kết nối tất cả các mô-đun với các chân có sẵn trên Arduino Nano. Màn hình và thẻ SD đều là mô-đun SPI. SPI là một bus, vì vậy các đường CLK, MISO và MOSI có thể được nối liền với các mô-đun cần nó cùng với nguồn. Tuy nhiên, mỗi loại sẽ yêu cầu chân CS (Chip Select) của riêng chúng.

Tôi quyết định đặt mô-đun RTC trên các chân của riêng nó vì các thí nghiệm trước đó đã cho tôi thấy nó không tương thích với SPI. Các mô-đun thu phát cũng cần có các chân riêng của chúng.

Sau khi lập bản đồ mọi thứ, tôi thấy nó trông như thế này:

• Arduino Pin GND -> LCD GND -> SD Card GND -> Transceiver GND -> RTC 5V
• Chân Arduino 5V -> LCD 5V -> Thẻ SD 5V -> Bộ thu phát VCC -> RTC VCC
• Arduino Pin 13 -> LCD CLK -> SD Card CLK
• Arduino Pin 12 -> LCD MISO -> SD Card MISO
• Arduino Pin 11 -> LCD MOSI -> SD Card MOSI
• Chân Arduino 10 -> LCD CS
• Arduino Pin 9 -> LCD PD
• Chân Arduino 2 -> LCD INT
• Arduino Pin 8 -> RTC CLK
• Arduino Pin 7 -> RTC DAT
• Chân 6 của Arduino -> RTC RST
• Arduino Pin 4 -> Thẻ SD CS
• Chân Arduino 14 -> Bộ thu phát DI
• Chân 15 của Arduino -> Bộ thu phát DE
• Chân Arduino 16 -> Bộ thu phát RE
• Chân Arduino 17 -> Bộ thu phát RO

Các chân 0 và 1 được sử dụng bởi giao diện USB, vì vậy chúng bị giới hạn. Các chân kỹ thuật số 3, 5, 18 và 19 vẫn miễn phí, cũng như các đầu vào tương tự từ A4 đến A7, cho phép mở rộng trong tương lai.

Bước 2: Vấn đề với dây nhảy và dây quấn như một giải pháp

Ban đầu, tôi đã cố gắng kết nối mọi thứ bằng cáp Y uốn cong tùy chỉnh ngắn. Tuy nhiên, các mấu và đầu nối chỉ được thiết kế để lấy một dây tại một thời điểm. Việc nhồi nhét nhiều dây trong một vỏ là rất khó và dẫn đến các mối nối dễ vỡ, không tồn tại được lâu. Quá trình gấp mép không chỉ tốn thời gian, khi được sử dụng, các đầu nối có khả năng tự hoạt động lỏng lẻo khỏi các chân, dẫn đến lãng phí thêm thời gian theo dõi các lỗi gián đoạn.

Tôi đã luôn muốn thử dây quấn, vì vậy tôi nghĩ đây là một cơ hội tốt để làm điều đó. Sau một số nghiên cứu, tôi đã mua một công cụ WSU-30 M, một số tiêu đề hàng đơn dài 19mm cực dài và dây quấn 30 AWG trên eBay.

Là một công nghệ quấn dây có lịch sử lâu đời. Đó là một cách phổ biến để tạo ra máy tính kỹ thuật số trong những năm 60, 70 và 80 và được sử dụng thường xuyên trong các văn phòng trung tâm điện thoại. Mặc dù nó đã bị che khuất bởi các bảng mạch in được sản xuất hàng loạt, nhưng việc quấn dây có những ưu điểm sau đây đối với những người yêu thích:

• Nó không tốn kém và nhanh chóng
• Nó rất dễ dàng để áp dụng và có thể được loại bỏ sạch sẽ
• Nó hoạt động với các đầu ghim được hàn vào nhiều bảng đột phá
• Nó tạo thành một kết nối lâu dài và đáng tin cậy
• Nó cho phép nhiều kết nối đến và đi từ mỗi điểm (khi các tiêu đề dài được sử dụng)

Bước 3: Chuẩn bị Arduino Nano

Bước tiếp theo là chuẩn bị Arduino Nano của tôi. Tôi có Arduino Nano mà không có bất kỳ tiêu đề nào, điều này thực sự tiện dụng, vì tôi muốn hàn các chân tiêu đề dài thêm vào mặt trên để tôi có thể nhìn thấy các nhãn trong khi quấn dây.

Tôi cũng hàn một số tiêu đề dài hơn vào bảng đột phá nhỏ đi kèm với bảng hiển thị của tôi.

Trên mô-đun bộ thu phát, các đầu cuối vít nằm ở phía đối diện của tiêu đề, vì vậy tôi đã khử nước và di chuyển chúng sang cùng phía với tiêu đề.

Các bảng khác có tiêu đề ngắn đã được hàn ở mặt chính xác, vì vậy tôi giữ chúng như vậy.

Bước 4: Thiết kế khay

Tôi muốn có thể gắn tất cả các thiết bị điện tử vào mặt sau của giá đỡ màn hình LCD mà tôi đã tạo cho đồng hồ Dali có hướng dẫn của mình, vì vậy tôi đã lập mô hình một thứ gì đó trong OpenSCAD. Tôi đã thực hiện các bản cắt cho các bảng khác nhau mà tôi muốn gắn.

Sau khi tôi in khay ra, tôi dán nóng tất cả các mô-đun vào đúng vị trí.

Bước 5: Quy trình Wirewrapping

Quy trình quấn dây bao gồm bốn bước: đo, cắt, tước và quấn.

Tôi đo đủ dây để kéo dài hai điểm tôi muốn kết nối, cộng với một inch bổ sung trên mỗi đầu để quấn. Sau đó, tôi lột bỏ 1 inch cách điện ở mỗi đầu và sử dụng công cụ để quấn dây vào trụ.

Sau đây là kỹ thuật chính xác mà tôi sử dụng, bạn có thể xem trên video trình diễn của tôi:

• Tôi đo khoảng cách giữa hai điểm tôi muốn kết nối
• Tôi đánh dấu độ dài mong muốn bằng ngón tay, sau đó dùng thước kẻ để thêm hai inch
• Tôi cắt dây theo chiều dài
• Tôi đo 1 và 1/4 inch ở cuối
• Sau đó, tôi chèn phần cuối vào lỗ trên công cụ gói
• Tôi kéo dây xuống khoảng trống trên lưỡi cắt
• Tôi giật mạnh dây từ đầu kia, để trần một inch dây
• Tôi lặp lại quy trình cho phía bên kia của dây

Với phần dây bị tước ở cả hai đầu, tôi cắm đầu dây trần vào thùng của dụng cụ quấn dây để phần bị tước nổi lên khỏi rãnh ở bên cạnh. Sau đó, tôi trượt đầu xuống trên một bài đăng và xoay nó một vài vòng, giữ công cụ một cách lỏng lẻo để cho phép nó nhô lên khi có gió.

Một kết nối tốt sẽ để lại khoảng 7 vòng dây trên trụ. Nếu các lượt xếp chồng lên nhau, đừng ấn xuống dụng cụ quá mạnh!

CẬP NHẬT: Một số người trong số các bạn đã nói rằng vật liệu cách nhiệt nên quấn quanh trụ để giảm căng thẳng. Tôi đã bao gồm hai bức ảnh để cho thấy sự khác biệt.

Bước 6: Dây quấn toàn bộ bảng

Điều này hiển thị bảng sau khi tôi quấn tất cả các kết nối. Tôi đã mắc một số lỗi trong quá trình thực hiện, nhưng chúng dễ dàng được hoàn tác bằng cách cắt dây và sử dụng nhíp để tháo các đầu ra khỏi các cột.

Tôi khuyên bạn nên thực hiện từng phần một và kiểm tra công việc của mình bằng đồng hồ đa năng hoặc bằng cách cấp nguồn và kiểm tra từng thành phần. Sẽ khó sửa hơn rất nhiều khi có nhiều lớp dây.

Thành phẩm của tôi trông hơi lộn xộn, nhưng nếu bạn muốn, bạn có thể cẩn thận hơn một chút về định tuyến hoặc sử dụng các màu sắc khác nhau để giữ mọi thứ rõ ràng.

Ngay cả khi nó trông không đẹp, nó vẫn mạnh mẽ hơn rất nhiều so với breadboard! Nhưng phần thưởng lớn là nếu bất cứ lúc nào bạn muốn tách nó ra, bạn có thể làm như vậy dễ dàng mà không làm hỏng Arduino Nano hoặc các đầu ghim trên các bo mạch riêng lẻ!

Bước 7: Dự án tương thích

Hội đồng quản trị đã hoàn thành sẽ cho phép bạn thực hiện các dự án này:

• Đồng hồ kỹ thuật số nóng chảy phong cách thập niên 80
• Đàn piano cầu vồng được chiếu sáng với Arduino (yêu cầu các thành phần bên ngoài)