NỀN TẢNG ĐÀO TẠO ARDUINO: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Xin chào các bạn, đây là một hướng dẫn mới và một dự án đặc biệt mới, và lần này tôi đã chọn một dự án thực sự cần thiết cho tất cả các nhà sản xuất thiết bị điện tử, dự án hôm nay là về cách tạo nền tảng đào tạo Arduino của riêng bạn, từng bước này Hướng dẫn sẽ là hướng dẫn tốt nhất cho các bạn để thử dự án này và chắc chắn rằng có một số kiến thức điện tử cơ bản cần thiết ở đó nhưng đừng nghĩ hai lần để thử nó vì nó là một điều tuyệt vời.

Từ khá lâu rồi, tôi đã quản lý một nhóm Arduino Facebook và tôi đã thấy nhiều lần mọi người hỏi về bộ Arduino tốt nhất để thực hành là gì và từ đâu để có được giải pháp tốt nhất để bắt đầu điện tử và một câu hỏi thường gặp là sự may mắn của các nhà phân phối bộ Arduino ở một số quốc gia, vì vậy rõ ràng là có một vấn đề xảy ra ở đó cần sự can thiệp của chúng tôi và với tư cách là một nhà sản xuất, tôi quyết định bắt đầu hướng dẫn này về cách tạo nền tảng đào tạo Arduino của riêng bạn đặc biệt vì dự án này sẽ giúp tôi tránh thời gian lãng phí mà tôi dành để nối dây các thành phần vào breadboard mỗi lần tôi cố gắng kiểm tra mã của mình nhưng thay vào đó, thông qua việc có nền tảng sẵn sàng hoạt động này, cuộc sống sẽ dễ dàng hơn.

Dự án này rất hữu ích để thực hiện đặc biệt sau khi nhận được PCB tùy chỉnh mà chúng tôi đã đặt hàng từ JLCPCB để cải thiện giao diện của nền tảng của chúng tôi và cũng có đủ tài liệu và mã trong hướng dẫn này để cho phép bạn tạo băng ghế huấn luyện của riêng mình một cách dễ dàng.

Chúng tôi đã thực hiện dự án này chỉ trong 5 ngày, chỉ hai ngày để hoàn thành thiết kế phần cứng cho việc chế tạo PCB và ba ngày để hoàn thành việc lắp ráp nền tảng và kiểm tra nó.

Bạn sẽ học được gì từ hướng dẫn này:

1. Lựa chọn các thành phần phù hợp tùy thuộc vào nền tảng của bạn
2. Tạo mạch để kết nối tất cả các thành phần đã chọn
3. Lắp ráp tất cả các bộ phận của dự án
4. Bắt đầu mã đầu tiên của bạn với nền tảng này

Bước 1: Thông tin chi tiết về băng ghế huấn luyện

Ý tưởng rất đơn giản; Tôi chọn một số thành phần điện tử cơ bản như màn hình, đèn LED, cảm biến, bộ điều khiển và các loại thiết bị truyền động khác nhau và kết nối chúng với nhau thông qua PCB và giữ cho nó luôn được lắp ráp và sẵn sàng hoạt động, một loại phương pháp cắm và chạy.

Các tính năng của nền tảng của chúng tôi

Arduino MEGA2560

Thành phần chính của nền tảng này sẽ là Arduino mega2560, đây sẽ là trái tim của băng ghế huấn luyện của chúng tôi vì nó là trình liên kết của tất cả các thành phần được sử dụng, giữ cho các tín hiệu di chuyển theo mọi cách từ cảm biến và điều khiển đến các chỉ số và bộ truyền động. Bảng phát triển này rất tiện dụng để sử dụng và bảng điện tử mạnh mẽ do vi điều khiển AVR của nó, bạn có thể biết thêm chi tiết về vi điều khiển này thông qua liên kết này.

Hiển thị

Tôi đã sử dụng một số màn hình như màn hình LCD 20x4 dựa trên giao thức truyền thông I²C để hiển thị một số thông báo và điều chỉnh các ký tự được hiển thị trên màn hình này và chúng tôi cũng đang chèn một màn hình 7 phân đoạn 4 chữ số vì nó thực sự cần thiết cho người mới bắt đầu học cách hiển thị này hoạt động.

Kiểm soát

Về các đầu vào của nền tảng của chúng tôi, chúng tôi có một thanh 8 công tắc để chúng tôi có thể điều khiển một số chỉ báo bằng cách sử dụng các công tắc này mà không quên hai cần điều khiển trục đôi có điều khiển trục đôi và một nút nhấn, bằng cách sử dụng các cần điều khiển này, chúng tôi có thể kiểm soát ví dụ như tốc độ và hướng của động cơ vì nó có tín hiệu đầu ra tương tự thay đổi liên quan đến vị trí các trục của cần điều khiển.

Các chỉ số

Nói về các chỉ số, tôi đã bao gồm 8 đèn LED Đỏ và hai đèn LED RGB và chúng tôi cũng có một bộ rung ở đó giúp việc chơi với nền tảng này trở nên thú vị hơn.

Cảm biến

Chúng tôi không thể tạo nền tảng đào tạo cho người mới bắt đầu viết mã mà không liên quan đến một số cảm biến, đó là lý do tại sao tôi chọn một số cảm biến được sử dụng thường xuyên như cảm biến DHT-11 cho nhiệt độ và độ ẩm và cảm biến phát hiện khí MQ-2 cũng có và tín hiệu đầu ra tương tự liên quan đến cường độ khí đo được.

Bộ truyền động

Đối với bộ truyền động, tôi quyết định lắp tất cả các loại động cơ, đây là lý do tại sao tôi đặt động cơ bước Nema17 và tôi khá chắc chắn rằng tất cả các bạn đều cần loại động cơ này do độ chính xác và mô-men xoắn cao của nó, chúng tôi cũng sử dụng một động cơ servo và hai động cơ DC.

Kết nối

Đối với khả năng kết nối của nền tảng của chúng tôi, tôi đã bao gồm một mô-đun Bluetooth HC-06 trong trường hợp bạn muốn thử nghiệm một ứng dụng Android được cài đặt trong điện thoại thông minh của mình, vì vậy, theo cách này sẽ dễ dàng hơn nhiều cho bạn.

IC và trình điều khiển

Để chắc chắn rằng có một số trình điều khiển mạch tích hợp cần thiết để điều khiển các thành phần này như MCP23017 để điều khiển đèn LED và cầu L293D để điều khiển tốc độ và hướng động cơ DC, tôi cũng đang sử dụng trình điều khiển động cơ bước A4988.

Bước 2: Sơ đồ dự án

Tất cả các dự án điện tử đều cần một sơ đồ mạch để cung cấp một kết nối dễ hiểu giữa tất cả các bộ của nó, đây là lý do tại sao chúng tôi luôn coi phần này rất quan trọng vì đây là tài liệu chính của toàn bộ dự án mà chúng tôi thực hiện.

Như thể hiện trong hình trên, chúng tôi cung cấp cho mỗi thành phần kết nối thích hợp và liên kết đến bo mạch chính là Arduino MEGA2560, điều này rất quan trọng để biết loại kết nối nào nên được thiết lập từ các cảm biến đến bo mạch và từ bo mạch đến bo mạch cơ cấu chấp hành. sơ đồ mạch cũng có thể xác định danh sách đầu vào và đầu ra của nền tảng đào tạo của chúng tôi, bằng cách này, người học sẽ dễ dàng bắt đầu lập trình hơn mà không mất nhiều thời gian để tìm kiếm đâu là đầu vào và đâu nên là đầu ra.

Bạn cũng có thể tải xuống phiên bản PDF của sơ đồ mạch này từ tệp bên dưới.

Bước 3: Chế tạo PCB (do JLCPCB sản xuất)

Để lắp ráp tất cả các bộ phận được đề cập lại với nhau, chúng tôi yêu cầu một PCB để thiết lập kết nối phù hợp từ bảng Arduino đến các chỉ báo và cảm biến. Vì vậy, tôi đã tạo sơ đồ mạch này và sau khi thực hiện kết nối thích hợp cho từng thành phần, tôi đã chuyển sơ đồ này thành một thiết kế PCB để sản xuất nó

Về JLCPCB

JLCPCB (Công ty TNHH Phát triển Công nghệ Điện tử JIALICHUANG Thâm Quyến), là doanh nghiệp sản xuất nguyên mẫu PCB lớn nhất ở Trung Quốc và là nhà sản xuất công nghệ cao chuyên sản xuất nguyên mẫu PCB nhanh và sản xuất PCB hàng loạt. Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất PCB, JLCPCB có hơn 200.000 khách hàng trong và ngoài nước, với hơn 8.000 đơn đặt hàng trực tuyến về tạo mẫu PCB và sản xuất PCB số lượng ít mỗi ngày. Năng lực sản xuất hàng năm là 200, 000 sq.m. cho nhiều loại PCB 1 lớp, 2 lớp hoặc nhiều lớp. JLC là nhà sản xuất PCB chuyên nghiệp với quy mô lớn, thiết bị tốt, quản lý chặt chẽ và chất lượng cao.

Quay lại dự án của chúng tôi

Để sản xuất PCB phù hợp, tôi đã so sánh giá từ nhiều nhà sản xuất PCB và tôi chọn JLCPCB những nhà cung cấp PCB tốt nhất và những nhà cung cấp PCB rẻ nhất để đặt mua mạch này. Tất cả những gì tôi cần làm là một vài cú nhấp chuột đơn giản để tải lên tệp gerber và đặt một số thông số như màu sắc và số lượng độ dày của PCB, sau đó tôi chỉ phải trả 2 đô la để có được PCB của mình chỉ sau năm ngày.

Khi nó hiển thị hình ảnh của phép toán liên quan, tôi đã sử dụng Arduino MEGA2560 để điều khiển toàn bộ hệ thống. Tôi cũng đã thiết kế logo và vị trí thành phần trên bảng để giúp việc hàn dễ dàng hơn cho bất kỳ nhà sản xuất thiết bị điện tử nào. Như bạn có thể thấy trong các hình ảnh ở trên, PCB được sản xuất rất tốt và tôi đã có thiết kế PCB giống như chúng tôi đã làm và tất cả các nhãn và biểu trưng ở đó để hướng dẫn tôi trong các bước hàn. Bạn cũng có thể tải xuống tệp Gerber cho mạch này từ tệp dưới đây trong trường hợp bạn muốn đặt hàng thiết kế mạch tương tự.

Bước 4: Thiết kế hộp nền tảng (CAD)

Trước khi bắt đầu hàn các linh kiện điện tử, tôi sẽ cho bạn xem hộp này mà tôi đã thiết kế bằng phần mềm solidworks cho phép tôi tạo tệp DXF để tải chúng lên trong máy cắt laser CNC nhằm tạo ra hộp được thiết kế; chúng tôi đã sử dụng vật liệu gỗ MDF 5mm để tạo ra chiếc hộp này sẽ tạo thêm vẻ ngoài đẹp hơn cho dự án của chúng tôi, đặc biệt là với nhãn và tiêu đề của nó và chúng tôi sẽ dễ dàng mang theo nền tảng đào tạo này đến mọi nơi.

Bạn có thể tải xuống các tệp DXF cho dự án này từ các tệp bên dưới

Bước 5: Hoàn thành nguyên liệu

Bây giờ chúng ta hãy xem xét các thành phần cần thiết mà chúng ta cần cho dự án này, vì vậy, như tôi đã nói, tôi đang sử dụng Arduino MEGA2560 để chạy toàn bộ hệ thống.

Để tạo ra loại dự án này, chúng tôi sẽ cần:

• PCB mà chúng tôi đã đặt hàng từ JLCPCB:
• Một Arduino Mega2560
• Một động cơ bước NEMA17
• Hai động cơ DC
• Một động cơ servo
• Một màn hình LCD
• Một màn hình 7 phân đoạn
• Tám đèn LED đỏ
• Hai đèn LED RGB
• Một buzzer
• Tám thanh công tắc
• Hai cần điều khiển cảm biến DHT-11
• Cảm biến khí
• Mô-đun Bluetooth
• Mạch tích hợp MCP23017
• Trình điều khiển bước A4988
• Trình điều khiển động cơ L293D
• Một số kết nối tiêu đề SIL
• Một số đầu nối đầu vít
• Cầu chì, ngòi nổ
• Một số điện trở và tụ điện
• Hộp nền tảng đào tạo
• Một số vít để lắp ráp

Bước 6: Hàn và lắp ráp

Bây giờ chúng tôi chuyển sang lắp ráp điện tử và chúng tôi hàn tất cả các thành phần vào PCB. bạn sẽ thấy trên lớp lụa trên cùng có nhãn của từng thành phần cho biết vị trí của nó trên bảng và bằng cách này, bạn sẽ chắc chắn 100% rằng bạn sẽ không mắc bất kỳ lỗi hàn nào.

Bây giờ chúng ta chuyển trực tiếp đến việc lắp ráp hộp, nó rất đơn giản vì chúng ta đã tạo vị trí vít trong thiết kế, tất cả những gì chúng ta cần làm là vặn PCB vào mặt dưới cùng của hộp trong bước đầu tiên của quá trình lắp ráp.

Sau đó, chúng tôi vặn từng động cơ vào vị trí của nó ở mặt trên của hộp. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, chúng tôi kết nối động cơ với các đầu vít trên PCB. Và cuối cùng chúng ta hoàn thành việc vặn các mặt còn lại của hộp.

Bước 7: Kiểm tra (nó hoạt động): D

Bây giờ chúng tôi đã có mọi thứ sẵn sàng để bắt đầu chơi với nền tảng này và tôi quyết định thử nghiệm một số mã như tăng giá trị hiển thị 7 đoạn và quay động cơ bước, màn hình LCD cũng hoạt động tốt nên bạn cũng có thể xem thông báo hiển thị trên màn hình LCD.

Như các bạn thấy các bạn làm cho dự án tuyệt vời này rất tiện dụng và việc làm theo các bước của hướng dẫn này sẽ giúp các bạn dễ dàng thử nó.

Trong phần tới tôi sẽ chỉ cho bạn phần lập trình cho từng thành phần và cách điều khiển tất cả các thành phần này bằng bảng Arduino.

Như thường lệ, bạn có thể viết ra các đề xuất của mình nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào khác để cải thiện dự án này và chia sẻ với chúng tôi các nền tảng đào tạo của riêng bạn.

Một điều cuối cùng, hãy đảm bảo rằng bạn đang làm điện tử hàng ngày

Đó là BEE MB từ MEGA DAS hẹn gặp lần sau