DIY Arduino-संगत क्लोन: 21 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

निर्माता के शस्त्रागार में Arduino अंतिम उपकरण है। आपको अपना खुद का निर्माण करने में सक्षम होना चाहिए! परियोजना के शुरुआती दिनों में, लगभग 2005 में, डिजाइन सभी छेद वाले भागों में था और संचार RS232 सीरियल केबल के माध्यम से था। फ़ाइलें अभी भी उपलब्ध हैं, इसलिए आप अपना बना सकते हैं, और मेरे पास है, लेकिन बहुत से कंप्यूटरों में पुराने सीरियल पोर्ट नहीं हैं।

Arduino USB संस्करण का शीघ्र ही अनुसरण किया गया, और संभवतः परियोजना की सफलता में बहुत योगदान दिया क्योंकि इसने आसान कनेक्शन और संचार की अनुमति दी। हालाँकि, इसकी कीमत चुकानी पड़ी: FTDI संचार चिप केवल एक सतह माउंट पैकेज में आया था। इसके लिए अभी भी योजनाएं उपलब्ध हैं, लेकिन सतह पर चढ़कर सोल्डरिंग अधिकांश शुरुआती से परे है।

नए Arduino बोर्ड USB (लियोनार्डो) में निर्मित 32U4 चिप्स या USB (UNO) के लिए अलग Atmel चिप्स का उपयोग करते हैं, जो अभी भी हमें सतह माउंट क्षेत्र में छोड़ देते हैं। एक बिंदु पर डेंजरस डिवाइसेस से "TAD" था जो USB करने के लिए एक थ्रू होल PIC का उपयोग करता था, लेकिन मुझे उनके वेब पर कुछ भी नहीं बचा।

तो हम यहाँ हैं। मेरा दृढ़ विश्वास है कि एक शुरुआत करने वाला, एक जेडी नाइट की तरह, अपने स्वयं के Arduino (प्रकाश कृपाण) का निर्माण करने में सक्षम होना चाहिए। "एक अधिक सभ्य युग से एक सुंदर हथियार"। मेरा समाधान: सरफेस माउंट पैकेज का उपयोग करके थ्रू-होल FTDI चिप बनाएं! यह मुझे सतह माउंट करने की अनुमति देता है, और शेष परियोजना को DIY के माध्यम से छेद के रूप में पेश करता है! मैंने इसे ओपन सोर्स KiCad में भी डिज़ाइन किया है, ताकि आप डिज़ाइन फ़ाइलों का अध्ययन कर सकें, उन्हें संशोधित कर सकें, और अपने स्वयं के संस्करण को स्पिन कर सकें।

अगर आपको लगता है कि यह एक बेवकूफी भरा विचार है, या लव सरफेस माउंट सोल्डरिंग है, तो मेरे लियोनार्डो क्लोन को देखें, अन्यथा, पढ़ें।..

चरण 1: भागों और आपूर्ति

सामग्री का पूरा बिल https://github.com/aspro648/Arduino/tree/master/D… पर स्थित है।

इसके अनूठे हिस्से सर्किट बोर्ड हैं, एक Arduino के लिए, और एक FTDI चिप के लिए। आप OSH Park को अपने लिए बना सकते हैं, या अपने पसंदीदा बोर्ड हाउस के साथ डिज़ाइन फ़ाइलों का उपयोग कर सकते हैं।

इस परियोजना के लिए एक किट Tindie.com पर उपलब्ध है। किट खरीदने से आप कई अलग-अलग विक्रेताओं से ऑर्डर करने के समय और खर्च को बचाएंगे और न्यूनतम पीसीबी ऑर्डर प्रीमियम से बचेंगे। यह आपको एक परीक्षणित सतह पर लगे FDTI थ्रू-होल चिप के साथ-साथ एक प्री-फ्लैशेड Atmega भी प्रदान करेगा।

उपकरण और आपूर्ति: मेरी कार्यशालाओं के लिए, मैं SparkFun's Beginner's ToolKit का उपयोग करता हूं जिसमें आपकी जरूरत की अधिकांश चीजें हैं:

• सोल्डरिंग आयरन।
• मिलाप
• वायर निपर्स
• डीसोल्डरिंग ब्रैड (उम्मीद है कि जरूरत नहीं है, लेकिन आप कभी नहीं जानते)।

चरण 2: देवियो और सज्जनो, अपना लोहा शुरू करो

मैं आपको सोल्डरिंग सिखाने की कोशिश नहीं करने जा रहा हूं। यहां मेरे कुछ पसंदीदा वीडियो हैं जो इसे मुझसे कहीं बेहतर दिखाते हैं:

• गीक गर्ल डायरीज़ से कैरी एन।
• एडफ्रूट से कॉलिन

सामान्य रूप में:

• सिल्क स्क्रीन मार्किंग का उपयोग करके पीसीबी पर स्थान खोजें।
• पैर के निशान को फिट करने के लिए कंपोनेंट को मोड़ें।
• लीड मिलाप करें।
• लीड ट्रिम करें

चरण 3: प्रतिरोधक

आइए प्रतिरोधों से शुरू करें क्योंकि वे सबसे भरपूर, सबसे कम बैठने वाले और सोल्डर के लिए सबसे आसान हैं। वे अधिक गर्मी प्रतिरोधी हैं और आपको अपनी तकनीक पर ब्रश करने का मौका देंगे। उनके पास कोई ध्रुवता भी नहीं है, इसलिए आप उन्हें किसी भी तरह से रख सकते हैं।

• तीन 10K ओम (भूरा - काला - नारंगी - सोना) से शुरू करें, जो बोर्ड पर कुछ स्थानों पर हैं (चित्र देखें)। ये "पुल-अप" प्रतिरोधक हैं जो सिग्नल को 5V पर तब तक रखते हैं जब तक कि उन्हें सक्रिय रूप से कम नहीं खींचा जाता।
• 22 ओम (लाल - लाल - काला - सोना) का जोड़ा ऊपरी बाएँ कोने में है। ये USB संचार सर्किट का हिस्सा हैं।
• 470 ओम (पीला, बैंगनी, भूरा, सोना) की जोड़ी अगले वाले नीचे हैं। ये RX/TX LED के लिए वर्तमान सीमित प्रतिरोधक हैं।
• सिंगल 4.7K ओम (पीला, बैंगनी, लाल, सोना)। FTDI VCC सिग्नल के लिए एक ऑड-बॉल।
• और अंत में, 1K ओम (भूरा, काला, लाल, सोना) की एक जोड़ी। ये शक्ति के लिए वर्तमान सीमित प्रतिरोधक हैं और D13 LED (330 ओम काम करेंगे, लेकिन मैं उन्हें बहुत उज्ज्वल नहीं पसंद करता)।

चरण 4: डायोड

आगे हमारे पास डायोड है जो सर्किट को पावर जैक से रिवर्स करंट से बचाता है। अधिकांश, लेकिन सभी घटक विपरीत ध्रुवीयता के लिए खराब प्रतिक्रिया नहीं करेंगे।

इसमें एक ध्रुवता होती है जिसके एक सिरे पर चांदी की पट्टी होती है।

इसे सिल्क स्क्रीन मार्किंग और सोल्डर के साथ मिलाएं।

चरण 5: वोल्टेज नियामक (5V)

दो वोल्टेज नियामक हैं, और मुख्य एक 7805 है जो जैक से बारह वोल्ट को 5 वोल्ट तक नियंत्रित करेगा जो कि एटमेगा 328 की जरूरत है। गर्मी को दूर करने में मदद करने के लिए मुद्रित सर्किट बोर्ड पर तांबे की बड़ी विशेषताएं हैं। लीड को मोड़ें ताकि बैक बोर्ड को छेद के साथ संरेखित छेद के साथ छूए और जगह में सोल्डर हो।

चरण 6: सॉकेट

सॉकेट आईसी चिप्स को बिना सोल्डरिंग के डालने और हटाने की अनुमति देते हैं। मैं उनके बारे में बीमा के रूप में सोचता हूं क्योंकि वे सस्ते हैं और आपको एक उड़ा हुआ चिप बदलने या आईसी को पीछे की ओर रखने की अनुमति देते हैं। चिप की दिशा दिखाने के लिए उनके पास एक छोर में एक डिवोट होता है, इसलिए इसे सिल्क स्क्रीन से मिलाएं। दो पिनों को मिलाएं और फिर सत्यापित करें कि शेष पिनों को टांका लगाने से पहले यह सही ढंग से बैठा है।

चरण 7: बटन

Arduino के पास आमतौर पर चिप को पुनरारंभ करने के लिए रीसेट बटन होता है यदि यह लटकता है या पुनरारंभ करने की आवश्यकता होती है। आपका ऊपरी बाएँ कोने में है। इसे जगह और सोल्डर में दबाएं।

चरण 8: एलईडी

स्थिति को इंगित करने के लिए कई एलईडी हैं। एल ई डी में एक ध्रुवता होती है। लंबा पैर एनोड, या धनात्मक है, और इसके आगे "+" के साथ गोल पैड में जाता है। छोटा पैर कैथोड, या नकारात्मक है, और स्क्वायर पैड में जाता है।

रंग मनमाना है, लेकिन मैं आमतौर पर इसका उपयोग करता हूं:

• RX/TX के लिए पीला जो तब झपकाता है जब चिप संचार कर रहा हो या प्रोग्राम किया जा रहा हो।
• D13 LED के लिए हरा जिसका उपयोग कार्यक्रम द्वारा घटनाओं को इंगित करने के लिए किया जा सकता है।
• 5 वोल्ट की शक्ति दिखाने के लिए लाल या तो यूएसबी या पावर जैक के माध्यम से उपलब्ध है।

चरण 9: सिरेमिक कैपेसिटर

सिरेमिक कैपेसिटर में कोई ध्रुवता नहीं होती है।

पावर स्मूथिंग कैपेसिटर का उपयोग आमतौर पर बिजली की आपूर्ति से चिप्स तक ट्रांजिस्टर को हटाने के लिए किया जाता है। मान आमतौर पर घटक की डेटा शीट में निर्दिष्ट होते हैं।

हमारे डिजाइन में प्रत्येक आईसी चिप में पावर स्मूथिंग के लिए 0.1uF कैपेसिटर है।

3.3 वोल्ट रेगुलेटर के चारों ओर स्मूथिंग पावर के लिए दो 1uF कैपेसिटर हैं।

इसके अतिरिक्त, एक 1uF संधारित्र है जो सॉफ़्टवेयर रीसेट फ़ंक्शन के समय के साथ मदद करता है।

चरण 10: इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में एक ध्रुवता होती है जिसे अवश्य देखा जाना चाहिए। वे आम तौर पर सिरेमिक कैपेसिटर की तुलना में बड़े मूल्यों में आते हैं, लेकिन इस मामले में हमारे पास ७८०५ नियामक के आसपास बिजली चौरसाई के लिए ०.३३ uF संधारित्र है।

डिवाइस का लंबा पैर सकारात्मक है और "+" चिह्नित वर्ग पैड में जाता है। यदि इन्हें पीछे की ओर रखा जाता है तो ये "पॉप" हो जाते हैं, इसलिए इसे ठीक करें या आपको प्रतिस्थापन की आवश्यकता होगी।

चरण 11: 3.3 वोल्टेज नियामक

जबकि एटमेगा चिप 5 वोल्ट पर चलती है, एफटीडीआई यूएसबी चिप को सही ढंग से संचालित करने के लिए 3.3 वोल्ट की आवश्यकता होती है। इसे प्रदान करने के लिए, हम MCP1700 का उपयोग करते हैं और चूंकि इसके लिए बहुत कम करंट की आवश्यकता होती है, यह 7805 जैसे बड़े TO-220 पैकेज के बजाय ट्रांजिस्टर जैसे छोटे TO-92-3 पैकेज में होता है।

डिवाइस का एक सपाट चेहरा है। इसे सिल्क स्क्रीन से मिलाएं और घटक की ऊंचाई को बोर्ड से लगभग एक चौथाई इंच ऊपर समायोजित करें। जगह में मिलाप।

चरण 12: शीर्षलेख

Arduino की सुंदरता मानकीकृत पदचिह्न और पिनआउट है। हेडर "शील्ड्स" में प्लगिंग की अनुमति देते हैं जो आवश्यकतानुसार हार्डवर्ड कॉन्फ़िगरेशन को जल्दी से बदलने की अनुमति देता है।

मैं आमतौर पर प्रत्येक हेडर के एक पिन को मिलाता हूं और फिर शेष पिनों को टांका लगाने से पहले संरेखण को सत्यापित करता हूं।

चरण 13: गुंजयमान यंत्र

एटमेगा चिप्स में एक आंतरिक रेज़ोनेटर होता है जो 8 मेगाहर्ट्ज तक विभिन्न आवृत्तियों पर चल सकता है। एक बाहरी समय स्रोत चिप को 20 मेगाहर्ट्ज तक चलाने की अनुमति देता है, लेकिन, मानक Arduino 16 मेगाहर्ट्ज का उपयोग करता है जो मूल डिजाइन में उपयोग किए गए Atmega8 चिप्स की अधिकतम गति थी।

अधिकांश Arduino क्रिस्टल का उपयोग करते हैं, जो अधिक सटीक हैं, लेकिन उन्हें अतिरिक्त कैपेसिटर की आवश्यकता होती है। मैंने एक गुंजयमान यंत्र का उपयोग करने का निर्णय लिया, जो अधिकांश कार्यों के लिए पर्याप्त सटीक है। इसमें एक ध्रुवता नहीं है, लेकिन मैं आमतौर पर बाहर की ओर अंकन का सामना करता हूं, इसलिए जिज्ञासु निर्माता बता सकते हैं कि आप एक मानक सेटअप चला रहे हैं।

चरण 14: फ्यूज

अधिकांश Arduino में फ़्यूज़ नहीं होते हैं, लेकिन कोई भी निर्माता जो सीख रहा है वह अक्सर (कम से कम मेरे मामले में) चीजों को गलत तरीके से जोड़ देगा। एक साधारण पुन: सेट करने योग्य फ़्यूज़ "मैजिक स्मोक" को छोड़ने से रोकने में मदद करेगा, जिससे चिप को बदलना आवश्यक हो जाएगा। यदि बहुत अधिक धारा खींची जाती है तो यह फ्यूज खुल जाएगा, और ठंडा होने पर अपने आप रीसेट हो जाएगा। इसमें कोई ध्रुवता नहीं है, और पैरों में किंक इसे बोर्ड के ऊपर रखते हैं।

चरण 15: शीर्षलेख

दो और हेडर, ये एक पुरुष पिन के साथ। यूएसबी कनेक्टर के पास तीन पिन हैं जो एक जम्पर का उपयोग करके यूएसबी पावर और जैक के बीच स्विच करने की अनुमति देते हैं। एक यूएनओ के पास इसे स्वचालित रूप से करने के लिए सर्किट है, लेकिन मैं इसे थ्रू-होल रूप में दोहराने में सक्षम नहीं हूं।

दूसरा हेडर एक सिक्स-पिन "इन सिस्टम प्रोग्रामिंग" हेडर है। यह एक बाहरी प्रोग्रामर को जरूरत पड़ने पर सीधे Atmega को फिर से प्रोग्राम करने के लिए कनेक्ट करने की अनुमति देता है। यदि आप मेरी किट खरीदते हैं, तो चिप में पहले से ही फर्मवेयर लोड है, या एटमेगा को सॉकेट से निकाला जा सकता है और सीधे प्रोग्रामिंग सॉकेट में रखा जा सकता है, इसलिए यह हेडर शायद ही कभी उपयोग किया जाता है और इसलिए वैकल्पिक होता है।

चरण 16: पावर जैक

यूएसबी के बजाय, एक मानक 5.5 x 2.1 मिमी जैक का उपयोग बाहरी शक्ति में लाने के लिए किया जा सकता है। यह "विन" चिह्नित पिन की आपूर्ति करता है और 7805 वोल्टेज नियामक को शक्ति देता है जो 5 वोल्ट बनाता है। केंद्र पिन सकारात्मक है और इनपुट 35V तक हो सकता है, हालांकि 12V अधिक विशिष्ट है।

चरण 17: यूएसबी

लियोनार्डो जैसे नए Arduinos एक USB माइक्रो कनेक्शन का उपयोग करते हैं, लेकिन मूल USB B कनेक्शन मजबूत और सस्ता है और आपके पास शायद बहुत सारे केबल हैं। दो बड़े टैब विद्युत रूप से जुड़े नहीं हैं, लेकिन यांत्रिक शक्ति के लिए मिलाप किए गए हैं।

चरण 18: चिप्स

चिप्स लगाने का समय आ गया है। अभिविन्यास सत्यापित करें। यदि सॉकेट पीछे की ओर है, तो सुनिश्चित करें कि चिप सिल्क स्क्रीन चिह्नों से मेल खा रही है। हम जिस ओरिएंटेशन के साथ काम कर रहे हैं, उसमें नीचे के दो चिप्स उल्टे हैं।

चिप डालें ताकि पैर होल्ड के साथ संरेखित हों। IC निर्माण से आते हैं और पैरों को थोड़ा सा फैलाया जाता है, इसलिए उन्हें लंबवत मोड़ने की आवश्यकता होगी। यह आमतौर पर आपके लिए मेरी किट में पहले ही किया जा चुका है। एक बार जब आप अभिविन्यास के बारे में सुनिश्चित हो जाएं, तो चिप के दोनों किनारों को धीरे से दबाएं। यह सुनिश्चित करने के लिए जांचें कि कोई पैर दुर्घटना से मुड़ा नहीं है।

चरण 19: बूटलोडर को चमकाना

बूटलोडर चिप पर कोड का एक छोटा सा कोड है जो यूएसबी के माध्यम से कोड को आसानी से लोड करने की अनुमति देता है। यह अपडेट की तलाश में पावर अप पर पहले कुछ सेकंड तक चलता है, और फिर मौजूदा कोड लॉन्च करता है।

Arduino IDE फ्लैशिंग फर्मवेयर को आसान बनाता है, लेकिन इसके लिए बाहरी प्रोग्रामर की आवश्यकता होती है। मैं अपने स्वयं के एवीआर प्रोग्रामर का उपयोग करता हूं, और निश्चित रूप से, इसके लिए आपको एक किट बेचूंगा। यदि आपके पास एक प्रोग्रामर है, तो आपको वास्तव में एक Arduino की आवश्यकता नहीं है क्योंकि आप सीधे चिप को प्रोग्राम कर सकते हैं। एक तरह की मुर्गी और अंडे की चीज।

एक अन्य विकल्प यह है कि Atmega को पहले से बूटलोडर के साथ खरीदा जाए:

मैं आपको आधिकारिक Arduino निर्देशों की ओर इशारा करूंगा क्योंकि अगर हम सावधान नहीं हैं तो यह आसानी से अपने स्वयं के निर्देश में बदल सकता है:

चरण 20: पावर जम्पर स्थापित करें और कनेक्ट करें

पावर जम्पर यूएसबी या पावर जैक से 5 वोल्ट के बीच बिजली के स्रोत का चयन करने का एक मैनुअल तरीका है। मानक Arduinos में स्वचालित रूप से स्विच करने के लिए सर्किटरी होती है, लेकिन मैं इसे छेद वाले हिस्सों के माध्यम से आसानी से लागू करने में सक्षम नहीं था।

यदि जम्पर स्थापित नहीं है, तो कोई शक्ति नहीं है। यदि आप जैक का चयन करते हैं, और कुछ भी प्लग इन नहीं किया है, तो कोई शक्ति नहीं है। यही कारण है कि अगर आपके पास शक्ति है तो आपको दिखाने के लिए एक लाल एलईडी है।

प्रारंभ में, आप देखना चाहते हैं कि क्या Arduino USB के माध्यम से संचार करता है, इसलिए जम्पर को उस सेटिंग में रखें। घड़ी में अपने Arduino को ध्यान से अपने कंप्यूटर में प्लग करें। यदि आपको "अपरिचित USB डिवाइस" मिलता है, तो अनप्लग करें और समस्या निवारण प्रारंभ करें।

अन्यथा, मूल ब्लिंक स्केच अपलोड करने के लिए अपने Arduino IDE का उपयोग करें। बोर्ड के रूप में "Arduino UNO" का प्रयोग करें। यहां दिए गए निर्देशों का पालन करें:

चरण 21: समस्या निवारण

प्रारंभिक पावर अप पर, आप हमेशा सफलता या विफलता के संकेतों की तलाश में रहते हैं, और यदि चीजें अपेक्षित नहीं हो रही हैं तो बोर्ड को जल्दी से अनप्लग करने के लिए तैयार हैं। अगर सफलता तुरंत न मिले तो हिम्मत न हारें। अपनी कार्यशालाओं में, मैं प्रोत्साहित करने का प्रयास करता हूँ:

• धैर्य, यह हमेशा आसान नहीं होता है, लेकिन आमतौर पर इसके लायक होता है।
• दृढ़ता, यदि आप हार मान लेते हैं तो आप समस्या का समाधान नहीं करेंगे।
• सकारात्मक दृष्टिकोण, आप इसका पता लगा सकते हैं, भले ही ऐसा करने के लिए आपको सहायता की आवश्यकता हो।

जब भी मैं किसी समस्या से जूझ रहा होता हूं, तो मैं हमेशा खुद से कहता हूं कि इसे हल करना जितना कठिन होगा, उतना ही बड़ा इनाम या सीखने का होगा।

इसे ध्यान में रखते हुए, साधारण सामान से शुरू करें:

• बोर्ड के पीछे सोल्डर जोड़ों का निरीक्षण करें, संदिग्ध लगने वाले किसी भी जोड़ को फिर से छूएं।
• जाँच करें कि IC चिप्स सही दिशा में हैं और डालने पर कोई भी लीड फोल्ड नहीं हुआ है।
• क्या प्लग इन करने पर लाल एलईडी चालू है? यदि नहीं, तो अपने पावर जम्पर और यूएसबी सोल्डर जोड़ों की जांच करें।
• जांचें कि ध्रुवता वाले अन्य घटक सही ढंग से उन्मुख हैं।
• त्रुटि संदेश या घटकों के गर्म होने जैसे अन्य सुराग देखें।

अगर आपको अभी भी परेशानी हो रही है, तो मदद मांगें। मैं इंस्ट्रक्शंस लिखता हूं क्योंकि मैं उन लोगों को पढ़ाना और उनकी मदद करना चाहता हूं जो सीखना चाहते हैं। लक्षण क्या हैं और त्रुटियों को खोजने के लिए आपने क्या कदम उठाए हैं, इसका एक अच्छा विवरण प्रदान करें। बोर्ड के आगे और पीछे की एक उच्च रिज़ॉल्यूशन वाली तस्वीर भी मदद कर सकती है। कभी हार मत मानो। हर संघर्ष एक सीख है।