Arduino लर्नर किट (ओपन सोर्स): 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

यदि आप Arduino World में शुरुआत कर रहे हैं और Arduino सीखने जा रहे हैं, तो इस इंस्ट्रक्शंस का अनुभव कुछ हाथों में है और यह किट आपके लिए है। यह किट उन शिक्षकों के लिए भी एक अच्छा विकल्प है जो अपने छात्रों को आसान तरीके से Arduino पढ़ाना पसंद करते हैं।

यदि आप Arduino सीखना चाहते हैं तो आपको निम्नलिखित विषयों को शामिल करना चाहिए:

डिजिटल आउटपुट:

• Arduino का उपयोग करके कई LED को नियंत्रित करना
• बजर का उपयोग करके टोन उत्पन्न करना

डिजिटल इनपुट:

• Arduino का उपयोग करके इंटरफेसिंग बटन स्विच
• Arduino का उपयोग करके DHT11 सेंसर को इंटरफेस करना

एनालॉग इनपुट:

• एक पोटेंशियोमीटर से एनालॉग डेटा पढ़ना
• Arduino का उपयोग करके LM35 तापमान सेंसर को इंटरफेस करना

एनालॉग आउटपुट (पीडब्लूएम का उपयोग करके):

आरजीबी एलईडी का उपयोग करके कई रंग उत्पन्न करना।

एसपीआई संचार:

• Arduino के साथ 74HC595 शिफ्ट रजिस्टर को इंटरफेस करना
• डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले चलाने के लिए Arduino के साथ MAX7219CNG को इंटरफेस करना या Arduino के केवल 3 पिन का उपयोग करके कई सात सेगमेंट डिस्प्ले।

I2C संचार:

DS1307 वास्तविक समय घड़ी से पढ़ने की तारीख और समय

यूएआरटी संचार:

Arduino के साथ GROVE GPS और ब्लूटूथ मॉड्यूल को इंटरफ़ेस करना

प्रदर्शन इंटरफेसिंग:

Arduino का उपयोग करके 16 X 2 कैरेक्टर एलसीडी डिस्प्ले चलाना

बहुसंकेतन:

Arduino पिन की न्यूनतम संख्या का उपयोग करके कई सात सेगमेंट डिस्प्ले चलाना।

आपको यह जानकर आश्चर्य होगा कि किट को उपर्युक्त सभी विषयों के साथ प्रयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। तो, यह Arduino Programming सीखने के लिए एक आदर्श लर्नर किट हो सकता है।

[किट में ६ ग्रीन एलईडी, १ आरजीबी एलईडी, १ पोटेंशियोमीटर, १ एलएम३५ सेंसर, १ डीएचटी११ सेंसर, ४ बटन स्विच, ४ सेवन सेगमेंट डिस्प्ले, १ ८एक्स८ डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले, १ मैक्स७२१९सीएनजी आईसी, १ ७४एचसी५९५ शिफ्ट रजिस्टर, १ बजर शामिल हैं।, 1 16X2 LCD डिस्प्ले, 1 DS1307 RTC, 3 Grove Universal Connector।]

कोई और अलग ढाल या मॉड्यूल नहीं, Arduino सीखने के रास्ते में और अधिक घृणित वायरिंग नहीं।

डेमो वीडियो देखें:

चरण 1: सामग्री का बिल (बीओएम)

किट बनाने के लिए निम्नलिखित घटकों की आवश्यकता होगी:

क्रमांक नहीं।	घटक का नाम	मात्रा	कहॉ से खरीदु
1.	अरुडिनो नैनो	1	गियरबेस्ट.कॉम
2.	16 एक्स 2 कैरेक्टर एलसीडी	1	गियरबेस्ट.कॉम
3.	32 मिमी 8 एक्स 8 सिंगल कलर डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले:	1	गियरबेस्ट.कॉम
4.	0.56 इंच 4 अंक सात खंड प्रदर्शन (सीसी)	1	aliexpress.com
5.	DHT11 तापमान और आर्द्रता सेंसर	1	गियरबेस्ट.कॉम
7.	LM35 तापमान सेंसर	1	aliexpress.com
8.	5 मिमी एलईडी	6
9.	10K पोटेंशियोमीटर	1	aliexpress.com
10.	5K ट्रिम पॉट	1
11.	MAX7219 एलईडी ड्राइवर आईसी	1	aliexpress.com
12.	74HC595 शिफ्ट रजिस्टर IC	1	aliexpress.com
13.	DS1307 आरटीसी आईसी	1	aliexpress.com
14.	BC547 सामान्य प्रयोजन NPN ट्रांजिस्टर	4
15.	LM7805 5V रैखिक नियामक IC	1
16.	6 मिमी स्पर्श बटन स्विच	4
17.	आरजीबी एलईडी (पिरान्हा) आम एनोड	1
18.	5वी पीजो बजर	1
19.	CR2032 सिक्का सेल बैटरी	1
20.	4 संपर्क डीआईपी स्विच	1
21.	16 पिन आईसी बेस	1
22.	8 पिन आईसी बेस	1
23.	24 पिन आईसी बेस	1
24.	यूनिवर्सल ग्रोव कनेक्टर	3
25.	CR2032 बैटरी धारक	3
26.	महिला पिन हैडर	4
27.	पुरुष पिन हैडर	1
28.	220 ओम रेसिस्टर	20
29.	4.7K रोकनेवाला	6
30.	१०० ओम रेसिस्टर	1
31.	10K ओम रेसिस्टर	5
32.	४.५ एक्स ५ इंच डबल साइडेड कॉपर क्लैड बोर्ड	1	गियरबेस्ट.कॉम

निम्नलिखित टूल्स की आवश्यकता होगी:

क्रमांक नहीं।	उपकरण का नाम	मात्रा	कहॉ से खरीदु
1.	टांका स्टेशन	1	गियरबेस्ट.कॉम
2.	डिज़िटल मल्टीमीटर	1	गियरबेस्ट.कॉम
3.	पीसीबी पंजा	1	गियरबेस्ट.कॉम
4.	तार काटने वाला	1	गियरबेस्ट.कॉम
5.	डीसोल्डरिंग सक्शन पंप	1	गियरबेस्ट.कॉम

चरण 2: योजनाबद्ध डिजाइन करना

यह किट बनाने का सबसे महत्वपूर्ण चरण है। ईगल कैड का उपयोग करके पूरा सर्किट और बोर्ड लेआउट डिजाइन किया गया था। मैं योजनाबद्ध भाग को भाग से बनाता हूं ताकि इसे आसानी से समझा जा सके और आप इसे अपनी आवश्यकता के अनुसार आसानी से संशोधित कर सकें।

इस खंड में, मैं प्रत्येक भाग को अलग से समझाऊंगा।

एलसीडी कनेक्शन

इस खंड में, मैं समझाऊंगा कि एलसीडी (लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले) को Arduino बोर्ड से कैसे जोड़ा जाए। इस तरह के एलसीडी बहुत लोकप्रिय हैं और व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स परियोजनाओं में उपयोग किए जाते हैं क्योंकि वे आपके प्रोजेक्ट से सेंसर डेटा जैसी जानकारी प्रदर्शित करने के लिए अच्छे हैं, और साथ ही वे बहुत सस्ते हैं।

इसमें 16 पिन होते हैं और बाएं से दाएं पहला ग्राउंड पिन होता है। दूसरा पिन VCC है जिसे हम Arduino Board पर 5 वोल्ट के पिन से जोड़ते हैं। अगला Vo पिन है जिस पर हम डिस्प्ले के कंट्रास्ट को नियंत्रित करने के लिए एक पोटेंशियोमीटर लगा सकते हैं।

अगला, आरएस पिन या रजिस्टर सेलेक्ट पिन का उपयोग यह चुनने के लिए किया जाता है कि हम एलसीडी को कमांड या डेटा भेजेंगे या नहीं। उदाहरण के लिए, यदि RS पिन लो स्टेट या जीरो वोल्ट पर सेट है, तो हम LCD को कमांड भेज रहे हैं जैसे: कर्सर को किसी विशिष्ट स्थान पर सेट करें, डिस्प्ले को साफ़ करें, डिस्प्ले को बंद करें और इसी तरह। और जब RS पिन हाई स्टेट या 5 वोल्ट पर सेट होता है तो हम LCD को डेटा या कैरेक्टर भेज रहे होते हैं।

अगला आर / डब्ल्यू पिन आता है जो उस मोड का चयन करता है जिसे हम एलसीडी को पढ़ेंगे या लिखेंगे। यहां राइट मोड स्पष्ट है और इसका उपयोग एलसीडी पर कमांड और डेटा लिखने या भेजने के लिए किया जाता है। प्रोग्राम को निष्पादित करते समय रीड मोड का उपयोग एलसीडी द्वारा ही किया जाता है, जिसके बारे में हमें इस ट्यूटोरियल में चर्चा करने की आवश्यकता नहीं है।

अगला ई पिन है जो रजिस्टरों को लिखने में सक्षम बनाता है, या अगले 8 डेटा पिन D0 से D7 तक। तो इस पिन के माध्यम से हम 8 बिट डेटा भेज रहे हैं जब हम रजिस्टरों को लिख रहे हैं या उदाहरण के लिए यदि हम डिस्प्ले पर बाद वाले अपरकेस ए को देखना चाहते हैं तो हम एएससीआईआई तालिका के अनुसार रजिस्टरों को 0100 0001 भेज देंगे।

और अंतिम दो पिन ए और के, या एनोड और कैथोड एलईडी बैकलाइट के लिए हैं। आखिरकार, हमें इस बारे में ज्यादा चिंता करने की ज़रूरत नहीं है कि एलसीडी कैसे काम करती है, क्योंकि लिक्विड क्रिस्टल लाइब्रेरी लगभग हर चीज का ध्यान रखती है। Arduino की आधिकारिक वेबसाइट से आप पुस्तकालय के कार्यों को ढूंढ और देख सकते हैं जो एलसीडी के आसान उपयोग को सक्षम करते हैं। हम लाइब्रेरी का उपयोग 4 या 8-बिट मोड में कर सकते हैं। इस किट में, हम इसे 4-बिट मोड में उपयोग करेंगे, या हम केवल 8 में से 4 डेटा पिन का उपयोग करेंगे।

तो, उपरोक्त स्पष्टीकरण से, सर्किट कनेक्शन स्पष्ट है। लेबल एलसीडी एक सक्षम स्विच से आया है जिसके माध्यम से एलसीडी को सक्षम या अक्षम किया जा सकता है। बैकलाइट को जलने से बचाने के लिए एनोड पिन को 220ohm रेसिस्टर के माध्यम से जोड़ा जाता है। 10K पोटेंशियोमीटर के माध्यम से LCD के VO पिन को परिवर्तनीय वोल्टेज प्रदान किया जाता है। आर/डब्ल्यू पिन ग्राउंड से जुड़ा है क्योंकि हम केवल एलसीडी को लिखते हैं। Arduino से डेटा प्रदर्शित करने के लिए हमें RS, E, DB4-DB7 पिन को Arduino से कनेक्ट करने की आवश्यकता है, क्योंकि ये पिन 6 पिन कनेक्टर से जुड़े हैं।

सात खंड प्रदर्शन कनेक्शन

एक सेवन-सेगमेंट डिस्प्ले (एसएसडी), या सात-सेगमेंट इंडिकेटर, दशमलव अंकों को प्रदर्शित करने के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक डिस्प्ले डिवाइस का एक रूप है जो अधिक जटिल डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले का एक विकल्प है। डिजिटल घड़ियों, इलेक्ट्रॉनिक मीटर, बुनियादी कैलकुलेटर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सात-खंड के डिस्प्ले का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जो संख्यात्मक जानकारी प्रदर्शित करते हैं।

इस किट में मैंने 4 अंकों के 7 सेगमेंट डिस्प्ले का इस्तेमाल किया और डिस्प्ले को नियंत्रित करने के लिए मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक का इस्तेमाल किया जाएगा। 4-अंकीय 7-सेगमेंट एलईडी डिस्प्ले में 12 पिन होते हैं। 8 पिन 7 सेगमेंट डिस्प्ले में से प्रत्येक पर 8 एलईडी के लिए हैं, जिसमें ए-जी और डीपी (दशमलव बिंदु) शामिल हैं। अन्य 4 पिन D1-D4 से 4 अंकों में से प्रत्येक का प्रतिनिधित्व करते हैं।

डिस्प्ले मॉड्यूल में प्रत्येक खंड मल्टीप्लेक्स है, जिसका अर्थ है कि यह समान एनोड कनेक्शन बिंदु साझा करता है। और मॉड्यूल में चार अंकों में से प्रत्येक का अपना सामान्य कैथोड कनेक्शन बिंदु होता है। यह प्रत्येक अंक को स्वतंत्र रूप से चालू या बंद करने की अनुमति देता है। साथ ही, यह बहुसंकेतन तकनीक डिस्प्ले को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक माइक्रोकंट्रोलर पिनों की भारी मात्रा को केवल ग्यारह या बारह (बत्तीस के स्थान पर) में बदल देती है!

मल्टीप्लेक्सिंग क्या सरल है - डिस्प्ले यूनिट पर एक बार में एक अंक दिखाएं और डिस्प्ले यूनिट के बीच बहुत तेजी से स्विच करें। दृष्टि की दृढ़ता के कारण, मानव आंख यह अंतर नहीं कर पाती है कि कौन सा डिस्प्ले ON/OFF है। मानव आँख सभी 4 प्रदर्शन इकाइयों को हर समय चालू रहने की कल्पना करती है। मान लें कि हमें 1234 दिखाना है। पहले हम "1" से संबंधित सेगमेंट चालू करते हैं और पहली डिस्प्ले यूनिट चालू करते हैं। फिर हम "2" दिखाने के लिए सिग्नल भेजते हैं, पहली डिस्प्ले यूनिट को बंद कर देते हैं और दूसरी डिस्प्ले यूनिट को चालू कर देते हैं। हम अगले दो नंबरों के लिए इस प्रक्रिया को दोहराते हैं और प्रदर्शन इकाइयों के बीच स्विचिंग बहुत तेजी से (लगभग एक सेकंड की देरी के भीतर) की जानी चाहिए। चूंकि हमारी आंखें 1 सेकंड के भीतर किसी भी वस्तु में बार-बार होने वाले परिवर्तन को नहीं देख सकती हैं, इसलिए हम जो देखते हैं वह उसी समय डिस्प्ले पर 1234 दिखाई देता है।

इसलिए, अंक सामान्य कैथोड को जमीन से जोड़कर हम नियंत्रित कर रहे हैं कि कौन सा अंक चालू किया जाएगा। प्रत्येक Arduino पिन अधिकतम ४० mA करंट को निकाल (प्राप्त) कर सकता है। यदि सभी एक अंक खंड चालू हैं, तो हमारे पास 20 × 8 = 160 mA है जो कि बहुत अधिक है, इसलिए हम सामान्य कैथोड को सीधे Arduino पोर्ट से नहीं जोड़ सकते। इसलिए मैंने स्विच के रूप में BC547 NPN ट्रांजिस्टर का उपयोग किया है। ट्रांजिस्टर चालू है, जब आधार पर एक सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है। करंट को सीमित करने के लिए मैंने ट्रांजिस्टर के बेस में 4.7K रेसिस्टर का इस्तेमाल किया।

DS1307 आरटीसी कनेक्शन

जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, रीयल-टाइम घड़ी का उपयोग रिकॉर्ड ऑफ टाइम रखने और समय प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग कई डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे कंप्यूटर, इलेक्ट्रॉनिक्स घड़ियों, डेट लॉगर्स और स्थिति में किया जाता है जहां आपको समय का ध्यान रखने की आवश्यकता होती है। रीयल-टाइम घड़ी के महान लाभों में से एक यह है कि यह बिजली की आपूर्ति उपलब्ध न होने पर भी समय का रिकॉर्ड रखता है। अब सवाल यह है कि बिजली की आपूर्ति के उपयोग के बिना रीयल-टाइम घड़ी जैसी इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस कैसे काम कर सकती है। क्योंकि इसके अंदर करीब 3-5 वोल्ट का छोटा पावर सेल होता है जो सालों तक काम कर सकता है। क्योंकि वास्तविक समय की घड़ी न्यूनतम मात्रा में बिजली की खपत करती है। बाजार में कई समर्पित एकीकृत सर्किट उपलब्ध हैं जिनका उपयोग आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक घटकों को जोड़कर रीयल-टाइम घड़ी बनाने के लिए किया जाता है। लेकिन किट में मैंने DS1307 रियल टाइम क्लॉक IC का इस्तेमाल किया।

DS1307 वास्तविक समय की घड़ी के लिए IC है जिसका उपयोग सेकंड, मिनट, घंटे, दिन, महीने किसी भी वर्ष गिनने के लिए किया जाता है। Arduino I2C संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करके DS1307 से समय और तारीख के मूल्यों को पढ़ता है। इसमें बिजली की विफलता के मामले में सटीक समय का रिकॉर्ड रखने की सुविधा भी है। यह एक 8 बिट आईसी है। इसका उपयोग कुछ अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करके वास्तविक समय की घड़ी बनाने के लिए किया जाता है। DS1307 का पिन विन्यास नीचे दिया गया है:

क्रिस्टल थरथरानवाला के लिए पिन नंबर एक और दो (X1, X2) का उपयोग किया जाता है। क्रिस्टल थरथरानवाला मूल्य आमतौर पर DS1307 के साथ प्रयोग किया जाता है 32.768k हर्ट्ज है। बैक अप बैटरी के लिए पिन थ्री का उपयोग किया जाता है। इसका मान 3-5 वोल्ट के बीच होना चाहिए। 5 वोल्ट से अधिक वोल्टेज DS1307 को स्थायी रूप से जला सकता है। आमतौर पर, DS1307 में बिजली की विफलता के मामले में समय का ट्रैक रखने के लिए कॉइन सेल बैटरी का उपयोग किया जाता है। पावर मिलने के बाद DS1307 बैक अप बैटरी के कारण सही समय दिखाता है। पिन 4 और 8 बिजली आपूर्ति के लिए है। I2C संचार प्रोटोकॉल की मदद से अन्य उपकरणों के साथ संचार करने के लिए पिन 5 और 6 का उपयोग किया जाता है। पिन 5 सीरियल डेटा पिन (एसडीए) है और पिन 6 सीरियल क्लॉक (एससीएल) है। दोनों पिन ओपन ड्रेन हैं और इसके लिए बाहरी पुल-अप रेसिस्टर की आवश्यकता होती है। यदि आप I2C संचार के बारे में नहीं जानते हैं, तो मैं आपको इसके बारे में जानने की सलाह देता हूं। पिन 7 SWQ/आउट स्क्वायर वेव/आउटपुट ड्राइवर। सक्षम होने पर, SQWE बिट 1 पर सेट होता है, SQW/OUT पिन चार वर्ग-तरंग आवृत्तियों (1Hz, 4kHz, 8kHz, 32kHz) में से एक को आउटपुट करता है। SQW/OUT पिन ओपन ड्रेन है और इसके लिए बाहरी पुल-अप रेसिस्टर की आवश्यकता होती है। SQW/OUT लागू VCC या VBAT के साथ काम करता है। VCC से जुड़ी श्रृंखला में एक LED और 220 ओम अवरोधक 1 HZ ब्लिंक उत्पन्न करेगा। यह बताने का एक अच्छा तरीका है कि घड़ी की चिप काम कर रही है या नहीं।

74HC595 शिफ्ट रजिस्टर कनेक्शन

74HC595 तब उपयोगी होता है जब आप पाते हैं कि आपको अपने माइक्रोकंट्रोलर पर उपलब्ध आउटपुट से अधिक आउटपुट की आवश्यकता है; इस चिप जैसे सीरियल शिफ्ट रजिस्टर का उपयोग करने के बारे में सोचने का समय आ गया है।

अपने कुछ मौजूदा माइक्रोकंट्रोलर आउटपुट का उपयोग करके आप 8 के गुणकों में आउटपुट बढ़ाने के लिए कई 595 जोड़ सकते हैं; प्रति 595 में 8 आउटपुट। जब आप अधिक 595 जोड़ते हैं तो आप अपने मौजूदा माइक्रोकंट्रोलर आउटपुट पिन का अधिक उपयोग नहीं करते हैं।

74HC595 आपके माइक्रोकंट्रोलर से आउटपुट की संख्या बढ़ाने के लिए एक सीरियल-टू-पैरेलल शिफ्ट रजिस्टर या SIPO (सीरियल इन पैरेलल आउट) डिवाइस है। यह केवल एक मेमोरी डिवाइस है जो इसे पास किए गए प्रत्येक बिट डेटा को क्रमिक रूप से संग्रहीत करता है। आप डेटा इनपुट पर डेटा बिट प्रस्तुत करके और क्लॉक इनपुट को क्लॉक सिग्नल की आपूर्ति करके इसे डेटा भेजते हैं। प्रत्येक क्लॉक सिग्नल पर डेटा को डी-टाइप की एक श्रृंखला के साथ पास किया जाता है - प्रत्येक डी-टाइप का आउटपुट अगले के इनपुट में फीड होता है।

74HC595 से शुरू करने के लिए, पिन 16 (VCC) और 10 (SRCLR) को 5V से जोड़ा जाना चाहिए और पिन 8 (GND) और 13 (OE) को जमीन से जोड़ा जाना चाहिए। यह आईसी को सामान्य कार्य मोड में रखना चाहिए। पिन 11, 12, और 14 को Arduino से IC में डेटा स्थानांतरित करने के लिए Arduino के तीन डिजिटल पिन से जोड़ा जाना चाहिए।

डॉट मैट्रिक्स और MAX7219CNG कनेक्शन

डॉट मैट्रिक्स एक दो आयामी पैटर्न वाली एलईडी सरणी है, जिसका उपयोग वर्णों, प्रतीकों और छवियों का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है। लगभग सभी आधुनिक डिस्प्ले प्रौद्योगिकियां सेल फोन, टेलीविजन आदि सहित डॉट मैट्रिस का उपयोग करती हैं। यदि आप ऐसे व्यक्ति हैं जो एलईडी के साथ खेलना पसंद करते हैं, तो डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले आपके लिए है।

एक विशिष्ट 8x8 डॉट मैट्रिक्स इकाई में एक विमान में 64 एलईडी की व्यवस्था होती है। आप दो प्रकार के डॉट मैट्रिसेस पर अपना हाथ रख सकते हैं। एक जो एक सादे एकल मैट्रिक्स के रूप में आता है जिसमें सरणी की पंक्तियों और स्तंभों को नियंत्रित करने के लिए 16 पिन होते हैं। यह बहुत सारे तारों का उपयोग करेगा और चीजें बहुत गड़बड़ हो सकती हैं।

इन चीजों को सरल बनाने के लिए, यह MAX7219 ड्राइवर के साथ एकीकृत भी उपलब्ध है, जिसमें 24 पिन हैं। अंत में आपके पास अपने I/O से जुड़ने के लिए 5 पिन हैं जो आपके काम को और अधिक आसान बना देता है। 7219 ड्राइविंग 64 व्यक्तिगत एलईडी से 16 आउटपुट लाइनें हैं। एल ई डी हर समय दिखाई देने के लिए दृष्टि की दृढ़ता का फायदा उठाया जाता है जबकि वास्तव में वे नहीं होते हैं। आप कोड के माध्यम से एल ई डी की चमक को भी नियंत्रित कर सकते हैं।

यह छोटा आईसी 16 बिट सीरियल शिफ्ट रजिस्टर है। पहले 8 बिट एक कमांड निर्दिष्ट करते हैं और शेष 8 बिट्स कमांड के लिए डेटा निर्दिष्ट करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। संक्षेप में, MAX7219 की कार्यप्रणाली को इस प्रकार संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है: हम जानते हैं कि हमारी आंखें लगभग 20ms तक एक फ्लैश को याद रखती हैं। तो ड्राइवर एलईडी को 20ms से अधिक की दर से फ्लैश करता है जिससे हमें लगता है कि प्रकाश कभी बंद नहीं होता है। इस तरह, 16 पिन 64 एलईडी को नियंत्रित करते हैं।

मॉड्यूल के VCC और GND Arduino के 5V और GND पिन में जाते हैं और तीन अन्य पिन, DIN, CLK और CS Arduino बोर्ड के किसी भी डिजिटल पिन पर जाते हैं। यदि हम एक से अधिक मॉड्यूल कनेक्ट करना चाहते हैं तो हम पिछले ब्रेकआउट बोर्ड के आउटपुट पिन को नए मॉड्यूल के इनपुट पिन से कनेक्ट करते हैं। दरअसल ये सभी पिन एक जैसे होते हैं सिवाय इसके कि पिछले बोर्ड का DOUT पिन नए बोर्ड के DIN पिन में चला जाता है।

चरण 3: डिजाइनिंग बोर्ड लेआउट (पीसीबी)

यदि आप अपने डिजाइन को और अधिक आकर्षक बनाना चाहते हैं, तो पीसीबी अगला कदम है। पीसीबी की मदद से, हम शोर, विकृति, अपूर्ण संपर्क आदि जैसी सामान्य समस्याओं से बच सकते हैं। इसके अलावा, यदि आप अपने डिजाइन के साथ वाणिज्यिक जाना चाहते हैं, तो आपको एक उचित सर्किट बोर्ड का उपयोग करना होगा।

लेकिन, बहुत से लोगों, विशेष रूप से शुरुआती लोगों को सर्किट बोर्ड डिजाइन करना मुश्किल होगा क्योंकि वे इसे एक कठिन काम के रूप में महसूस करते हैं और सर्किट बोर्ड डिजाइन में अत्यधिक ज्ञान की आवश्यकता होती है। मुद्रित सर्किट बोर्डों को डिजाइन करना वास्तव में सरल है (हाँ, इसके लिए कुछ अभ्यास और प्रयासों की आवश्यकता है)।

ध्यान दें कि योजनाबद्ध का काम केवल भागों और उनके बीच के कनेक्शन को परिभाषित करना है। केवल बोर्ड लेआउट में ही यह मायने रखता है कि पुर्जे भौतिक रूप से कहाँ जाते हैं। स्कैमैटिक्स पर, भागों को रखा जाता है जहां वे विद्युत रूप से समझ में आते हैं, बोर्डों पर, उन्हें वहां रखा जाता है जहां वे शारीरिक रूप से समझ में आते हैं, इस प्रकार एक प्रतिरोधी जो योजनाबद्ध में एक हिस्से के ठीक बगल में है, उस हिस्से से जितना संभव हो उतना दूर हो सकता है बोर्ड में।

आमतौर पर, जब आप एक बोर्ड बिछाते हैं, तो आप सबसे पहले उन हिस्सों को रखते हैं, जिनमें वे स्थान निर्धारित होते हैं, जिन्हें जाने की आवश्यकता होती है, जैसे कनेक्टर। फिर, उन सभी हिस्सों को समूहबद्ध करें जो तार्किक रूप से एक साथ समझ में आते हैं, और इन समूहों को स्थानांतरित करें ताकि वे पार की गई अनियंत्रित रेखाओं की सबसे छोटी मात्रा बना सकें। उस बिंदु से, उन समूहों का विस्तार करें, सभी हिस्सों को इतनी दूर ले जाएं कि वे किसी भी डिज़ाइन नियम को न तोड़ें और कम से कम अनियंत्रित निशान पार करें।

मुद्रित सर्किट बोर्डों के साथ एक बात यह है कि उनके दो पक्ष हैं। हालाँकि, आप आमतौर पर प्रति परत का भुगतान करते हैं जिसका आप उपयोग करते हैं, और यदि आप इस बोर्ड को घर पर बना रहे हैं, तो आप केवल एक तरफा बोर्ड बनाने में सक्षम हो सकते हैं। सोल्डरिंग थ्रू-होल भागों की रसद के कारण, इसका मतलब है कि हम पीसीबी के नीचे का उपयोग करना चाहते हैं। मिरर कमांड का उपयोग करें और सतह-माउंट भागों पर क्लिक करके उन्हें नीचे की परत पर स्विच करें। भागों के उन्मुखीकरण को ठीक करने के लिए आपको रोटेट या मूव कमांड का उपयोग करने की आवश्यकता हो सकती है। एक बार जब आप सभी भागों को निर्धारित कर लें, तो Ratsnest कमांड चलाएँ। रैट्सनेस्ट सभी अनियंत्रित तारों (एयरवायर) के लिए सबसे छोटे पथ का पुनर्गणना करता है, जिससे स्क्रीन पर मौजूद अव्यवस्था को उचित मात्रा में साफ करना चाहिए।

पीसीबी को डिजाइन करने के बाद, आपको डिजाइन को प्रिंट करना होगा। हालाँकि इंटरनेट पर बहुत सारे ट्यूटोरियल उपलब्ध हैं, लेकिन हाथ से अच्छी गुणवत्ता वाला पीसीबी बनाना एक बड़ी चुनौती है। इस परियोजना में प्रयुक्त पीसीबी JLCPCB से मुद्रित है। प्रिंट की गुणवत्ता बहुत अच्छी है। मुझे 12 बोर्ड मिले, सभी अच्छी तरह से वैक्यूम सील और बबल लिपटे हुए। सभी अच्छे लगते हैं, सोल्डर मास्क पर सटीक सहनशीलता, सिल्क स्क्रीन पर स्पष्ट चरित्र। मैंने ग्रैबर फ़ाइल जोड़ी है और आप अच्छी गुणवत्ता वाली मुद्रित पीसीबी प्राप्त करने के लिए इसे सीधे JLCPCB को भेज सकते हैं।

JLCPCB केवल 2 डॉलर में अधिकतम आकार 10cmx10cm के साथ PCB के 5pcs बनाती है। यह अब तक की सबसे सस्ती कीमत है। शिपिंग चार्ज भी अन्य कंपनियों की तुलना में कम है।

ऑर्डर करने के लिए JLCPCB की वेबसाइट पर जाएं। होम पेज एक उद्धरण कैलकुलेटर प्रदर्शित करता है जो आपको ऑर्डरिंग पेज पर ले जाता है। उद्धरण कैलकुलेटर पर, बस पीसीबी का आकार, मात्रा, परतें और मोटाई दर्ज करें।

उद्धरण पृष्ठ में शुरुआती लोगों के लिए एक उत्कृष्ट डिफ़ॉल्ट सेटिंग है जो सभी पीसीबी निर्माण नियमों और मानकों को नहीं समझते हैं। उदाहरण के लिए, सर्फेस फिनिश, गोल्ड फिंगर्स, मटेरियल डिटेल्स आदि जैसे शब्द शौकियों के लिए भ्रमित करने वाले हो सकते हैं, इसलिए, आप बस उन सेटिंग्स से बच सकते हैं। डिफ़ॉल्ट सेटिंग सभी अच्छी है। यदि आप उन शब्दों का अर्थ जानना चाहते हैं और यह जानना चाहते हैं कि आपके पीसीबी पर उनका क्या महत्व है, तो आप शर्तों के ठीक ऊपर प्रश्न चिह्न पर क्लिक कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, जेएलसीपीसीबी ने गोल्ड फिंगर्स, सामग्री विवरण इत्यादि शब्द को अच्छी तरह समझाया है। यदि आप एक नौसिखिया हैं, तो आपको पीसीबी आयाम, परतें, रंग, मोटाई और आपको आवश्यक मात्रा निर्धारित करने की आवश्यकता है। अन्य डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स को वैसे ही रखा जा सकता है जैसे वे हैं।

आप इस निर्देश से अधिक जान सकते हैं।

चरण 4: सोल्डरिंग (रेसिस्टर, पिन हैडर और आईसी बेस)

सोल्डरिंग इलेक्ट्रॉनिक्स की दुनिया में प्रवेश करने के लिए आवश्यक सबसे बुनियादी कौशलों में से एक है। मटर और गाजर की तरह दोनों एक साथ चलते हैं। और, हालांकि टांका लगाने वाले लोहे को लेने की आवश्यकता के बिना इलेक्ट्रॉनिक्स के बारे में सीखना और निर्माण करना संभव है, आपको जल्द ही पता चलेगा कि इस एक साधारण कौशल के साथ एक पूरी नई दुनिया खोली गई है। सर्किट में घटकों को 'फिक्स' करने का एकमात्र स्थायी तरीका सोल्डरिंग है। और बेसिक सोल्डरिंग आसान है। आपको बस एक सोल्डरिंग आयरन और कुछ सोल्डर चाहिए। जब मेरे पिताजी ने मुझे किशोरी के रूप में पढ़ाया, तो मुझे याद है कि मैं इसे बहुत तेजी से उठा रहा था।

सोल्डरिंग शुरू करने से पहले आपको अच्छे सोल्डरिंग के लिए कुछ तैयारी की आवश्यकता होती है।

टिप को साफ करें जब लोहा गर्म हो, तो पुराने सोल्डर को हटाने के लिए टिप को साफ करना शुरू करें। आप एक गीले स्पंज, एक तांबे के दस्तकारी पैड या कुछ इसी तरह का उपयोग कर सकते हैं।

टिप को टिन करना इससे पहले कि आप टांका लगाना शुरू करें, आपको टांका लगाने वाले लोहे की नोक को टिन करना चाहिए। यह टिप ट्रांसफर हीट को तेज बनाता है और इस तरह सोल्डरिंग को आसान और तेज बनाता है। यदि आपके सिरों पर टिन की कोई बूंदे दिखाई दें, तो एक स्पंज, एक तांबे के दस्तकारी पैड का उपयोग करें या बस इसे हिलाएं।

यदि आप एक मजबूत, कम प्रतिरोध वाले सोल्डर जोड़ चाहते हैं तो एक साफ सतह बहुत महत्वपूर्ण है। टांका लगाने वाली सभी सतहों को अच्छी तरह से साफ किया जाना चाहिए। गृह सुधार, औद्योगिक आपूर्ति स्टोर या ऑटोमोटिव बॉडी शॉप से खरीदे गए 3M स्कॉच ब्राइट पैड एक अच्छा विकल्प हैं क्योंकि वे सतह के कलंक को जल्दी से हटा देंगे लेकिन पीसीबी सामग्री को खत्म नहीं करेंगे। ध्यान दें कि आप औद्योगिक पैड चाहते हैं, न कि क्लीनर/साबुन के साथ रसोई की सफाई करने वाले पैड। यदि आपके बोर्ड पर विशेष रूप से सख्त जमा हैं, तो स्टील ऊन का एक अच्छा ग्रेड स्वीकार्य है, लेकिन सख्त सहनशीलता वाले बोर्डों पर बहुत सावधान रहें क्योंकि ठीक स्टील शेविंग पैड और छेद में रह सकते हैं। एक बार जब आप बोर्ड को चमकदार तांबे तक साफ कर लेते हैं तो आप एसीटोन जैसे विलायक का उपयोग सफाई पैड के किसी भी टुकड़े को साफ करने के लिए कर सकते हैं और बोर्ड की सतह से रासायनिक संदूषण को दूर कर सकते हैं। मिथाइल हाइड्रेट एक और अच्छा विलायक है और एसीटोन की तुलना में थोड़ा कम बदबूदार है। ध्यान रखें कि ये दोनों सॉल्वैंट्स स्याही को हटा सकते हैं, इसलिए यदि आपका बोर्ड सिल्क स्क्रीन वाला है, तो पूरे बोर्ड को नीचे रखने से पहले रसायनों का परीक्षण करें।

मुझे आशा है कि आपने उपरोक्त सभी औपचारिकताएं पूरी कर ली हैं और पीसीबी पर घटकों को रखने के लिए तैयार हैं। किट को थ्रू-होल घटकों के लिए डिज़ाइन किया गया है और पीसीबी पर थ्रू-होल घटकों को उसके छेद में रखने से शुरू होता है।

घटक और बोर्ड को साफ करने के बाद, आप घटकों को बोर्ड पर रखने के लिए तैयार हैं। जब तक आपका सर्किट सरल न हो और केवल कुछ घटक हों, आप शायद सभी घटकों को बोर्ड पर नहीं रखेंगे और उन्हें एक ही बार में सोल्डर नहीं करेंगे। सबसे अधिक संभावना है कि आप बोर्ड को पलटने और अधिक रखने से पहले एक बार में कुछ घटकों को सोल्डर कर रहे होंगे। सामान्य तौर पर, सबसे छोटे और सबसे चपटे घटकों (प्रतिरोधों, आईसी, सिग्नल डायोड, आदि) के साथ शुरू करना सबसे अच्छा है और फिर छोटे भागों के बाद बड़े घटकों (कैपेसिटर, पावर ट्रांजिस्टर, ट्रांसफार्मर) तक काम करना है। यह बोर्ड को अपेक्षाकृत सपाट रखता है, जिससे टांका लगाने के दौरान यह अधिक स्थिर हो जाता है। बाकी सर्किट की असेंबली के दौरान उन्हें नुकसान पहुंचाने की संभावना को कम करने के लिए संवेदनशील घटकों (MOSFETs, नॉन-सॉकेटेड IC) को अंत तक सहेजना भी सबसे अच्छा है। आवश्यक रूप से लीड को मोड़ें और बोर्ड पर उचित छेद के माध्यम से घटक डालें। जब आप सोल्डरिंग कर रहे हों तो भाग को पकड़ने के लिए, आप बोर्ड के निचले भाग पर 45 डिग्री के कोण पर लीड को मोड़ना चाह सकते हैं। यह प्रतिरोधकों जैसे लंबे लीड वाले भागों के लिए अच्छा काम करता है। छोटे लीड वाले घटकों जैसे कि IC सॉकेट को थोड़े से मास्किंग टेप के साथ रखा जा सकता है या आप पीसी बोर्ड पैड पर क्लैंप करने के लिए लीड को नीचे झुका सकते हैं।

लोहे की नोक पर बहुत कम मात्रा में सोल्डर लगाएं। यह घटक और बोर्ड को गर्मी का संचालन करने में मदद करता है, लेकिन यह मिलाप नहीं है जो संयुक्त बना देगा। जोड़ को गर्म करने के लिए आप लोहे की नोक को इस तरह बिछाएंगे कि वह घटक सीसा और बोर्ड दोनों के खिलाफ टिकी रहे। यह महत्वपूर्ण है कि आप सीसा और बोर्ड को गर्म करें, अन्यथा मिलाप बस पूल करेगा और बिना गरम किए गए आइटम से चिपके रहने से इंकार कर देगा। जोड़ को गर्म करने से पहले आपके द्वारा टिप पर लगाए गए सोल्डर की छोटी मात्रा बोर्ड और लीड के बीच संपर्क बनाने में मदद करेगी। आमतौर पर मिलाप के लिए जोड़ को पर्याप्त गर्म करने में एक या दो सेकंड का समय लगता है, लेकिन बड़े घटक और मोटे पैड/निशान अधिक गर्मी को अवशोषित करेंगे और इस समय को बढ़ा सकते हैं। यदि आप देखते हैं कि पैड के नीचे का क्षेत्र बुलबुला शुरू हो गया है, तो गर्म करना बंद कर दें और हटा दें टांका लगाने वाला लोहा क्योंकि आप पैड को गर्म कर रहे हैं और इसे उठाने का खतरा है। इसे ठंडा होने दें, फिर ध्यान से इसे फिर से बहुत कम समय के लिए गर्म करें।

हमेशा सुनिश्चित करें कि आप पर्याप्त गर्मी लागू करते हैं, अन्यथा, आप "कोल्ड सोल्डर जॉइंट" के साथ समाप्त हो सकते हैं। ऐसा सोल्डर जोड़ वास्तव में आपके इच्छित कनेक्शन को प्रदान किए बिना ठीक लग सकता है। यह कुछ गंभीर निराशा पैदा कर सकता है जब आपका सर्किट काम नहीं करता है और आप यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि क्यों;) जब आप एक ठंडे सोल्डर को करीब से देखते हैं, तो आप देखेंगे कि इसमें सोल्डर और सोल्डर के बीच एक छोटा सा अंतर है पिन।

यदि आप अपने सोल्डरिंग से खुश हैं, तो सोल्डर जॉइंट के ऊपर से कंपोनेंट लेड को काट दें।

सोल्डरिंग के समय, मैंने उपरोक्त सभी युक्तियों का पालन किया। मैंने पहले सभी प्रतिरोधों को बोर्ड पर रखा और मिलाप किया। फिर मैंने सभी IC के लिए IC बेस रखा और ध्यान से मिलाप किया। IC के सोल्डरिंग के लिए, IC सॉकेट का उपयोग करना स्मार्ट है। टांका लगाने वाले लोहे से गर्मी बहुत अधिक गर्म होने पर कुछ IC टूट जाएंगे। फिर मैंने बैटरी केस, ग्रोव कनेक्टर और पिन हेडर को मिलाया।

पीसीबी घटक को रखने और टांका लगाने के बारे में अधिक जानने के लिए आप इस अच्छे निर्देश को पढ़ सकते हैं:https://www.instructables.com/id/Simple-PCB-soldering/

चरण 5: सोल्डरिंग (एलईडी और स्विच)

सभी प्रतिरोधों, पिन हेडर और आईसी बेस को सोल्डर करने के बाद एलईडी और स्विच को मिलाप करने का यह सही समय है। किट में छह 5 मिमी एलईडी हैं और सभी को एक ही लाइन में रखा गया है। फिर मैंने 4 टैक्टाइल बटन स्विच लगाया।

पहले छोटे भागों को मिलाएं। कैपेसिटर और ट्रांजिस्टर जैसे बड़े हिस्सों को मिलाप करने से पहले सोल्डर रेसिस्टर्स, जम्पर लीड, डायोड और कोई अन्य छोटा हिस्सा। यह असेंबली को बहुत आसान बनाता है। संवेदनशील घटकों को अंतिम रूप से स्थापित करें। CMOS IC, MOSFETs और अन्य स्थिर संवेदनशील घटकों को स्थापित करें ताकि अन्य भागों की असेंबली के दौरान उन्हें नुकसान न पहुंचे।

जबकि सोल्डरिंग आम तौर पर एक खतरनाक गतिविधि नहीं है, कुछ बातों का ध्यान रखना चाहिए। पहला और सबसे स्पष्ट यह है कि इसमें उच्च तापमान शामिल है। टांका लगाने वाला लोहा 350F या उससे अधिक होने वाला है, और बहुत जल्दी जल जाएगा। लोहे का समर्थन करने के लिए एक स्टैंड का उपयोग करना सुनिश्चित करें और कॉर्ड को उच्च यातायात वाले क्षेत्रों से दूर रखें। मिलाप स्वयं टपक सकता है, इसलिए शरीर के उजागर भागों पर टांका लगाने से बचना समझ में आता है। हमेशा अच्छी रोशनी वाले क्षेत्र में काम करें जहां आपके पास पुर्जे लगाने और घूमने के लिए जगह हो। सीधे जोड़ के ऊपर अपने चेहरे से टांका लगाने से बचें क्योंकि फ्लक्स और अन्य कोटिंग्स से निकलने वाले धुएं आपके श्वसन पथ और आंखों में जलन पैदा करेंगे। ज्यादातर सेलर्स में लेड होता है, इसलिए आपको सोल्डर के साथ काम करते समय अपने चेहरे को छूने से बचना चाहिए और खाने से पहले हमेशा अपने हाथ धोएं।

चरण 6: सोल्डरिंग (सात खंड, एलसीडी और डॉट मैट्रिक)

यह सोल्डरिंग का अंतिम चरण है। इस चरण में, हम तीन बड़े घटकों (सात खंड डिस्प्ले, डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले और एलसीडी डिस्प्ले) को मिलाप करेंगे। सबसे पहले, मैंने बोर्ड को सात सेगमेंट डिस्प्ले मिलाए क्योंकि यह आकार में सबसे छोटा और कम संवेदनशील है। फिर मैंने डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले लगाया। डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले को सोल्डर करने के बाद मैंने अंतिम घटक, एलसीडी डिस्प्ले को बोर्ड पर रखा। एलसीडी को बोर्ड में रखने से पहले मैंने पहले पुरुष पिन हेडर को एलसीडी में मिलाया और फिर मुख्य पीसीबी बोर्ड में रखा। सोल्डरिंग का काम LCD की सोल्डरिंग से किया जाता है।

आपके द्वारा सभी सोल्डर जोड़ों को बनाने के बाद, बोर्ड से सभी अतिरिक्त फ्लक्स अवशेषों को साफ करना अच्छा अभ्यास है। कुछ फ्लक्स हाइड्रोस्कोपिक होते हैं (वे पानी को अवशोषित करते हैं) और थोड़ा प्रवाहकीय बनने के लिए धीरे-धीरे पर्याप्त पानी को अवशोषित कर सकते हैं। ऑटोमोटिव एप्लिकेशन जैसे शत्रुतापूर्ण वातावरण में यह एक महत्वपूर्ण मुद्दा हो सकता है। अधिकांश फ्लक्स मिथाइल हाइड्रेट और एक चीर का उपयोग करके आसानी से साफ हो जाएंगे लेकिन कुछ को एक मजबूत विलायक की आवश्यकता होगी। फ्लक्स को हटाने के लिए उपयुक्त विलायक का उपयोग करें, फिर बोर्ड को संपीड़ित हवा से सुखाएं।

चरण 7: पूरा किट

मुझे आशा है कि आपने उपरोक्त सभी चरणों को पूरा कर लिया है। बधाई! आपने अपना Arduino नैनो लर्नर किट बनाया है। अब आप Arduino की दुनिया को बहुत आसानी से एक्सप्लोर कर सकते हैं। Arduino Programming सीखने के लिए आपको अलग-अलग शील्ड या मॉड्यूल खरीदने की आवश्यकता नहीं है। किट में एक शिक्षार्थी के लिए आवश्यक सभी बुनियादी चीजें शामिल हैं।

आप किट का उपयोग करके निम्नलिखित परियोजनाओं को बहुत आसानी से बना सकते हैं। कोई अतिरिक्त उपकरण या घटक की आवश्यकता नहीं है। यहां तक कि बोर्ड को बहुत कम साधारण जम्पर कनेक्शन की आवश्यकता होती है।

1. आप LM35 और सात खंड डिस्प्ले का उपयोग करके थर्मामीटर बना सकते हैं
2. आप DHT11 और LCD डिस्प्ले का उपयोग करके तापमान और आर्द्रता मीटर बना सकते हैं
3. आप बटन और बजर का उपयोग करके एक साधारण पियानो बना सकते हैं
4. आप RTC और LCD/सेवन सेगमेंट का उपयोग करके एक डिजिटल घड़ी बना सकते हैं। आप बजर का उपयोग करके अलार्म भी जोड़ सकते हैं। समय समायोजन और विन्यास के लिए चार बटन का उपयोग किया जा सकता है।
5. आप आरटीसी और डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले का उपयोग करके एक एनालॉग घड़ी बना सकते हैं
6. आप बटन और डॉट मैट्रिक्स डिस्प्ले का उपयोग करके गेम बना सकते हैं।
7. आप ग्रोव ब्लूटूथ, विभिन्न ग्रोव सेंसर इत्यादि जैसे किसी भी ग्रोव मॉड्यूल को कनेक्ट कर सकते हैं।

मैंने केवल कुछ संभावित विकल्पों का उल्लेख किया है। आप किट का उपयोग करके और भी बहुत कुछ बना सकते हैं। अगले चरण में, मैं आपको Arduino स्केच के साथ किट का उपयोग करके कुछ उदाहरण दिखाऊंगा।