Hvordan man ikke brænder Arduino - tip til begyndere

Mikrokontrollere er for det første enheder til kontrol, overvågning og databehandling, men ikke til arbejde i strømkredsløb. Selvom moderne chips er ret udviklet med hensyn til tilstedeværelsen af ​​forskellige beskyttelser mod utilsigtet skade i den elektriske del, er der ikke desto mindre farer, der venter en nybegynder radioamatør på hvert trin.

Hvordan arbejder man sikkert med arduino? Dette er hovedspørgsmålet med artiklen. Overvej både elektriske farer for mikrokontrolleren og for hele kortet og dets komponenter som helhed såvel som skadelige faktorer af mekanisk oprindelse.

Hvordan brændes en mikrokontroller?

Du kan skrive en bog om mikrokontrollers interne struktur, så vi vil kun overveje de vigtigste punkter, du skal være opmærksom på, når du arbejder. Mikrokontrollere er følsomme over for både strømme og spændinger. Nøddriftstilstande er kun tilladt i kort tid eller er generelt uacceptable.

Jeg vil prøve at overveje situationer med reelle forhold og chips. Lad os stole på databladet Atmega328. Det er almindeligt mikrocontroller, der findes i næsten alle arduino-plader, blev 168 brugt i tidlige versioner, dets største forskel var halvdelen af ​​hukommelsesstørrelsen.

1. Forsyningsspændingen skal være normal!

Mikrokontrollermodellerne, som jeg kender til, er drevet af konstant spænding (DC), mens forsyningsspændingen kan variere inden for det acceptable område. I den tekniske dokumentation for 328 atmega er området for forsyningsspændinger fra 1,8 til 5,5 volt angivet. Samtidig afhænger arbejdshastigheden af ​​spændingen, men dette er subtiliteter, der påvirker valg af driftsfrekvens og logiske niveauer.

Zener-dioder er normalt installeret i strømkredsløbene i integrerede kredsløb for at beskytte input fra kortsigtede overspændinger, men zener-dioder er ikke designet til at undertrykke burst med høj effekt og langvarig drift under de forkerte forhold.

konklusion:

Overskrid ikke strømforsyningsspændingen på mikrokontrolleren, hvis du agter at køre den fra batterier eller en kilde, som du ikke er sikker på om stabilisering - det er bedre at installere en yderligere lineær eller LDO-stabilisator.

Til "død" af mikrokontrolleren er nogle gange en halv volt tilstrækkelig. yderligere elektrolytisk filterkondensator op til hundreder af mikrofarader, parret med keramik i et par hundrede nF'er, forbedrer kun kredsløbets pålidelighed.

Arduino:

På originalen såvel som på de fleste kloner Nano, Uno lineære stabilisatorer er installeret, så du kan levere strøm til enten de udpegede stifter eller via en USB-port. Ikke mere end 15 V.

VIGTIGT:

Stiften med navnet "5V" er kun beregnet til forbindelse til en stabiliseret kilde på fem volt, ikke mere, denne stift er direkte forbundet til Vcc-benet på selve mikrokontrolleren, mens Vin - på pladen går gennem den lineære stabilisator til mikrokontrolleren.

Og polaritet også

Brættet giver ikke beskyttelse mod omvendt spænding, så i tilfælde af en fejl risikerer du at brænde det. For at undgå dette skal du installere dioden i serie med katode-strømindgangen på tavlen (pin Vin).

2. Kortslut ikke stifterne

Producenten indstiller den anbefalede strøm gennem stiften på mikrokontrolleren, ikke mere end 30 mA. Med en forsyningsspænding på 5 volt betyder det, at du skal forbinde en ukendt (ny) belastning gennem en modstand på mindst 200 ohm, hvilket indstiller den maksimale strøm til 25 mA. Jeg tror, ​​det lyder ikke meget klart. Ordene "Luk" og "Overbelastning" er forskellige, men de beskriver den samme proces.

Kortslutning Er en tilstand, når der er installeret en belastning mellem en terminal med et højt potentiale og en terminal med et lavt potentiale, hvis modstand er tæt på 0.Den reelle ækvivalent af en sådan belastning er en dråbe lodning, et stykke ledning og andre strømførende materialer, der forbinder den positive til negativ kontakt.

Når stiften er indstillet til en logisk enhed eller "høj", er spændingen i forhold til den fælles ledning på den 5 V (3.3 eller et hvilket som helst andet, hvis niveau betragtes som en logisk enhed). Hvis det kortsluttes til "jord", på arduino-tavlen kan det betegnes som "gnd", vil den flydende strøm have en tendens til uendelig.

Inde i mikrokontrolleren er interne transistorer og belastningsmodstander ansvarlige for udgangsniveauer 0 eller 1, de brænder simpelthen ud fra en stor strøm. Mest sandsynligt vil chippen fortsætte med at fungere, men denne pin er ikke.

opløsning:

Outputet fra Vin kan heller ikke kortsluttes til gnd, selvom det ikke hører til mikrokontrolleren, men pladesporene kan muligvis brænde ud og skal gendannes. Af sikkerhedsmæssige årsager må du ikke være doven og forsyne strøm gennem en sikring, der er klassificeret til en strøm på 0,5 A.

VIGTIGT:

Den tekniske dokumentation for den 328. atmega indikerer tydeligt, at den TOTAL strøm gennem ALLE stifter ikke bør overstige 200 mA.

3. Overskrid ikke logikniveauer!

forklaring:

Hvis niveauet 5 V vælges som den logiske enhed på mikrokontrolleren, skal sensoren, knappen eller anden mikrokontroller sende et signal med den samme spænding.

Hvis du bruger en spænding på over 5,5 volt, brænder stiften. Restriktive elementer er installeret inde, såsom zener-dioder, men når de udløses, begynder strømmen at vokse i forhold til den påførte spænding. Forsøg ikke engang at levere en spænding skiftevis i tegn, og endnu mere en netværksspænding på 220 V.

Her er det funktionelle diagram over output fra mikrokontrolleren. Elementer (dioder og kapacitans) er nødvendige for at beskytte mod elektrostatik, den såkaldte "ESD-beskyttelse", de er i stand til at beskytte chippen mod KORT spændingsstød, men ikke længe.

Bemærk: mere end et halvt sekund betragtes som lang.

Hvordan beskytter man indgange?

Installer parametriske stabilisatorer på dem. Skematisk er dette en zenerdiode med en stabiliseringsspænding på ca. 5 volt, den er placeret mellem output og minus (gnd), og i serie med det er en modstand. Stiften er forbundet til punktet mellem modstanden og zenerdioden. Ved en spænding over 5 volt åbner sidstnævnte og begynder at passere strøm, overskydende spænding "forbliver" på modstanden, og ved indgangen vil den blive fastgjort til niveauet 5-5,1 V.

4. Læg ikke stabilisatoren

Hvis du beslutter at tænde for belastningen fra 5V-stiften, kan du brænde en lineær stabilisator, denne bus tænder for MICROCONTROLLER og er designet til den, men den kan modstå et par små servomotorer.

Du kan heller ikke forbinde en ekstern spændingskilde til dette ben, stabilisatoren har ikke beskyttelse mod modsat spænding. Til strøm til yderligere aktuatorer tage spænding fra en ekstern strømkilde.

resultater

Husk disse fire sektioner, og du vil beskytte din Arduino mod fejl.

Sikkerhedsforholdsregler for mikroelektronik

I dette afsnit taler vi om, hvordan du fungerer korrekt med brættet, fra montagefasen til driftsfasen for dit smarte system. Lad os starte med installationsarbejdet.

Er det muligt at lodde elementer til et arduino-bord?

Selvfølgelig ja, men ikke så simpelt. Jeg tror, ​​at du har et ikke-originalt bræt, og den kinesiske kopi, ligesom min, og tusinder af andre elektronikelskere. Dette betyder, at produktionskvaliteten af ​​sådanne enheder er meget forskellig afhængigt af den specifikke forekomst.

Lodestationer og justerbare termostabiliserede loddejern bliver mere og mere del af hverdagen og værktøjer fra hjemmemestre, men her er det ikke så enkelt.

Jeg giver mit eksempel fra livet. Jeg har loddet i cirka 10 år, jeg startede med den sædvanlige EPSN, og for to år siden fik jeg det lodningsstation. Men dette blev ikke nøglen til kvalitetsarbejde, jeg blev kun overbevist om, at det grundlæggende krav er erfaring og kvalitetsmaterialer.

Jeg købte i en hardwareforretning et loddemetal i en spiral med en flux, ikke kun at der ikke var kolofonium, men noget der lugtede som loddesyre, men det var ikke klart, hvordan det blev loddet. Han lagde sig i flager, spredte sig ikke, havde en grå farve og lyste ikke efter smeltning. Stationindstillingerne var de samme som altid, men justeringerne gav ikke resultater.

Jeg købte brættet i en umonteret form, det var kun nødvendigt at lodde kontaktstrimlerne til deres sæder, så lette som at afskalde pærer, tænkte jeg og "narrede" sporene.

Loddejernspidsen var tyk, der var tilstrækkelig varmekapacitet til lodning, men loddet ønskede ikke at sprede sig, og den ekstra grønne fluxpasta hjalp ikke, som et resultat, sporene forlod brættet fra overophedning.

Brættet var nyt - jeg uploadede ikke ti skitser til det. Mikrokontrollen overlevede, men sporene gik væk og knækkede. Fordelen såvel som følelsen af ​​brættet forbliver, lodning direkte til benene på atmegaen på arduino nano er upraktisk og ikke hurtig. Som et resultat kastede jeg et par hundrede rubler i vinden, og jeg kunne købe den velprøvede POS-61 loddemetode, og alt ville være i orden.

konklusioner:

Lodde med et normalt loddejern - dette er et loddejern, der ikke har fasepotentialet på spidsen (kontrolleres indikator), og dens effekt må ikke overstige 25-40 watt. Lodde med normal lodde og flux. Brug ikke syrer (aktiv flux) og overophed ikke sporene.

Bemærkninger: hvis du først skal udskifte mikrokontrolleren, hvis det er bedre at gøre det til en hårtørrer i SMD-kassen, og for det andet, lod ikke den for længe (mere end 10-15 sekunder), lad den afkøle, og du kan sætte kølepladen i midten, når du lodder med en hårtørrer kasser i form af en mønt eller en lille radiator.

Hvordan håndteres Arduino-tavlen?

Originale modeller og mange kloner er lavet af materialer med tilstrækkelig styrke. Brædderne er dækket med et beskyttende lag, sporene er jævne og ligger trygt på den tykke tekstolit.

Kanterne på de mindste elementer er ætset ganske kvalitativt. Alt dette giver dig mulighed for at tolerere ganske alvorlige stød og fald, mindre bøjninger og vibrationer. Der forekommer imidlertid tilfælde af kold lodning og ikke-lodning.

Vibration og stød kan føre til tab af kontakt, i hvilket tilfælde du kan gå med et loddejern eller opvarme brættet med en hårtørrer, være forsigtig og ikke sprænge SMD-komponenterne.

Tavlen henviser til fugtighed, som ethvert elektrisk udstyr - negativt. Hvis du planlægger at betjene enheden på gaden - sørg for at købe forseglede stik og hus, ellers kan der være katastrofale følger:

1. Forkert aflæsning af signalet fra de analoge sensorer.

2. Falske positive;

3. Kortslutninger af stifterne mellem hinanden og til jorden (se begyndelsen af ​​artiklen).

Oxidet, der dannes ved at arbejde i et fugtigt miljø, kan forårsage de samme effekter som selve fugtigheden, kun sandsynligheden for kontakttab, bøjning af elementer og spor tilføjes.

fund

Linjen af ​​Arduino-tavler adskiller sig ikke fra nogen anden elektronik, den er også “bange” for overbelastning, kortslutninger, vand og stød. Du møder ikke specielle subtiliteter, når du arbejder med det.

Vær dog forsigtig, når du tilslutter nye sensorer og andre yderligere elementer. Det er bedre at ringe igen eller kontrollere købet på en anden måde. Det sker, at perifere kredsløb kan vise sig at være kortsluttet, fordi du aldrig ved, hvad du kan forvente af dine kinesiske kolleger.