Laboratorio Arduino portatile: 25 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Ciao a tutti….

Tutti conoscono Arduino. Fondamentalmente è una piattaforma di prototipazione elettronica open source. È un computer a microcontrollore a scheda singola. È disponibile in diverse forme Nano, Uno, ecc… Tutti sono usati per realizzare progetti elettronici. L'attrazione di Arduino è che è semplice, facile da usare, open source ed economico. È progettato per tutti coloro che non hanno familiarità con l'elettronica. Quindi è ampiamente utilizzato da studenti e hobbisti per realizzare i loro progetti più attraenti.

Sono uno studente di elettronica, quindi ho familiarità con Arduino. Qui ho modificato Arduino Uno per gli utenti Arduino che non provengono da un background elettronico (o per tutti). Quindi qui ho convertito la scheda Arduino Uno in un "Laboratorio Arduino portatile". Aiuta tutti coloro che ne hanno bisogno portatile. I problemi associati alla scheda Arduino sono che necessita di un alimentatore esterno ed è un PCB nudo, quindi l'uso approssimativo danneggia il PCB. Quindi qui aggiungo un alimentatore interno con multifunzione e fornisco una copertura protettiva all'intero circuito. Quindi con questo metodo ho creato un "Laboratorio Arduino portatile" per ognuno. Così ho creato un laboratorio elettronico che sta nelle tue tasche. Se non sei a casa o in laboratorio, ma hai bisogno di testare una nuova idea in circuito, allora questo lo rende pratico. Se ti piace, leggi i passaggi per la realizzazione…

Passaggio 1: piano completo

Il mio piano è di aggiungere un alimentatore e una copertura per il tutto. Quindi per prima cosa pensiamo all'alimentazione.

Alimentazione elettrica

Per alimentare Arduino aggiungiamo una cella agli ioni di litio. Ma la sua tensione è solo 3,7 V. Ma abbiamo bisogno di un'alimentazione a 5 V, quindi aggiungiamo un convertitore boost che genera 5 V da 3,7 V. Per caricare la cella agli ioni di litio aggiungere un circuito di ricarica intelligente che mantiene la cella agli ioni di litio in buone condizioni. Per indicare la condizione di bassa tensione della batteria, aggiungere un circuito aggiuntivo per indicare che è necessaria una ricarica. Questa è la pianificazione per la sezione di alimentazione.

Qui usiamo solo componenti SMD per questo progetto. Perché abbiamo bisogno di un PCB di piccole dimensioni. Anche questo lavoro SMD migliora le tue abilità. Il prossimo è il rivestimento protettivo.

Rivestimento protettivo

Per la copertura protettiva ho intenzione di usare cartelli di plastica. La forma piallata è rettangolare e pratica i fori per le porte I/O e la porta USB. Quindi pianifica di aggiungere alcuni adesivi colorati in plastica come opera d'arte per migliorare la bellezza.

Passaggio 2: materiali utilizzati

Arduino Uno

Targhetta in plastica nera

Adesivi in plastica (in diversi colori)

Cella agli ioni di litio

rivestito di rame

Componenti elettronici - IC, resistori, condensatori, diodi, induttori, L. E. D (tutti i valori sono riportati nello schema elettrico)

Fevi-quick (colla istantanea)

Saldare

Flusso

viti

Nastro biadesivo ecc….

I componenti elettronici come resistenze, condensatori ecc. sono presi da vecchie schede elettroniche. Riduce il progetto e dona una Terra Sana migliore riducendo gli sprechi. Il video sulla dissaldatura SMD è riportato sopra. Per favore guardalo.

Passaggio 3: strumenti utilizzati

Gli strumenti che utilizzo in questo progetto sono riportati nelle immagini sopra. Scegli gli strumenti adatti a te. L'elenco degli strumenti da me utilizzati è riportato di seguito.

Stazione di saldatura

Trapano con punta da trapano

Pinze

Cacciavite

Spelafili

Forbici

Governate

File

seghetto

pinzette

Punzonatrice per carta ecc….

Importante: utilizzare gli strumenti con cura. Evita gli incidenti causati dagli strumenti.

Passaggio 4: schema circuitale e progettazione PCB

Lo schema del circuito è riportato sopra. Disegno lo schema elettrico nel software EasyEDA. Quindi il circuito viene convertito in layout PCB utilizzando lo stesso software e il layout è indicato sopra. Considerato anche il file Gerber e il layout del circuito PDF indicati di seguito come file scaricabili.

Dettagli del circuito

La prima parte è il circuito di protezione della batteria che contiene un IC DW01 e un mosfet IC 8205SS. Viene utilizzato per la protezione da cortocircuito, protezione da sovratensione e protezione da scarica profonda. Queste tutte funzioni fornite dall'IC e l'IC controlla il mosfet per accendere/spegnere la batteria. I mosfet hanno anche un diodi polarizzati inversamente internamente per caricare la batteria senza problemi. Se sei interessato a saperne di più visita il mio BLOG, il link è riportato di seguito, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html

La seconda parte è il circuito di ricarica delle celle. La cella agli ioni di litio necessita di cure speciali per la sua ricarica. Quindi questo IC di ricarica TP4056 controlla il suo processo di ricarica in modo sicuro. La sua corrente di carica è fissata a 120mA e interrompe il processo di carica quando la cella raggiunge i 4,2V. Inoltre ha 2 LED di stato per indicare la carica e la condizione di carica completa. Se sei interessato a saperne di più visita il mio BLOG, il link è riportato di seguito, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html

La terza parte è il circuito di indicazione della batteria scarica. È progettato cablando l'amplificatore operazionale LM358 come comparatore. Indica accendendo il led quando la cella necessita di ricarica.

L'ultima parte è il convertitore boost 5V. Aumenta la tensione della cella da 3,7 V a 5 V per Arduino. È progettato utilizzando MT3608 IC. È un convertitore boost 2A. È aumentare la bassa tensione utilizzando i componenti esterni come induttore, diodo e condensatore. Se sei interessato a saperne di più sul convertitore boost e sul circuito, visita il mio BLOG, il link è riportato di seguito, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html

Procedure

Stampa il layout del PCB su carta lucida (carta fotografica) utilizzando una macchina fotostatica o una stampante laser

Taglialo in singoli layout usando le forbici

Scegline uno buono per ulteriori elaborazioni

Passaggio 5: trasferimento del toner (mascheramento)

È un metodo per trasferire il layout del PCB stampato al rivestimento in rame per il processo di incisione nella produzione di PCB. Il layout nella carta fotografica viene trasferito al rivestimento in rame mediante trattamento termico con l'aiuto di una scatola di ferro. Quindi la carta viene rimossa utilizzando l'acqua, altrimenti non si ottiene un layout perfetto senza danni. La procedura puntuale è riportata di seguito.

Prendi un rivestimento in rame della dimensione richiesta

Lisciare i bordi utilizzando carta vetrata

Pulisci il lato in rame usando carta vetrata

Applicare il layout stampato al rivestimento in rame come mostrato nell'immagine e incollarlo in posizione utilizzando del nastro adesivo

Coprilo usando un altro giornale come un giornale

Scaldalo (dal lato dove è posta la carta stampata) usando una scatola di ferro per circa 10-15 min

Aspetta un po' di tempo che si raffreddi

Quindi mettilo in acqua

Dopo un minuto rimuovi la carta usando le dita con attenzione

Verificare la presenza di eventuali difetti, se presenti, ripetere questo processo

Il processo di trasferimento del tono (mascheramento) è terminato

Passaggio 6: incisione

È un processo chimico per rimuovere il rame indesiderato dal rivestimento in rame in base al layout del PCB. Per questo processo chimico abbiamo bisogno di una soluzione di cloruro ferrico (soluzione di attacco). La soluzione scioglie il rame non mascherato nella soluzione. Quindi con questo processo otteniamo un PCB come nel layout del PCB. La procedura per questo processo è riportata di seguito.

Prendi il PCB mascherato che è stato fatto nel passaggio precedente

Prendi la polvere di cloruro ferrico in una scatola di plastica e scioglila nell'acqua (la quantità di polvere determina la concentrazione, una concentrazione più alta blocca il processo ma a volte danneggia il PCB consigliato è una concentrazione media)

Immergi il PCB mascherato nella soluzione

Attendere alcune ore (controllare regolarmente l'incisione completata o meno) (la luce del sole inoltre fissa il processo)

Dopo aver completato con successo un'incisione, rimuovere la maschera utilizzando carta vetrata

Liscia di nuovo i bordi

Pulisci il PCB

Abbiamo fatto la realizzazione del PCB

Passaggio 7: perforazione

La perforazione è il processo di creazione di piccoli fori nel PCB. L'ho fatto usando un piccolo trapano a mano. Il foro sta creando componenti con foro passante, ma qui uso solo componenti SMD. Quindi i fori servono per collegare i fili al PCB e ai fori di montaggio. La procedura è riportata di seguito.

Prendi il PCB e segna dove sono necessari i fori per fare

Utilizzare una punta piccola (<5 mm) per la perforazione

Praticare tutti i fori con attenzione senza danneggiare il PCB

Pulisci il PCB

Abbiamo fatto il processo di perforazione

Passaggio 8: saldatura

La saldatura SMD è un po' più difficile della normale saldatura a foro passante. Gli strumenti principali per questo lavoro sono una pinzetta e una pistola ad aria calda o un microsaldatore. Imposta la pistola ad aria calda a una temperatura di 350 °C. Il surriscaldamento per un po' di tempo danneggia i componenti. Quindi applica solo una quantità limitata di calore al PCB. La procedura è riportata di seguito.

Pulire il PCB utilizzando un detergente per PCB (alcol isopropilico)

Applicare la pasta saldante a tutti i pad nel PCB

Posiziona tutti i componenti sul suo pad usando una pinzetta in base allo schema del circuito

Controllare due volte che la posizione di tutti i componenti sia corretta o meno

Applicare la pistola ad aria calda a bassa velocità dell'aria (l'alta velocità causa il disallineamento dei componenti)

Assicurati che tutte le connessioni siano buone

Pulisci il PCB utilizzando la soluzione IPA (PCB cleaner)

Abbiamo eseguito con successo il processo di saldatura

Il video sulla saldatura SMD è riportato sopra. Per favore guardalo.

Passaggio 9: collegamento dei cavi

Questo è l'ultimo passo nella realizzazione del PCB. In questo passaggio colleghiamo tutti i fili necessari ai fori praticati nel PCB. I fili vengono utilizzati per collegare tutti e quattro i LED di stato, input e output (non collegare i fili alla cella agli ioni di litio ora). Per il collegamento dell'alimentazione utilizzare cavi codificati a colori. Per il collegamento del cavo applicare prima il flusso sull'estremità del cavo spellato e nel pad PCB, quindi applicare un po' di saldatura all'estremità del cavo spellato. Quindi posizionare il filo nel foro e saldarlo applicandovi un po' di saldatura. Con questo metodo creiamo un buon collegamento del filo al PCB. Facendo la stessa procedura per tutto il resto dei collegamenti dei cavi. OK. Quindi abbiamo fatto la connessione via cavo. Quindi la nostra produzione di PCB è quasi finita. Nei passaggi seguenti realizzeremo la copertura per l'intera configurazione.

Passaggio 10: tagliare i pezzi

Questa è la fase iniziale della creazione della copertina. Creiamo la copertina utilizzando la targhetta in plastica nera. Il taglio viene effettuato utilizzando la lama del seghetto. Abbiamo in programma di posizionare la cella agli ioni di litio e il circuito stampato sotto la scheda Arduino. Quindi andremo a creare una scatola rettangolare con dimensione leggermente maggiore della scheda Arduino. Per questo processo, prima segniamo la dimensione di Arduino nel foglio di plastica e disegniamo le linee di taglio di dimensioni leggermente maggiori. Quindi tagliare i 6 pezzi (6 lati) usando il seghetto e ricontrollare che sia la dimensione corretta o meno.

Passaggio 11: rifinire i pezzi

In questo passaggio rifiniamo i bordi dei pezzi di plastica usando la carta vetrata. Tutti i bordi di ogni pezzo vengono strofinati contro la carta vetrata e pulirli. Correggere anche ogni dimensione dei pezzi in modo preciso in questo metodo.

Passaggio 12: creare un foro per i pin USB e I/O

Creiamo un laboratorio portatile. Quindi ha bisogno di pin I/O e porta USB accessibile al mondo esterno. Quindi era necessario fare i fori nella copertura in plastica per queste porte. Quindi in questo passaggio andremo a creare il foro per le porte. La procedura è riportata di seguito.

Contrassegnare prima la dimensione del pin I/O (forma rettangolare) nella parte superiore e contrassegnare la dimensione della porta USB nella parte laterale

Quindi rimuovere la porzione praticando dei fori attraverso la linea segnata (fare dei fori verso l'interno della porzione rimossa)

Ora otteniamo un bordo di forma irregolare, questo è grossolanamente sagomato usando le pinze

Quindi rifinisci i bordi lisci usando piccoli file

Ora otteniamo un foro liscio per le porte

Pulisci i pezzi

Passaggio 13: collegamento dell'interruttore

Abbiamo bisogno di un interruttore per accendere/spegnere il laboratorio portatile Arduino e abbiamo per i LED di stato. Quindi lo fissiamo nel lato opposto alla porta USB. Qui usiamo un piccolo interruttore a scorrimento per questo scopo.

Segna la dimensione dell'interruttore nel pezzo di plastica e segna anche la posizione dei quattro LED sopra di esso

Utilizzando il metodo di perforazione rimuovere il materiale nella parte dell'interruttore

Quindi è finito con la forma dell'interruttore usando i file

Controllare e assicurarsi che l'interruttore sia inserito in questo foro

Praticare un foro per i LED (diametro 5 mm)

Fissare l'interruttore nella sua posizione e avvitarlo al pezzo di plastica utilizzando trapano e cacciavite

Passaggio 14: incollare tutte le parti insieme

Ora abbiamo completato tutto il lavoro nei pezzi. Quindi l'abbiamo collegato insieme per formare la forma rettangolare. Per unire tutti i pezzi uso la super colla (adesivo istantaneo). Quindi attendi l'indurimento e applica di nuovo la colla per raddoppiare la forza e attendi che si indurisca. Ma una cosa che ho dimenticato di dirti, il pezzo superiore non si incolla ora, incolla solo altri 5 pezzi.

Passaggio 15: fissare la batteria e il PCB

Abbiamo creato la scatola di forma rettangolare nel passaggio precedente. Ora posizioniamo la cella agli ioni di litio e il PCB sul lato inferiore dell'involucro utilizzando del nastro biadesivo. La procedura dettagliata è riportata di seguito.

Taglia due pezzi del pezzo a doppia faccia e incollalo nella parte inferiore della cella agli ioni di litio e del PCB

Collegare i fili +ve e -ve dalla batteria al PCB nella posizione corretta

Attaccalo nella parte inferiore della scatola come mostrato nelle immagini sopra

Passaggio 16: collegamento della connessione dell'interruttore

In questo passaggio colleghiamo i fili dell'interruttore dal PCB all'interruttore. Per una buona connessione del cavo, applicare prima un po' di flusso sull'estremità del cavo spellato e sulle gambe dell'interruttore. Quindi applicare un po' di saldatura sull'estremità del cavo e sulla gamba dell'interruttore. Quindi usando una pinzetta e il saldatore collegare i fili all'interruttore. Ora abbiamo fatto il lavoro.

Passaggio 17: collegamento dei LED

Qui andremo a collegare tutti i LED di stato ai fili dal PCB. Nel processo di connessione garantire la giusta polarità. Per ogni stato utilizzo colori diversi. Scegli i tuoi colori preferiti. La procedura dettagliata riportata di seguito.

Spellare tutte le estremità del filo alla lunghezza richiesta e tagliare la lunghezza extra delle gambe del LED

Applicare un po' di flusso all'estremità del cavo e alle gambe del LED

Quindi applica un po 'di saldatura all'estremità del filo e alle gambe del LED usando il saldatore

Quindi unire il LED e il filo nella giusta polarità mediante saldatura

Posiziona ciascun LED nei fori

Fissare permanentemente il LED utilizzando la colla a caldo

Abbiamo fatto il nostro lavoro

Passaggio 18: collegamento di Arduino con PCB

Questa è la nostra ultima procedura di connessione del circuito. Qui colleghiamo il nostro PCB con Arduino. Ma c'è un problema dove colleghiamo il PCB. Nella mia ricerca trovo una soluzione da solo. Non danneggia la scheda Arduino. In tutte le schede Arduino Uno è presente un fusibile di sicurezza. Lo rimuovo e collego il PCB in mezzo. Quindi l'alimentazione dall'USB va direttamente solo al nostro PCB e l'uscita 5V del PCB va alla scheda Arduino. Quindi colleghiamo con successo il PCB e Arduino senza danneggiare l'Arduino. La procedura è riportata di seguito.

Applica un po' di flusso al fusibile di Arduino

Utilizzando una pistola ad aria calda e una pinzetta, rimuovere il fusibile in modo sicuro

Spellare i cavi di ingresso e uscita del nostro PCB e saldarne l'estremità

Collegare la massa (-ve) di input e output (il nostro PCB) alla massa del corpo USB utilizzando un saldatore (vedi nelle immagini)

Collegare l'ingresso +ve (il nostro PCB) al pad di saldatura del fusibile che è vicino all'USB (vedi nelle immagini)

Collegare l'uscita 5V+ve (il nostro PCB) all'altro fusibile a saldare lontano dall'USB (vedi nelle immagini)

Ricontrolla la polarità e la connessione

Passaggio 19: posizionare l'Arduino

L'ultima parte che non abbiamo montato è l'Arduino. Qui in questo passaggio installiamo Arduino in questa scatola. Prima di fissare l'Arduino nella scatola, prendiamo un foglio di plastica e tagliamo un pezzo adatto alla scatola di plastica. Posiziona prima il foglio di plastica e poi posiziona l'Arduino sopra di esso. È perché il PCB che abbiamo realizzato si trova sotto, quindi è necessario un isolamento isolante tra il PCB e l'Arduino. Altrimenti causa un cortocircuito tra il nostro PCB e la scheda Arduino. Il foglio di plastica è protetto dal cortocircuito. Le immagini completate mostrate sopra. Ora accendi l'alimentatore e controlla se funziona o meno.

Passaggio 20: montaggio del pezzo superiore

Qui colleghiamo l'ultimo pezzo di plastica, che è il pezzo in alto. Tutti gli altri pezzi sono incollati insieme, ma qui il pezzo superiore è fissato usando delle viti. Perché per qualsiasi manutenzione avevamo bisogno di accedere ai PCB. Quindi ho intenzione di montare il pezzo superiore usando le viti. Quindi prima ho fatto dei fori nei 4 lati usando un trapano con punte piccole. Quindi avvitato utilizzando un cacciavite con piccole viti. Con questo metodo montare tutte e 4 le viti. Ora abbiamo fatto quasi tutto il lavoro. Il resto del lavoro è aumentare la bellezza del nostro laboratorio portatile. Perché ora l'aspetto della custodia non è buono. Quindi nei passaggi successivi aggiungiamo alcune opere d'arte per migliorare la bellezza. OK.

Passaggio 21: applicare adesivi su 4 lati

Non la nostra custodia in plastica non ha un bell'aspetto. Quindi aggiungiamo alcuni adesivi di plastica colorati. Uso gli adesivi sottili che vengono utilizzati nei veicoli. Per prima cosa uso degli adesivi color cenere per i 4 lati. Prima controlla le dimensioni usando un righello e poi taglia i fori necessari per l'interruttore, i LED e l'USB. Quindi incollalo nelle pareti laterali dell'involucro di plastica. Tutte le immagini necessarie sono mostrate sopra.

Passaggio 22: applicare gli adesivi sul lato superiore e inferiore

In questo passaggio incollare gli adesivi nel resto del lato superiore e inferiore. Per questo uso adesivi neri. Prima disegna la dimensione del lato superiore e inferiore, quindi crea i fori per le porte superiori e poi incollalo sul lato superiore e inferiore. Ora credo che abbia un aspetto abbastanza decente. Scegli i tuoi colori preferiti. OK.

Passaggio 23: alcune opere d'arte

In questo passaggio utilizzo alcune opere d'arte per aumentare la bellezza. Per prima cosa aggiungo alcune strisce gialle di adesivo di plastica attraverso i lati della porta I/O. Quindi aggiungo piccole strisce blu attraverso tutti i bordi laterali. Poi ho realizzato dei pezzi rotondi di colore blu usando la macchina perforatrice e li ho aggiunti nella parte superiore. Ora la mia opera d'arte è stata completata. Cerchi di fare meglio di me. OK.

Passaggio 24: applica il simbolo Arduino

Questo è il passo finale del nostro progetto "Portable Arduino Lab". Qui ho realizzato il simbolo Arduino utilizzando lo stesso materiale adesivo di colore blu. Per prima cosa disegno il simbolo Arduino nell'adesivo e lo taglio usando le forbici. Quindi lo incollo al centro del lato superiore. Ora sembra molto bello. Abbiamo completato il nostro progetto. Tutte le immagini mostrano sopra.

Passaggio 25: prodotto finito

Le immagini sopra mostrano il mio prodotto finito. Questo è molto utile per tutti coloro a cui piace Arduino. Mi piace molto. Questo è un prodotto fantastico. Qual è la tua opinione? Per favore, commentami.

Se ti piace supportami.

Per maggiori dettagli sul circuito Si prega di visitare la mia pagina BLOG. Link indicato di seguito.

0creativeengineering0.blogspot.com/

Per progetti più interessanti, visita le mie pagine YouTube, Instructables e Blog.

Grazie per aver visitato la mia pagina del progetto.

Ciao. Ci vediamo……..