Crea un banco di prova Arduino personalizzato usando il Wirewrapping: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo Instructable ti mostrerà un modo semplice per collegare un Arduino Nano a varie schede breakout PCB. Questo progetto è nato durante la mia ricerca di un modo efficace, ma non distruttivo, per interconnettere più moduli.

Avevo cinque moduli che volevo interconnettere:

• Un Arduino
• Un pannello tattile LCD grafico da 5 pollici 800x480 di Haoyu electronics
• Un lettore di schede SD
• Un'unità orologio in tempo reale DS1302
• Un ricetrasmettitore MAX485 RS-485/RS-422

Il pannello tattile e i moduli dell'orologio in tempo reale erano stati precedentemente utilizzati nei miei progetti Dali Clock e Rainbow Synthesizer, ma quei prototipi erano stati realizzati su una breadboard ed erano stati smontati per fare spazio a nuovi progetti.

Mi è diventato chiaro che avere tutti questi moduli insieme in un dispositivo permanente mi avrebbe permesso di dedicare più tempo a scrivere software e meno tempo a cablare le cose su una breadboard. Allo stesso tempo, non volevo saldare permanentemente nulla insieme in modo da poter preservare i moduli per un uso futuro.

Questo Instructable mostra come ho messo insieme il tutto usando l'avvolgimento del filo.

Fase 1: Pianificazione delle interconnessioni

Il mio primo passo è stato quello di mappare come interconnettere tutti i moduli ai pin disponibili su un Arduino Nano. Il display e la scheda SD sono entrambi moduli SPI. SPI è un bus, quindi le linee CLK, MISO e MOSI possono essere collegate a margherita ai moduli che ne hanno bisogno insieme all'alimentazione. Tuttavia, ciascuno richiederebbe il proprio pin CS (Chip Select).

Ho deciso di mettere il modulo RTC sui suoi pin perché esperimenti precedenti mi avevano mostrato che non era del tutto compatibile con SPI. Anche i moduli ricetrasmettitori avevano bisogno di pin propri.

Dopo aver mappato tutto, ho scoperto che assomigliava a questo:

• Arduino Pin GND -> LCD GND -> SD Card GND -> Ricetrasmettitore GND -> RTC 5V
• Arduino Pin 5V -> LCD 5V -> Scheda SD 5V -> Ricetrasmettitore VCC -> RTC VCC
• Arduino Pin 13 -> LCD CLK -> Scheda SD CLK
• Arduino Pin 12 -> LCD MISO -> Scheda SD MISO
• Arduino Pin 11 -> LCD MOSI -> Scheda SD MOSI
• Arduino Pin 10 -> LCD CS
• Arduino Pin 9 -> LCD PD
• Arduino Pin 2 -> LCD INT
• Arduino Pin 8 -> RTC CLK
• Arduino Pin 7 -> RTC DAT
• Arduino Pin 6 -> RTC RST
• Arduino Pin 4 -> Scheda SD CS
• Arduino Pin 14 -> Ricetrasmettitore DI
• Arduino Pin 15 -> Ricetrasmettitore DE
• Arduino Pin 16 -> Ricetrasmettitore RE
• Arduino Pin 17 -> Ricetrasmettitore RO

I pin 0 e 1 sono utilizzati dall'interfaccia USB, quindi erano off-limits. I pin digitali 3, 5, 18 e 19 sono rimasti liberi, così come gli ingressi analogici da A4 a A7, consentendo espansioni future.

Passaggio 2: il problema con i cavi dei ponticelli e il cablaggio come soluzione

Inizialmente avevo tentato di interconnettere tutto con brevi cavi a Y aggraffati personalizzati. Tuttavia, le crimpature e i connettori sono progettati solo per prendere un filo alla volta. Infilare più cavi in un alloggiamento era difficile e portava a giunture fragili che non duravano a lungo. Non solo il processo di crimpatura richiedeva molto tempo, ma una volta in uso i connettori rischiavano di staccarsi dai pin, portando a ulteriori perdite di tempo per rintracciare guasti intermittenti.

Ho sempre voluto provare l'avvolgimento del filo, quindi ho pensato che questa fosse una buona opportunità per farlo. Dopo alcune ricerche, ho acquistato uno strumento WSU-30 M, alcune intestazioni a fila singola extra lunghe da 19 mm e un filo di avvolgimento del filo da 30 AWG su eBay.

Come tecnologia, l'avvolgimento del filo ha una lunga storia. Era un modo popolare per realizzare computer digitali negli anni '60, '70 e '80 e vide un uso frequente nelle centrali telefoniche. Sebbene sia stato obsoleto dai circuiti stampati prodotti in serie, l'avvolgimento del filo presenta i seguenti vantaggi per l'hobbista:

• È economico e veloce
• È facile da applicare e può essere rimosso in modo pulito
• Funziona con le intestazioni dei pin che sono saldate a molte schede breakout
• Forma una connessione duratura e affidabile
• Consente connessioni multiple da e verso ciascun punto (quando vengono utilizzate intestazioni lunghe)

Passaggio 3: preparare un Arduino Nano

Il passo successivo è stato preparare il mio Arduino Nano. Avevo un Arduino Nano senza intestazioni, il che si è rivelato utile, dal momento che volevo saldare i perni dell'intestazione extra lunghi sul lato superiore in modo da poter vedere le etichette durante l'avvolgimento del filo.

Ho anche saldato alcune intestazioni extra lunghe alla piccola scheda breakout fornita con il mio pannello di visualizzazione.

Sul modulo ricetrasmettitore, i terminali a vite erano sul lato opposto dei collettori, quindi li ho dissaldati e li ho spostati sullo stesso lato dei collettori.

Le altre schede avevano intestazioni corte già saldate sul lato corretto, quindi le ho tenute così come sono.

Passaggio 4: progettazione di un vassoio

Volevo essere in grado di montare tutta l'elettronica nella parte posteriore del supporto LCD che avevo creato per il mio Dali Clock istruibile, quindi ho modellato qualcosa in OpenSCAD. Ho fatto dei ritagli per le varie schede che volevo montare.

Dopo aver stampato il vassoio, ho incollato a caldo tutti i moduli in posizione.

Passaggio 5: il processo di avvolgimento dei cavi

Il processo di avvolgimento del filo consiste nelle quattro fasi: misurazione, taglio, spelatura e avvolgimento.

Misuro abbastanza filo per coprire i due punti che voglio collegare, più un pollice in più su ciascuna estremità per avvolgere. Quindi, rimuovo 1 pollice di isolamento su ciascuna estremità e uso lo strumento per avvolgere il filo sul palo.

Quella che segue è la tecnica esatta che uso, che puoi vedere nel mio video dimostrativo:

• Misuro l'intervallo tra due punti che voglio collegare
• Segnalo la lunghezza desiderata con le dita, quindi uso un righello per aggiungere due pollici
• Ho tagliato il filo a misura
• Misuro 1 e 1/4 di pollice dalla fine
• Quindi inserisco l'estremità nel foro sullo strumento di avvolgimento
• Tiro il filo nella fessura della lama di taglio
• Tiro il filo dall'altra estremità, spelando un pollice di filo
• Ripeto il processo per l'altro lato del filo

Con il filo spelato su entrambe le estremità, inserisco l'estremità del filo nudo nella canna dell'attrezzo per avvolgere il filo in modo che la parte spellata emerga dalla tacca sul lato. Quindi faccio scorrere la punta verso il basso su un palo e gli do alcuni giri, tenendo lo strumento in modo allentato per consentirgli di sollevarsi mentre si avvolge.

Una buona connessione lascerà circa 7 giri di filo sul palo. Se le spire sono impilate l'una sull'altra, non premere l'attrezzo così forte!

AGGIORNAMENTO: molti di voi hanno affermato che l'isolamento dovrebbe avvolgersi attorno al palo per alleviare la trazione. Ho incluso due foto per mostrare la differenza.

Passaggio 6: avvolgimento del filo dell'intera scheda

Questo mostra la scheda dopo aver avvolto tutti i collegamenti. Ho fatto alcuni errori lungo la strada, ma questi sono stati facilmente annullati tagliando i fili e usando una pinzetta per scartare le estremità dai pali.

Suggerisco di farlo una parte alla volta e di controllare il tuo lavoro con un multimetro o accendendo e testando ogni componente. È molto più difficile da risolvere una volta che ci sono più strati di fili.

Il mio prodotto finito sembra un po' disordinato, ma se vuoi puoi stare un po' più attento al percorso o usare colori diversi per mantenere le cose chiare.

Anche se non sembra carino, è molto più robusto di una breadboard! Ma il grande vantaggio è che se in qualsiasi momento vuoi smontarlo, puoi farlo facilmente senza danni all'Arduino Nano o alle intestazioni dei pin sulle singole schede!

Passaggio 7: progetti compatibili

La scheda completata ti consentirà di implementare questi progetti:

• Orologio digitale in fusione stile anni '80
• Un pianoforte arcobaleno illuminato con un Arduino (richiede componenti esterni)