Hvordan ikke brenne Arduino - tips for nybegynnere

Mikrokontrollere er for det første enheter for å kontrollere, kontrollere og behandle data, men ikke for å jobbe i strømkretser. Selv om moderne brikker er ganske utviklet med tanke på tilstedeværelsen av forskjellige beskyttelse mot utilsiktet skade i den elektriske delen, er det likevel farer som venter en nybegynner radioamatør på hvert trinn.

Hvordan jobbe trygt med arduino? Dette er hovedspørsmålet til artikkelen. Vurder både elektriske farer for mikrokontrolleren, og for hele brettet og dets komponenter som helhet, samt skadelige faktorer av mekanisk opprinnelse.

Hvordan brenne en mikrokontroller?

Du kan skrive en bok om den interne strukturen til mikrokontrollere, så vi vil bare vurdere hovedpunktene du må ta hensyn til når du jobber. Mikrokontrollere er følsomme for både strømmer og spenninger. Driftsmodus for nødstilfeller er bare tillatt i kort tid, eller er generelt uakseptabelt.

Jeg vil prøve å vurdere situasjoner med reelle forhold og chips. La oss stole på databladet Atmega328. Det er vanlig mikrokontroller, funnet i nesten alle arduino-brett, ble 168 brukt i tidlige versjoner, den viktigste forskjellen var halvparten av minnestørrelsen.

1. Forsyningsspenningen må være normal!

Mikrokontrollmodellene som jeg kjenner til, drives av konstant spenning (DC), mens forsyningsspenningen kan variere innenfor det akseptable området. I den tekniske dokumentasjonen for 328 atmega er området for tilførselsspenninger fra 1,8 til 5,5 volt angitt. Samtidig er arbeidshastigheten avhengig av spenningen, men dette er finesser som påvirker valg av driftsfrekvens og logiske nivåer.

En zener-diode er vanligvis installert i de integrerte kretsene i integrerte kretsløp for å beskytte tilførselen til kortsiktige bølger, men zener-diodene er ikke designet for å undertrykke høye effekter og langvarig drift under gale forhold.

konklusjon:

Ikke overskrid strømforsyningsspenningen til mikrokontrolleren hvis du har tenkt å kjøre den fra batterier eller en kilde som du ikke er sikker på om å stabilisere. Det er bedre å installere en ekstra lineær eller LDO-stabilisator.

For "død" til mikrokontrolleren er noen ganger til og med en halv volt. tilleggs elektrolytisk filterkondensator opptil hundrevis av mikrofarader, parret med keramikk i et par hundre nF-er, vil bare forbedre påliteligheten til kretsen.

Arduino:

På originalen så vel som på de fleste kloner Nano, Uno lineære stabilisatorer er installert, slik at du kan levere strøm til enten de angitte pinnene eller via en USB-port. Ikke mer enn 15 V.

VIKTIG:

Pinnen med navnet “5V” er kun beregnet for tilkobling til en stabilisert kilde på fem volt, ikke mer, denne pinnen er direkte koblet til Vcc-benet til selve mikrokontrolleren, mens Vin - på brettet går gjennom den lineære stabilisatoren til mikrokontrolleren.

Og polaritet også

Brettet gir ikke beskyttelse mot revers spenning, så i tilfelle en feil risikerer du å brenne den. For å unngå dette, installer dioden i serie med katode-kraftinngangen til brettet (pin Vin).

2. Ikke forkort pinnene

Produsenten satte den anbefalte strømmen gjennom pinnen på mikrokontrolleren, ikke mer enn 30 mA. Med en forsyningsspenning på 5 volt, betyr dette at du må koble en ukjent (ny) last gjennom en motstand på minst 200 ohm, noe som vil sette maksimal strøm til 25 mA. Jeg tror det ikke høres veldig tydelig ut. Ordene “Lukk” og “Overbelastning” er forskjellige, men de beskriver den samme prosessen.

Kortslutning Er en tilstand når det installeres en last mellom en terminal med et høyt potensial og en terminal med et lavt potensial, hvis motstand er nær 0.Den reelle ekvivalenten til en slik belastning er en dråpe lodde, et stykke ledning og andre strømførende materialer som forbinder den positive til den negative kontakten.

Når pinnen er satt til en logisk enhet eller "høy", er spenningen i forhold til den vanlige ledningen på den 5 V (3.3 eller noe annet, hvis nivå blir tatt som en logisk enhet). Hvis det kortsluttes til "bakken", på arduino-brettet kan det betegnes som "gnd", vil den flytende strømmen ha en tendens til uendelig.

Inne i mikrokontrolleren er interne transistorer og belastningsmotstander ansvarlige for utgangsnivåer 0 eller 1, de brenner ganske enkelt ut fra en stor strøm. Mest sannsynlig vil brikken fortsette å fungere, men det er det ikke.

løsning:

Outputen fra Vin kan heller ikke kortsluttes til gnd, selv om den ikke hører til mikrokontrolleren, men brettesporene kan brenne ut og må gjenopprettes. Av sikkerhetsmessige grunner, ikke lat deg, og lever strøm gjennom en sikring med en strøm på 0,5 A.

VIKTIG:

Den tekniske dokumentasjonen for den 328. atmega indikerer tydelig at TOTAL strøm gjennom ALLE pinner ikke bør overstige 200 mA.

3. Ikke overskrid logikknivåene!

Forklaring:

Hvis nivået på 5 V er valgt som den logiske enheten på mikrokontrolleren, må sensoren, knappen eller annen mikrokontroller sende et signal med samme spenning.

Hvis du bruker en spenning over 5,5 volt, brenner tappen. Restriksjonelle elementer, som zeneraldioder, er installert inne, men når de blir utløst, begynner strømningene å vokse i forhold til påført spenning. Ikke prøv å levere en spenning som veksler på skilt, og enda mer en nettverksspenning på 220 V.

Her er det funksjonelle diagrammet for utgangen til mikrokontrolleren. Elementer (dioder og kapasitans) er nødvendig for å beskytte mot elektrostatikk, den såkalte "ESD-beskyttelse", de er i stand til å beskytte brikken mot KORT spenningsspenninger, men ikke lenge.

Merk: over halvparten av et sekund regnes som lang.

Hvordan beskytte innganger?

Installer parametriske stabilisatorer på dem. Skematisk er dette en zenerdiode med en stabiliseringsspenning på omtrent 5 volt, den er plassert mellom utgangen og minus (gnd), og i serie med den er en motstand. Tappen er koblet til punktet mellom motstanden og zenerdioden. Ved en spenning over 5 volt åpner sistnevnte og begynner å passere strøm, overskuddsspenning "forblir" på motstanden, og ved inngangen vil den bli fikset i nivået 5-5,1 V.

4. Ikke last inn stabilisatoren

Hvis du bestemmer deg for å slå belastningen fra 5V-tappen, kan du brenne en lineær stabilisator, denne bussen driver MICROCONTROLLER og er designet for den, men den tåler et par små servomotorer.

Du kan heller ikke koble en ekstern spenningskilde til dette benet, stabilisatoren har ikke revers spenningsbeskyttelse. For å drive ekstra aktuatorer ta spenning fra en ekstern strømkilde.

resultater

Husk disse fire seksjonene, så beskytter du Arduino mot feil.

Sikkerhetsregler for mikroelektronikk

I denne delen vil vi snakke om hvordan du fungerer riktig med brettet, fra monteringsfasen til driftsfasen til ditt smarte system. La oss starte med installasjonsarbeidet.

Er det mulig å lodde elementer til et arduino-brett?

Selvfølgelig ja, men ikke så enkelt. Jeg tror at du har et ikke-originalt brett, og den kinesiske kopien, som min, og tusenvis av andre elektronikkelskere. Dette betyr at produksjonskvaliteten til slike enheter er ganske forskjellig avhengig av den spesifikke forekomsten.

Loddestasjoner og justerbare termostabiliserte loddejern blir mer og mer del av hverdagen og verktøyene til hjemmemestere, men her er det ikke så enkelt.

Jeg vil gi mitt eksempel fra livet. Jeg har loddet i omtrent 10 år, jeg begynte med vanlig EPSN, og for to år siden fikk jeg det loddestasjon. Men dette ble ikke nøkkelen til kvalitetsarbeid, jeg ble bare overbevist om at grunnkravet er erfaring og kvalitetsmaterialer.

Jeg kjøpte i en jernvareforretning et lodd i en spiral med en flux, ikke bare at det ikke var kolofonium, men noe som luktet som loddesyre, men det var ikke tydelig hvordan det ble loddet. Han la seg i flak, spredte seg ikke, hadde en grå farge og lyste ikke etter smelting. Stasjonsinnstillingene var de samme som alltid, men justeringene ga ikke resultater.

Jeg kjøpte brettet i en umontert form, det var bare nødvendig å lodde kontaktstrimlene til setene, like enkle som avskalling av pærer, tenkte jeg og "nappet" sporene.

Loddejernspissen var tykk, det var nok varmekapasitet for lodding, men loddet ønsket ikke å spre seg, og den ekstra grønne flukspastaen hjalp ikke, som et resultat, sporene forlot brettet fra overoppheting.

Styret var nytt - jeg lastet ikke opp ti skisser til det. Mikrokontrolleren overlevde, men sporene beveget seg bort og brakk. Fordelen, så vel som følelsen av brettet, gjenstår, lodding direkte til bena på atmegaen på arduino nano er upraktisk og ikke rask. Som et resultat kastet jeg et par hundre rubler i vinden, og jeg kunne kjøpe den velprøvde POS-61 loddetinn, og alt ville være i orden.

konklusjoner:

Loddetinn med et normalt loddejern - dette er et loddejern som ikke har fasepotensialet på spissen (sjekket indikator), og effekten ikke overstiger 25-40 watt. Lodd med vanlig lodde og fluss. Ikke bruk syrer (aktiv flux) og ikke overopphet spor.

Merknader: Hvis du skal bytte ut mikrokontrolleren, for det første, hvis det er bedre å gjøre det til en hårføner i SMD-saken, og for det andre, ikke lodde den for lenge (mer enn 10-15 sekunder), la den avkjøle, og du kan sette kjøleribben i midten når du lodder med en hårføner saker i form av en mynt eller en liten radiator.

Hvordan håndtere Arduino-styret?

Originale modeller og mange kloner er laget av materialer med tilstrekkelig styrke. Platene er dekket med et beskyttende lag, sporene er jevn og ligger trygt på den tykke tekstolitten.

Kantene på de minste elementene er etset ganske kvalitativt. Alt dette lar deg tolerere ganske alvorlige støt og fall, mindre svinger og vibrasjoner. Imidlertid oppstår tilfeller av kald lodding og ikke-lodding.

Vibrasjon og støt kan føre til tap av kontakt, i så fall kan du gå med loddejern eller varme brettet med hårføner, være forsiktig og ikke blåse av SMD-komponentene.

Brettet refererer til fuktighet, som alt annet elektrisk utstyr - negativt. Hvis du planlegger å betjene enheten på gaten - ta vare på å kjøpe forseglede kontakter og hus ellers kan det være katastrofale konsekvenser:

1. Feil avlesning av signalet fra de analoge sensorene.

2. Falske positive;

3. Kortslutning av pinnene mellom hverandre og til bakken (se begynnelsen av artikkelen).

Oksidet som dannes fra å jobbe i et fuktig miljø kan forårsake de samme effektene som selve fuktigheten, bare sannsynligheten for kontakttap, bøyning av elementer og spor blir lagt til.

funn

Linjen av Arduino-brett er ikke forskjellig fra annen elektronikk, den er også "redd" for overbelastning, kortslutning, vann og støt. Du vil ikke møte spesielle finesser når du jobber med det.

Vær imidlertid forsiktig når du kobler til nye sensorer og andre tilleggselementer, det er bedre å ringe igjen eller sjekke kjøpet på en annen måte. Det hender at perifere kretskort kan vise seg å være kortsluttet, fordi du aldri vet hva du kan forvente av dine kinesiske kolleger.