Com no cremar Arduino - consells per a principiants

Els microcontroladors són, en primer lloc, dispositius per controlar, controlar i processar dades, però no per treballar en circuits de potència. Tot i que les fitxes modernes estan força desenvolupades quant a la presència de diverses proteccions contra danys accidentals a la part elèctrica, no obstant això, hi ha perills que esperen un radioamateur principiant a cada pas.

Com treballar amb seguretat a arduino? Aquesta és la pregunta principal de l’article. Tingueu en compte tant els perills elèctrics per al microcontrolador, com per a tota la placa i els seus components en conjunt, així com factors nocius d'origen mecànic.

Com gravar un microcontrolador?

Podeu escriure un llibre sobre l’estructura interna dels microcontroladors, per la qual cosa tindrem en compte només els punts principals als quals cal prestar atenció a l’hora de treballar. Els microcontroladors són sensibles tant a corrents com a tensions. Els modes de funcionament d’emergència només són permesos durant un curt període de temps o són generalment inacceptables.

Intentaré considerar situacions amb condicions reals i fitxes. Confiem en el full de dades Atmega328. És comú microcontrolador, que es va trobar a gairebé tots els taulers arduino, 168 es van utilitzar en versions primerenques, la seva diferència principal era la meitat de la memòria.

1. La tensió d'alimentació ha de ser normal.

Els models de microcontroladors que conec són alimentats per tensió constant (corrent continu), mentre que la tensió d'alimentació pot variar dins del rang acceptable. En la documentació tècnica per a 328 atmega, s’indica el rang de tensions d’alimentació d’1,8 a 5,5 Volts. Al mateix temps, la velocitat de treball depèn de la tensió, però es tracta de subtileses que afecten l’elecció de la freqüència de funcionament i els nivells lògics.

Els díodes Zener s’instal·len generalment als circuits d’alimentació de circuits integrats per protegir l’entrada de sobretensions a curt termini, però els díodes zener no estan dissenyats per suprimir les ràfegues d’alta potència i el funcionament prolongat en condicions incorrectes.

Conclusió:

No supereu el voltatge d’alimentació del microcontrolador si teniu intenció d’executar-lo a partir de bateries o d’una font que no esteu segurs d’estabilitzar-ho és millor instal·lar un estabilitzador lineal o LDO addicional.

Per a la "mort" del microcontrolador, de vegades fins i tot hi ha prou mitja volta. Addicionals condensador de filtre electrolític fins a centenars de microfarads, aparellats amb ceràmica en un parell de cent nFs, només milloraran la fiabilitat del circuit.

Arduino:

Tant a l’original com a la majoria de clons Nano, Uno S’instal·len estabilitzadors lineals, de manera que podreu subministrar energia als pins designats o a través d’un port USB. No més de 15 V.

IMPORTANT:

El passador amb el nom de "5V" només està destinat a la connexió a una font estabilitzada de cinc volts, no més, aquest passador està directament connectat a la cama Vcc del propi microcontrolador, mentre que Vin - a la placa passa per un estabilitzador lineal al microcontrolador.

I la polaritat també

No hi ha cap protecció de tensió inversa a la placa, per tant, en cas d’error, us arrisqueu a cremar-la. Per evitar-ho, instal·leu el díode en sèrie amb l’entrada d’alimentació del càtode a la placa (pin Vin).

2. No escurçar els pins

El fabricant va fixar el corrent recomanat a través del passador del microcontrolador, no més de 30 mA. Amb una tensió d’alimentació de 5 volts, això vol dir que necessiteu connectar una càrrega desconeguda (nova) mitjançant una resistència d’almenys 200 ohms, que fixarà el corrent màxim a 25 mA. Crec que no sona gaire clar. Les paraules "Tancar" i "Sobrecàrrega" són diferents, però descriuen el mateix procés.

Circuit curt És un estat quan s'instal·la una càrrega entre un terminal amb un potencial elevat i un terminal amb un potencial baix, la resistència del qual és propera a 0.L’equivalent real d’una càrrega d’aquest tipus és una gota de soldadura, un filferro i altres materials de conducció actual que connecten el contacte positiu al negatiu.

Quan el pin està establert en una unitat lògica o "alta", la tensió relativa al fil comú que hi ha és de 5 V (3,3 o qualsevol altre, el nivell de la qual es pren com a unitat lògica). Si s'escurça a "terra", a la placa arduino es pot designar com a "gnd", el corrent que flueix tendirà a l'infinit.

A l'interior del microcontrolador, els transistors interns i les resistències de càrrega són responsables dels nivells de sortida 0 o 1, simplement es cremen des d'un gran corrent. El més probable és que el xip continuï funcionant, però aquest pin no ho és.

Solució:

La sortida de Vin tampoc es pot escurçar a gnd, tot i que no pertany al microcontrolador, però les pistes de la placa es podran deixar anar i caldrà restaurar-la. Per motius de seguretat, no us faci mandra i proveïu d'alimentació mitjançant un fusible nominal per a un corrent de 0,5 A.

IMPORTANT:

La documentació tècnica per al 328è atmega indica clarament que el corrent total a través de TOTS els pins no hauria de superar els 200 mA.

3. No superis els nivells lògics.

Explicació:

Si se selecciona el nivell de 5 V com a unitat lògica del microcontrolador, el sensor, el botó o un altre microcontrolador han d’enviar un senyal amb el mateix voltatge.

Si apliqueu una tensió per sobre dels 5,5 volts, el pin es cremarà. Al seu interior s'instal·len elements restrictius, com els díodes zener, però quan es desencadenen, els corrents comencen a créixer en proporció a la tensió aplicada. Ni tan sols intenteu subministrar un voltatge alternat en signe, i més encara una tensió de xarxa de 220 V.

Aquí teniu el diagrama funcional de la sortida del microcontrolador. Es necessiten elements (díodes i capacitancies) per protegir-se contra els electrostàtics, l'anomenada "Protecció contra ESD", són capaços de protegir el xip de fortes tensions, però no per molt.

Nota: es considera llarg que excedeixi fins i tot el mig.

Com protegir les entrades?

Instal·leu-hi estabilitzadors paramètrics. Esquemàticament, es tracta d’un díode zener amb un voltatge d’estabilització d’uns 5 volts, se situa entre la sortida i el minus (gnd), i en sèrie amb ell es fa una resistència. El passador està connectat al punt entre la resistència i el díode zener. A una tensió per sobre dels 5 Volts, aquesta última s’obre i comença a passar corrent, l’excés de tensió “queda” a la resistència i a l’entrada es fixarà al nivell de 5-5,1 V.

4. No carregueu l'estabilitzador

Si decidiu alimentar la càrrega des del pin 5V, podeu gravar un estabilitzador lineal, aquest bus alimenta el MICROCONTROLLER i està dissenyat per a això, però pot suportar un parell de servomotors petits.

A més, no podeu connectar una font de tensió externa a aquesta pota, l'estabilitzador no té protecció de tensió inversa. Per alimentar actuadors addicionals prendre tensió d’una font d’alimentació externa.

Resum

Recordeu aquestes quatre seccions i protegirà Arduino contra errors.

Precaucions de seguretat per a la microelectrònica

En aquest apartat, parlarem de com funcionar correctament amb la placa, des de la fase de muntatge fins a la fase operativa del vostre sistema intel·ligent. Comencem amb els treballs d’instal·lació.

És possible soldar elements a un tauler arduino?

Per descomptat que sí, però no és tan senzill. Crec que teniu un tauler no original, i la còpia xinesa, com la meva, i milers d’altres amants de l’electrònica. Això significa que la qualitat de fabricació d'aquests dispositius és molt diferent segons la instància específica.

Les estacions de soldar i els ferros de soldadura termostabilitzats regulables són cada cop més part de la vida quotidiana i de les eines dels amos de casa, però aquí no és tan senzill.

Posaré el meu exemple de la vida. He estat soldant uns 10 anys, vaig començar amb l’ESNN habitual, i fa dos anys que vaig aconseguir estació de soldadura. Però això no es va convertir en la clau d’un treball de qualitat, només em vaig convèncer que el requisit bàsic és experiència i materials de qualitat.

Vaig comprar en una ferreteria una soldadura en espiral amb flux, no només que no hi hagués colofí, sinó una cosa que feia olor a àcid soldador, però no estava clar com es soldava. Es va ficar en flocs, no es va estendre, tenia un color gris i no va brillar després de fondre's. La configuració de l'estació va ser la mateixa de sempre, però els ajustaments no van donar resultats.

Vaig comprar el tauler de forma desmuntada, només calia soldar les tires de contacte als seus seients, tan fàcil com desgranar peres, vaig pensar i "va picar" les pistes.

La punta de soldadura era gruixuda, hi havia una capacitat de calor suficient per a la soldadura, però la soldadura no es volia estendre i la pasta de flux verd addicional no va ajudar, com a resultat, les pistes van deixar el sobreescalfament del tauler.

El tauler era nou: no hi he penjat deu esbossos. El microcontrolador va sobreviure, però les pistes es van allunyar i es van trencar. L’avantatge, a més del sentit del tauler, es manté, soldar-se directament a les potes de l’atmega del arduo nano és inconvenient i no és ràpid. Com a resultat, vaig llançar un parell de cent rubles al vent i vaig poder comprar la provada soldadura POS-61 i tot aniria bé.

Conclusions:

Soldadura amb soldadura normal: es tracta d’una soldadura que no té el potencial de fase a la punta (marcada) indicador), i la seva potència no supera els 25-40 watts. Soldadura amb soldadura normal i flux. No utilitzeu àcids (flux actiu) i no escalfeu les pistes.

Notes: si teniu previst substituir el microcontrolador, en primer lloc, si és millor fer-lo en el cas SMD amb un assecador, i, en segon lloc, no el soldeu massa temps (més de 10-15 segons), deixeu-lo refredar i podeu posar l’aigua de calor al centre quan es soldi amb un assecador de cabell. estoigs en forma de moneda o petit radiador.

Com gestionar la taula Arduino?

Els models originals i molts clons estan fets de materials de força suficient. Els taulers estan coberts amb una capa protectora, les petjades són uniformes i es troben confiades sobre el gruixut textolit.

Les vores dels elements més petits estan gravades de manera molt qualitativa. Tot això permet tolerar xocs i caigudes bastant greus, revoltes i vibracions menors. Tot i això, es donen casos de soldadura en fred i no soldadura.

La vibració i el xoc poden provocar pèrdues de contacte, en aquest cas es pot caminar amb una soldadura o escalfar la junta amb un assecador, amb compte i no esquinci els components SMD.

La placa fa referència a la humitat, com qualsevol equip elèctric, de forma negativa. Si teniu previst fer servir el dispositiu al carrer, tingueu cura de comprar connectors i carcasses segellades, en cas contrari, poden haver conseqüències desastroses:

1. Lectura incorrecta del senyal dels sensors analògics.

2. falsos positius;

3. Circuits curts dels pins entre si i a terra (vegeu l’inici de l’article).

L’òxid format a partir d’un treball en un ambient humit pot provocar els mateixos efectes que la humitat en si mateixa, només s’afegeix la probabilitat de pèrdua de contacte, flexió d’elements i pistes.

Conclusions

La línia de taulers d'Arduino no és diferent de qualsevol altra electrònica, també té por de les sobrecàrregues, els curts circuits, l'aigua i els xocs. No trobareu subtileses especials quan treballeu amb ella.

Tanmateix, tingueu cura quan connecteu nous sensors i altres elements addicionals, és millor que torni a sonar o comproveu la compra d’una altra manera. Passa que les plaques de circuit perifèric poden resultar escurçades, perquè mai se sap què esperar dels seus homòlegs xinesos.