Ինչպես օգտագործել Tinkercad- ը `ձեր սարքաշարը փորձարկելու և իրականացնելու համար. 5 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Շղթայի մոդելավորումն այն տեխնիկան է, որտեղ համակարգչային ծրագրակազմը մոդելավորում է էլեկտրոնային սխեմայի կամ համակարգի վարքագիծը: Նոր նմուշները կարող են փորձարկվել, գնահատվել և ախտորոշվել ՝ առանց միացման կամ համակարգի իրական կառուցման: Շղթայի մոդելավորումը կարող է օգտակար գործիք լինել ՝ տվյալների հավաքման համակարգի անսարքությունների վերացման համար, նախքան սխեմայի մակարդակի խնդիրների հայտնաբերումը: Սա թույլ է տալիս դիզայներին որոշել նախագծի ճշգրտությունն ու արդյունավետությունը նախքան համակարգի իրական կառուցումը: Հետևաբար, օգտագործողը կարող է ուսումնասիրել այլընտրանքային նախագծերի առավելությունները ՝ առանց համակարգերի իրական ֆիզիկական կառուցման: Նախագծման փուլում, այլ ոչ թե շինարարության փուլում, հատուկ նախագծային որոշումների հետևանքների ուսումնասիրությամբ, համակարգի կառուցման ընդհանուր արժեքը զգալիորեն նվազում է:

Այսպիսով, ծրագրաշարի սիմուլյացիան լավ միջոց է `նախքան շրջանը ֆիզիկապես սարքելը: Tinkercad- ը վեբ վրա հիմնված մոդելավորման գործիք է, որը կօգնի ձեզ փորձարկել ձեր սարքավորումները, ինչպես նաև ծրագրակազմը ՝ առանց որևէ ֆիզիկական կապ հաստատելու կամ նույնիսկ առանց որևէ սարքավորում գնելու:

Երբևէ զգացե՞լ եք Arduino- ի մուտքային-ելքային կապերի պակասը: Եթե դուք մտածում էիք տոննա LED վարել կամ ցանկանում եք LED խորանարդ պատրաստել, ես կարծում եմ, որ դուք անշուշտ զգացել եք I/O կապում: Գիտե՞ք, որ կարող եք անսահմանափակ թվով լուսադիոդներ վարել ՝ օգտագործելով ընդամենը 3 կապող Arduino: Այո, հերթափոխի գրանցամատյանները կօգնեն ձեզ կատարել այս կախարդանքը: Այս ուսանելիում ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչպես կարող ենք իրականացնել անսահմանափակ մուտք և ելք ՝ օգտագործելով 74HC595 հերթափոխի գրանցամատյանները: Որպես օրինակ ՝ ես ջերմաչափով և լյուքս մետր ունեցող թվային ժամացույց կպատրաստեմ ՝ օգտագործելով վեց 7 հատվածի էկրան: Նախքան ապարատային սխեման վերջնականապես սարքելը, ես նմանակեցի միացումը Tinkercad- ում, որովհետև դրանց հետ կապված են բազմաթիվ կապեր: Սիմուլյացիան կարող է ձեզ ավելի վստահ դարձնել, և դուք կարող եք փորձարկել վերջնական տեսքի բերել ձեր սխեման առանց որևէ ֆիզիկական փորձության և սխալի: Ակնհայտ է, որ դա կօգնի ձեզ խնայել ձեր թանկարժեք սարքավորումները և թանկարժեք ժամանակը:

Սիմուլյացիային կարող եք մուտք գործել այստեղից ՝

Քայլ 1: Պահպանեք ձեր սարքավորումները այրվելուց

Ինչպես մյուս էլեկտրոնային սխեմաները, այնպես էլ LED սխեմաները շատ զգայուն են հոսանքի նկատմամբ: LED- ն այրվում է, եթե հոսանքը գերազանցում է անվանական հոսանքը (օրինակ ՝ 20 մԱ): Համապատասխան ռեզիստորի ընտրությունը շատ կարևոր է պատշաճ պայծառության համար ՝ առանց սխեմաները կամ LED- ները այրելու:

Tinkercad սխեմաներն ունեն գերազանց հատկություն: Այն ցույց է տալիս ձեզ, եթե միացման տարրերի միջով հոսում է ավելի քան անվանական հոսանք: Հետևյալ սխեմայում ես յոթ հատվածի ցուցադրումը միացրեցի անմիջապես հերթափոխի գրանցամատյանին ՝ առանց որևէ դիմադրության: Անվտանգ է գրանցամատյանի համար նույնիսկ յոթ հատվածի ցուցադրման համար, և երկուսն էլ կարող են այրվել այս կապով: Tinkercad- ը փաստը ցույց է տալիս կարմիր աստղերի միջոցով:

Հետևյալ սխեմայում ես LED- ի յուրաքանչյուր հատվածին ավելացրեցի մեկ 180 օմ դիմադրություն: Էկրանի յուրաքանչյուր հատվածի միջով հոսում է մոտ 14.5 մԱ հոսանք, որը պահպանվում է ցուցադրման համար: Բայց մոդելավորումից կարելի է տեսնել, որ դիմադրության այս արժեքը անվտանգ չէ IC- ի համար: Հերթափոխային ռեգիստրի առավելագույն ընթացիկ հզորությունը 50 մԱ է: Այսպիսով, IC- ն ապահով է մինչև երեք ցուցադրման հատվածում (14,5 x 3 = 43,5 մԱ): Եթե IC- ի վրա ավելի քան երեք հատված է դառնում, կարող է այրվել (օրինակ ՝ 14.5 x 4 = 58 մԱ): Արտադրողի մեծ մասն ուշադրություն չի դարձնում այս փաստին: Նրանք հաշվարկում են դիմադրության արժեքը `հաշվի առնելով միայն ցուցադրումը:

Բայց եթե նրանք մոդելավորեն շղթան Tinkercad- ում, ապա այս սխալը կատարելու հավանականությունը հավասարվում է զրոյի: Քանի որ Tinkercad- ը ձեզ կզգուշացնի ՝ ցույց տալով կարմիր աստղը:

Դուք կարող եք դիտել իրավիճակը մկնիկի կուրսորը աստղի վրա սահեցնելու միջոցով, ինչպես ստորև ներկայացված պատկերն է:

Հետևյալ դիզայնը կատարյալ է, որտեղ ես ընտրում եմ 470 օհմ դիմադրություն էկրանի յուրաքանչյուր հատվածի համար: Շղթայի մոդելավորման ժամանակ օգտագործվել է կցորդ Arduino էսքիզը:

Քայլ 2. Չափել լարման, հոսանքի, դիմադրության և ալիքի ձևը

Էլեկտրոնային սխեմաների համար հոսանքի և լարման չափումը մեծ դժվարություն է, հատկապես անհրաժեշտ են բազմաթիվ զուգահեռ չափումներ: Tinkercad մոդելավորումը կարող է շատ հեշտությամբ լուծել այս խնդիրը: Դուք կարող եք շատ հեշտությամբ չափել ընթացիկ լարումը և դիմադրությունը: Դուք կարող եք դա անել միաժամանակ մի քանի մասնաճյուղերի համար: Հետևյալ կարգավորումը ցույց է տալիս միացման ընդհանուր հոսանքը և լարումը:

Ալիքի ձևը դիտելու և հաճախականությունը չափելու համար կարող եք օգտագործել նաև օսլիլոսկոպ:

Վերոնշյալ տեղադրման օսլիլոսկոպում, որը ցույց է տալիս Arduino- ից ժամացույցի ազդանշանը: Կարող եք նաև միաժամանակ չափել բազմաթիվ ճյուղերի հոսանքը և լարումը, ինչը շատ արդյունավետ է: Եթե ցանկանում եք միանգամից չափել մի քանի ճյուղերի հոսանքը ՝ գործնական միացումից օգտագործելով մուլտիմետր, դա շատ դժվար կլինի: Բայց Tinkercad- ում դա կարող եք անել շատ հեշտությամբ: Հետևյալ սխեմայում ես օգտագործեցի բազմաթիվ ամպաչափեր ՝ տարբեր ճյուղերից հոսանքը չափելու համար:

Քայլ 3. ingրագիր գրելը և սերիական մոնիտորի օգտագործումը

Tinkercad շղթայի հետաքրքիր և օգտակար հատկություններից մեկն այն է, որ այն ունի կոդերի խմբագիր, և դուք կարող եք ծրագիր գրել Arduino- ի և ESP8266- ի համար անմիջապես իր միջավայրից: Կարող եք նաև ծրագիր մշակել ՝ օգտագործելով գրաֆիկական միջավայր ՝ ընտրելով Արգելափակման ռեժիմ: Դա շատ օգտակար է այն ստեղծողի և հոբբիստի համար, ովքեր չունեն ծրագրավորման փորձ:

Այն ունի նաև ներկառուցված Debugger, որտեղից կարող եք կարգաբերել ձեր կոդը: Վրիպազերծիչը կօգնի ձեզ բացահայտել ձեր կոդի սխալը (սխալը) և ուղղել (կարգաբերել) այն:

Tinkercad սխեման ունի նաև սերիական մոնիտոր, և դուք կարող եք շատ հեշտությամբ վերահսկել սենսորի արժեքը և կարգաբերել ձեր միացումը: Հետևյալ միացումն օգտագործվել է PIR և ուլտրաձայնային տվիչ փորձարկելու և տվյալները սերիական մոնիտորի վրա = սպասարկելու համար:

Դուք կարող եք մուտք գործել միացում հղումից ՝

Քայլ 4. Մեծ և բարդ շղթայի մոդելավորում (ժամացույց ջերմաչափով և լյուքս մետրով)

Tinkercad- ում կարող եք նմանակել ցանկացած բարդ միացում, նախքան այն գործնականում դարձնելը: Դա կարող է ձեզ խնայել թանկարժեք ժամանակ: Բարդ սխեմայում սխալվելու հավանականությունը շատ մեծ է: Եթե այն նախ փորձարկեք Tinkercad- ում, այն կարող է շատ արդյունավետ լինել, քանի որ գիտեք, որ ձեր սխեման և ծրագիրը կաշխատեն, թե ոչ: Արդյունքում, դուք կարող եք նաև փոփոխել և թարմացնել ձեր սխեման `ըստ ձեր պահանջի:

Ես մոդելավորել եմ բարդ միացում Tinkercad- ում և դա ժամացույցի միացում է `ջերմաչափով և լյուքս մետրով: Միացումն աշխատում է 9 Վ մարտկոցից ՝ 5 Վ կարգավորիչով: Վեց, յոթ հատվածի ցուցադրումը օգտագործվում է ժամանակը ժամ, րոպե և վայրկյան ցուցադրելու համար: Չորս կոճակ, օգտագործելով մեկ անալոգային մուտք, օգտագործվում է ժամանակը կարգավորելու համար: Buարթուցիչը միացնելու համար ազդանշան է միացված: LM35 IC- ն օգտագործվում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը զգալու համար: Լյուքսը չափելու համար օգտագործվում է շրջակա լույսի ցուցիչ:

Arduino փին #7 -ի համար օգտագործվում է թվային կոճակի անջատիչ: Այս կոճակի անջատիչը օգտագործվում է տարբերակը փոխելու համար: Լռելյայն, այն ցույց է տալիս ժամանակը կամ աշխատում է ժամացույցի ռեժիմում: Առաջին սեղմման համար այն ցույց է տալիս ջերմաստիճանը և ցույց է տալիս լյուքսի մակարդակը երկրորդ սեղմման համար:

Քայլ 5: Իրականացում ապարատային սարքավորումներով

Շղթայի մոդելավորումից և ծրագիրը և դիմադրողականությունը գնահատելուց հետո այն կատարյալ ժամանակն է `միացումն գործնականում իրականացնելու համար: Գործնական սխեման կարող է իրականացվել սեղանի վրա, եթե ցանկանում եք ինչ -որ տեղ նախատիպ պատրաստել ցուցադրման համար: Breadboard միացումն ունի որոշ առավելություններ և թերություններ: Գրատախտակի միացման հիմնական առավելությունն այն է, որ այն կարող է հեշտությամբ փոփոխվել, և դրա համար զոդում չի պահանջվում: Մյուս կողմից, գրատախտակի միացումը կարող է շատ հեշտությամբ խզվել, և դա շատ դժվար է նույնականացնել բարդ միացման համար:

Եթե ցանկանում եք այն գործնական օգտագործման համար դնել, լավագույնն է զոդված PCB միացումը: Դուք կարող եք շատ հեշտությամբ պատրաստել ձեր սեփական PCB միացումը տանը: Դրա համար հատուկ գործիքներ չեն պահանջվում: Եթե ցանկանում եք իմանալ DIY PCB- ի մասին, կարող եք հետևել այս գեղեցիկ հրահանգներին:

1. Տնային պատրաստված PCB- ը `քայլ առ քայլ` recwap- ով:

2. PCB- պատրաստման-ուղեցույց pinomelean- ով

Կարող եք նաև առցանց պատվիրել պրոֆեսիոնալ PCB- ի համար: Մի քանի արտադրողներ մատուցում են PCB տպագրության ծառայություն շատ ցածր գնով: SeeedStudio Fusion PCB- ն և JLCPCB- ն երկու ամենահայտնի ծառայություններ մատուցողներն են: Դուք կարող եք փորձել դրանցից մեկը:

[Նշում. Որոշ պատկերներ հավաքվում են ինտերնետից:]

Երկրորդ մրցանակ Էլեկտրոնիկայի խորհուրդների և հնարքների մարտահրավերում