Tinkercad -ийг ашиглан тоног төхөөрөмжөө туршиж, хэрэгжүүлэх: 5 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Цахилгаан хэлхээний симуляци нь компьютерийн програм хангамж нь электрон хэлхээ эсвэл системийн зан байдлыг дуурайдаг арга юм. Шинэ загварыг хэлхээ, системийг бүтээхгүйгээр туршиж, үнэлж, оношлох боломжтой. Хэлхээний симуляци нь хэлхээний түвшний алдааг олж засварлахаас өмнө өгөгдөл цуглуулах системийн алдааг олж засварлах ашигтай хэрэгсэл байж болох юм. Энэ нь системийг бүтээхээс өмнө дизайнер нь дизайны зөв, үр ашгийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Тиймээс хэрэглэгч системийг бодитоор бүтээхгүйгээр өөр дизайны давуу талыг судлах боломжтой болно. Барилга угсралтын үе шатанд биш харин дизайны үе шатанд тодорхой дизайны шийдвэрийн үр нөлөөг судалснаар системийг барих нийт өртөг мэдэгдэхүйц буурдаг.

Тиймээс програм хангамжийн симуляци нь хэлхээг бие махбодийн хувьд хийхээс өмнө туршиж үзэх сайн арга юм. Tinkercad бол вэб дээр суурилсан симуляцийн хэрэгсэл бөгөөд таны техник хангамж, програм хангамжийг ямар ч физик холболт хийхгүйгээр, эсвэл ямар ч техник хангамж худалдаж авахгүйгээр шалгахад туслах болно.

Та Arduino дээрх оролт гаралтын тээглүүрийн хомсдолыг мэдэрч байсан уу? Хэрэв та олон тонн LED жолоодох эсвэл LED шоо хийхийг хүсч байвал I/O тээглүүрийн хэрэгцээг мэдэрсэн гэж бодож байна. Зөвхөн 3 зүү Arduino ашиглан хязгааргүй тооны LED жолоодох боломжтой гэдгийг та мэдэх үү? Тийм ээ, ээлжийн бүртгэл танд энэ ид шидийг хийхэд тусална. Энэхүү зааварчилгаанд би 74HC595 ээлжийн бүртгэлийг ашиглан хязгааргүй оролт, гаралтыг хэрхэн хэрэгжүүлэх талаар танд үзүүлэх болно. Жишээлбэл, би термометр, люкс тоолуур бүхий дижитал цагийг 7 сегментийн зургаан дэлгэц ашиглан хийх болно. Тоног төхөөрөмжийн хэлхээг хийхээс өмнө би Tinkercad дахь хэлхээг дуурайлган хийлээ, учир нь эдгээрт маш олон холболт багтсан болно. Симуляци нь танд илүү итгэлтэй болж, ямар ч физик сорилт, алдаа гаргалгүйгээр хэлхээгээ эцэслэн шалгах боломжтой болно. Энэ нь үнэтэй тоног төхөөрөмж, үнэт цагаа хэмнэхэд тань туслах нь ойлгомжтой.

Та симуляцийг эндээс үзэх боломжтой:

Алхам 1: Тоног төхөөрөмжөө шатахаас аврах

Бусад электрон хэлхээний нэгэн адил LED хэлхээ нь гүйдэлд маш мэдрэмтгий байдаг. Нэрлэсэн гүйдэлээс илүү их гүйдэл (жишээ нь 20mA) байвал LED шатдаг. Тохиромжтой резисторыг сонгох нь хэлхээ, LED шатаахгүйгээр зөв гэрэлтүүлэхэд маш чухал юм.

Tinkercad хэлхээ нь маш сайн шинж чанартай байдаг. Энэ нь хэлхээний элементүүдээр нэрлэсэн гүйдэлээс илүү гүйдэл байгаа эсэхийг танд харуулна. Дараагийн хэлхээнд би долоон сегментийн дэлгэцийг ямар ч эсэргүүцэлгүй ээлжийн бүртгэлд шууд холбосон. Долоон сегментийн дэлгэцийн хувьд ч бүртгэлийн хувьд аюулгүй биш бөгөөд энэ холболтоор хоёуланг нь шатааж болно. Tinkercad нь улаан оддын зүгээс баримтыг харуулдаг.

Дараагийн хэлхээнд би LED -ийн сегмент бүрт нэг 180 ом эсэргүүцэл нэмсэн. Дэлгэцийн хувьд сегмент тус бүрээр 14.5мА орчим гүйдэл гүйдэг. Гэхдээ симуляциас харахад энэхүү эсэргүүцлийн утга нь IC -ийн хувьд аюулгүй биш гэдгийг харж болно. Ээлжийн бүртгэлийн хамгийн их гүйдлийн хүчин чадал нь 50мА байна. Тиймээс IC нь дэлгэцийн сегментэд 3 хүртэл аюулгүй байдаг (14.5 x 3 = 43.5mA). Хэрэв IC -д гурваас дээш сегмент орсон бол түүнийг шатааж болно (жишээ нь 14.5 x 4 = 58mA). Ихэнх үйлдвэрлэгчид энэ баримтыг анхаарч үздэггүй. Тэд зөвхөн дэлгэцийг харгалзан эсэргүүцлийн утгыг тооцоолно.

Гэхдээ хэрэв тэд Tinkercad дахь хэлхээг дуурайвал энэ алдаа гаргах магадлал тэг болно. Учир нь Tinkercad улаан од харуулснаар танд анхааруулах болно.

Та доорх зураг дээрх шиг хулганы курсорыг од дээр байрлуулах нөхцөл байдлыг ажиглаж болно.

Дараах загвар нь дэлгэцийн сегмент бүрт 470 ом эсэргүүцэл сонгоход тохиромжтой. Хэлхээг дуурайх үед атташе Arduino ноорог ашигласан.

Алхам 2: Хүчдэл, гүйдэл, эсэргүүцэл ба долгионы хэлбэрийг хэмжинэ

Цахилгаан хэлхээний хувьд гүйдэл ба хүчдэлийг хэмжих нь ихээхэн бэрхшээл учруулдаг, ялангуяа олон зэрэгцээ хэмжилт хийх шаардлагатай байдаг. Tinkercad симуляци нь энэ асуудлыг маш амархан шийдэж чадна. Та одоогийн хүчдэл ба эсэргүүцлийг маш амархан хэмжих боломжтой. Та үүнийг нэг дор хэд хэдэн салбараар хийж болно. Дараах тохиргоонд хэлхээний нийт гүйдэл ба хүчдэлийг харуулав.

Та бас долгионы хэлбэрийг ажиглаж, давтамжийг хэмжихийн тулд осциллограф ашиглаж болно.

Дээрх тохиргоонд Arduino -ийн цагны дохиог харуулсан осциллограф. Та мөн олон салбаруудын гүйдэл ба хүчдэлийг хэмжих боломжтой бөгөөд энэ нь маш үр дүнтэй байдаг. Хэрэв та практик хэлхээнээс мултиметр ашиглан хэд хэдэн салбар гүйдлийг хэмжихийг хүсч байвал маш хэцүү байх болно. Гэхдээ Tinkercad -д та үүнийг маш амархан хийж чадна. Дараагийн хэлхээнд би янз бүрийн салбаруудын гүйдлийг хэмжихийн тулд олон амперметрийг ашигласан.

Алхам 3: Програм бичих, Цуваа монитор ашиглах

Tinkercad хэлхээний сонирхолтой, хэрэгтэй нэг онцлог нь код засварлагчтай бөгөөд та Arduino болон ESP8266 програмыг орчноос нь шууд бичих боломжтой юм. Та Block горимыг сонгосноор график орчныг ашиглан програм зохиож болно. Програмчлалын туршлагагүй үйлдвэрлэгч, хобби сонирхогчдод маш их тустай.

Энэ нь мөн кодоо дибаг хийх боломжтой дибаг хийгчтэй. Дебаг хийгч нь кодынхоо алдааг (алдаа) тодорхойлж, засахад (дибаг хийх) туслах болно.

Tinkercad хэлхээ нь цуваа дэлгэцтэй бөгөөд та мэдрэгчийн утгыг хянаж, хэлхээг маш хялбархан засах боломжтой. Дараах хэлхээг PIR & хэт авианы мэдрэгчийг туршиж, өгөгдлийг цуваа монитор дээр ажиглахад ашигласан болно.

Та хэлхээнд дараах холбоосоор хандаж болно:

Алхам 4: Том ба нарийн тойргийн симуляци (термометр ба тансаг тоолууртай цаг)

Tinkercad дээр та ямар нэгэн нарийн төвөгтэй хэлхээг бодитоор хийхээс өмнө дуурайж болно. Энэ нь таны үнэ цэнэтэй цагийг хэмнэх болно. Нарийн төвөгтэй хэлхээнд алдаа гаргах магадлал маш өндөр байдаг. Хэрэв та үүнийг Tinkercad дээр туршиж үзвэл энэ нь маш үр дүнтэй байх болно, учир нь та хэлхээ болон програмын аль нэг нь ажиллах эсэхийг мэдэх болно. Үүний үр дүнд та өөрийн хэлхээний хүсэлтийг өөрчилж, шинэчлэх боломжтой.

Би Tinkercad дахь нарийн төвөгтэй хэлхээг дуурайсан бөгөөд энэ нь термометр, люкс тоолууртай цагны хэлхээ юм. Уг хэлхээ нь 5V зохицуулагчтай 9В батерейгаар тэжээгддэг. Зургаа, долоон сегментийн дэлгэцийг цаг, минут, секундээр харуулахад ашигладаг. Нэг аналог оролтыг ашигладаг дөрвөн товчлуурыг ашиглан цагийг тохируулдаг. Сэрүүлгийг тохируулахын тулд дуугаруулагч холбогдсон байна. LM35 IC нь орчны температурыг мэдрэхэд хэрэглэгддэг. Тансаг байдлыг хэмжихийн тулд орчны гэрэл мэдрэгчийг ашигладаг.

Тоон товчлуурыг Arduino pin #7 -д ашигладаг. Энэ товчлуур нь сонголтыг өөрчлөхөд хэрэглэгддэг. Анхдагч байдлаар, энэ нь цагийг харуулдаг эсвэл цагийн горимд ажилладаг. Эхний даралтын хувьд энэ нь температурыг харуулдаг бөгөөд хоёр дахь даралтын хувьд люкс түвшинг харуулдаг.

Алхам 5: Тоног төхөөрөмжийн тусламжтайгаар хэрэгжүүлэх

Хэлхээг дуурайж, програм ба эсэргүүцлийн утгыг тохируулсны дараа хэлхээг практикт хэрэгжүүлэх хамгийн тохиромжтой үе юм. Хэрэв та хаа нэгтээ дэлгэцийн загвар гаргахыг хүсч байвал талбар дээр практик хэлхээг хийж болно. Талхны самбар нь зарим давуу болон сул талуудтай байдаг. Талхны хавтангийн гол давуу тал нь үүнийг хялбархан өөрчлөх боломжтой бөгөөд үүний тулд гагнуур хийх шаардлагагүй болно. Нөгөө талаас талхны хавтангийн хэлхээний холболт маш амархан сулардаг тул нарийн төвөгтэй хэлхээг тодорхойлоход маш хэцүү байдаг.

Хэрэв та үүнийг практик хэрэглээнд ашиглахыг хүсвэл гагнасан ПХБ -ийн хэлхээ нь хамгийн сайн арга юм. Та гэртээ ПХБ -ийн хэлхээг маш амархан хийх боломжтой. Үүний тулд тусгай багаж хэрэгсэл шаардлагагүй болно. Хэрэв та DIY ПХБ -ийн талаар мэдэхийг хүсч байвал эдгээр сайхан зааврыг дагаж болно.

1. Гэрийн хийсэн ПХБ-ийг алхам алхмаар дахин нэгтгэх.

2. Пиномелан ашиглан ПХБ хийх гарын авлага

Та мөн мэргэжлийн ПХБ -ийг онлайнаар захиалж авах боломжтой. Хэд хэдэн үйлдвэрлэгчид ПХБ хэвлэх үйлчилгээг маш хямд үнээр үзүүлдэг. SeeedStudio Fusion ПХБ ба JLCPCB нь хамгийн алдартай хоёр үйлчилгээ үзүүлэгч юм. Та эдгээрийн аль нэгийг туршиж үзэх боломжтой.

[Жич: Зарим зургийг интернетээс цуглуулсан болно.]

Electronics Tips & Tricks Challenge -ийн хоёрдугаар шагнал