Sådan bruges Tinkercad til at teste og implementere din hardware: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Kredsløbssimulering er en teknik, hvor computersoftware simulerer opførslen af et elektronisk kredsløb eller system. Nye designs kan testes, evalueres og diagnosticeres uden egentlig at konstruere kredsløbet eller systemet. Kredssimulering kan være et nyttigt værktøj til fejlfinding af et system til at indsamle data, før fejlfinding på kredsløbsniveau rent faktisk finder sted. Dette gør det muligt for designeren at bestemme rigtigheden og effektiviteten af et design, før systemet rent faktisk er konstrueret. Derfor kan brugeren undersøge fordelene ved alternative designs uden fysisk at bygge systemerne. Ved at undersøge virkningerne af specifikke designbeslutninger under designfasen frem for konstruktionsfasen, reduceres de samlede omkostninger ved at bygge systemet betydeligt.

Så softwaresimulering er en god måde at prøve, før du laver kredsløbet fysisk. Tinkercad er et webbaseret simuleringsværktøj, der hjælper dig med at teste din hardware såvel som software uden at oprette nogen fysisk forbindelse eller endda uden at købe hardware.

Har du nogensinde følt manglen på input-output pins på Arduino? Hvis du tænkte på at køre tonsvis af LED eller ønsker at lave LED Cube, tror jeg, at du helt sikkert havde lyst til I/O -ben. Ved du, at du kan køre et ubegrænset antal lysdioder ved hjælp af kun 3 pins Arduino? Ja, skiftregistre hjælper dig med at lave denne magi. I denne instruktive vil jeg vise dig, hvordan vi kan implementere ubegrænset input og output ved hjælp af 74HC595 skiftregistre. Som et eksempel vil jeg lave et digitalt ur med et termometer og en luxmåler ved hjælp af seks 7 segmenters display. Inden jeg endelig lavede hardwarekredsløbet, simulerede jeg kredsløbet i Tinkercad, fordi der er mange forbindelser forbundet med disse. En simulering kan gøre dig mere selvsikker, og du kan teste at afslutte dit kredsløb uden fysisk prøvelse og fejl. Det vil naturligvis hjælpe dig med at spare din dyre hardware og værdifulde tid.

Du kan få adgang til simuleringen herfra:

Trin 1: Gem din hardware fra at brænde

Ligesom andre elektroniske kredsløb er LED -kredsløb meget følsomme over for strøm. LED brænder, hvis der strømmer mere strøm end nominel strøm (f.eks. 20mA). Valg af en passende modstand er meget vigtig for korrekt lysstyrke uden at brænde kredsløb eller lysdioder.

Tinkercad kredsløb har en fremragende funktion. Det viser dig, om mere end den nominelle strøm strømmer gennem kredsløbselementerne. I det følgende kredsløb sluttede jeg et syv segment display direkte til et skiftregister uden modstand. Det er ikke sikkert for registret selv for syv segmentvisning, og begge kan brændes af denne forbindelse. Tinkercad viser det faktum ved de røde stjerner.

I det følgende kredsløb tilføjede jeg en 180 ohm modstand til hvert segment af LED'en. Cirka 14,5mA strøm strømmer gennem hvert segment af displayet, som er gemt til displayet. Men fra simuleringen kan det ses, at denne modstandsværdi ikke er sikker for IC. Skiftregistrets maksimale strømkapacitet er 50mA. Så IC'en er sikker op til tre på segmentet af skærmen (14,5 x 3 = 43,5mA). Hvis der kommer mere end tre segmenter på IC'en, kan den brændes (f.eks. 14,5 x 4 = 58mA). De fleste producenter giver ikke opmærksomhed på dette faktum. De beregner modstandsværdien kun i betragtning af displayet.

Men hvis de simulerer kredsløbet i Tinkercad, går chancen for at begå denne fejl til nul. Fordi Tinkercad vil advare dig ved at vise den røde stjerne.

Du kan observere situationen ved at holde musemarkøren på stjernen som figuren herunder.

Det følgende design er perfekt, hvor jeg vælger 470 ohm modstand til hvert segment af displayet. Attache Arduino -skitsen blev brugt ved simulering af kredsløbet.

Trin 2: Mål spænding, strøm, modstand og bølgeform

Måling af strøm og spænding er et stort besvær for elektronisk kredsløb, især er flere parallelle målinger påkrævet. Tinkercad -simulering kan meget let løse dette problem. Du kan meget let måle strømspænding og modstand. Du kan gøre dette for flere grene ad gangen. Den følgende opsætning viser den samlede strøm og spændingen i kredsløbet.

Du kan også bruge et oscilloskop til at observere bølgeform og måle frekvensen.

I ovenstående opsætningsoscilloskop, der viser kloksignalet fra Arduino. Du kan også måle strøm og spænding for flere grene ad gangen, hvilket er meget effektivt. Hvis du vil måle flere filialers strøm ad gangen ved hjælp af multimeter fra et praktisk kredsløb, vil det være meget svært. Men i Tinkercad kan du gøre det meget let. I det følgende kredsløb brugte jeg flere ammetere til at måle strøm fra forskellige grene.

Trin 3: Skrivning af program og brug af seriel skærm

En af de interessante og nyttige funktioner i Tinkercad -kredsløb er, at den har en kode -editor, og du kan skrive et program til Arduino og ESP8266 direkte fra sit miljø. Du kan også udvikle et program ved hjælp af grafisk miljø ved at vælge Blokeringstilstand. Det er meget nyttigt for producenten og hobbyisten, der ikke har nogen programmeringserfaring.

Det har også en indbygget Debugger, hvorfra du kan fejlsøge din kode. Debugger hjælper dig med at identificere fejlen (fejlen) i din kode og rette (debug) den.

Tinkercad -kredsløb har også den serielle skærm, og du kan meget let overvåge sensorværdien og fejlsøge dit kredsløb. Følgende kredsløb blev brugt til at teste PIR & ultralydssensor og til = bservere dataene i den serielle monitor.

Du kan få adgang til kredsløbet fra linket:

Trin 4: Simulering af stort og komplekst kredsløb (ur med termometer og luxmåler)

I Tinkercad kan du simulere ethvert komplekst kredsløb, før du gør det praktisk talt. Det kan spare dig værdifuld tid. Chancen for at begå fejl i et komplekst kredsløb er meget stor. Hvis du først tester det i Tinkercad, kan det være meget effektivt, fordi du ved, at enten dit kredsløb og program fungerer eller ej. Fra resultatet kan du også ændre og opdatere dit kredsløb i henhold til dine krav.

Jeg har simuleret et komplekst kredsløb i Tinkercad, og det er et urkredsløb med termometer og luxmåler. Kredsløbet drives af et 9V batteri med en 5V regulator. Seks, syv segment display bruges til at vise tiden med time, minut og sekund. Fire knapper, der bruger en enkelt analog indgang, bruges til at justere tiden. En summer er tilsluttet for at indstille alarmen. LM35 IC bruges til at vise temperaturen i miljøet. En sensor til omgivende lys bruges til at måle lux.

En digital knapkontakt bruges til Arduino pin #7. Denne knapkontakt bruges til at ændre indstillingen. Som standard viser den tiden eller fungerer i urtilstand. Ved det første tryk viser det temperaturen og viser lux -niveauet for det andet tryk.

Trin 5: Implementering med hardware

Efter at have simuleret kredsløbet og justeret programmet og modstandsværdien er det det perfekte tidspunkt at praktisere kredsløbet praktisk. Et praktisk kredsløb kan implementeres på brødbrættet, hvis du vil lave en prototype til visning et eller andet sted. Breadboard kredsløb har nogle fordele og ulemper. Den største fordel ved brødbrætskredsløbet er, at det let kan ændres, og der kræves ingen lodning til det. På den anden side kan brødbrætskredsløbets forbindelse meget let være løs, og det er meget svært at identificere for et komplekst kredsløb.

Hvis du vil gøre det til praktisk brug, er loddet PCB -kredsløb bedst. Du kan nemt lave dit eget printkort derhjemme. Der kræves ingen specielle værktøjer til det. Hvis du vil vide mere om DIY PCB, kan du følge disse flotte instruktioner.

1. Hjemmelavet-PCB-trin-for-trin ved omvikling.

2. PCB-guide til fremstilling af pinomelean

Du kan også bestille online til et professionelt printkort. Flere producenter leverer printkort til en meget lav pris. SeeedStudio Fusion PCB og JLCPCB er to mest fremtrædende tjenesteudbydere. Du kan prøve en af disse.

[Bemærk: Nogle billeder er indsamlet fra internettet.]

Anden pris i elektronik -tips og tricks -udfordringen