Работа с платой Arduino, часть 2 (макетная плата)
Начало:
1. Начали курс по работе с платформой Arduino
2. Подключение платы Arduino к компьютеру
3. Как мы работаем с платой Arduino, часть 1 (моделирование)
Напомню, мы используем аналог платы «Arduino Uno R3». Эту плату мы закупили в составе набора-конструктора «Starter Kit №7». На наших настольных компьютерах установлена операционная система «Windows 10».
Реализация модели проекта в «железе»
Напомню, мы сначала моделируем проект на веб-сервисе «Tinkercad - Цепи», а затем реализуем его в «железе». Если с веб-сервисом и программированием на языке C++ я чувствуют себя достаточно уверенно, то реализация проекта в «железе» - это для меня новый опыт. Поэтому при сборке каждого проекта, даже несложного, возникает множество вопросов и проблем, которые постоянно приходится решать. В общем, основные проблемы у меня возникают именно при сборке проекта в «железе».
Макетная плата и какие с ней были проблемы
Макетная плата (википедия) - это вторая по важности вещь (после платы с микроконтроллером) в нашем наборе-конструкторе. По-английски она называется «breadboard». Она предназначена для быстрой сборки проекта без пайки, это ключевое. По-английски слово «беспаечная» - «solderless». То есть полностью беспаечная макетная плата по-английски называется «solderless breadboard».
Я сначала обрадовался, что можно обойтись без пайки, так как не имею опыта пайки. Однако, оказалось, что беспаечная макетная плата во многих случаях обеспечивает не слишком надежное соединение контактов. На нашем вводном курсе без пайки, наверное, как-то можно обойтись и выкрутиться, но для сборки более-менее интересных проектов пайка становится всё более необходимой. Я, наверное, в ближайшее время куплю себе какой-нибудь паяльник начального уровня и попробую заняться пайкой.
Опытные люди в основном работают как с макетной платой (если нужно собрать что-то быстро, а потом разобрать), так и соединяя контакты с помощью пайки (нередко кое-что в проекте припаивается, а кое-что соединяется с помощью макетной платы, то есть многие люди совмещают эти две возможности).
Вот как выглядит макетная плата в нашем наборе-конструкторе:
Упаковка (сверху и снизу):
Эта плата имеет 830 контактных точек, в том числе 200 контактных точек, предназначенных для обеспечения электрического питания. Примерные размеры платы: 16,5 × 5,5 см. На упаковке этой макетной платы она обозначена маркировкой «MB-102» (я не знаю, как это расшифровывается). При этом контактные точки «рельсов», предназначенные для электрического питания, можно отделить (отломить) от макетной платы при необходимости, тогда в оставшейся сузившейся макетной плате будет 630 контактных точек. Снизу макетная плата закрыта приклееным мягким материалом, снизу гладким, толщиной примерно в 1 мм.
Самые большие «грабли», на которые я наступил при использовании этой макетной платы, заключаются в том, что в руководствах для начинающих не пишут (ну или мне не попались при поиске хорошие руководства) о том, что эта макетная плата бывает в двух вариантах:
1) с горизонтальными «рельсами» электрического питания по всей длине макетной платы;
2) с горизонтальными «рельсами» электрического питания, разделенными на середине макетной платы.
Собранная схема не работала, я всю ночь ходил по квартире, бился головой о стены, матерился, пил кофе. К утру разобрался. Схема у меня была запитана и от верхних, и от нижних «рельсов» электрического питания, а на «рельсы» питание подаётся с платы с микроконтроллером. Оказалось, что в нашей плате все «рельсы» питания разделены пополам, то есть каждая половина содержит по 25 контактных точек, а питание мы подавали только на одну из половин. Это, кстати, прекрасно обозначено на самой макетной плате: синяя и красная линии на середине прерываются (см. иллюстрацию выше). Но начинающие нередко пропускают такие подсказки.
При этом модель в «Тинкеркаде» прекрасно работала, так как там на сегодня реализован только вариант этой макетной платы с «рельсами» электрического питания по всей длине макетной платы.
Вообще в «Тинкеркаде» на сегодня реализовано три варианта макетной платы, которые отличаются размерами и количеством контактных точек (по-английски их называют «full», «half» и «mini»):
- макетная плата (похожа на нашу, имеет 830 контактных точек);
- малая макетная плата (примерно половинка от нашей, 420 контактных точек [в продаже - 400 контактных точек]);
- макетная мини-плата (самая маленькая, 170 контактных точек).
Ну а вообще люди пользуются макетными платами и других размеров, либо покупая нужные макетные платы, либо даже мастерят вручную нужного размера. Бывают макетные платы гораздо больше нашей.
Вот хорошая схема, показывающая, как контактные точки нашей макетной платы соединены между собой (в продаже, кстати, имеются прозрачные макетные платы, у которых можно легко рассмотреть все внутренности, но у нас такой нет, к сожалению):
На иллюстрации выше видно, что контактные точки сверху и снизу макетной платы (по два горизонтальных ряда сверху и снизу) соединены горизонтально (но в середине эти ряды в нашем варианте макетной платы разделены, как я и писал выше). Эти горизонтальные ряды предназначены для подачи на них электрического питания (один из рядов - «плюс», другой - «минус» [он же - «ноль» или «земля», по-английски «ground» или сокращенно «GND»]), после чего от них можно запитать элементы схемы, собранные в середине макетной платы.
630 контактных точек в середине макетной платы разделены на две половины, в которых контактные точки соединены вертикально по пять контактных точек в одной вертикали. Числовые и буквенные обозначения контактных точек, которые можно увидеть на первой иллюстрации выше в этом посте, большого значения не имеют, 630 контактных точек в середине макетной платы являются равноправными. Числовые и буквенные обозначения используются в основном, чтобы не запутаться в множестве контактных точек, служат для более удобной ориентации.
Контактные точки на иллюстрации выше соединены металлическими деталями особой формы, которые называют «рельсами», по-английски «rails» или «spring clips»:
На иллюстрации выше одна «рельса» вынута из макетной платы, ее можно увидеть в нижнем правом углу (эта фотография взята отсюда). Как видно на иллюстрации, каждый контакт у каждой контактной точки представляет собой своего рода металлическую прищепку. Вставляемый в контактную точку металлический проводник входит между прижатыми друг к другу концами прищепки, раздвигая их. Так образуется контакт.
Такое устройство рельсы усложняет работу с элементами схемы, у которых имеются широкие и плоские контактные «ножки». Такие «ножки» могут войти в прищепку «рельсы», находясь только в одном положении, в котором плоскость «ножки» совпадает с плоскостью «рельсы». В нашем наборе-конструкторе такие «ножки», например, имеются у элементов-кнопок и у потенциометра. К этому вопросу я еще вернусь, если найду время написать про работу с элементами-кнопками и с потенциометром.
На упаковке макетной платы сказано, что предполагается, что такие «рельсы»-прищепки должны выдержать не меньше 5000 вставок в них контактных «ножек» элементов схем до момента, пока они окончательно разогнутся и перестанут обеспечивать хороший контакт.
Продолжение следует...
1. Начали курс по работе с платформой Arduino
2. Подключение платы Arduino к компьютеру
3. Как мы работаем с платой Arduino, часть 1 (моделирование)
Напомню, мы используем аналог платы «Arduino Uno R3». Эту плату мы закупили в составе набора-конструктора «Starter Kit №7». На наших настольных компьютерах установлена операционная система «Windows 10».
Реализация модели проекта в «железе»
Напомню, мы сначала моделируем проект на веб-сервисе «Tinkercad - Цепи», а затем реализуем его в «железе». Если с веб-сервисом и программированием на языке C++ я чувствуют себя достаточно уверенно, то реализация проекта в «железе» - это для меня новый опыт. Поэтому при сборке каждого проекта, даже несложного, возникает множество вопросов и проблем, которые постоянно приходится решать. В общем, основные проблемы у меня возникают именно при сборке проекта в «железе».
Макетная плата и какие с ней были проблемы
Макетная плата (википедия) - это вторая по важности вещь (после платы с микроконтроллером) в нашем наборе-конструкторе. По-английски она называется «breadboard». Она предназначена для быстрой сборки проекта без пайки, это ключевое. По-английски слово «беспаечная» - «solderless». То есть полностью беспаечная макетная плата по-английски называется «solderless breadboard».
Я сначала обрадовался, что можно обойтись без пайки, так как не имею опыта пайки. Однако, оказалось, что беспаечная макетная плата во многих случаях обеспечивает не слишком надежное соединение контактов. На нашем вводном курсе без пайки, наверное, как-то можно обойтись и выкрутиться, но для сборки более-менее интересных проектов пайка становится всё более необходимой. Я, наверное, в ближайшее время куплю себе какой-нибудь паяльник начального уровня и попробую заняться пайкой.
Опытные люди в основном работают как с макетной платой (если нужно собрать что-то быстро, а потом разобрать), так и соединяя контакты с помощью пайки (нередко кое-что в проекте припаивается, а кое-что соединяется с помощью макетной платы, то есть многие люди совмещают эти две возможности).
Вот как выглядит макетная плата в нашем наборе-конструкторе:
Упаковка (сверху и снизу):
Эта плата имеет 830 контактных точек, в том числе 200 контактных точек, предназначенных для обеспечения электрического питания. Примерные размеры платы: 16,5 × 5,5 см. На упаковке этой макетной платы она обозначена маркировкой «MB-102» (я не знаю, как это расшифровывается). При этом контактные точки «рельсов», предназначенные для электрического питания, можно отделить (отломить) от макетной платы при необходимости, тогда в оставшейся сузившейся макетной плате будет 630 контактных точек. Снизу макетная плата закрыта приклееным мягким материалом, снизу гладким, толщиной примерно в 1 мм.
Самые большие «грабли», на которые я наступил при использовании этой макетной платы, заключаются в том, что в руководствах для начинающих не пишут (ну или мне не попались при поиске хорошие руководства) о том, что эта макетная плата бывает в двух вариантах:
1) с горизонтальными «рельсами» электрического питания по всей длине макетной платы;
2) с горизонтальными «рельсами» электрического питания, разделенными на середине макетной платы.
Собранная схема не работала, я всю ночь ходил по квартире, бился головой о стены, матерился, пил кофе. К утру разобрался. Схема у меня была запитана и от верхних, и от нижних «рельсов» электрического питания, а на «рельсы» питание подаётся с платы с микроконтроллером. Оказалось, что в нашей плате все «рельсы» питания разделены пополам, то есть каждая половина содержит по 25 контактных точек, а питание мы подавали только на одну из половин. Это, кстати, прекрасно обозначено на самой макетной плате: синяя и красная линии на середине прерываются (см. иллюстрацию выше). Но начинающие нередко пропускают такие подсказки.
При этом модель в «Тинкеркаде» прекрасно работала, так как там на сегодня реализован только вариант этой макетной платы с «рельсами» электрического питания по всей длине макетной платы.
Вообще в «Тинкеркаде» на сегодня реализовано три варианта макетной платы, которые отличаются размерами и количеством контактных точек (по-английски их называют «full», «half» и «mini»):
- макетная плата (похожа на нашу, имеет 830 контактных точек);
- малая макетная плата (примерно половинка от нашей, 420 контактных точек [в продаже - 400 контактных точек]);
- макетная мини-плата (самая маленькая, 170 контактных точек).
Ну а вообще люди пользуются макетными платами и других размеров, либо покупая нужные макетные платы, либо даже мастерят вручную нужного размера. Бывают макетные платы гораздо больше нашей.
Вот хорошая схема, показывающая, как контактные точки нашей макетной платы соединены между собой (в продаже, кстати, имеются прозрачные макетные платы, у которых можно легко рассмотреть все внутренности, но у нас такой нет, к сожалению):
На иллюстрации выше видно, что контактные точки сверху и снизу макетной платы (по два горизонтальных ряда сверху и снизу) соединены горизонтально (но в середине эти ряды в нашем варианте макетной платы разделены, как я и писал выше). Эти горизонтальные ряды предназначены для подачи на них электрического питания (один из рядов - «плюс», другой - «минус» [он же - «ноль» или «земля», по-английски «ground» или сокращенно «GND»]), после чего от них можно запитать элементы схемы, собранные в середине макетной платы.
630 контактных точек в середине макетной платы разделены на две половины, в которых контактные точки соединены вертикально по пять контактных точек в одной вертикали. Числовые и буквенные обозначения контактных точек, которые можно увидеть на первой иллюстрации выше в этом посте, большого значения не имеют, 630 контактных точек в середине макетной платы являются равноправными. Числовые и буквенные обозначения используются в основном, чтобы не запутаться в множестве контактных точек, служат для более удобной ориентации.
Контактные точки на иллюстрации выше соединены металлическими деталями особой формы, которые называют «рельсами», по-английски «rails» или «spring clips»:
На иллюстрации выше одна «рельса» вынута из макетной платы, ее можно увидеть в нижнем правом углу (эта фотография взята отсюда). Как видно на иллюстрации, каждый контакт у каждой контактной точки представляет собой своего рода металлическую прищепку. Вставляемый в контактную точку металлический проводник входит между прижатыми друг к другу концами прищепки, раздвигая их. Так образуется контакт.
Такое устройство рельсы усложняет работу с элементами схемы, у которых имеются широкие и плоские контактные «ножки». Такие «ножки» могут войти в прищепку «рельсы», находясь только в одном положении, в котором плоскость «ножки» совпадает с плоскостью «рельсы». В нашем наборе-конструкторе такие «ножки», например, имеются у элементов-кнопок и у потенциометра. К этому вопросу я еще вернусь, если найду время написать про работу с элементами-кнопками и с потенциометром.
На упаковке макетной платы сказано, что предполагается, что такие «рельсы»-прищепки должны выдержать не меньше 5000 вставок в них контактных «ножек» элементов схем до момента, пока они окончательно разогнутся и перестанут обеспечивать хороший контакт.
Продолжение следует...