какое рабочее напряжение на плате arduino

Вход для внешних прерываний

Вход для внешних прерываний

SPI (SCK) + светодиод

PinOut микроконтроллера ATmega328P

UNO является лучшим вариантом для знакомства с микроконтроллерами. Плата имеет удобный размер и все необходимое для начала работы: 14 цифровых входов/выходов (6 портов могут работать в режиме ШИМ), 6 аналоговых входов для датчиков, разъем USB для программирования и разъем питания Arduino UNO от блока питания или кроны. Но главное — это огромное множество уроков и инструкций в Интернете.

Характеристики Arduino UNO R3

Arduino UNO: схема электрическая

Arduino UNO: порты ввода вывода, питание

Рабочее напряжение — 5 В при подключении через USB с любых устройств (компьютер, ноутбук, зарядка от смартфона и т.д.). При одновременном подключении внешнего адаптера (аккумулятора, кроны, блока питания), питание автоматически переключается, но плату можно по-прежнему программировать через компьютер. Рекомендуемое питание Arduino Uno от батареек или аккумулятора от 7 до 12 В.

Arduino Uno питание от блока питания 12 вольт

Arduino UNO: питание от внешнего источника

5V – на пин Ардуино подает 5В, его можно использовать для питания устройств
3.3V – на пин подается напряжение 3.3В от внутреннего стабилизатора
GND – вывод земли
VIN – пин для подачи внешнего напряжения
IREF – пин для информирования о рабочем напряжении платы

Можно питание на микроконтроллер подать через порт VIN с помощью проводов. «Плюс» от внешнего источника подается на порт VIN, а «Минус» на GND (заземление). Подача внешнего напряжения 5 Вольт на пин 5V не допустимо, так как питание Genuino Arduino Uno обходит стороной стабилизатор, что может привести к поломке. Все цифровые порты на плате выдают стабилизированное напряжение в 5 Вольт.

Arduino UNO: прошивка, память

Плата поддерживает три типа памяти:

Flash – память объемом 32 кБ, используется для хранения программы. Когда контроллер прошивается скетчем через USB, он записывается именно во Flash – память. Чтобы очистить память Arduino UNO следует загрузить пустой скетч.

SRAM память — это оперативная память Uno объемом 2 кБ. Здесь хранятся переменные и объекты, создаваемые в скетче. SRAM память энерго-зависимая, при отключении источника питания от платы Uno, все данные удалятся.

EEPROM — это энергонезависимая память объемом 1кБ. Сюда можно записывать данные, которые при выключении питания Uno не исчезнут. Минус EEPROM в ограничении циклов перезаписи — 100 000 раз по утверждениям производителя.

Описание выводов Ардуино УНО на русском

Заключение. Рекомендуем ознакомиться с другими платами из линейки Arduino-Genuino, например, аналог самой популярной платы UNO — RobotDyn UNO R3 от китайского производителя. Плата по характеристикам не уступает официальному производителю, но при этом имеет более демократичную цену и ряд преимуществ. Таких как, удобный USB-разъем и большее количество аналоговых входов.

Где купить Arduino Uno

Приобрести плату можно в специализированном магазине, через интернет-магазин или маркетплейс. Во втором случае, внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения Arduino Uno на Алиэкспресс. В некоторых случаях есть вариант отгрузки со склада в РФ, при этом товар можно получить максимально быстро.

Источник

Плата Arduino Uno R3: схема, описание, подключение устройств

Плата Arduino Uno – центр большой империи Arduino, самое популярное и самое доступное устройство. В ее основе лежит чип ATmega – в последней ревизии Ардуино Уно R3 – это ATmega328 (хотя на рынке можно еще встретить варианты платы UNO с ATmega168). Большинство ардуинщиков начинают именно с платы UNO. В этой статье мы рассмотрим основные особенности, характеристики и устройство платы Arduino Uno ревизии R3, требования к питанию, возможности подключения внешних устройств, отличия от других плат (Mega, Nano).

Плата Arduino Uno

Контроллер Uno является самым подходящим вариантом для начала работы с платформой: она имеет удобный размер (не слишком большой, как у Mega и не такой маленький, как у Nano), достаточно доступна из-за массового выпуска всевозможных клонов, под нее написано огромное количество бесплатных уроков и скетчей.

Характеристики Arduino Uno

Изображения плат Ардуино Уно

Оригинальная плата выглядит следующим образом:

Оригинальный и официальный Arduino Uno

Многочисленные китайские варианты выглядят вот так:

Плата – клон Arduino Uno

Где купить Arduino Uno

Минимальные цены на платы UNO можно найти в китайских электронных магазинах. Если у вас есть несколько недель на ожидание, вы можете существенно сэкономить, купив дешево (в районе 200-300 рублей) с бесплатной доставкой. Причем можно найти как самые простые варианты, так и официальные или “почти оригинальные” платы на базе оригинального микроконтроллера. Еще одна группа товаров – необычные платы со встроенными WiFi (на базе ESP8266 или ESP32), дополнительными разъемами для более удобного подключения периферии. Вот некоторые варианты, которые можно купить у проверенных поставщиков на Алиэкспрессе:

Схема и распиновка платы

Ардуино – это открытая платформа. По сути, любой желающий может скачать схему с официального сайта или одного из популярных форумов, а затем собрать плату на основе контроллера ATmega. Необходимые электронные компоненты можно весьма не дорого купить во множестве интернет-магазинов.

Распиновка платы на базе ATMEGA 328

Описание элементов платы Arduino Uno R3

Распиновка микроконтроллера ATMega 328

Описание пинов Ардуино

Пины Ардуино используются для подключения внешних устройств и могут работать как в режиме входа (INPUT), так и в режиме выхода (OUTPUT). К каждому входу может быть подключен встроенный резистор 20-50 кОм с помощью выполнения команды pinMode () в режиме INPUT_PULLUP. Допустимый ток на каждом из выходов – 20 мА, не более 40 мА в пике.
Для удобства работы некоторые пины совмещают в себе несколько функций:

Цифровые пины платы Uno

Пины с номерами от 0 до 13 являются цифровыми. Это означает, что вы можете считывать и подавать на них только два вида сигналов: HIGH и LOW. С помощью ШИМ также можно использовать цифровые порты для управления мощностью подключенных устройств.

Аналоговые пины Arduino Uno

Аналоговые пины Arduino Uno предназначены для подключения аналоговых устройств и являются входами для встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который в ардуино уно десятиразрядный.

Дополнительные пины на плате

Подключение устройств

Подключение любых устройств к плате осуществляется путем присоединения к контактам, расположенным на плате контроллера: одному из цифровых или аналоговых пинов или пинам питания. Простой светодиод можно присоединить, используя два контакта: землю (GND) и сигнальный (или контакт питания).

Самый простой датчик потребует задействовать минимум три контакта: два для питания, один для сигнала.

При любом варианте подключения внешнего устройства следует помнить, что использование платы в качестве источника питания возможно только в том случае, если устройство не потребляет больше разрешенного предельного тока контроллера.

Видео с инструкциями:

Варианты питания Ардуино Уно

Рабочее напряжение платы Ардуино Уно – 5 В. На плате установлен стабилизатор напряжения, поэтому на вход можно подавать питание с разных источников. Кроме этого, плату можно запитывать с USB – устройств. Источник питания выбирается автоматически.

Пины питания

Память Arduino Uno R3

Плата Uno по умолчанию поддерживает три типа памяти:

Некоторые модификации стандартной платы Uno могут поддерживать память с большими значениями, чем в стандартном варианте. Но следует понимать, что для работы с ними потребуются и дополнительные библиотеки.

Программирование для платы Uno

Для написания программ (скетчей) для контроллер Ардуино вам нужно установить среду программирования. Самым простым вариантом будет установка бесплатной Arduino IDE, скачать ее можно с официального сайта.

После установки IDE вам нужно убедиться, что выбрана нужная плата. Для этого у Arduino IDE в меню “Инструменты” и подпункте “Плата” следует выбрать нашу плату (Arduino/Genuino Uno). После выбора платы автоматически изменятся параметры сборки проекта и итоговый скетч будет скомпилирован в формат, который поддерживает плата. Подключив контроллер к компьютеру через USB, вы сможете в одно касание заливать на него вашу программу,используя команду “Загрузить”.

Сам скетч чаще всего представляет собой бесконечный цикл, в котором регулярно опрашиваются пины с присоединенными датчиками и с помощью специальных команд формируется управляющее воздействие на внешние устройства (они включаются или выключаются). У программиста Ардуино есть возможность подключить готовые библиотеки, как встроенные в IDE, так и доступные на многочисленных сайтах и форумах.

Написанная и скомпилированная программа загружается через USB-соединение (UART- Serial). Со стороны контролера за этот процесс отвечает bootloader.

Более подробную информацию о том, как устроены программы для платы Ардуино можно найти в нашем разделе, посвященном программированию.

Отличие от других плат

Сегодня на рынке можно встретить множество вариантов плат ардуино. Самыми популярными конкурентами Уно являются платы Nano и Mega. Первая пойдет для проектов, в которых важен размер. Вторая – для проектов, где у схема довольно сложна и требуется множество выходов.

Отличия Arduino Uno от Arduino Nano

Современные платы Arduino Uno и Arduino Nano версии R3 имеют, как правило, на борту общий микроконтроллер: ATmega328. Ключевым отличием является размер платы и тип контактных площадок. Габариты Arduino Uno: 6,8 см x 5,3 см. Габариты Arduino Nano: 4,2 см x 1,85 см. В Arduino UNO используются коннекторы типа «мама», в Nano – «гребень» из ножек, причем у некоторых моделей контактные площадки вообще не припаяны. Естественно, больший размер UNO по сравнению с Nano в некоторых случаях является преимуществом, а в некоторых – недостатком. С платой большого размера гораздо удобнее производить монтаж, но она неудобна в реальных проектах, т.к. сильно увеличивает габариты конечного устройства.

На платах Arduino Uno традиционно используется разъем TYPE-B (широко применяется также для подключения принтеров и МФУ). В некоторых случаях можно встретить вариант с разъемом Micro USB. В платах Arduino Nano стандартом является Mini или Micro USB.

Естественно, различия есть и в разъеме питания. В плате Uno есть встроенный разъем DC, в Nano ему просто не нашлось места.

Кроме аппаратных, существуют еще небольшие отличия в процессе загрузки скетча в плату. Перед загрузкой следует убедиться, что вы выбрали верную плату в меню «Инструменты-Плата».

Отличия от Arduino Mega

Плата Mega в полном соответствии со своим названием является на сегодняшний день самым большим по размеру и количеству пинов контроллеров Arduino. По сравнению с ней в Uno гораздо меньше пинов и памяти. Вот список основных отличий:

Исходя из всего этого можно сделать вывод, что для больших сложных проектов с программами большого размера и активным использованием различных коммуникационных портов лучше выбирать Mega. Но эти платы дороже Uno и занимают больше места, поэтому для небольших проектов, не использующих все дополнительные возможности Mega, вполне сойдет Uno – существенного прироста скорости при переходе на “старшего” брата вы не получите.

Краткие выводы

Arduino Uno – отличный вариант платы для создания своих первых проектов и умных устройств. 14 цифровых и 6 аналоговых пинов позволяют подключать разнообразные датчики, светодиоды, двигатели и другие внешние устройства. USB-разъем поможет подключиться к компьютеру для перепрошивки скетча без дополнительных внешних устройств. Встроенный стабилизатор позволяет использовать различные элементы питания с широким диапазоном напряжения, от 6-7 до 12-14 В. В Arduino Uno достаточно удобно реализована работа с популярными протоколами: UART, SPI, I2C. Есть даже встроенный светодиод, которым можно помигать в своем первом скетче. Чего еще желать начинающему ардуинщику?

Источник

Микроконтроллеры – это, в первую очередь, приборы для управления, контроля и обработки данных, но никак не для работы в силовых цепях. Хоть и современные чипы довольно развиты в плане наличия разных защит от случайных повреждений по электрической части, но всё же опасности подстерегают начинающего радиолюбителя на каждом шагу.

Как безопасно работать с ардуиной? Это главный вопрос статьи. Рассмотрим как электрические опасности для микроконтроллера, так и для всей платы и её компонентов в целом, а также вредные факторы механического происхождения.

Содержание статьи

Как сжечь микроконтроллер

О внутреннем устройстве микроконтроллеров можно написать книгу, поэтому рассмотрим только основные моменты, на которые нужно обращать внимание при работе. Микроконтроллеры чувствительны, как к токам, так и к напряжениям. Аварийные режимы работы допустимы лишь кратковременно, либо недопустимы вообще.

Я постараюсь рассматривать ситуации с реальными условиями и чипами. Давайте опираться на datasheet Atmega328. Это распространенный микроконтроллер, встречается почти во всех платах arduino, в ранних версиях использовали 168, его основное отличие заключалось вдвое меньшем объеме памяти.

1. Напряжение питания должно быть в норме!

Известные мне модели микроконтроллеров работают от постоянного напряжения (DC), При этом напряжение питания может варьироваться в пределах допустимого.

В технической документации на 328 атмегу указан диапазон питающих напряжений от 1.8 до 5.5 Вольт. При этом от напряжения зависит скорость работы, но это тонкости, которые влияют на выбор рабочей частоты и логических уровней.

В цепях питания интегральных микросхем обычно установлен стабилитрон, для защиты входа кратковременных скачков, но стабилитроны не рассчитаны на гашение всплесков высокой мощности и длительной работы в неправильных условиях.

Вывод:

Не превышайте напряжение питания микроконтроллера, если собираетесь запускать его от батарей или источника, в качестве стабилизации которого вы не уверены – лучше установите дополнительный линейный или LDO-стабилизатор.

Для «смерти» микроконтроллера порой достаточно и половины вольта. Дополнительный фильтрующий конденсатор электролитического типа до сотни мкФ, в паре с керамическим в пару сотен нФ только улучшат надежность работы схемы.

Ардуино:

На оригинальных, а также на большинстве клонов Nano, Uno установлены линейные стабилизаторы, поэтому можно подавать питание либо на предназначенные для этого пины, либо через USB-порт. Не более 15 В.

ВАЖНО:

Пин с названием «5V» предназначен только для подключения к стабилизированному источнику на пять вольт, не больше, этот пин напрямую подключается к ножке Vсс самого микроконтроллера, тогда как Vin – на плате идет через линейный стабилизатор к микроконтроллеру.

И полярность тоже

На плате не предусмотрено защиты от обратного напряжения, поэтому в случае ошибки вы рискуете её спалить. Чтобы этого избежать установите диод последовательно со входом по питанию катодом к плате (пин Vin).

2. Не замыкай пины

Производитель установил рекомендуемый ток через пин микроконтроллера, не более 30 мА. При напряжении питания в 5 Вольт, это значит, что нужно подключать незнакомую (новую) нагрузку, через резистор не менее 200 Ом, что установит максимальный ток в 25 мА. Я думаю, это не совсем понятно звучит. «Замкнуть» и «Перегрузить» слова разные, но описывают один и тот, же процесс.

Короткое замыкание – это состояние когда между выводом с высоким потенциалом и выводом с низким потенциалом установлена нагрузка, сопротивление которой близко к 0. Реальным эквивалентом такой нагрузки служит капля припоя, кусок провода и другие проводящие ток материалы, соединяющие плюсовой контакт с минусовым.

Когда пин установлен в логическую единицу или «high», напряжение относительно общего провода на нём 5 В (3.3 или любое другое, уровень которого принят за логическую единицу). Если его замкнуть на «землю», на плате ардуино она может обозначаться, как «gnd», протекающий ток будет стремиться к бесконечности.

Внутри микроконтроллера за выходные уровни 0 или 1 отвечают внутренние транзисторы и нагрузочные резисторы, они от большого тока просто сгорят. Скорее всего, чип продолжит функционировать, но вот этот пин нет.

Решение:

Вывод Vin также нельзя замыкать на gnd, хоть он и не относится к микроконтроллеру, но дорожки платы могут сгореть и придется их восстанавливать. В целях безопасности не поленитесь, и подавайте питание через предохранитель рассчитанный на ток 0.5 А.

ВАЖНО:

В технической документации на 328-ю атмегу четко обозначено, что ОБЩИЙ ток через ВСЕ пины не должен превышать 200 мА.

3. Не превышай логические уровни!

Пояснение:

Если на микроконтроллреа в качестве логической единицы выбран уровень 5 В, то и датчик, кнопка или другой микроконтроллер должен посылать сигнал с таким же напряжением.

Если вы подадите напряжение уровнем выше 5.5 Вольт – пин сгорит. Внутри установлены ограничительные элементы, типа стабилитронов, но при их срабатывании токи начинают расти пропорционально приложенному вольтажу. Даже не пытайтесь подавать переменное по знаку напряжение, а уж тем более сетевое – 220 В.

Вот как выглядит функциональная схема вывода микроконтроллера. Элементы (диоды и ёмкость) нужны для защиты от электростатики, т.н. «ESD-protection», они способны защищать чип от КРАТКОВРЕМЕННЫХ всплесков напряжения, но не длительного.

Примечание: превышение даже на половину секунды считается длительным.

Пошаговое обучение программированию и созданию устройств на микроконтроллерах AVR: Программирование микроконтроллеров для начинающих

Как защитить входы?

Установите на них параметрические стабилизаторы. Схематически это стабилитрон с напряжением стабилизации около 5 Вольт, его ставят между выводом и минусом (gnd), а последовательно нему резистор. Пин подключают в точку между сопротивлением и стабилитроном. При напряжении выше 5 Вольт последний откроется и начнет пропускать ток, на резисторе «останется» лишнее напряжение, а на входе оно зафиксируется на уровне 5-5.1 В.

4. Не нагружайте стабилизатор

Если вы решите запитать нагрузку от пина 5V – можете сжечь линейный стабилизатор, эта шина питает МИКРОКОНТРОЛЛЕР и рассчитана на него, однако, пару маленьких сервомоторчиков он выдержит.

Также нельзя подключать источник внешнего напряжения к этой ножке, стабилизатор не имеет защиты от обратного напряжения. Чтобы питать дополнительные исполнительные устройства берите напряжение от внешнего источника питания.

Научитесь разрабатывать устройства на базе микроконтроллеров и станьте инженером умных устройств с нуля: Инженер умных устройств

Запомните эти четыре раздела, и вы обезопасите свою Arduino от ошибок.

Процесс диагностики и ремонта платы оригинальной ARDUINO UNO R3:

Техника безопасности для микроэлектроники

В этом разделе мы поговорим о том, как правильно работать с платой, от этапа сборки, до этапа эксплуатации вашей умной системы. Начнем с монтажных работ.

Можно ли паять к плате Ардуино элементы?

Конечно да, но не все так просто. Я думаю, что у вас неоригинальная плата, а китайская копия, как и у меня, и у тысяч других любителей электроники. Это значит, что качество изготовления таких устройств довольно сильно отличается в зависимости от конкретного экземпляра.

Паяльные станции и регулируемые термостабилизированные паяльники всё плотнее входят в быт и инструментарий домашних мастеров, однако здесь не все так просто.

Приведу свой пример из жизни. Паяю я уже лет 10, начинал с привычных «ЭПСН», а два года назад обзавелся паяльной станцией. Но это не стало залогом качественной работы, я только убедился, что основное требование – это опыт и качественные материалы.

Я купил в хозяйственном магазине припой в спирали с флюсом, мало того, что там была не канифоль, а что-то по запаху напоминающее паяльную кислоту, так он и паялся не понятно как. Ложился хлопьями, не растекался, имел серый цвет и не блестел после расплава. Настройки станции были такие, как и всегда, но и регулировки не дали результатов.

Я купил плату в разобранном виде, нужно было только припаять контактные планки на их посадочные места, проще простого, подумал я и «погрыз» дорожки.

Жало на паяльнике было толстым, теплоемкости для пропайки хватало, но припой никак не хотел растекаться, а дополнительная зеленая флюс-паста не помогала, в итоге от перегрева от платы отошли дорожки.

Плата была новой – я на неё и десяти скетчев не загрузил. Микроконтроллер остался в живых, но дорожки отошли и порвались. Пользы, как и смысла от платы не осталось, паять напрямую к ножкам атмеги на ардуино нано – неудобно и не оперативно. Как результат – выбросил на ветер пару сотен рублей, а мог купить проверенный припой «ПОС-61» и всё было бы прекрасно.

Выводы:

Паяйте нормальным паяльником – это такой паяльник, у которого нет потенциала фазы на жале (проверяется индикатором), а его мощность не превышает 25-40 Вт. Паяйте нормальным припоем и флюсом. Не пользуйтесь кислотами (активным флюсом) и не перегревайте дорожки.

Примечания: если собрались заменить микроконтроллер, во-первых, если он в SMD-корпусе лучше сделать это феном, а во-вторых, не паяйте его слишком долго (более 10-15 секунд), давайте остыть, а при пайке феном можно положить теплоотвод на средину корпуса в виде монетки или малого радиатора.

Подборка полезных статей про Арудино для начинающих:

Как обращаться с платой ардуино?

Оригинальные модели и многие клоны изготовлены из материалов достаточной прочности. Платы покрыты защитным слоем, дорожки ровные и лежат на толстом текстолите уверено.

Края мельчайших элементов вытравлены достаточно качественно. Всё это позволяет переносить достаточно серьезные удары и падения, незначительные изгибы и вибрации. Тем не менее случаи холодной пайки и непропая случаются.

Вибрация и удары может привести к потере контакта, в таком случае можно пройтись паяльником или прогреть плату феном, будьте аккуратны, и не сдуйте SMD-компоненты.

К влаге плата относится, как и любое электрооборудование – отрицательно. Если вы планируете эксплуатировать прибор на улице – позаботьтесь о покупке герметичных разъёмов и корпусов иначе могут быть плачевные последствия:

1. Неправильное чтение сигнала с аналоговых датчиков.

2. Ложные срабатывания;

3. Короткие замыкания пинов между собой и на землю (см. начало статьи).

Окисел, образовавшийся от работы во влажной среде, может вызывать такие же последствия, как и сама влага, только добавляется еще и вероятность потери контакта, отгнивания элементов и дорожек.

Выводы

Линейка плат Arduino ничем не отличается от любой другой электроники, она также «боится» перегрузок, замыканий, воды и ударов. Особых тонкостей при работе с ней вы не встретите.

Однако будьте внимательны при подключении новых датчиков и прочих дополнительных элементов, лучше лишний раз прозвоните или другим способом проверьте покупку. Случается, что «закороченными» могут оказаться платы периферийных устройств, ведь никогда не знаешь чего ждать от китайских собратьев.

Источник

• ← с какого возраста можно варить суп на мясном бульоне детям
• какое проверочное слово к слову хвалить →