Comment utiliser Tinkercad pour tester et implémenter votre matériel : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

La simulation de circuit est une technique où un logiciel informatique simule le comportement d'un circuit ou d'un système électronique. De nouvelles conceptions peuvent être testées, évaluées et diagnostiquées sans réellement construire le circuit ou le système. La simulation de circuit peut être un outil utile pour dépanner un système afin de collecter des données avant que le dépannage au niveau du circuit n'ait réellement lieu. Cela permet au concepteur de déterminer l'exactitude et l'efficacité d'une conception avant que le système ne soit réellement construit. Par conséquent, l'utilisateur peut explorer les avantages de conceptions alternatives sans réellement construire physiquement les systèmes. En étudiant les effets de décisions de conception spécifiques pendant la phase de conception plutôt que la phase de construction, le coût global de construction du système diminue considérablement.

Ainsi, la simulation logicielle est un bon moyen d'essayer avant de faire physiquement le circuit. Tinkercad est un outil de simulation basé sur le Web qui vous aidera à tester votre matériel ainsi que vos logiciels sans établir de connexion physique ou même sans acheter de matériel.

Avez-vous déjà ressenti le manque de broches d'entrée-sortie sur Arduino? Si vous pensiez piloter des tonnes de LED ou que vous vouliez créer un cube LED, je pense que vous avez certainement ressenti le besoin de broches d'E/S. Savez-vous que vous pouvez piloter un nombre illimité de LED en utilisant seulement 3 broches d'Arduino ? Oui, les registres à décalage vous aideront à faire cette magie. Dans cette instructable, je vais vous montrer comment nous pouvons implémenter des entrées et sorties illimitées à l'aide des registres à décalage 74HC595. A titre d'exemple, je vais faire une horloge numérique avec un thermomètre et un luxmètre en utilisant six afficheurs à 7 segments. Avant de finalement créer le circuit matériel, j'ai simulé le circuit dans Tinkercad, car de nombreuses connexions sont impliquées dans ceux-ci. Une simulation peut vous rendre plus confiant et vous pouvez tester la finalisation de votre circuit sans aucun essai et erreur physique. Évidemment, cela vous aidera à économiser votre matériel coûteux et un temps précieux.

Vous pouvez accéder à la simulation à partir d'ici:

Étape 1: Enregistrez votre matériel de la gravure

Comme les autres circuits électroniques, les circuits LED sont très sensibles au courant. La LED brûle si plus de courant circule que le courant nominal (par exemple 20mA). La sélection d'une résistance appropriée est très importante pour une luminosité appropriée sans brûler les circuits ou les LED.

Les circuits Tinkercad ont une excellente fonctionnalité. Il vous montre si plus que le courant nominal circule dans les éléments du circuit. Dans le circuit suivant, j'ai connecté un affichage à sept segments directement à un registre à décalage sans aucune résistance. Il n'est pas sûr pour le registre même pour l'affichage à sept segments et les deux peuvent être brûlés par cette connexion. Tinkercad montre le fait par les étoiles rouges.

Dans le circuit suivant, j'ai ajouté une résistance de 180 ohms à chaque segment de la LED. Un courant d'environ 14,5 mA traverse chaque segment de l'écran qui est réservé à l'écran. Mais à partir de la simulation, on peut voir que cette valeur de résistance n'est pas sûre pour le circuit intégré. La capacité de courant maximale du registre à décalage est de 50 mA. Ainsi, le circuit intégré est sûr jusqu'à trois segments de l'écran (14,5 x 3 = 43,5 mA). Si plus de trois segments deviennent sur le circuit intégré peut être brûlé (par exemple 14,5 x 4 = 58 mA). La plupart des fabricants ne prêtent pas attention à ce fait. Ils calculent la valeur de la résistance en considérant uniquement l'affichage.

Mais s'ils simulent le circuit dans le Tinkercad, le risque de commettre cette erreur est nul. Car Tinkercad vous alertera en affichant l'étoile rouge.

Vous pouvez observer la situation en plaçant le curseur de la souris sur l'étoile comme sur la figure ci-dessous.

La conception suivante est parfaite où je choisis une résistance de 470 ohms pour chaque segment de l'écran. Le croquis Arduino attaché a été utilisé lors de la simulation du circuit.

Étape 2: Mesurez la tension, le courant, la résistance et la forme d'onde

La mesure du courant et de la tension est un gros problème pour les circuits électroniques, en particulier plusieurs mesures parallèles sont nécessaires. La simulation Tinkercad peut résoudre ce problème très facilement. Vous pouvez mesurer très facilement la tension et la résistance actuelles. Vous pouvez le faire pour plusieurs branches à la fois. La configuration suivante montre le courant total et la tension du circuit.

Vous pouvez également utiliser un oscilloscope pour observer la forme de l'onde et mesurer la fréquence.

Dans l'oscilloscope de configuration ci-dessus montrant le signal d'horloge de l'Arduino. Vous pouvez également mesurer le courant et la tension de plusieurs branches à la fois, ce qui est très efficace. Si vous souhaitez mesurer le courant de plusieurs branches à la fois à l'aide d'un multimètre à partir d'un circuit pratique, ce sera très difficile. Mais dans Tinkercad, vous pouvez le faire très facilement. Dans le circuit suivant, j'ai utilisé plusieurs ampèremètres pour mesurer le courant de différentes branches.

Étape 3: Écriture du programme et utilisation de Serial Monitor

L'une des caractéristiques intéressantes et utiles du circuit Tinkercad est qu'il dispose d'un éditeur de code et que vous pouvez écrire un programme pour Arduino et ESP8266 directement à partir de son environnement. Vous pouvez également développer un programme à l'aide d'un environnement graphique en sélectionnant le mode Bloc. Il est très utile pour le fabricant et l'amateur qui n'ont aucune expérience en programmation.

Il possède également un débogueur intégré à partir duquel vous pouvez déboguer votre code. Le débogueur vous aidera à identifier le bogue (erreur) dans votre code et à le corriger (déboguer).

Le circuit Tinkercad a également le moniteur série et vous pouvez surveiller la valeur du capteur et déboguer votre circuit très facilement. Le circuit suivant a été utilisé pour tester le capteur PIR et à ultrasons et pour conserver les données dans le moniteur série.

Vous pouvez accéder au circuit depuis le lien:

Étape 4: Simulation d'un circuit grand et complexe (horloge avec thermomètre et luxmètre)

Dans Tinkercad, vous pouvez simuler n'importe quel circuit complexe avant de le réaliser pratiquement. Cela peut vous faire gagner un temps précieux. Le risque de se tromper dans un circuit complexe est très grand. Si vous le testez d'abord dans Tinkercad, cela peut être très efficace car vous savez que votre circuit et votre programme fonctionneront ou non. A partir du résultat, vous pouvez également modifier et mettre à jour votre circuit selon votre besoin.

J'ai simulé un circuit complexe dans Tinkercad et c'est un circuit d'horloge avec thermomètre et luxmètre. Le circuit est alimenté par une pile 9V avec un régulateur 5V. L'affichage à six, sept segments est utilisé pour afficher l'heure avec les heures, les minutes et les secondes. Quatre boutons utilisant une seule entrée analogique sont utilisés pour régler l'heure. Un buzzer est connecté pour régler l'alarme. LM35 IC est utilisé pour afficher le sens de la température de l'environnement. Un capteur de lumière ambiante est utilisé pour mesurer le lux.

Un interrupteur à bouton numérique est utilisé pour la broche Arduino #7. Ce bouton interrupteur est utilisé pour changer l'option. Par défaut, il affiche l'heure ou fonctionne en mode horloge. Pour la première pression, il affiche la température et le niveau de lux pour la deuxième pression.

Étape 5: Implémentation avec le matériel

Après avoir simulé le circuit et ajusté le programme et la valeur de résistance, c'est le moment idéal pour mettre en œuvre le circuit de manière pratique. Un circuit pratique peut être implémenté sur la maquette si vous souhaitez réaliser un prototype à afficher quelque part. Le circuit de la planche à pain présente des avantages et des inconvénients. Le principal avantage du circuit de la maquette est qu'il peut être facilement modifié et qu'aucune soudure n'est requise pour cela. D'un autre côté, la connexion du circuit de la maquette peut se desserrer très facilement et il est très difficile de l'identifier pour un circuit complexe.

Si vous voulez le faire pour une utilisation pratique, le circuit PCB soudé est le meilleur. Vous pouvez créer votre propre circuit PCB à la maison très facilement. Aucun outil spécial n'est requis pour cela. Si vous voulez en savoir plus sur le PCB DIY, vous pouvez suivre ces jolis Instructables.

1. PCB fait maison étape par étape par recwap.

2. Guide de fabrication de PCB par pinomelean

Vous pouvez également commander en ligne pour un PCB professionnel. Plusieurs fabricants proposent un service d'impression de circuits imprimés à un prix très bas. SeeedStudio Fusion PCB et JLCPCB sont les deux principaux fournisseurs de services. Vous pouvez essayer l'un d'entre eux.

[Remarque: Certaines images sont collectées sur Internet.]

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