Cómo usar Tinkercad para probar e implementar su hardware: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

La simulación de circuitos es una técnica en la que un software de computadora simula el comportamiento de un circuito o sistema electrónico. Los nuevos diseños se pueden probar, evaluar y diagnosticar sin realmente construir el circuito o el sistema. La simulación de circuitos puede ser una herramienta útil en la resolución de problemas de un sistema para recopilar datos antes de que se lleve a cabo la resolución de problemas a nivel del circuito. Esto permite al diseñador determinar la corrección y eficiencia de un diseño antes de que el sistema esté realmente construido. En consecuencia, el usuario puede explorar los méritos de diseños alternativos sin realmente construir físicamente los sistemas. Al investigar los efectos de decisiones de diseño específicas durante la fase de diseño en lugar de la fase de construcción, el costo total de construir el sistema disminuye significativamente.

Entonces, la simulación de software es una buena manera de probar antes de hacer el circuito físicamente. Tinkercad es una herramienta de simulación basada en web que le ayudará a probar su hardware y software sin realizar ninguna conexión física o incluso sin comprar ningún hardware.

¿Alguna vez ha sentido la escasez de pines de entrada y salida en Arduino? Si pensó en manejar toneladas de LED o quiere hacer LED Cube, creo que definitivamente sintió la necesidad de pines de E / S. ¿Sabes que puedes manejar un número ilimitado de LED usando solo 3 pines de Arduino? Sí, los registros de turnos te ayudarán a hacer esta magia. En este instructivo, le mostraré cómo podemos implementar entradas y salidas ilimitadas usando registros de desplazamiento 74HC595. Como ejemplo, haré un reloj digital con un termómetro y un luxómetro usando seis pantallas de 7 segmentos. Antes de finalmente hacer el circuito de hardware, simulé el circuito en Tinkercad porque hay muchas conexiones involucradas con estos. Una simulación puede darle más confianza y puede probar y finalizar su circuito sin ningún ensayo y error físico. Obviamente, le ayudará a ahorrar su costoso hardware y su valioso tiempo.

Puede acceder a la simulación desde aquí:

Paso 1: Evite que su hardware se queme

Como otros circuitos electrónicos, los circuitos LED son muy sensibles a la corriente. El LED se enciende si fluye más corriente que la corriente nominal (por ejemplo, 20 mA). La selección de una resistencia adecuada es muy importante para obtener un brillo adecuado sin quemar los circuitos o los LED.

Los circuitos de Tinkercad tienen una característica excelente. Le muestra si más de la corriente nominal fluye a través de los elementos del circuito. En el siguiente circuito, conecté una pantalla de siete segmentos directamente a un registro de desplazamiento sin ninguna resistencia. No es seguro para el registro ni siquiera para la pantalla de siete segmentos y ambos pueden quemarse con esta conexión. Tinkercad muestra el hecho por las estrellas rojas.

En el siguiente circuito, agregué una resistencia de 180 ohmios a cada segmento del LED. Aproximadamente 14,5 mA de corriente fluye a través de cada segmento de la pantalla que se guarda para la pantalla. Pero a partir de la simulación, se puede ver que este valor de resistencia no es seguro para el IC. La capacidad de corriente máxima del registro de desplazamiento es 50 mA. Por lo tanto, el IC es seguro hasta tres segmentos de la pantalla (14,5 x 3 = 43,5 mA). Si hay más de tres segmentos en el IC, se puede quemar (por ejemplo, 14,5 x 4 = 58 mA). La mayoría de los fabricantes no presta atención a este hecho. Calculan el valor de la resistencia considerando solo la pantalla.

Pero si simulan el circuito en el Tinkercad, la posibilidad de cometer este error es cero. Porque Tinkercad te alertará mostrando la estrella roja.

Puede observar la situación al pasar el cursor del mouse sobre la estrella como se muestra a continuación.

El siguiente diseño es perfecto donde elijo una resistencia de 470 ohmios para cada segmento de la pantalla. El boceto adjunto de Arduino se utilizó al simular el circuito.

Paso 2: Mida el voltaje, la corriente, la resistencia y la forma de onda

La medición de corriente y voltaje es una gran molestia para los circuitos electrónicos, especialmente se requieren múltiples mediciones en paralelo. La simulación de Tinkercad puede resolver este problema muy fácilmente. Puede medir la tensión y la resistencia actuales con mucha facilidad. Puede hacer esto para varias ramas a la vez. La siguiente configuración muestra la corriente total y el voltaje del circuito.

También puede utilizar un osciloscopio para observar la forma de onda y medir la frecuencia.

En la configuración anterior, el osciloscopio muestra la señal de reloj del Arduino. También puede medir la corriente y el voltaje de múltiples ramas a la vez, lo cual es muy efectivo. Si desea medir la corriente de múltiples ramas a la vez utilizando un multímetro de un circuito práctico, será muy difícil. Pero en Tinkercad puedes hacerlo muy fácilmente. En el siguiente circuito, utilicé varios amperímetros para medir la corriente de diferentes ramas.

Paso 3: Programa de escritura y uso del monitor serial

Una de las características interesantes y útiles del circuito Tinkercad es que tiene un editor de código y puedes escribir un programa para Arduino y ESP8266 directamente desde su entorno. También puede desarrollar un programa utilizando un entorno gráfico seleccionando el modo Bloque. Es muy útil para el creador y aficionado que no tiene experiencia en programación.

También tiene un depurador incorporado desde donde puede depurar su código. El depurador le ayudará a identificar el error (error) en su código y corregirlo (depurarlo).

El circuito Tinkercad también tiene el monitor en serie y puede monitorear el valor del sensor y depurar su circuito muy fácilmente. El siguiente circuito se utilizó para probar el sensor PIR y ultrasónico y en = bserve los datos en el monitor en serie.

Puedes acceder al circuito desde el enlace:

Paso 4: Simulación de un circuito grande y complejo (reloj con termómetro y medidor de lux)

En Tinkercad puedes simular cualquier circuito complejo antes de hacerlo prácticamente. Puede ahorrarle un tiempo valioso. La posibilidad de equivocarse en un circuito complejo es muy grande. Si lo prueba en Tinkercad primero, puede ser muy efectivo porque sabe que su circuito y programa funcionarán o no. A partir del resultado, también puede modificar y actualizar su circuito de acuerdo con sus requisitos.

He simulado un circuito complejo en Tinkercad y es un circuito de reloj con termómetro y luxómetro. El circuito se alimenta con una batería de 9 V con un regulador de 5 V. La pantalla de seis, siete segmentos se utiliza para mostrar la hora con horas, minutos y segundos. Se utilizan cuatro botones que utilizan una sola entrada analógica para ajustar la hora. Un zumbador está conectado para configurar la alarma. LM35 IC se utiliza para mostrar el sentido de la temperatura del medio ambiente. Se utiliza un sensor de luz ambiental para medir el lux.

Se utiliza un interruptor de botón digital para el pin # 7 de Arduino. Este interruptor de botón se usa para cambiar la opción. Por defecto, muestra la hora o funciona en modo reloj. Para la primera pulsación, muestra la temperatura y muestra el nivel de lux para la segunda pulsación.

Paso 5: implementación con hardware

Después de simular el circuito y ajustar el programa y la resistencia valórelo el momento perfecto para implementar el circuito de manera práctica. Se puede implementar un circuito práctico en la placa de prueba si desea hacer un prototipo para exhibir en alguna parte. El circuito de placa de pruebas tiene algunas ventajas y desventajas. La principal ventaja del circuito de la placa de pruebas es que se puede modificar fácilmente y no se requiere soldadura para eso. Por otro lado, la conexión del circuito de la placa de pruebas se puede soltar muy fácilmente y es muy difícil de identificar para un circuito complejo.

Si desea hacerlo para uso práctico, el circuito de PCB soldado es el mejor. Puede hacer su propio circuito de PCB en casa muy fácilmente. No se requieren herramientas especiales para eso. Si quieres saber sobre el PCB DIY, puedes seguir estos agradables Instructables.

1. PCB hecho en casa, paso a paso mediante rewap.

2. Guía de fabricación de PCB de pinomelean

También puede solicitar en línea una placa de circuito impreso profesional. Varios fabricantes ofrecen servicio de impresión de PCB a un precio muy bajo. SeeedStudio Fusion PCB y JLCPCB son los dos proveedores de servicios más destacados. Puedes probar uno de estos.

[Nota: algunas imágenes se recopilan de Internet].

Segundo premio en el desafío de trucos y sugerencias de electrónica