דיגיגיל

איך להרוס ארדואינו?

מהן הדרכים הנפוצות להריסת לוח ארדואינו? קראו את המאמר ותדעו כיצד להרוס לוח ארדואינו בקלות. כמובן שהמידע לא נועד כדי לעשות נזק אלא להיפך - אם תדעו מה עלול להזיק לארדואינו, תדעו להימנע מלהגיע למצב הזה. המידע מנוסח (בכוונה!) בשפה טכנית קלילה שמתאימה גם למתחילים בתחום. מומלץ לקריאה לפחות בתור רקע על הנושא. הידע עשוי לחסוך מכם מפח-נפש תוך כדי הלהיטות שביצירה.

  ארדואינו MEGA2560 - מתח עבודה 5V!

 

איך להרוס ארדואינו?

בבסיסו לוח הארודואינו מורכב ממספר מעגלים מוכללים (ג'וקים), מייצב מתח וכמה רכיבים פאסיביים. אין לו כמעט שום הגנה מפני "טעויות אלקטרוניות" ולפיכך ישנן דרכים רבות שעלולות להרוס את הלוח. להלן רשימה של כמה מהטעויות הנפוצות ביותר בשימוש בארדואינו. הן עלולות לקרות למשתמשים ותיקים ובוודאי גם למתחילים, לפיכך מומלץ לקרוא ולזכור ובפעם הבאה שמתחברים לפינים של הארדואינו תחשבו, האם החיבור הזה בטוח חשמלית או שעלול להגרם נזק?

 

טעות - אספקת מתח גבוה מהמותר בכניסות

לכל ארדואינו יש מתח עבודה מוגדר (בדרך-כלל 5V או 3.3V) ובהתאם יש גם טווח מתחים שמותר לספק במבואות הבקר. במקרה שמספקים מתח גבוה מדי במבוא (למשל 5V לפין שמצפה למתח של 3.3V) עלול להיגרם נזק לכניסה שיתבטא (במקרה הקל) בפין שיחדל לתפקד או (במקרה הפחות טוב) שהבקר כולו יפסיק לפעול.

כדי לדעת מהו טווח המתחים המותר לאספקת מתח במבוא כלשהו של הארדואינו, יש לעיין בסכמה החשמלית של הארדואינו (ניתן למצוא באתר הרשמי) ואז לעקוב אחר המבוא עד שמזהים לאיזה פין של המיקרובקר מתחבר המבוא. בהמשך יש לבדוק בדפי הנתונים של המיקרובקר (ניתן לאיתור קל עם גוגל או באתר היצרן של הרכיב) ולחפש מהו טווח המתחים שמותר לספק בפין הזה.

כלל אצבע: אל תספקו לעולם מתח שגדול ממתח ההפעלה (5V או 3.3V בהתאם) או מתח שלילי (קטן מ-0V, כלומר הפוך בקוטביותו).

 

טעות - חיבור מוצא ישירות לאדמה (GND)

 לפעמים נוצר מצב שגוי שבו מחברים מוצא של ארדואינו ישירות לאדמה (GND), ללא נגד או אלמנט מגביל אחר ובשלב מסוים מוציאים אל המוצא רמה לוגית גבוהה (HI). זה מצב שדומה לחיבור VCC ל-GND ונוצרת למעשה צריכת זרם גבוהה בין הפין והאדמה וצפוי שתוך זמן קצר יגרם נזק למעגל הפנימי ברכיב.

 

טעות - חיבור מוצא ישירות למוצא אחר

אסור לחבר מוצא אחד של הארדואינו אל מוצא אחר. חיבור כזה עלול לגרור מצב שבו אחד מהפינים נמצא ברמה לוגית גבוהה (HI) והמוצא השני נמצא ברמה לוגית נמוכה (LO) ואז נוצר מצב שדומה למצב של חיבור מוצא ישירות ל-GND (ראה  לעיל). אם נוצרת סיטואציה כזו, יגרם נזק למיקרובקר לאחר זמן קצר.

 

טעות - אספקת מתח גדול מ-5V למוצא של ה-5V

בארדואינו יש מוצא שכתוב עליו "5V". מתח זה מגיע מהמוצא של מייצב המתח שקיים על הלוח ומשמש להפעלת הרכיבים השונים שמצפים ל-5V. לפעמים ישנם פרויקטים שבהם מעוניינים לעקוף את המייצב ומספקים ישירות מתח חיצוני למוצא הזה, כדי להפעיל את המיקרובקר ורכיבים אחרים של הארדואינו. הבעיה מתחילה במקרה שהמתח המסופק אינו מיוצב כראוי או שמלכתחילה הוא אינו 5V מדויק, אלא 6V או יותר. המתח הזה שמגיע ישירות לבקר עלול לשרוף אותו ואת הרכיבים האחרים שעל הלוח ולהפוך את הארדואינו לחסר שימוש תוך זמן קצר. חשוב - במקרה שהארדואינו מחובר למחשב דרך כבל USB (כפי שקורה הרבה במהלך הפיתוח של פרויקט) עלול להגרם נזק מסוים גם למחשב!
מסיבה דומה רצוי שלא לספק מתח גבוה מ-3.3V אל המוצא של 3.3V.

 

טעות - צריכת זרם גבוהה מדי מיציאת ארדואינו

המוצאים של הארדואינו מסוגלים לספק זרם מוגבל בלבד. צריכת זרם גדולה מדי ממוצא של הלוח תגרום למיקרובקר שעליו להתחמם והוא גם יהרס אם צריכת הזרם תמשך די זמן (לרוב מדובר על שניות). מסיבה זו אסור למשל לחבר ישירות למוצאים רכיבים שידועים כצרכני-זרם גדולים, כמו לדוגמה מנוע DC או ממסר חשמלי. אם בכל זאת מתעורר צורך להפעיל רכיב שצורך זרם גבוה ממה שמסוגל הארדואינו לתת, יש לחבר בינהם דרגה של מגבר-זרם, כדי שיטפל באספקת-הזרם אל הצרכן במקום הארדואינו.

 

טעות - חיבור הכניסה Vin אל האדמה (GND)

זו טעות שלא מתרחשת לעיתים קרובות, אך כשהיא קורית היא גורמת לארדואינו להתקלקל. לרוב מחשיבים את המבוא Vin ככניסת מתח ישירה למייצב המתח, אך אם מחובר מתח אספקה למחבר-המתח של הארדואינו, הנקודה Vin נמצאת למעשה בקצה של דיודה שתפקידה למנוע אספקת מתח בקוטביות הפוכה. במקרה ש-Vin יחובר ל-GND יזרום זרם גבוה מדי דרך דיודת ההגנה והיא תשרף. מאותו רגע לא ניתן עוד להפעיל את הארדואינו על-ידי מתן מתח במחבר האספקה. במצב זה אפשר להחזיר את הארדואינו לתפקוד ע"י החלפת הדיודה בחדשה (בהנחה שהיא הרכיב היחידי שנפגע).

 

טעות - צריכת זרם כללית גבוהה מדי

לארדואינו יש מגבלה לצריכת הזרם הכללית שניתן לצרוך ממנו. כלומר מלבד המגבלה הקיימת עבור כל מוצא בנפרד, יש גם מגבלה כללית. דהיינו ייתכן מצב שבו מכל מוצא לחוד צורכים זרם חוקי, אך מכיוון שצורכים בו-זמנית מכמות גדולה של פינים  (למשל 15 בו-זמנית), ישרף הבקר של הארדואינו. לפי דפי הנתונים של הבקר (ATmega328P) צריכת הזרם הכללית המכסימלית עומדת על 200mA בלבד. כך שמובן שאם צורכים אפילו רק 20mA מכל מוצא, אך עושים זאת בו-זמנית ממספר מוצאים ניתן בקלות לעבור את הסף הבטוח ולגרום נזק.

 

סיכום - איך להרוס את הארדואינו?

הארדואינו הוא לוח פיתוח קל לפיתוח ולשימוש, אך באותה מידה קל לגרום לו נזק עקב חיבורים חשמליים שגויים. חשוב וכדאי להכיר את המגבלות שלו מבחינה חשמלית ואת הטעויות הנפוצות בהתחברות אליו, על-מנת למנוע גרימת הרס חלקי או מלא של הלוח. המאמר מתאר תקלות אפשריות נפוצות, אך באופן מובן לא יכול להקיף את כל המקרים. יש להפעיל זהירות ושיקול-דעת במהלך החיבורים החשמליים כדי למנוע נזקים לארדואינו ולחומרה המחוברת אליו.

 

 

תקועים עם פרויקט בארדואינו וצריכים עזרה? צרו קשר