带有 Arduino 的自动设备测试仪

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Arduino IDE

关于这个项目

这可能看起来不多，但这可能是我用 Arduino 制作的最有用的东西。它是我销售的名为 Power Blough-R 的产品的自动测试仪。它不仅为我节省了时间（它目前至少为我节省了 4 小时，而且还在增加），而且还让我更加确信产品在发货前 100% 可用。

Power Blough-R，发音为“Power Blocker”（这是我的名字的一个游戏，发音令人惊讶，发音为“lock”！），用于解决在使用 octoprint 和 3D 打印机时经常遇到的后馈电源问题。

要使用测试仪，您只需将 Power Blough-R 放入 USB 接头并按下 Arduino Nano 上的重置按钮。测试仪将运行一系列测试，并使用 Nano 的内置 LED 指示设备是否通过测试（实心表示通过，闪烁表示失败）。

当你有很多事情要做时，找到减少每个单元时间的方法会产生巨大的影响，使用这个测试仪将我测试一个单元的时间从大约 30 秒减少到 5 秒。虽然 25 秒听起来并不多，但当你有 100 秒的这些事情要做时，它就会加起来！

我认为我能说的最令人印象深刻的事情是，使用此工具，我测试 Power Blough-R 所需的时间比打开所需的时间更短 装运的防静电袋！

您可能不需要构建这个精确的设备，但希望我正在做的一些事情可能对您有用。

观看视频！

我在这篇文章中涵盖的大部分内容都可以通过这个视频获得，所以看看视频是否适合你！

The Power Blough-R

那么什么是 Power Blough-R，它有什么作用？

如果您曾将 Octoprint 与 3D 打印机一起使用，通常会出现一个问题，即即使打印机电源关闭，您的打印机屏幕也会通过树莓派的 USB 电源保持打开状态。虽然这不是世界末日，但它会变得非常烦人，尤其是在黑暗的房间里。

Power Blough-R 是一块简单的 PCB，上面有一个公头和一个母头 USB 连接器，但它不连接 5V 线。

还有其他方法可以解决这个问题，有些人切断了他们 USB 电缆的 5V 线或在 5V 连接器上放了一些胶带，但我想想出一种简单、可靠的方法来实现相同的结果，而不会伤害任何USB 数据线！

如果您对 Power BLough-R 感兴趣，可以购买它们：

• 在我的 Tindie 商店（成套或组装）
• TH3dstudio.com（组装）

（顺便说一句，这篇文章不是赞助商，除了 Power Blough-Rs 的供应之外，我没有参与 TH3D。我没有收到任何额外的东西来包含 TH3D 的链接，或者是曾经讨论过的文章/视频作为原始交易的一部分）

背景：大订单

我在 Tindie 商店出售 Power Blough-Rs，主要是作为套件出售。但是对于我出售的组装好的，我会用万用表测试它们。 In将测试输入和输出Ground、D-和D+之间是否连接良好，5V未连接并测试电桥。

这将需要大约 30 秒左右的时间，如果我不小心的话，我很容易犯错误。但是对于我销售的组装产品的数量来说，这并不是一个巨大的时间投入。

但是我在 3d 打印子 reddit 上发布了 Power Blough-R 的图片，来自 TH3DStudio.com 的 Tim 联系我询问有关订购一些在他的商店中作为试用的库存。我说肯定，问他要找多少。我希望他说 10 或 20，但他说让我们从 100 开始......

我几乎不可能用万用表自信地测试 100 台设备，所以我知道我必须为此做些什么！

硬件

我选择了最简单的方法来组装它，因为我有点时间紧迫！这也是一个非常便宜的构建（所有东西都不到 5 美元）。

• Arduino Nano（这个有一个微型 USB，但任何都可以）*
• 纳米螺丝端子分线器*
• 男性 USB Breakout*
• 女性 USB Breakout*
• 一些电线

组装这个真的没什么。如果还没有将插头引脚焊接到 nano 上，然后插入螺丝接线端子。

5 根电线应焊接到公母 USB 分接器上。请注意屏蔽线，母接头没有用于此的焊盘，因此我将其焊接到连接器的一侧。这些电线可以在另一端剥开并拧入螺钉端子（确保留出一些松弛度，以便更容易插入和拔出设备）

对于公连接器，我使用了以下引脚

• 地> 2
• D+> 3
• D-> 4
• VCC> 5
• 盾牌> 10

对于我使用的母连接器：

• 地> 6
• D+> 7
• D-> 8
• VCC> 9
• 盾牌> 11

*附属链接

软件

首先，您需要下载 Arduino IDE 并进行设置（如果您还没有的话）。

你可以从我的 Github 上抓取我使用的草图并将其上传到板上。完成后，您就可以开始了！

在启动时，草图会运行一系列测试。如果所有测试都通过，它会将内置 LED 设置为亮起。如果有任何故障，它会闪烁内置 LED。设备也会向串口监视器输出故障原因，但我实际上并没有使用这个功能。

草图经过以下测试

初始测试：

这是为了检查母针是否按预期读取，同时忽略公针。有关这方面的更多信息，请参阅三态逻辑步骤。

主要测试：

该测试检查 GND、D+、D- 和 Shield 是否已连接，同时 5V 线路被阻塞。这是为了检查 Power Blough-R 的主要功能，它通过除了 5V 线之外的所有东西。

桥接测试：

这会检查所有引脚是否桥接在一起。因此它会遍历每个引脚，设置其输出，然后检查所有其他引脚是否受此影响。

下面我将介绍一些在测试中使用的功能/概念。

INPUT_PULLUP

这是一个非常有用的方法，它可以在您的项目中为您节省一个额外的电阻器（每个引脚）。当您使用按钮时，它特别有用。

当一个引脚设置为 INPUT_PULLUP 时，它基本上用一个 10k 电阻将引脚连接到 VCC。如果没有上拉（或下拉）电阻，引脚的默认状态被认为是浮动的，读取引脚时会得到不一致的值。由于电阻器的值相当高，因此可以通过向引脚施加不同的逻辑电平来轻松改变引脚的状态（例如，当按下按钮时，它将引脚连接到地并且引脚将读取低电平。

我将 FEMALE 引脚的引脚模式设置为 INPUT_PULLUP，因此只要没有外力作用，我就有了引脚应该是什么（高）的参考点。在整个测试过程中，MALE 引脚设置为低电平，当这两个引脚应连接时，我们预计 FEMALE 引脚为低电平。

三态逻辑

初始测试时，我想检查 FEMALE 引脚的逻辑电平，而基本上忽略 MALE 引脚。

这似乎是一个问题，因为 MALE 引脚必须具有一些会影响的逻辑电平，对吗？

实际上，大多数微控制器的引脚都有所谓的三态逻辑，这意味着它们可以处于 3 种状态：高、低和高阻抗

高阻抗是通过将引脚设置为输入来实现的。这相当于在引脚前放置一个 100 Mega OHM 电阻器，这将有效地将其与我们的电路断开。

三态逻辑是 Charlie-plexing 的主要功能之一，这是一种使用较少引脚数寻址单个 LED 的神奇方式。如果您有兴趣进一步了解 Charlie-plexing，请观看以下视频。

测试测试员

这实际上是非常重要的一步，因为如果您不测试测试人员是否捕获了负面情况，那么您就可以确信当测试通过时设备按预期工作。

如果您熟悉软件开发中的单元测试，这相当于创建负面测试场景。

为了测试这一点，我创建了几个有错误的板：

• 将 USB 接头焊接在电路板的错误一侧。 USB 接头很适合，但不会连接地线，而是连接 5V 线。 （可惜这个不是故意创建的，证明需要测试人员！）
• 特意桥接两个引脚以测试桥接测试代码。

结论

正如我在本文开头提到的，这可能是我用 Arduino 构建的最有用的东西。

由于最初的订单 Tim 又订购了 200 台 Power BLough-R，虽然非常感谢节省的时间，但它让我对产品处于完美工作状态的信心是我最喜欢的事情。

事实上，对于 200 的订单，我妻子基本上做了所有的测试。她真的很喜欢它的使用速度和通过/失败指示器的简单性。

希望可以从本指南中学到一些有用的东西，如果您有任何问题，请随时在下面提问！

祝一切顺利，

布莱恩

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代码

Github