Placa compatível com Arduino: 13 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Você domina a tecnologia Arduino? Se você não domina, é provavelmente porque está dominando você.

Conhecer o Arduino é a primeira etapa para criar vários tipos de tecnologias, portanto, a primeira etapa é dominar a operação completa de uma placa Arduino.

Neste Instructables, você aprenderá passo a passo a dominar o circuito completo de uma placa compatível com Arduino.

Portanto, nosso objetivo é ensinar como você pode produzir sua própria placa compatível com Arduino com o mesmo tamanho e dimensões do Arduino UNO através do projeto com placa compatível com JLCPCB Arduino de $ 2.

A seguir, ofereceremos toda a lista de materiais e explicaremos como funciona o circuito e construiremos nossa placa compatível com PCB Arduino usando o software EasyEDA.

Suprimentos

• 01 x Cristal 16 MHz
• 02 x 22pF Capacitor de cerâmica
• 01 x ATMEGA328P
• 02 x capacitor eletrolítico 0,1 uF
• 02 x Capacitor Eletrolítico 0,33 uF
• 01 x Conector Jack 2,1 mm
• 01 x Capacitor de Cerâmica 100nF
• 04 x resistor 1kR
• 01 x resistor 10kR
• 04 x LED 3 mm
• 01 x Pin Cabeçalho 2x3 - 2,54 mm
• 01 x Diodo 1N4001
• 01 x ASM1117 3,3 V
• 01 x ASM1117 5V
• 01 x Cabeçalho de Pino 1x5 - 2,54 mm
• 01 x botão interruptor 6x6x5 mm

Etapa 1: Dominando o esquema eletrônico do Arduino UNO

O primeiro passo para dominar a tecnologia do Arduino é conhecer o esquema eletrônico do Arduino. A partir desse circuito eletrônico, aprenderemos como a placa Arduino funciona e como construir nossa própria placa compatível com o Arduino também.

A seguir, apresentaremos o projeto completo da placa compatível com Arduino.

No Circuito Eletrônico Arduino, existem vários circuitos importantes, que são apresentados a seguir:

• Fonte de energia;
• Circuito de reinicialização;
• Circuito de Programação;
• Circuito Oscilador;
• Circuito do Microcontrolador ATMEGA328P;
• Sinalizador de circuito alimentado por LED;
• Conector para os pinos Atmega328P.

Com base nos circuitos, construiremos a placa compatível com Arduino.

Etapa 2: esquema eletrônico da placa compatível com Arduino

O Circuito Eletrônico da Placa Compatível com Arduino é apresentado a seguir. Este circuito tem as seguintes partes:

• Fonte de energia;
• Circuito de reinicialização;
• Circuito de Programação;
• Circuito Oscilador;
• Circuito do Microcontrolador ATMEGA328P;
• Sinalizador de circuito alimentado por LED;
• Conector para os pinos Atmega328P.

A seguir apresentaremos como funciona cada parte deste circuito.

Etapa 3: Circuito de Fonte de Alimentação

O circuito de alimentação é usado para alimentar toda a placa de circuito compatível do Arduino. Este circuito oferece 3 tensões diferentes: Tensão de entrada, 5 V e 3,3 V nos pinos do conector da placa compatível com Arduino.

Este circuito pode ser alimentado com tensão de 7V a 12V, entretanto, recomendamos fornecer no máximo 9V.

Após alimentar o circuito com um conector jack de 2,1 mm, a tensão de entrada passa por 2 circuitos reguladores de tensão.

A tensão é regulada por um AMS1117 5V IC e AMS1117 3.3V IC. O AMS1117 5V IC é usado para fornecer uma tensão regulada de 5V para alimentar o microcontrolador ATMEGA328P. Embora o AMS1117 CHIP seja usado para fornecer uma tensão de 3,3 V no conector da placa, ele alimentará alguns módulos e sensores que usam esse valor de tensão para funcionar.

Etapa 4: Reiniciar e Circuito Oscilador

O circuito de reset consiste em um botão e um resistor que é conectado ao pino 1 do microcontrolador ATMEGA328P. Quando o botão é pressionado, o pino de reset recebe a tensão de 0V. Desta forma, o Microcontrolador é reinicializado manualmente pelo botão.

Agora, o circuito do oscilador consiste em um cristal e dois capacitores de cerâmica, como é mostrado no esquema eletrônico apresentado.

Etapa 5: Esquema Eletrônico ATMEGA328P

O circuito ATMEGA328P é mostrado na figura acima. Para que o microcontrolador ATMEGA32P funcione, três coisas são necessárias:

• Circuito de reinicialização
• Circuito oscilador de cristal de 16 MHz;
• Circuito de alimentação de 5V.

O circuito de reset e o oscilador foram apresentados anteriormente. Por fim, a alimentação de 5 V é obtida da saída de tensão do regulador de tensão de 5 V AMS1117. Ele é responsável por regular a tensão e energizar o Microcontrolador ATMEGA328P.

Agora apresentaremos o circuito de programação CHIP ATMEGA328P e o LED de sinalização no circuito.

Etapa 6: Circuito de programação ATMEGA328P CHIP e LED de sinalização dentro do circuito

Nesta placa compatível com Arduino não há uma porta USB. Desta forma, usaremos o módulo Conversor USB-TTL.

O módulo usado para programar o ATMEGA328P é o FT232RL. Este módulo é usado porque possui o pino DTR. Através deste módulo, iremos conectá-lo em um pino macho do cabeçalho e programar o ATMEGA328P através de 5 pinos.

Os pinos usados para programar são VCC (+ 5V), GND, RX, TX e DTR.

Além deste circuito, há um LED de sinalização dentro do circuito. Este LED é usado para sinalizar quando sua placa compatível com Arduino está ligada.

Quando a placa de circuito é energizada, a tensão do regulador de tensão AMS1117 5V atinge este LED e é energizado.

Finalmente, temos os conectores de placa compatíveis com o Arduino.

Etapa 7: Conector e forma do Arduino UNO

Para criar uma boa experiência do usuário com a placa compatível com Arduino, usamos um formato semelhante ao da placa Arduino UNO.

Como é possível ver, todos os pinos do Microcontrolador são conectados em uma forma Arduino UNO. Desta forma, nossa placa de circuito impresso terá o formato do Arduino UNO conforme observado acima.

Através do shape, o usuário terá uma boa experiência semelhante ao Arduino UNO.

Portanto, com este esquema eletrônico, criamos o projeto da placa de circuito impresso.

Etapa 8: Projeto de placa de circuito impresso

Para criar a placa compatível com Arduino, este projeto foi desenvolvido através do EasyEDA PCB Project Enviroment.

Desta forma, todos os componentes são organizados e posteriormente, os traços são criados. Portanto, o PCB apresentado acima foi criado com um formato semelhante ao Arduino UNO, conforme citado anteriormente.

Nas Figuras acima a placa de circuito é apresentada em seu modelo esquemático 2D e 3D.

Finalmente, depois que a placa de circuito foi feita, os arquivos Gerber foram gerados e enviados para fabricação na empresa JLCPCB Electronic Circuit Board.

Etapa 9: Placa de circuito impresso compatível com Arduino

Acima são apresentados os resultados da Placa de Circuito Impresso Compatível com Arduino. Como é possível perceber, a placa de circuito impresso é de boa qualidade e o protótipo funciona sem problemas.

Após avaliar todos os circuitos da placa de circuito impresso, montamos os componentes da placa de circuito impresso no PCB.

Etapa 10: montar a placa de circuito impresso

A placa compatível com Arduino é muito fácil de montar os componentes. Como pode ser visto em sua estrutura, possui 29 componentes para soldar em sua estrutura. Desta forma, apenas 27 componentes são montados através do pino através do orifício. Portanto, 93,1% dos componentes usados nesta placa podem ser soldados para qualquer usuário.

Os outros 2 componentes SMD são muito fáceis de soldar na superfície do PCB.

Desta forma, é possível usar este PCB para ensinar aos alunos como construir sua própria placa compatível com Arduino e produzir outras atividades.

Por fim, construiremos nossa caixa por meio de corte a laser para encerrar nossa placa compatível com Arduino.

Etapa 11: caixa de gabinete para placa compatível com Arduino

A caixa cortada a laser foi projetada para armazenar o circuito do Arduino e protegê-lo. Esta caixa pode ser feita de Fibra de Densidade Média ou Material Acrílico e deve ser construída de um único material.

Para produzir a caixa de proteção, usamos o software Maker Case online. Portanto, através deste software é possível inserir os parâmetros como largura, altura e profundidade.

Finalmente, temos nossa placa de circuito impresso no gabinete.

Etapa 12: Baixe os arquivos da placa compatível com Arduino

Caso você precise baixar os arquivos do PCB para produzir o seu PCB, você pode baixar os arquivos no seguinte link:

Baixar projetos de arquivo PCB

Etapa 13: Agradecimentos

Obrigado JLCPCB por oferecer o Projeto Open Source PCB Arduino Compatible Board para produzir este artigo.