Ардуино уно своими руками печатная плата
Официальную версию Arduino можно купить примерно за 27 евро. Есть отечественные аналоги (например Freeduino) и китайские копии которые стоят немного дешевле. Но зачем покупать? Ведь можно сделать Arduino своими руками.
Плата подключается к компьютеру и прошивается через USB благодаря микросхеме FT232RL на борту. С помощью джампера можно выбрать от какого источника будет питаться Arduino: USB порт компьютера (позиция «int») или от разъема блока питания (позиция «ext»). Так же присутствует джампер разрешения автоматической перезагрузки (auto reset enable).
Достоинством данной платы является то что она односторонняя и легко изготавливается в домашних условиях.
Данный проект разработан в P-CAD. Вот скриншот электрической схемы:
А вот вид печатной платы самодельной Arduino:
Ну и расположение компонентов на схеме:
Советую электролитические конденсаторы уложить на бок (имеются ввиду C7 и C8).
После того как сделаете данную плату, не забудьте прошить контроллер Atmega8 (прошивка как и файлы печатной платы можно скачать по ссылке в конце статьи). ВНИМАНИЕ: обязательно выставьте корректные фьюзы!
Младший байт:
BODLEVEL 1
BODEN 1
SUT1 0
SUT0 1
CKSEL3 1
CKSEL2 1
CKSEL1 1
CKSEL0 1
Старший байт:
RSTDISBL 1
WDTON 1
SPIEN 0
CKOPT 0
EESAVE 1
BOOTSZ1 0
BOOTSZ0 1
BOOTRST 0
После того как вы прошили свою самодельную плату Arduino нужно установить драйвер FTDI (скачать можно на официальном сайте)
Теперь запускаем Arduino IDE и начинаем творить. Только не забудьте предварительно выбрать используемую плату: Сервис -> Платы -> Arduino NG or older w/ATmega8.
Вот и все. Итак, для того чтобы сделать Arduino своими руками вам нужно скачать этот архив. Там вы найдете файлы P-CAD с печатной платой и схемой, прошивку для ATMega8, список деталей для покупки с примерной стоимостью, а также даташит на AVR контроллер ATMega8. Ну и напоследок хочу сказать что плата совместима абсолютно со всеми Arduino шилдами.
Печатная плата Arduino, разведенная в Sprint-Layout 5.0
Вы можете скачать печатную плату USB Arduino разработанную в Sprint-Layout 5. Данная программа более популярна среди радиолюбителей, нежели P-CAD. За разведенную плату огромное спасибо Дмитрию Ефремову. Печатная плата проверена, ошибок нет.
Фото готового устройства
Вид сверху
Вид снизу
Руководство пользователя
Так же Николай Вахрушев составил небольшое руководство пользователя — семи страничная шпаргалка по самодельной USB Arduino. В руководстве вы увидите фотографии Ардуино с подписанными разъемами, джамперами, кнопками, индикаторами и выводами. Также дано детальное описание и назначение каждого элемента на плате. Последние три страницы: перечень необходимых компонентов, печатная плата (можно сразу печатать для ЛУТ) и электрическая схема.
Источник
Собираем Arduino UNO своими руками
Об остальных материалах, дабы ничего не напутать, будет рассказано по ходу статьи.
Шаг первый: понимание схемы Arduino UNO
Прежде чем приступить к пайке, нужно было понять, что именно находится на плате Arduino UNO. Мастер разделил схему на 4 блока:
ATmega328 MCU
ATmega328P PDIP
16 МГц кварцевый генератор
Конденсаторы
Цепь питания
Регулятор от 7-12 В до 5В
Регулятор от 5 В до 3,3 В
USB / входной разъем, схема автоматического выбора
защита от обратного тока
Схема USB-UART
Разъем USB
Чип последовательного преобразователя (ATMEGA8U2-MU) с осциллятором и разделительными конденсаторами
Сигнальные светодиоды
индикатор питания
светодиод по умолчанию (D13)
Светодиоды TX / RX
Шаг второй: ATmega328 MCU и дорожки
Монтаж мастер начинает с микроконтроллера ATmega328 и дорожек цифрового и аналогового ввода / вывода. Arduino UNO имеет продуманную компоновку дорожек, которая хорошо соответствует компоновке 28 контактного DIP-пакета ATMEGA328. Дорожки не пересекаются, а идут параллельно друг другу. Мастер делает бумажный шаблон дорожек с оригинальной платы Ардуино и из проволоки изготавливает дорожки аналогичной формы. Припаивает и к микроконтроллеру.
Единственный внешний компонент для ATmega328, после монтажа которого устройство может работать, — это внешний генератор с частотой 16 МГц. Для его работы нужны два конденсатора 22 пФ. Мастер монтирует детали согласно семы. Минимальное аппаратное обеспечение для ATmega328P готово. Теперь можно сделать первый тест с программатором USBasp через интерфейс AVR ISCP.
Шаг третий: цепь питания
Мастер сделал для проекта рамку из монтажной платы, которая удерживает детали на месте, оставляя достаточно места для пайки.
ATmega328 питается от 5В. Arduino UNO имеет два источника питания — 7-12В и 5В через разъем USB. Он также обеспечивает источник питания 3,3 В для внешних компонентов. Т.е на устройстве размещены два регулятора мощности. Сначала нужно преобразовать 7-12 В в 5 В, а затем преобразовать 5 В в 3,3 В. Мастер использовал два регулятора AMS1117 5 В и 3,3 В. В схеме так же присутствуют конденсаторы смонтированные в соответствии с рекомендациями в технических описаниях.
Мастер спаял силовую цепь отдельно, а затем смонтировал ее на устройство. Мастер не устанавливал элементы автоматического выбора, и элементы защиты от обратного тока, чтобы не усложнять сему. При правильном и внимательном подключении устройства к источнику питания, они не нужны.
Шаг шестой: основание
Модуль Freeduino получился довольно красиво, но неустойчивым. Тогда мастер решил сделать для него основание, а чтобы это было красиво, основание будет сделано из эпоксидной смолы.
На 3D-принтере он напечатал форму, установил в форму устройство и залил эпоксидкой. После отверждения смолы он убрал форму и отполировал основание.
Источник
Делаем сами Arduino Uno Mini
Часть № 1. Предисловие
Идея и направление проекта
Всем передаю своё огромное приветствие и желаю того, чтобы прочтение моей учебной статьи не потратило ваше драгоценное время впустую. В этой статье (уроке) я хочу предложить каждому читателю один из многих дешёвых способ изготовления своей arduino платформы в домашних условиях своими руками, какими бы они ни были. Также представлю несколько плат дополнений к нашему микроконтроллеру.
Все радиолюбители и профессионалы когда-то начинали учиться паять, мастерить небольшие устройства, читать электрические схемы, ну и другое. Например, я, узнав об arduino и её возможностях, практически сразу же собирался её купить, но, понимая, в какую копеечку мне это обойдётся, я решил приобрести все химические средства и реактивы для изготовления собственной печатной платы, так как она является самой удачной перспективой в данном случае. Собственные печатные платы можно делать быстро, удобно, и за дешёвые стоимость химических компонентов.
Часть № 2. Разработка и проектирование проекта
Способом изготовления печатных плат является в нашем случае ЛУТ (лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат). Тем самым необходимо составить список того, чего необходимо :
1) Стеклотекстолит (100×200 мм на все случаи жизни);
2) Флюс для пайки с тонкой кисточкой;
3) Хлорное железо (250 г.);
4) Жидкое олово (100 мл или больше, неважно , его намного хватает);
5) Лазерный принтер (желательно с новым картриджем);
6) Обычная бумага тонкая A4;
7) Сверло для сверления отверстий в плату;
8) Паяльник мощностью 25 — 30 Вт;
9) Утюг, лучше всего, советский.
В целом, все эти компоненты, не считая конечно принтер, будут стоить вам около двухсот рублей, но этих компонентов хватит на 15-20 небольших плат, если , конечно, экономить.
Теперь же необходимо обсудить детали насчет деталей для сборки самого микроконтроллера:
1) — ATmega328P PU;
2) — Светодиоды, кнопки, штырьки на плату (все дешевые) и прочее (для удобства);
3) — Программатор.
Все эти компоненты тоже будут теоретически стоить около 200 — 300 рублей. В итоге, можно сказать, что, чтобы собрать собственный arduino микроконтроллер, надо потратиться примерно в сумме 300-400 рублей (конечно же считая сколько химических компонентов необходимо для изготовления одного микроконтроллера).
Следующим шагом будет являться разработка и проектирование проекта микроконтроллера, то есть такие её стадии, как:
- Подготовка всех компонентов на своём рабочем столе;
- Изготовление шаблона печатной платы и очистка стеклотекстолита очистителем или растворителем;
- Распечатка шаблона печатной платы на стеклотекстолите при помощи лазерного принтера;
- Обработка и травление, собственно, печатной платы;
- Снова же очистка и обработка печатной платы очистителем или растворителем (я использую уайт-спирит);
- Обработка печатной платы в растворе солей олова(лужение дорожек печатной платы необходимо для того, чтобы схема оставалась рабочей на долгое время);
- Сверление отверстий сверлом;
- Установка в отверстия печатной платы электронных компонентов;
- Обработка отверстий флюсом и разогревание паяльника;
- Пайка компонентов;
- И, наконец, подготовка к работе компьютера и микроконтроллера и прошивка arduino ide.
Впрочем, весь процесс может проходить в течении 2-3 часов, смотря на то, какие у кого навыки в изготовлении собственных печатных плат и к пайке электронных компонентов. Итак, пришло время сказать вот такое выражение: » В теории всё понятно, а как на деле». А то мы, радиолюбители и профессионалы, не только ради теорий и знаний занимаемся электроникой.
Часть № 3. Реализация проекта
Все этапы работы я покажу по фото и опишу их с помощью комментариев.
Также необходимо начертить схему для печатной платы.
Кнопка потребуется для сброса системы,светодиод присоединен к выводам 13-ый пин ATmega328P PU и земля для индикации состояния микроконтроллера, кварцевый резонатор нужен именно 16 МГц, так как при меньшей частоте микроконтроллер либо будет работать медленно и даже очень, либо вовсе работать не будет. Пять проводов находящихся на верхней стороне схемы необходимы для программирования через программатор или arduino uno. Питаться схема может по двум проводам либо на дне печатной платы , на двух штырьках, либо два крайних штырька на её поверхности.
Теперь начну подробнее описывать аспекты каждого из этапов.
1) На этом этапе необходимо подготовить все компоненты для создания печатной платы. Ножницы необходимы для того, чтобы разрезать стеклотекстолит. Перчатки, соответственно, для чистоты рук и гигиены. На рисунке также имеется уже готовая печатная плата с необработанной поверхностью. Тряпка нужна для обработки печатной платы (на втором этапе). Стол лучше, конечно, выбрать другой, по ровнее.
2) Уайт-спирит наливаем в контейнер объемом, как крышка, выливаем на тряпку, не ждём, пока она засохнет, и переходим к следующему действию. А затем очищаем и обрабатываем стеклотекстолит, если уж очень грязно, то придётся задействовать шкурку (бумага). Он будет готов к дальнейшей работе только после того, как он станет очищен на 100%. После оставляем будущую печатную плату высыхать, чтобы бумага со схемой не намокла и не испортила нам настроение.
3) По моему мнению, схема получилась довольно таки красивая. Все аккуратно и четко стоит на своём месте. Для того, чтобы распечатать схему на стеклотекстолите необходимо ровно положить шаблон на очищенный текстолит и начинать утюжить. Утюг стоит двигать равномерно по всей площади печатной платы, в течение времени равной не менее трёх минут. Надо ждать до того момента, когда абсолютно весь чернильный рисунок расплавит с я. И тогда отличный результат будет неизбежен.
После этой процедуры надо дождаться того, пока печатная плата , точней её температура, достигнет комнатной и опустить плату в ёмкость с тёплой или горячей водой. Несколько минут подождать, и потом, держа в ладони печатную плату, только большим пальцем снимать приклеенную бумагу. После очистки надо убрать воду с печатной платы.
4) На этом этапе меньше всего будет хлопот. Потребуется только лишь ваше терпение и время. Опустите печатную плату в пластиковую ёмкость с раствором хлорного железа. Растворить в ёмкости хлорное железо в воде надо в соотношении 1\2, то есть 100 мл воды теплой и 50 г. хлорного железа.Вылить в плоскую пластмассовую миску. Этим раствором можно будет пользоваться достаточно много. В течение 30-60 минут необходимо ждать, опустив печатную плату в раствор хлорного железа, пока плата протравиться, то есть лишняя медь уйдет с стеклотекстолита. Контролируйте ход травления плату. Вынимать следует при помощи пластмассового пинцета. Если процесс травления идёт долго то можно увеличить температуру раствора до 50-70 градусов, или добавить в раствор ещё хлорного железа.
5) После травления печатной платы стоит протереть её, избавив от остатков раствора и, и снова же обработать и очистить шаблон с платы, так как он нам уже не понадобится. В итоге, должно получится основа стеклотекстолита и медные дорожки, соответствующие дорожкам в нашей схеме.
6) Процесс на этом этапе то не является сложным, так как тут тоже требуется лишь терпение и время. Необходимо просто положить печатную плату в раствор солей олова,но не затягивать, всего лишь держать в растворе 10 минут, если передержать половину дня, то вся схема может просто отшелушится и растворится. Вообще, раствор предназначен для быстрого покрытия оловом печатных плат или медных деталей простым и технологичным способом для предотвращения окисления и подготовки поверхности под пайку в домашних условия. Раствор же использовать при комнатной температуре в полиэтиленовой посуде. Деталь надо предварительно зачистить и обезжирить, и при этом толщина покрытия составит 1 мкм. В одном литре раствора можно залудить до 50 км дм поверхности возможно многократное использование. Не рекомендуется совместное хранение свежего и отработанного раствора. Срок годности состава без ухудшения свойств до двух лет.
7) Отверстия следует делать очень тонким сверлом чтобы умело и точно можно было бы припаивать электронные компоненты. Желательно чаще пользоваться флюсом или канифолью (сосновой) , так как с помощью них можно отлично паять.
8) Только лишь точная установка всех компонентов может с успехом повлиять на удобство пайки компонентов. Необходимо чётко все разместить , чтобы место осталось свободное на печатной плате и к тому же чтобы помочь самому себе, то есть тебе легче будет припаивать компоненты, если будет свободное пространство.
9) Этот пункт нет смысла описывать, так как в нём всё ясно
10) Паяйте как можно аккуратнее, если хотите получить отличный мини аналог Arduino Uno.
11) После всех предыдущих этапов я надеюсь у вас уже есть стоящий прототип и теперь можно приступать к настройке компьютера и программирования микроконтроллера.
Необходимо подключить провода именно так:
Мини аналог RST RX TX +5V GND (считая слева направо на правой картинке.)
| | | | |
Arduino Uno RST RX TX +5V GND
И после этого можно легко программировать микроконтроллер прямо с Arduino IDE ка Arduino Uno.
Часть № 4. Заключение
Микроконтроллерные платы получились я надеюсь у всех читателей отличными. Все эти печатные платы можно использовать для создания и разработки многих устройств или даже роботов.
Тут представлен стабилизатор напряжения на lm7805ct (5 вольт). Если он будет перегреваться, всё тепло будет идти на стеклотекстолит.
Из этого урока можно сделать вывод, что arduino можно сделать и за более дешёвую сумму чем в магазинах и я надеюсь, что эта статья не позволила вам потратить ваше время зря. Всем кто читал — спасибо, а кто будет комментировать и учитывать мои промахи, тем двойное спасибо, так как я буду признавать свои ошибки и, надеюсь, в будущем буду исправлять их.
Примечание редакции сайта: К сожалению, автор статьи не нашел нужным рассказать про заливку bootloader’а, без чего данный проект не является законченным. Про заливку бутлодера читайте в статье Arduino своими руками с USB портом
Источник