Construyendo un Arduino de bricolaje en una PCB y algunos consejos para principiantes: 17 pasos (con imágenes)

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

Esto está destinado a ser una guía para cualquiera que suelde su propio Arduino desde un kit, que se puede comprar en A2D Electronics. Contiene muchos consejos y trucos para construirlo con éxito. También aprenderá qué hacen todos los diferentes componentes.

¡Siga leyendo y aprenda lo que se necesita para construir su propio Arduino!

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Paso 1: conector mini USB

La primera parte para soldar es el conector mini USB. Esto proporcionará energía a su arduino cuando se complete, pero se necesitará un adaptador RS232 / USB a serie para programarlo. El conector mini USB entra primero para que pueda colocarlo, voltee la placa de modo que los pines queden hacia arriba y luego colóquela sobre la mesa. Antes de colocarlo, doble ligeramente el mini juego de 2 pines hacia el frente de la placa para que encaje bien en los orificios de la PCB. El peso de la PCB mantendrá el conector en su lugar y podrá soldarlo allí mismo.

Paso 2: encabezados de pines

Los encabezados de los pines son las siguientes piezas que deben insertarse. Debería tener encabezados hembra en 6 pines x2, 8 pines x2 y 10 pines x1. También se requiere un encabezado macho de 3 × 2 para el encabezado ICSP (Programación en serie en circuito). Todos estos van alrededor del exterior del tablero y encajarán perfectamente en sus lugares adecuados. Sueldelos con el mismo método que la toma USB, haciendo un encabezado a la vez. Todos los encabezados deben estar perfectamente perpendiculares al PCB. Para lograr esto, suelde solo un pin del cabezal, luego, mientras sostiene el cabezal con la mano, derrita la soldadura nuevamente y vuelva a colocar el cabezal en su posición perpendicular. Asegúrese de que también quede al ras de la tabla en toda su longitud. Manténgalo en posición hasta que la soldadura se endurezca, luego continúe soldando el resto de los pines.

Paso 3: Zócalo IC

Consejo rápido para soldar el resto de los componentes: todos los cables de los componentes se pueden colocar primero a través de la placa, luego se pueden doblar hacia un lado para que los componentes permanezcan en la placa al voltearla. Esto hará que sea mucho más fácil soldar, ya que los componentes se mantendrán en su lugar.

Comience colocando el zócalo IC de 28 pines. Asegúrese de alinear el divot en un extremo con el dibujo en la PCB. Esto le permite saber de qué manera insertar el microcontrolador AtMega328P. Aunque los pines de este zócalo son más cortos que las resistencias o los condensadores, aún pueden doblarse para mantener el componente en su lugar mientras lo suelda.

Paso 4: resistencias

Las 3 resistencias pueden ir a continuación. No importa de qué manera se coloquen, las resistencias no están polarizadas. Hay 2 resistencias de 1K ohmios como resistencias de limitación de corriente para los LED, y resistencias de 10K ohmios como una resistencia pull-up en la línea de reinicio. Se eligieron resistencias de 1K ohmios para el LED en lugar de las comunes de 220 ohmios para que los LED tengan una corriente más baja que los atraviese, actuando así más como indicadores que como una linterna.

Paso 5: LED

Hay 2 LED, uno como indicador de encendido y el otro en el pin 13 del Arduino. La pata más larga de los LED marca el lado positivo (ánodo). Asegúrese de colocar la pata más larga en el lado marcado + en el PCB. El cable negativo de un LED también se aplana en el lateral, por lo que aún puede descifrar los cables positivos (ánodo) y negativos (cátodo) si se cortaron.

Paso 6: Oscilador

El siguiente es el oscilador de cristal y los 2 condensadores cerámicos de 22pF. No importa de qué manera se coloquen: los condensadores cerámicos y los osciladores de cristal no están polarizados. Estos componentes le darán al Arduino una señal de reloj externo de 16MHz. El arduino puede producir un reloj interno de 8MHz, por lo que estos componentes no son estrictamente necesarios, pero permiten que funcione a toda velocidad.

Paso 7: interruptor de reinicio

El interruptor de reinicio puede ir a continuación. Las patas del interruptor no tienen que estar dobladas, debe mantenerse en la ranura.

Paso 8: condensadores cerámicos

4 condensadores cerámicos de 100nF (nano Farad) pueden ir a continuación. C3 y C9 ayudan a suavizar los pequeños picos de voltaje en las líneas de 3.3V y 5V para entregar energía limpia al Arduino. C7 está en serie con la línea de reinicio externo para permitir que un dispositivo externo (convertidor de USB a serie) reinicie el Arduino en el momento adecuado para programarlo. C4 está en el pin AREF (Referencia analógica) y GND de Arduino para garantizar que Arduino mida valores analógicos precisos en sus entradas analógicas. Sin C4, AREF se consideraría 'flotante' (no se conectaría a la alimentación ni a tierra) y causará inexactitudes en las lecturas analógicas porque un pin flotante tomará cualquier voltaje a su alrededor, incluidas las pequeñas señales de CA en su cuerpo que han llegado del cableado que te rodea. Nuevamente, los capacitores cerámicos no están polarizados, por lo que no importa de qué manera los coloque.

Paso 9: Fusible PTC

Ahora puede instalar el fusible PTC (coeficiente de temperatura positivo). El fusible PTC no está polarizado, por lo que se puede colocar de cualquier manera. Esto va justo detrás de la toma USB. Si su circuito intenta consumir más de 500 mA de corriente, este fusible PTC comenzará a calentarse y aumentará la resistencia. Este aumento de resistencia reducirá la corriente y protegerá el puerto USB. Esta protección solo está en circuito cuando el Arduino se alimenta a través de USB, por lo que cuando se alimenta el Arduino a través del conector de CC o con una fuente de alimentación externa, asegúrese de que su circuito sea correcto. Asegúrese de pasar las patas completamente a través de los agujeros, incluso más allá de las curvas. Un par de alicates serán útiles aquí.

Paso 10: condensadores electrolíticos

Los 3 condensadores electrolíticos 47uF (microFarad) se pueden colocar a continuación. El lado más largo de estos es el lado positivo, pero la identificación más común es el color de la carcasa en el lado del lado negativo. Asegúrate de que cuando los pongas, la pierna positiva vaya hacia la marca + en el tablero. Estos condensadores suavizan las irregularidades más grandes del voltaje de entrada, así como las líneas de 5V y 3.3V, para que su Arduino obtenga un voltaje constante de 5V / 3.3V en lugar de un voltaje fluctuante.

Paso 11: DC Jack

El siguiente es el conector de entrada de CC. Lo mismo que todos los demás componentes, colóquelo y voltee la placa sobre él para que permanezca en su lugar mientras lo suelda. Doblar las patas puede ser un poco difícil, ya que son gruesas, por lo que siempre puede mantener esta en su lugar de la misma manera que el conector mini USB que se soldó anteriormente. Este solo irá de una manera: con el gato hacia el exterior del tablero.

Paso 12: Reguladores de voltaje

Ahora los dos reguladores de voltaje. Asegúrate de colocarlos en los lugares correctos. Ambos están etiquetados, así que simplemente haga coincidir la escritura en el tablero con la escritura en los reguladores. El regulador de 3.3V es un LM1117T-3.3 y el regulador de 5V es un LM7805. Ambos son reguladores de voltaje lineal, lo que significa que la corriente de entrada y la corriente de salida serán las mismas. Digamos que el voltaje de entrada es de 9 V y el voltaje de salida es de 5 V, ambos a 100 mA de corriente. La diferencia en los voltajes de entrada y salida se disipará como calor por el regulador. En esta situación, (9V-4V) x 0.1A = 0.4W de calor para ser disipado por el regulador. Si encuentra que el regulador se calienta durante el uso, eso es normal, pero si consume una gran corriente y hay una gran diferencia de voltaje, entonces podría ser necesario un disipador de calor en el regulador. Ahora, para soldarlos en la placa, la pestaña de metal de un lado debe ir hacia el lado de la placa que tiene una línea doble. Para asegurarlos en su lugar hasta que los suelde, doble una pierna en un sentido y las otras dos en el otro. Una vez soldado en su lugar, doble el regulador de 5 V hacia el exterior de la placa y el regulador de 3,3 V hacia el interior de la placa.

Paso 13: Inserción del circuito integrado AtMega328P

La parte final es colocar el microcontrolador en su zócalo. Alinee los divots en el zócalo y en el IC, luego alinee todos los pines. Una vez en su lugar, puede empujarlo hacia abajo. Se necesitará un poco más de fuerza de la que cabría esperar, así que asegúrese de aplicar presión de manera uniforme para no doblar ninguno de los pasadores.

Paso 14: Algunas notas de precaución con su Arduino

• NUNCA conecte la alimentación USB y la alimentación externa al Arduino al mismo tiempo. Aunque ambos pueden tener una potencia nominal de 5 V, a menudo no son exactamente de 5 V. La pequeña diferencia de voltaje entre las dos fuentes de energía provoca un cortocircuito a través de su placa.
• NUNCA extraiga más de 20 mA de corriente de cualquier pin de salida (D0-D13, A0-A5). Esto freirá el microcontrolador.
• NUNCA extraiga más de 800 mA del regulador de 3,3 V ni más de 1 A del regulador de 5 V. Si necesita más energía, use un adaptador de energía externo (un banco de energía USB funciona bien para 5V). La mayoría de los Arduinos generan su potencia de 3.3V desde el USB al chip serial a bordo. Estos solo son capaces de una salida de 200 mA, por lo que si usa un Arduino diferente, asegúrese de no estar extrayendo más de 200 mA del pin de 3.3V.
• NUNCA ponga más de 16 V en el conector de CC. Los condensadores electrolíticos utilizados están clasificados para solo 16V.

Paso 15: Algunos consejos / datos interesantes

• Si encuentra que su proyecto necesita muchos pines, los pines de entrada analógica también se pueden usar como pines de salida digital. A0 = D14, hasta A5 = D19.
• El comando analogWrite () es en realidad una señal PWM, no un voltaje analógico. Las señales PWM están disponibles en los pines 3, 5, 6, 9, 10 y 11. Son útiles para controlar el brillo de un LED, controlar motores o generar sonidos. Para obtener una señal de audio en los pines de salida PWM, use la función de tono ().
• Los pines digitales 0 y 1 son las señales TX y RX para el AtMega328 IC. Si es posible, no los use en sus programas, pero si debe hacerlo, es posible que deba desconectar las partes de esos pines mientras programa el Arduino.
• Los pines SDA y SCL para la comunicación i2c son en realidad los pines A4 y A5 respectivamente. Si utiliza una comunicación i2c, los pines A4 y A5 no se pueden utilizar para otros fines.

Paso 16: Programando tu Arduino

Primero desenchufe cualquier fuente de alimentación externa para evitar un cortocircuito en 2 fuentes de alimentación diferentes. Ahora conecte un adaptador USB a serie al cabezal justo detrás de la alimentación del mini USB. Conéctelo de acuerdo con lo siguiente:

Adaptador Arduino USB a Serie

GND GND (tierra)

VCC VCC (potencia)

DTR DTR (pin de reinicio)

TX RX (datos)

RX TX (datos)

Sí, los pines TX y RX se voltean. TX es el pin de transmisión y RX es el pin de recepción, por lo que si tuviera 2 pines de transmisión conectados entre sí, no pasaría mucho. Este es uno de los errores más comunes para los principiantes.

Asegúrese de que el puente del adaptador USB a serie esté configurado en 5V.

Conecte el adaptador USB a serie a la computadora, seleccione el puerto COM apropiado (dependerá de su computadora) y la placa (Arduino UNO) en el menú Herramientas del IDE de Arduino (descargado de Arduino.cc), luego compile y cargue su programa.

Paso 17: Prueba con un boceto parpadeante

Lo primero que debe hacer es hacer parpadear un LED. Esto lo familiarizará con el IDE de Arduino y el lenguaje de programación, y se asegurará de que su placa funcione correctamente. Vaya a los ejemplos, busque el ejemplo de Blink, luego compile y cargue en la placa Arduino para asegurarse de que todo funcione. Debería ver que el LED conectado al pin 13 comienza a parpadear a intervalos de 1 segundo.