Monte seu próprio Arduino ( Muito Fácil)

 

 

As opções de Arduino

O Arduino já montado e testado pode ser adquirido em sites de comercio eletronico tanto aqui no Brasil quanto lá fora. Existe muitas opções de modelos conforme o microcontrolador embarcado, desde o mais simples com o ATmega168 com comunicação RS-232 ou USB e até aqueles com o ATmega1280 com mais memória de programa e mais entradas e saídas digitais. Mas tambem o leitor poderá montar seu proprio Arduino a partir de componentes facilmente encontrados em lojas de componentes eletronicos. Nesse caso propomos um circuito básico com o microcontrolador ATmega8 ou com o ATmega168, alguns resistores e capacitores, um regulador de tensão comum e um conjunto de conectores do tipo mini-latch para placa de circuito impresso. A placa proposta é de face simples e poderá ser confeccionada por qualquer método caseiro, como o já consagrado método térmico a partir de uma impressão a laser. A fonte de alimentação é externa à placa e pode ser qualquer carregador de baterias de aparelhos portáteis, como o de telefones celulares, que forneça tensões entre 9 e 15 volts CC. Veja o circuito completo do nosso protótipo na figura 1 e como ficou a montagem final na figura 2 abaixo.

 

figura 1: circuito proposto para montagem

Hardware

Tanto o ATmega8 quanto o ATmega168 pode ser utilizado na montagem do nosso Arduino. Observe que no circuito não aparece o conversor TTL-RS232. Preferimos separar esse circuito da placa principal por uma boa razão: dar a opção ao montador de escolher que tipo de comunicação serial o seu Arduino terá com um PC, se RS-232 ou USB. Para a comunicação RS-232 existe o conversor MAX-232 que é um circuito integrado muito fácil de encontrar em lojas de componentes eletronicos, e por ser do tipo DIL de 16 pinos é tambem muito fácil de montar em uma pequena placa de circuito impresso e ser conectado por um cabo diretamente entre uma porta RS-232 do PC e o conector “SERIAL” que aparece no diagrama.Num outro artigo mostraremos a montagem de um circuito conversor TTL-Serial para ser usado com o nosso Arduino.

Para a comunicação serial USB o conversor é o FT-232RL, um circuito integrado do tipo SMD de 28 pinos, um pouco mais difícil de encontrar no comercio, bem mais caro que o MAX-232 e de montagem mais complicada numa placa de circuito impresso caseira devido ao tamanho e espaçamento entre seus pinos. Mas tanto um tipo quanto o outro de conversor funciona normalmente com o Arduino. A grande vantagem da USB é que todo PC moderno tem várias dessas portas disponíveis, e só os de mesa, os desktop, ainda estão vindo com duas ou tres portas RS-232.

Descrição do Circuito

O microcontrolador é alimentado com +5 volts nos pinos 7 e 20 provenientes do regulador de tensão integrado LM7805, se o jumper JMP1 estiver na posição “EXT”. Os capacitores C1 a C4 formam os filtros CC de entrada e de saída do regulador. No conector J1 entramos com uma tensão de +9 volts a +15 volts de uma fonte externa ou de um carregador comum de baterias com o positivo no pino central.

O diodo D1 serve de proteção para o circuito no caso de o pino central ser negativo. O LED1, vermelho, acende se a tensão de alimentação do circuito estiver correta. Essa mesma tensão externa tambem é disponibilizada no primeiro pino do conector “POWER”. A tensão de +5 volts do regulador LM7805 alem de ser disponibilizada nos pinos dos conectores “POWER” e “SENSOR” segue tambem para o conector “SERIAL” para alimentar a placa externa com o conversor RS-232.

À direita do diagrama temos o microcontrolador e os conectores ICSP, os dois digitais e o analógico. São 14 pinos digitais (D0 a D13) e 6 analógicos (A0 a A5). O pino de entrada de referência (AREF) para o conversor A/D do Arduino fica no segundo conector digital. O LED de teste e o pino 3 do ICSP estão ligados no pino digital D13. Na área tracejada vemos um cristal de 16Mhz e dois capacitores de 22pF que formam o circuito de relógio para o microcontrolador. Esse conjunto cristal-capacitores pode ser substituido por um ressonador cerâmico de 16Mhz que já inclui os dois capacitores no mesmo encapsulamento.

O microcontrolador uma vez configurado pelo bootloader do Arduino é resetado pelo último pino do PORT C (pino 1do microcontrolador), onde tambem temos um botão de RESET. Esse mesmo sinal de RESET segue para o pino 5 do ICSP e, atraves de um capacitor de 100nF, para o circuito conversor serial externo, para onde vão tambem os pinos digitais D0 e D1 que normalmente são reservados para a comunicação serial do Arduino com um computador PC ou com outro Arduino. Nesse conector  “SERIAL” pode ser ligado um circuito conversor RS-232 ou um USB. Se for usado um conversor USB o jumper JMP1 deve ser mudado para a posição “USB” e com isso o Arduino passa a ser alimentado pela tensão +5 volts da porta USB  do computador PC. É interessante observar que se não dispusermos de um carregador de baterias para conectarmos em J1 nosso Arduino pode ser alimentado por uma fonte externa de +5 volts diretamente atraves do conector “POWER”. O microcontrolador aparece no meio da placa.

Todos os pinos digitais e analógicos obedecem as mesmas posições e distanciamentos do Arduino padrão. Na parte de cima ficam os conectores digitais e à direita destes o conector “SERIAL” que acrescentamos para ligarmos a placa do conversor serial que será montada à parte. Na parte de baixo da placa está o jumper para selecionarmos que interface serial estamos usando, se RS-232 ou USB, e o conector analógico e o de tensões disponíveis para outros circuitos. À esquerda deste acrescentamos tambem um conector de tres pinos, o “SENSOR”, que é uma extensão do pino analógico A0, a tensão de +5 volts e o terra num só conector. À direita da placa, temos o botão de RESET e acima dele o conector “ICSP”. Mais abaixo do RESET o conector de entrada de tensão para alimentar o Arduino. Os outros componentes são os capacitores e resistores, o regulador de tensão e os dois LEDs. O LED vermelho acende para indicar que o Arduino está corretamente alimentado e o LED verde é o que vai conectado ao pino digital D13 do Arduino e indica quando carregamos programas para o microcontrolador. Em nosso Arduino utilizamos um ressonador cerâmico de 16 Mhz  em vez do cristal e dois capacitores de 22pF que aparecem no diagrama da figura 1. Nossa placa tem somente quatro pequenos jumpers. 

 

figura 2

Lista de materiais para a montagem do Arduino proposto

Item	Componente	qtde	Obs.
1	Soquete DIL 28 pinos	1	Ou 2x DIL de 14 pinos
2	ATmega8	1	ou ATmega168
3	Cristal 16 Mhz	1	Ou ressonador cerâmico 16 Mhz
4	Regulador LM-7805	1	Não precisa dissipador
5	Diodo 1N4148	1	qualquer um da série 1N414x
6	LED 5 mm vermelho	1
7	LED 5 mm verde	1
8	Capacitor 100uFx25V	1	Tipo axial
9	Capacitor 10uFx25V	1	Tipo axial
10	Capacitor 100nFx100V	3	Tipo poliester
11	Capacitor 22pFx100V	2	Dispensados se usar ressonador
12	Resistor 220 ohms x 1/8W	2	Tipo cerâmico
13	Resistor 10 Kohms x 1/8W	1
14	Botão tipo campanhia	1	Micro-chave para circuito impresso
15	Jumper 3 pinos	1	Jumper com espaçamento 2,54 mm
16	Conector mini-latch 8 pinos fêmea	2	Para os pinos digitais
17	Conector  mini-latch 6 pinos fêmea	1	Para os pinos analógicos
18	Conector  mini-latch 6 pinos fêmea	1	Para os pinos de tensões externas
19	Barra de pinos 6 pinos 90 graus	1	Para a placa serial
20	Conector mini-latch 3 pinos fêmea	1	Para a entrada de sensor
21	Barra de pinos 2x3 fêmea	1	Para o ICSP
22	Conector alimentação femea	1	tipo jack para circuito impresso

 

A placa de Circuito Impresso

A placa de circuito impresso do nosso Arduino tem 7,5 cm por 5,5 cm e é de face simples. Veja na figura 3 o lado da solda e na figura 4 uma sugestão de serigrafia no lado dos componentes na placa.

 

figura 3

figura 4

A placa de circuito impresso pode ser confeccionada por qualquer método caseiro, como o já consagrado método térmico com impressão ou fotocópia a laser numa folha de papel grassy. Nesse caso deve-se usar o desenho da figura 5, sem inversão do lado da solda. Note que em nossa placa utilizamos um ressonador cerâmico na posição indicada como “XTAL”, se for utilizado um cristal e os dois capacitores ceramicos de 22 pF o desenho da placa deverá ser modificado para acomodá-los. Os pinos 8 e 22 (GND) do microcontrolador já vêm conectados entre si dentro do encapsulamento e portanto no desenho da placa não aparecem conectados.

 

figura 5

Uma vez pronta a placa de circuito impresso, o nosso Arduino pode ser todo montado em umas poucas horas, dependendo da experiência em montagens eletronicas do leitor. As unicas recomendações são para conferir mais de uma vez a montagem dos componentes polarizados, como o diodo, os capacitores eletrolíticos e os LEDs, e para se certificar que o microcontrolador está corretamente alojado e orientado no seu soquete. Confira tambem se os quatro jumpers (são quatro pedaços de fios finos) foram corretamente soldados nos seus respectivos lugares. Por fim, coloque o strap de JMP1 na posição “EXT”.

Alimentando o Arduino

Com o hardware do Arduino montado já podemos alimentá-lo, embora ainda não possamos controlar nada  com ele pois não temos nenhum programa carregado.  Você pode alimentar o Arduino de duas maneiras diferentes: ou com uma fonte externa ou um carregador para aparelhos portáteis com tensões entre 9V e 15V, como o da figura 6 abaixo; ou diretamente com uma bateria comum de 9 volts com um cabo adaptado para o plug da bateria e para o plug do módulo, veja a figura 6. O positivo da fonte deverá ser o pino central do conector macho que vai ligado ao Arduino.

figura 6

Ao conectar qualquer dessas fontes de tensão ao Arduino somente o LED vermelho deverá acender de imediato indicando que o módulo está alimentado corretamente.  Num outro artigo vamos montar um programador para o bootloader e o cabo serial e fazer nossos primeiros experimentos com o nosso Arduino.

 É isso aí, agora se você ja fez seu arduino ou ja tem um siga a página principal de Arduino do Blog e vá seguindo os tutoriais! Bom Proveito!

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