Construire un Arduino DIY sur un PCB et quelques conseils pour les débutants : 17 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Ceci est conçu comme un guide pour quiconque soude son propre Arduino à partir d'un kit, qui peut être acheté auprès d'A2D Electronics. Il contient de nombreux trucs et astuces afin de le construire avec succès. Vous découvrirez également ce que font tous les différents composants.

Continuez à lire et découvrez ce qu'il faut pour créer votre propre Arduino !

Vous pouvez également voir ce projet sur mon site ici.

Étape 1: Mini connecteur USB

La première partie à souder est le connecteur mini USB. Cela alimentera votre arduino une fois terminé, mais un adaptateur RS232 / USB vers série sera nécessaire pour le programmer. La prise mini USB entre en premier pour que vous puissiez la mettre, retournez la carte de sorte que les broches soient tournées vers le haut, puis posez-la sur la table. Avant de l'installer, pliez légèrement le mini jeu de 2 broches vers l'avant de la carte afin qu'il s'insère bien dans les trous du PCB. Le poids du PCB maintiendra le connecteur en place, et vous pouvez le souder juste là.

Étape 2: épingler les en-têtes

Les en-têtes de broches sont les prochaines pièces à insérer. Vous devriez avoir des en-têtes femelles en 6 broches x2, 8 broches x2 et 10 broches x1. Un en-tête mâle de 3 × 2 est également requis pour l'en-tête ICSP (In Circuit Serial Programming). Ceux-ci font tous le tour de l'extérieur de la planche et s'adapteront parfaitement à leur place. Soudez-les avec la même méthode que la prise USB, en faisant un en-tête à la fois. Les en-têtes doivent tous être parfaitement perpendiculaires au PCB. Pour ce faire, soudez une seule broche du connecteur, puis tout en maintenant le connecteur avec votre main, faites à nouveau fondre la soudure et repositionnez le connecteur dans sa position perpendiculaire. Assurez-vous qu'il repose également contre la planche sur toute la longueur. Maintenez-le en position jusqu'à ce que la soudure durcisse, puis continuez à souder le reste des broches.

Étape 3: prise IC

Astuce rapide pour souder le reste des composants: Tous les fils des composants peuvent être placés d'abord à travers la carte, puis pliés sur le côté afin que les composants restent dans la carte lorsque vous la retournez. Cela facilitera grandement la soudure car les composants se maintiendront en place.

Commencez par placer la prise IC 28 broches. Assurez-vous d'aligner le divot à une extrémité avec le dessin sur le PCB. Cela vous permet de savoir dans quel sens insérer le microcontrôleur AtMega328P. Même si les broches de cette prise sont plus courtes que les résistances ou les condensateurs, elles peuvent toujours être pliées pour maintenir le composant en place pendant que vous le soudez.

Étape 4: Résistances

Les 3 résistances peuvent passer ensuite. Peu importe dans quel sens ils sont placés - les résistances ne sont pas polarisées. Il y a 2 résistances de 1K ohm en tant que résistances de limitation de courant pour les LED et une résistance de 10K ohm en tant que résistance de rappel sur la ligne de réinitialisation. Des résistances de 1K ohm ont été choisies pour la LED au lieu des résistances courantes de 220 ohms afin que les LED aient un courant plus faible qui les traverse, agissant ainsi davantage comme des indicateurs que comme une lampe de poche.

Étape 5: LED

Il y a 2 LED, une comme indicateur d'alimentation et l'autre sur la broche 13 de l'Arduino. La branche la plus longue des LED marque le côté positif (anode). Assurez-vous de mettre la jambe la plus longue du côté marqué + dans le PCB. Le fil négatif de la LED est également aplati sur le côté, de sorte que vous pouvez toujours déchiffrer les fils positifs (anode) et négatifs (cathode) s'ils ont été coupés.

Étape 6: Oscillateur

Viennent ensuite l'oscillateur à cristal et les 2 condensateurs céramiques 22pF. Peu importe de quelle manière ils sont insérés - les condensateurs en céramique et les oscillateurs à cristal ne sont pas polarisés. Ces composants donneront à l'Arduino un signal d'horloge externe de 16 MHz. L'arduino peut produire une horloge interne de 8 MHz, ces composants ne sont donc pas strictement nécessaires, mais le laissent fonctionner à pleine vitesse.

Étape 7: Réinitialiser le commutateur

Le commutateur de réinitialisation peut aller ensuite. Les pattes de l'interrupteur n'ont pas besoin d'être pliées, elles doivent se tenir dans la fente.

Étape 8: Condensateurs en céramique

4 condensateurs céramiques 100nF (nano Farad) peuvent aller ensuite. C3 et C9 aident à atténuer les petites pointes de tension sur les lignes 3,3 V et 5 V pour fournir une alimentation propre à l'Arduino. C7 est en série avec la ligne de réinitialisation externe pour permettre à un périphérique externe (convertisseur USB vers série) de réinitialiser l'Arduino au bon moment afin de le programmer. C4 est sur la broche AREF (référence analogique) et GND de l'Arduino pour garantir que l'Arduino mesure des valeurs analogiques précises sur ses entrées analogiques. Sans C4, AREF serait considéré comme « flottant » (ne se connecte pas à l'alimentation ou à la terre) et entraînera des inexactitudes dans les lectures analogiques, car une broche flottante prendra la tension qui l'entoure, y compris les petits signaux CA dans votre corps qui sont venus du câblage autour de vous. Encore une fois, les condensateurs en céramique ne sont pas polarisés, donc peu importe la façon dont vous les mettez.

Étape 9: Fusible PTC

Vous pouvez maintenant installer le fusible PTC (coefficient de température positif). Le fusible PTC n'est pas polarisé, il peut donc être placé dans les deux sens. Cela passe juste derrière la prise USB. Si votre circuit essaie de tirer plus de 500 mA de courant, ce fusible PTC commencera à chauffer et augmentera la résistance. Cette augmentation de la résistance abaissera le courant et protégera le port USB. Cette protection n'est en circuit que lorsque l'Arduino est alimenté via USB, donc lorsque vous alimentez l'Arduino via la prise CC ou par une alimentation externe, assurez-vous que votre circuit est correct. Assurez-vous de bien tirer les pieds à travers les trous, même au-delà des coudes. Une paire de pinces sera utile ici.

Étape 10: Condensateurs électrolytiques

Les 3 condensateurs électrolytiques de 47uF (microFarad) peuvent être placés ensuite. La branche la plus longue sur ceux-ci est la branche positive, mais l'identification la plus courante est la coloration du boîtier sur le côté de la branche négative. Assurez-vous que lorsque vous les mettez, la patte positive se dirige vers le signe + sur la planche. Ces condensateurs lissent les plus grandes irrégularités de la tension d'entrée, ainsi que les lignes 5V et 3,3V, de sorte que votre Arduino reçoive une tension constante de 5V/3,3V au lieu d'une tension fluctuante.

Étape 11: Prise CC

Ensuite, la prise d'entrée CC. Même chose que tous les autres composants, placez-le et retournez la carte dessus pour qu'elle reste en place pendant que vous la soudez. Plier les pieds peut être un peu difficile, car ils sont épais, vous pouvez donc toujours garder celui-ci en place de la même manière que le connecteur mini USB qui a été soudé plus tôt. Celui-ci n'ira que dans un sens - avec la prise tournée vers l'extérieur de la planche.

Étape 12: Régulateurs de tension

Maintenant les deux régulateurs de tension. Assurez-vous de les placer aux bons endroits. Ils sont tous deux étiquetés, il suffit donc de faire correspondre l'écriture sur le tableau avec l'écriture sur les régulateurs. Le régulateur 3.3V est un LM1117T-3.3 et le régulateur 5V est un LM7805. Les deux sont des régulateurs de tension linéaires, ce qui signifie que le courant d'entrée et le courant de sortie seront les mêmes. Disons que la tension d'entrée est de 9 V et que la tension de sortie est de 5 V, les deux à 100 mA de courant. La différence entre les tensions d'entrée et de sortie sera dissipée sous forme de chaleur par le régulateur. Dans cette situation, (9V-4V) x 0,1A = 0,4W de chaleur à dissiper par le régulateur. Si vous constatez que le régulateur chauffe pendant l'utilisation, c'est normal, mais si vous consommez un courant important et qu'il y a une grande différence de tension, un dissipateur thermique sur le régulateur peut être nécessaire. Maintenant, pour les souder sur la carte, la languette métallique d'un côté doit aller vers le côté de la carte qui a une double ligne. Pour les maintenir en place jusqu'à ce que vous les soudiez, pliez une jambe dans un sens et les deux autres dans l'autre. Une fois soudé en place, pliez le régulateur 5V vers l'extérieur de la carte et le régulateur 3,3V vers l'intérieur de la carte.

Étape 13: Insertion du circuit intégré AtMega328P

La dernière partie consiste à mettre le microcontrôleur dans son support. Alignez les divots dans le socket et sur le CI, puis alignez toutes les broches. Une fois en place, vous pouvez le pousser vers le bas. Il faudra un peu plus de force que prévu, alors assurez-vous d'appliquer une pression uniforme afin de ne plier aucune des broches.

Étape 14: Quelques notes de prudence avec votre Arduino

• Ne connectez JAMAIS l'alimentation USB et l'alimentation externe à l'Arduino en même temps. Bien que ceux-ci puissent tous deux être évalués à 5V, ils ne sont souvent pas exactement à 5V. La petite différence de tension entre les deux sources d'alimentation provoque un court-circuit à travers votre carte.
• Ne tirez JAMAIS plus de 20 mA de courant d'une broche de sortie (D0-D13, A0-A5). Cela fera frire le microcontrôleur.
• Ne tirez JAMAIS plus de 800mA du régulateur 3,3V, ou plus de 1A du régulateur 5V. Si vous avez besoin de plus de puissance, utilisez un adaptateur d'alimentation externe (une banque d'alimentation USB fonctionne bien pour 5V). La plupart des Arduinos génèrent leur alimentation 3,3 V à partir de la puce USB vers série à bord. Ceux-ci ne sont capables que d'une sortie de 200 mA, donc si vous utilisez un autre Arduino, assurez-vous que vous ne tirez pas plus de 200 mA de la broche 3,3 V.
• Ne mettez JAMAIS plus de 16V dans la prise DC. Les condensateurs électrolytiques utilisés sont conçus pour seulement 16V.

Étape 15: Quelques conseils / Faits intéressants

• Si vous trouvez que votre projet a besoin de beaucoup de broches, les broches d'entrée analogique peuvent également être utilisées comme broches de sortie numérique. A0 = D14, jusqu'à A5 = D19.
• La commande analogWrite() est en fait un signal PWM, pas une tension analogique. Les signaux PWM sont disponibles sur les broches 3, 5, 6, 9, 10 et 11. Ils sont utiles pour contrôler la luminosité d'une LED, contrôler les moteurs ou générer des sons. Pour obtenir un signal audio sur les broches de sortie PWM, utilisez la fonction tone().
• Les broches numériques 0 et 1 sont les signaux TX et RX pour le circuit intégré AtMega328. Si possible, ne les utilisez pas dans vos programmes, mais si vous le devez, vous devrez peut-être débrancher les pièces de ces broches lors de la programmation de l'Arduino.
• Les broches SDA et SCL pour la communication i2c sont en fait respectivement les broches A4 et A5. Si vous utilisez une communication i2c, les broches A4 et A5 ne peuvent pas être utilisées à d'autres fins.

Étape 16: Programmation de votre Arduino

Débranchez d'abord toute alimentation externe pour éviter de court-circuiter 2 alimentations différentes. Attachez maintenant un adaptateur USB vers série à l'en-tête juste derrière l'alimentation mini USB. Connectez-le comme suit:

Adaptateur Arduino USB vers série

GND GND (terre)

VCC VCC (puissance)

DTR DTR (broche de réinitialisation)

TX RX (données)

RX TX (données)

Oui, les broches TX et RX sont inversées. TX est la broche de transmission et RX est la broche de réception, donc si vous aviez 2 broches de transmission connectées ensemble, il ne se passerait pas grand-chose. C'est l'un des pièges les plus courants pour les débutants.

Assurez-vous que le cavalier de l'adaptateur USB vers série est réglé sur 5 V.

Branchez l'adaptateur USB vers série sur l'ordinateur, sélectionnez le port COM approprié (cela dépendra de votre ordinateur) et la carte (Arduino UNO) dans le menu Outils de l'IDE Arduino (téléchargé depuis Arduino.cc), puis compilez et téléchargez votre programme.

Étape 17: Tester avec une esquisse clignotante

La première chose à faire est de faire clignoter une LED. Cela vous familiarisera avec l'IDE Arduino et le langage de programmation, et garantira que votre carte fonctionne correctement. Accédez aux exemples, recherchez l'exemple Blink, puis compilez et téléchargez sur la carte Arduino pour vous assurer que tout fonctionne. Vous devriez voir la LED attachée à la broche 13 commencer à clignoter à intervalles de 1 seconde.