Paperduino. Arduino-PCB

Descripción

Pues sí, otra variante de Arduino, y más concretamente de Paperduino.
Cuando ví por primera vez Paperduino, me quedé asombrado de lo que me pareció una idea tan simple (http://lab.guilhermemartins.net/2009/05/06/paperduino-prints/), pero al realizarlo me dí cuenta de que el proceso de soldadura se hacía bastante complicado. Por ello pensé que sería mejor hacer una variante con circuito impreso.

El circuito es una simplificación de Arduino, es decir, no tiene convertidor USB-SerieTTL en la placa, ni conector de 6 pines para el ISP (si te parece chino lo que te estoy diciendo, no te preocupes, ya lo explicaré más adelante). Es un diseño sencillo muy similar al Arduino-Serial.

 He realizado algunas modificaciones respeto a diseño del paperduino original, por un lado le he añadido un conector para poder alimentar directamente el circuito con 5v, ya que cada vez es más común que tengamos por casa alimentadores viejos para mp3, móviles... que suministren esta tensión. Con lo que si queremos podemos simplificar todavía más el circuito y eliminar el regulador 7805. También he desconectado la señal ARef de 5V por si alguna vez queremos utilizar otra tensión de referencia para los convertidores analógico/digitales, y por último, la placa está preparada para el caso de que utilices un cable de programación FTDI que sea compatible con 5v, uniendo entonces los puntos FTDI-VCC (justo debajo del logo de txapuzas en la placa) podrás alimentar el chip con el propio cable FTDI (Repito, haz esto sólo si tu cable FTDI suministra tensiones de 5v)

He intentado mantener la distribución de los componentes del Paperduino, y que la placa sea lo más sencilla posible para poder realizarla sin proceso de fotograbado o plancha, (si quieres puedes hacerlo) sino simplemente transladando los agujeros de la pegatina "paperduino" a la placa, y luego con un rotulador dibujar las pistas.

Para programarlo necesitarás un cable FTDI (puedes realizar uno siguiendo las indicaciones de:
http://txapuzas.blogspot.com/2010/07/cable-de-programacion-para-arduino-ftdi.html).
Si utilizas este cable, debes tener en cuenta que el chip que utiliza trabaja con tensiones de 3,3v y el paperduino está alimentado a 5v, el pin 2 del conector FTDI (Vcc) no está conectado, de esta forma la placa no se alimenta de dicho pin, sólo de la batería o rectificador y no estropeamos el chip del cable. (es decir puedes tener el paperduino siempre conectado con una alimentación externa). no obstante si dispones de otro tipo de cable, que permita entregue una alimentación de 5v, la placa está preparada para que unas las dos alimentaciones mediante un puente (FTDI-Vcc).

Componentes

1     7805 Regulador de voltaje 2 LEDs (colores diferentes) 2     Resistencias 1K 1     Resistencia 10K 2     Condensadores 100 uF /25v 1     Cuarzo de 16 MHz 2     Condensadores de 22 pF (Tienen que ser cerámicos, parece que los de poliester dan problemas) 1     Condensador de  100nF 1     Pulsador de Reset 1     Atmel ATMega168, ATMega328P con bootloader (ver texto) 1     Zócalo de 28 pines

Barras de pines macho y hembras y una placa para PCB

(El precio no supera los 10€ !!!!)

Para realizar un sistema Arduino, podemos utilizar varios micros (el ATMega8 obsoleto, el ATMega168 o el ATMega328)

micro       Flash SRAM eeprom Compatibilidad

atmega8       8k   1K   512   Arduino Serial(28pin-OBSOLETO)

atmega168    16k   1K   512   Arduino Diecimila (28pin)

atmega328    32k   2k  1024   Arduino Duemilanove (28pin)

atmega1280  128k   8k    4k   Arduino Mega (sólo en SMD 64pin)


Con lo cual nos tenemos que quedar con el ATMEGA168 o el ATMEGA328, que podemos comprar en cualquier tienda de componentes electronicos, pero para que funcione con el editor de programas Arduino, es necesario que el chip esté grabado con un pequeño programa denominado "bootloader", que se ocupa de facilitar la futura grabación de nuestros maravillosos programas (en el argot de Arduino sketches).  Ahora viene la pescadilla que se muerde la cola, ¿cómo podemos grabar el bootloader en el micro, si se necesita el bootloader para grabar programas en él?. Tenemos varias soluciones:

Comprar el chip con el bootloader pregrabado

En internet puedes encontrar micros ya preparados (con bootloader), que puedes utilizar directamente (yo he comprado 2 ATMEGA328P en Ebay por 11€ los dos y portes incluidos!).

Comprar el chip virgen y grabar el bootloader con otro arduino

Tienes la explicación un poco más abajo.

Comprar el chip virgen y grabar el bootloader con un grabador
Mira este enlace: http://www.arduino.cc/en/Hacking/Bootloader

Comprar el chip virgen y grabar el bootloader con un cable paralelo modificado

Mira este enlace: http://txapuzas.blogspot.com/2009/12/paperbootloaderspp-grabacion-del.html

Realización

El método utilizado para la realización de la placa es con una placa de circuito impreso y las ayudas de unas pegatinas. Si quieres puedes utilizar el método habitual de fotograbado, pero un método a mi parecer más sencillo (y claro más "txapuzas") es el siguiente:

1 Descarga el archivo comprimido en zip e imprime el documento "Paperduino_v0" (lo tienes disponible en varios formatos más abajo, en apartado descargas).

2 Comprueba mediante la regla situada en el margen izquierdo del documento impreso que está a escala 1/1, es decir que la regla mide 250mm de longitud. Si no es así deberás modificar algún parámetro de tu impresora para que la impresión sea a escala natural.

3 Recorta la zona denominada "Lado cobre".

4 Recorta un trozo de la placa con las dimensiones de la pegatina recortada.

5 Pégala con algún adhesivo reposicionable o bien con cinta adhesiva a la placa por el lado de cobre (posteriormente eliminaremos esta pegatina).

6 Taladra todos los agujeros de inserción de componentes representados en la pegatina. (Es mejor taladrar desde el lado de cobre para que no aparezcan rebabas en las pistas)

7 Despega la pegatina del lado de cobre


8 Con un rotulador permanente y tomando como referencia los agujeros taladrados, copia las pistas a la placa.

9 Mete la placa en Cloruro Férrico

10 Recorta la pegatina del "lado de componentes" (Si quieres puedes pegar encima un trozo de "Aeronfix" transparente para protegerla.

11 Tomando algunos de los agujeros taladrados como referencia pega la pegatina "lado de componentes" a la placa

12 Vete soldando los componentes. Suele ser recomendable soldarlos en este orden:

1. puentes, zócalos y conectores. 
2. Resistencias
3. Condensadores
4. Diodos y transistores

Galería

Parece que a los "chicos" de complubot  les ha gustado Paperduino-Pcb:

y a yOPERO! :

Carga del Gestor de Programas (Bootloader)

Para cargar el bootloader, puedes utilizar un programador externo, un programador casero a través del puerto paralelo, o también puedes utilizar un Arduino como programador (datos recogidos de: http://arduino.cc/es/Tutorial/ArduinoISP.)

Tendrás que conectar el Paperduino de la siguiente forma:

 

Es decir:

Arduino        Paperduino

10             RESET

D11            D11

D12            D12
D13            D13

5v             5v

GND            GND

Y el proceso es siguiente:

1. Carga el programa ArduinoISP (File>Examples>ArduinoISP) a tu placa Arduino
2. Conecta los cables desde tu placa Arduino a la placa Paperduino tal y como está explicado arriba.
3. Selecciona en el menú Tools > Board la placa a la que corresponda el chip al que quieres programar el bootloader (El chip que utilizas en el Paperduino).
4. Usa el comando Tools>Burn Bootloader > Arduino as AVRISP.

Carga de Sketches

Una vez que el chip tiene el bootloader cargado (PaperBootloader) se ha convertido en un Arduino, y por lo tanto podemos cargar los sketches directamente desde el entorno Arduino.
Para realizar la carga de Sketches podemos utilizar el PaperFTDI o el PaperRS232, pero también podemos utilizar el chip FTDI de un Arduino. Para ello quitaremos el chip ATMega de la placa Arduino (con cuidado), y conectaremos el Arduino con el Paperduino de la siguiente manera:

 Es decir:

Arduino        Paperduino

0 (RX)         0 (RX)

1 (TX)         1 (TX)

Reset          Reset

5v             5v

GND            GND

Notas:

En el Arduino es necesario quitar el chip ATmega. 

Si quieres, puedes utilizar el conector FTDI, ya que salvo la alimentación tienes ahí todos los pines necesarios. 

En el paperduino tendremos el chip con el bootloader en el que queramos cargar el sketch. No es necesario alimentar al Paperduino, ya que toma la alimentación del Arduino.

Al utilizar el sistema de programación e la placa Arduino, tiene reset automático, es decir, no es necesario apretar el reset para programar el paperduino.

Desde el entorno Arduino eligiremos la placa que se corresponda con el chip instalado en el Paperduino (ATmega328P o ATmega168)

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Descargas

El esquema, descripción e imágenes están disponibles en el siguiente enlace:

El 17.04.2011 se actualizó el archivo de descargas

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Notas
Para la realización de este proyecto se han utilizado los programas: Arduino, Inkscape, Openoffice, Gimp, Picasa, Fritzing
Si encuentras algún fallo, se te ocurre alguna mejora, o simplemente quieres hacer algún comentario, te lo agradeceré: Gracias.  :-)