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Author Topic: Littleduino - Un arduino compatible, minimalista y de bajo coste  (Read 9570 times)
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Littleduino
 

¡ATENCIÓN! esto es una versión aun en desarrollo, así que aun no puedo asegurar su funcionamiento.

Un poco de como surgió la idea
Debido a que un profesor me "pillo" mirando la pagina de arduino.cc smiley-sweat me propuso que diera como una pequeña charla acerca de todo este mundillo, lo bueno de todo esto es que aun no la he dado y la gente esta más interesada en tener una placa y saber utilizarla que una charla a secas ( la teoría es aburrida ). El único problema es que la mayoría de la gente esta dispuesta a pagar unos 15 €, pero con una placa duemilanove y algunos componentes el precio seria mucho superior por lo cual en vez de ser la mayoría de la clase interesada pasarían a ser 4 o 5, ya que digamos es algo que no tendría mucho que vez con el curso.

En lo primero que pensé fue es en los kits de la vinciduino pero teniendo en cuenta que el 90% de ellos nunca a soldado con estaño y el otro 10% a soldado componentes grandes seria una locura ponerles a soldar SMD, así que necesitaba algo un poco más fácil de montar y económico claro esta, de aquí este diseño minimalista.

Descripción
La idea de Littleduino es tener con los mínimos componentes y con el mínimo coste una plataforma compatible con arduino donde empezar a aprender, sobretodo para la gente que no sepa mucho de electronica y menos aun de microcontroladores.

El diseño es una placa de casi 5x5cm para hacerla con el servicio de PCB en iTeadstudio ($9,90 + envió 10 placas) pero el problema es que la placa arduino mide de alto 2.1in y la que he diseñado yo 1.96in (una diferencia de 3.5 mm), pero los header tiene un desfase de ±1mm así que yo creo que con los conectores orientados un poco hacia fuera los shields de arduino entrarían perfectamente.

Los componentes como veis en la placa son lo más basico que he encontrado, menos los reguladores de voltaje que fueron los más económicos que puede encontrar por ebay, que son los AMS1117 de 5.0V y 3.3V, pudiendo sustituir el de 5.0V por otro con un encapsulado más grande ( no me acuerdo como se llama smiley-roll-sweat ).

Ya para acabar y no enrollarme mucho más seria los costes por cada placa, que seria con todos los componentes sin el ATmega8/168/328 de unos ±4,00 €, dependiendo luego del uso que se le quiera dar seria comprar el ATmega que queramos, por ejemplo para este cursillo tenia pensado darles a elegir, la gente que vaya hacer cosas básicas con el pues un ATmega8 que aunque parezca poco 7 kb los únicos ejemplos que creo no puedes hacer del IDE son los de la placa Ethernet y SDcard, luego ya a quien le guste más grande por que quiera continuar aprendiendo pues podría elegir un ATmega168/328 pero para esa gente ya les recomendaría comprarse más adelante una oficial.

Por ultimo nos falta el adaptador UART que en http://www.ebay.es/itm/a/110760144325 nos sale por 2,34 €

En conclusión el coste del Littleduino con ATmega8 más el adaptador UART rondara los ±9,00 €, dejando un margen para los componentes, cables, etc... y de esa manera poder hacer más ejemplos por un precio reducido, pero eso si que cada uno se monte la suya  smiley

Archivos

Aquí es donde pongo mi petición y dudas  smiley-razz

Como veis traigo la tarea echa, pero yo no soy ningún experto y quería pedir a la comunidad si puede mirar por encima que no pudiera haber algún error antes de pedir las primeras placas, he utilizado el DRC de itead y no me da ningún error, así que supuestamente la PCB es correcta. El cam también lo he echo con el archivo de iTead y los he revisado con el ViewMate pero el archivo **NC Drill**.TXT me da error y no se como verlo para saber que están bien situados.

Podéis también sugerir, tener en cuenta que los componentes son los más baratos y abundantes de ebay para reducir costes en pequeños pedidos.

Ya por ultimo dar las gracias por adelantado a todos los que contesten smiley


PD: No seáis muy duros en cuanto a fallos ya que es la primera PCB que hago seriamente para encargar.


Un saludo!

« Last Edit: February 28, 2012, 06:10:13 pm by JRodrigo » Logged


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Pues la verdad es que tiene muy buena pinta. Este fin de semana la miraré a ver si encuentro algo raro. Para ir revisando la placa, ejecuta las DRU pero con una configuración 10-10, 10mil separación entre señales y 10mil grosor de pistas. No bajes de 8mil a no ser que sea estrictamente necesario.

Muy buen trabajo, si señor y enhorabuena.
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Wuenas, me he leído tu post y me vienen a la cabeza un montón de preguntas, espero que no te molesten, piensa que no he estudiado nada de electrónica y todo lo que hago es copiar lo que veo por la red, eso si, casi siempre con materiales reciclados, así que tu pcb está a años luz de lo que yo pueda hacer:
Porqué la separación de los pines digitales siguen el standard Arduino???, si la cuestíon es abaratar costes y  quieres hacer una un escudo
te encontrarás con los problemas de siempre.
Porqué reduces tanto el tamaño de la pcb?, es por reducir el precio en iTead????, a menor tamaño menor coste???
Porque no reducir el coste añadiendo material reciclado, como las clemas que hay por todas partes y así ahorrarte el conector DC?
Por cierto he montado un par de paperduinos e incluyendo el zocalo y el ATmega168 el precio que rondaba era ese, unos 10-12€ , eso si, tu pcb tiene una pinta muy profesional, a seguir así, espero que funcione todo bién y que tus compañeros de clase se aficionen, que es de lo que se trata.
Saludos
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yo le haría una linea extra de pines como en la vinci para poder hacer shields más fácilmente.
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Buen trabajo @JRodrigo. El diseño te ha quedado genial.
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Trabajando en ...

    * Control Domotico (En montaje ...)
    http://casitadomotica.blogspot.com/
 

[url=https://bitbucket.org/fmalpartida

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Doble gracias por adelantado @fm, he actualizado los archivos con los 10mil de separación, había utilizado la "recomendada" por iTead de 8mil, las pista las he echo con 16mil de ancho minimo ya que he leído por hay que iTead no es muy fino para cosas muy pequeñas, osea que se las come y te llegan las PCB sin pistas o los planos de masa cortados.

- Pistas modificadas

Wuenas, me he leído tu post y me vienen a la cabeza un montón de preguntas, espero que no te molesten, piensa que no he estudiado nada de electrónica y todo lo que hago es copiar lo que veo por la red, eso si, casi siempre con materiales reciclados, así que tu pcb está a años luz de lo que yo pueda hacer

En verdad yo estoy como tu, estoy haciendo un ciclo de electricidad y lo único que nos han enseñado de electrónica a sido kirchoff.., todo lo que he aprendido a sido de desmontar todo lo que a pasado por mis manos y todo lo que encuentro por Internet, llevare un año con arduino y estoy encantado, antes como mucho puertas logicas y transistores...

Así que te animo siempre a hacer más, yo esta es mi primera PCB que voy a encargar y espero que no sea la ultima smiley

Porqué reduces tanto el tamaño de la pcb?, es por reducir el precio en iTead????, a menor tamaño menor coste???
Porque no reducir el coste añadiendo material reciclado, como las clemas que hay por todas partes y así ahorrarte el conector DC?

El servicio más barato de iTead son 10 PCB's de 5x5 cm por $9,90 + envió por $4,00 AirMail Registrado, así que más o menos cada placa sale por ±1,00€.

Siempre que sean clemas normales podrás ponerlas por que he puesto lo mismo que sugerí y le pusieron para la vindicuido, pero al modo parche de manera que creo que puede darte la flexibilidad de utilizar una clema con un paso de 2mm hasta 4mm aprovechando el agujero del Power Jack.



Por cierto he montado un par de paperduinos e incluyendo el zocalo y el ATmega168 el precio que rondaba era ese, unos 10-12€ , eso si, tu pcb tiene una pinta muy profesional, a seguir así, espero que funcione todo bién y que tus compañeros de clase se aficionen, que es de lo que se trata.

Haber si hay suerte y sale bien, tengo que calcular un poco más el precio de los componentes que una vez los tenga claros pondré una lista con su respectiva búsqueda en ebay.

Porqué la separación de los pines digitales siguen el standard Arduino???, si la cuestíon es abaratar costes y  quieres hacer una un escudo te encontrarás con los problemas de siempre.
yo le haría una linea extra de pines como en la vinci para poder hacer shields más fácilmente.

Es algo que se me paso por la cabeza muchas veces, pero que por miedo a la falta de espacio no puse desde el princio y al acabar intente ponerlo igual que la vinciduino para mantener un estándar de Shields de prototipo pero esta el regulador de voltaje de 5V, así que lo deje pasar, ya que yo hago las placas de prototipo doblando un poco los pines en zig-zag, no queda mal y funciona bien, ver imagen:  smiley



Igualmente todos los archivos estarán a disposición de todos, para que cada uno la pueda modificar a su gusto, aunque no descarto crear hermanas con la hilera modificada.

@flico gracias!

Un saludo a todos y mil gracias!
« Last Edit: February 20, 2012, 06:56:23 pm by JRodrigo » Logged


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Una cosilla sin haber visto el esquematico: el diodo de "proteccion" donde lo has puesto no vas a conseguir gran cosa, me explico: ese diodo tendra una caida de 0,7V y poco mas. Si auiere poner un diodo de proteccion, ponlo en la salida a de 5V del USB por si las moscas, pero poco mas. Donde has puesto el diodo pon un polyswitch, un fusible rearmable para limitar la corriente que va a consumir la placa unos 200-500mA.

Ojo con los consumos elevados porque el regulador de 5V a 15V vas a tener que dispar 5W y eso son muchos watios. Con la superficie que tienes no creo que disipes mas de 2-3W.

El finde me lo miro con tranquilidad que ahora ando un poco empanado.
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El diodo de protección lo he puesto para evitar polaridades inversas, ya que si lo conectas con la polaridad invertida no te puedes cargarte algún componente? smiley-confuse

Me estado mirando lo del polyswitch y no es mala idea, colocarlo después del "PWR_SEL" como protección y limitador de la corriente para los reguladores funcionen como máximo a 500 mA para evitar sobrecalentamientos, pudiendo ser opcional sustituible por un puente. Aunque por la parte USB el adaptador UART que he puesto trae un fusible.

He encontrado este http://www.ebay.es/itm/a/260933595966 que limita a 0.5A pero no se mu bien como funcionan que tenga un voltaje de 72V no quiere decir que tenga que trabajar a ese voltaje, si no que cuando la intensidad que pasa por el mismo supere 0.5A abrirá el circuito no?

Yo por ahora esta parte la dejo como pendiente.



Para la disipación me oriente un poco con lo que hicisteis vosotros en la vinciduino ( http://webdelcire.com/wordpress/archives/1426 ), por lo que me dio tirando a la baja fueron 2W y por eso pense que a 15V a 200mA, pero sino también puedo poner detrás de la placa un tabla con la intensidad recomendada para cada voltaje:
  • Vin mínima 6 o 7 V
  • 9V max. 500 mA
  • 15V max. 200 mA

Tengo que mirarme detalladamente los datasheets del regulador de voltaje AMS1117 y la caída de tensión del diodo para determinar el voltaje mínimo.

Un saludo y gracias por tus aportaciones fm siempre me ayudan mucho!
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Bueno, pues lo prometido es deuda. Aquí tienes mis comentarios sobre el esquemático y PCB.

Como he dicho, me gusta el formato, tamaño y la verdad es que es una placa muy simpática. Has hecho un muy buen trabajo.

Cosillas que modificaría:
1. No pondría el diodo a la entrada, el 1N4004 te va a meter una caída "importante" en la entrada del regulador. No veo que aporte gran cosa, tienes un regulador donde, tanto el MC33269D como el 1117, están protegidos contra cortos. Lo cambiaría por un PTC para que no superar la corriente que quieres proporcionar. Si mantienes el diodo, pues cambia la serigrafía y pon que se tiene que alimentar entre 7V a 15V. Tampoco veo la protección contra inversión de polaridad en la entrada teniendo en medio al regulador.

Si miras el datasheet del MC33269 tienes unas gráficas muy majas donde te dicen la superficie de cobre que debes tener para disipar X potencia sin que entre de forma esporádica el circuito de protección del regulador. Para 200mA a 15V va a funcionar bien.

El poly cuando especifican 72V, es la tensión máxima que aguanta, el corte se produce por corriente. Comprueba en las especificaciones el parámetro "trip current".

2. El condensador de entrada al regulador de tensión de 5V, lo subiría a un rango entre 0,33uF a 1uF, siguiendo las recomendaciones del fabricante.

3. Pondría un condensador de desacoplo a la entrada del regulador de 3.3v para mejorar la respuesta ante transitorios.

4. Especifica un NCP1117 por defecto, de un plumazo reduces el precio de todo en un poco menos de 1€ con los dos reguladores, pero tendrás que poner un condensador de 10uF como aconseja el datasheet en la entrada.

5. Quizás el comentario más importante, no veo ningún desacoplo en las alimentaciones del micro. Deberías poner un desacoplo de 0,1uF en las alimentaciones: AVCC y otro en VCC, también le pondría un desacoplo a la entrada de AREF de 0.1uF.


En el PCB:

1. Me gusta mucho que el cristal esté tan cerca del micro, intentaría acercar un poco más los condensadores de 22pF.

2. en la capa inferior desplazaría a la izquierda las pistas que hay cerca de los pines analógicos para que estos estén completamente rodeados de masa en la cara superior e inferior.

3. la referencia analógica intentaría que fuese rodeada de masa hasta el propio pin.

4. El layout lo veo bien.

Generales:
1. Repasa algunas pistas que no estén a 45 grados (no es ningún problema, y mucho menos a las frecuencias a las que trabajas) pero es buena práctica no coger vicios.

2. ¿Por qué usas componentes mixtos SMD y TRH? Lo veo bien para el ATmega, pero no sé para los LEDs, resistencias y condensadores no te sabría decir, es cuestión de gustos.

3. Para que la vida te resulte más cómoda, trabaja sobre un "grid" de 50mil.

Con respecto al proceso de iTead, ahora por fin te verifican todas las placa y puedes conseguir que todas las 10 placas que te llegan estén bien usando pistas de 6mil. Pero, aunque el fabricante llegue a esos tamaños si tu diseño no lo necesita no es necesario llegar a esos tamaños. 16 mil es muy generoso y están muy bien. Por norma general a mi no me gusta bajar de 8mil a no ser que lo necesite.

Si te soy sincero, limitaría la corriente a 200mA en todo el rango de operación.

No me he revisado los gerbers, lo siento.

Enhorabuena por el trabajo que has hecho y un saludo.
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@fm gracias por tu ayuda! no te preocupes por los gerbers los mire con ViewMate y parecen correctos, sino ya me los echara para atrás iTeas.

Esta noche me voy a poner a saco haber si este fin de semana pueda hacer el pedido, lo que tengo un par de preguntas. smiley-razz

2. El condensador de entrada al regulador de tensión de 5V, lo subiría a un rango entre 0,33uF a 1uF, siguiendo las recomendaciones del fabricante.
[...]
5. Quizás el comentario más importante, no veo ningún desacoplo en las alimentaciones del micro. Deberías poner un desacoplo de 0,1uF en las alimentaciones: AVCC y otro en VCC,
[...]

De los condensadores de los reguladores cuales serian más importantes a la hora de prescindir de alguno por espacio, los de 0,1 uF (que los cambiare por los que me has dicho) o los que son un poco más grandes de 10 uF?

1. Repasa algunas pistas que no estén a 45 grados (no es ningún problema, y mucho menos a las frecuencias a las que trabajas) pero es buena práctica no coger vicios.

Entonces como se tendrían que hacer a 90º? no he entendido muy bien a que te refieres smiley-small

2. ¿Por qué usas componentes mixtos SMD y TRH? Lo veo bien para el ATmega, pero no sé para los LEDs, resistencias y condensadores no te sabría decir, es cuestión de gustos.

Mi idea es que esta placa pueda montarla cualquier persona sin conocimientos, que sera el 90% de la clase que tendré, y si los pongo a soldar toda la placa con SMD se pueden cagar en mi la mitad, por eso casi todo los componentes los he puesto TRH, menos los reguladores que esos son más pequeños que los del tipo TRH y son difícil de poner mal así que podria ser ese su primer contacto con el SMD.

3. Para que la vida te resulte más cómoda, trabaja sobre un "grid" de 50mil.

La puse a 5mil para la serigrafía trasera de la placa y se me olvido ponerla normal, pero normalmente uso 50mil en excepciona esta placa que ha sido a 25mil.


Si te soy sincero, limitaría la corriente a 200mA en todo el rango de operación.

200 mA si la placa la ponen a trabajar a 15V no? si por ejemplo la utilizaran con una pila de 9V tendría que disipar 2W y no se calentaría demasiado no? pudiendo poner un polyswitch de 500 mA

Un saludo y gracias otra vez por tu ayuda!
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Mañana te contesto a todo, las pistas a 45 grados, hay algunas que no llegan. Intenta evitar codos de 90 grados, casi todas las tienes bien puesta y me ha gustado verlas. Pero si te fijas en la de la entrada del jack, no es de 45 grados. Son pijadas, pero ...

También puedes poner resistencias de 1/8W en los LEDs que son mas pequeñas.
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Bueno pues vamos a resolver algunas de las dudas que te han surgido.

Yo pondría los desacoplos en las líneas de alimentación usando unos tántalos de 0,1uF, no son muy grandes y funcionan relativamente bien. Si no te caben los que son un poco más grandes (10uF), mínimo intenta buscar unos tántalos de 0,33uF o 1uF (estos cuestan unos 0,30€ la unidad). Lo que no quitaría jamás son los desacoplos.

El único que puedes quitar es el de AREF si no tienes intención de usar una referencia analógica externa y si la usas debes tener en cuenta que las lecturas te van a bailar más que John Travolta en Fiebre del Sábado noche (lo siento el símil es de mi época).

Yo limitaría con un PTC de 200mA en todo el rango de alimentación. La gracia que tiene el PTC es que si le pides más de la cuenta al chisme va a cortar por lo sano. Creo que sería interesante, simplemente. Con 200mA puedes hacer muchas cosas y si vas a conectar un motor o cosas que consuman mucho, nunca deberían ir a través del regulador.

Aquí te dejo alguna imagen de las cosas a las que me refiero con 45º.


* OK.png (10.12 KB, 341x348 - viewed 21 times.)

* mejor.png (9.95 KB, 351x381 - viewed 20 times.)
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@jm he añadido todo lo que me has sugerido en la medida de lo posible.

El polyswitch de 200 mA lo he puesto en la entrada Vin sustituyendo el diodo por que no me entraba por ningún lado y creo que hay ya protege el regulador de voltaje de 5V y como me dijiste los AMS1117 ya incorporan dentro diodos de protección, lo bueno es que el conversor USB a UART que voy a utilizar ya lleva un polyswitch así que el USB también queda protegido.

Creo que he puesto todos los desacoplos y no se me ha olvidado ninguno, también he aumentado el condensador de la entrada del regulador a 1uF y los dos de salida los he conservado con 10uF.

También le puesto un desacoplo al AREF (creo que situado correctamente) pero no le podido rodear de masa el pin por falta de espacio y me interesa que el calor del regulador se disipe bien y no se queme nadie.

Así es como queda el esquema: http://jra.so/littleduino/littleduino_rev.a_schematic.pdf

Me queda comprobar que todos los componentes tienen bien puesto el "lead spacing" y actualizo los demás archivos!
« Last Edit: February 27, 2012, 03:51:10 pm by JRodrigo » Logged


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Un par de comentarios.
- Deberías quitar el condensador C6, y
- Poner un condensador de 0.1uF en las siguientes entradas del AVR: AVCC y VCC.

C6 no hará nada cuando lo alimentes de a través del conector USB.
« Last Edit: February 26, 2012, 04:17:52 pm by fm » Logged

   

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He cambiado el condensador C6 de sitio y lo he puesto después del 'jumper' , ya que comparten condensador VCC y AVCC, no?

Dejo aquí los archivos actualizados:

Entonces con este ultimo cambio la doy por 'bueno' el esquema y mañana por la noche si nadie se opone (como si fuera una boda) o sugiere algo más are el primer pedido a iTead, haber como sale la cosa.

Mañana aparte tengo una mini exposición para contarles un poco de que va el mundo de arduino, aunque seguramente acabare llevandome un par de placas por que seguro que les gusta más tocar que escuchar, así que mañana también sabre los interesados que hay.


Un saludo y mil gracias por tu ayuda fm, que sin ella podría haber salido un desastre de estas placas  smiley-sweat


PD: me diste envidia de las vinciduino en 3D y me dedique a perder el tiempo aprendiendo como se hacia eso smiley-razz



* littleduino_rev.a_3d_fry.png (486.9 KB, 1099x959 - viewed 63 times.)
« Last Edit: February 27, 2012, 08:23:11 pm by JRodrigo » Logged


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