Arma tu Arduino
Para armar tu propio Arduino lo primero es ir de compras:
- Acá encontrarás una lista de partes que puedes imprimir y llevar a los almacenes para que no se equivoquen con ninguno de los componentes.
- Desafortunadamente no se consigue todo en un solo almacén. Aquí están los sitios en Bogota y una lista de los componentes que venden y sus precios.
Una vez tienes tu bolsa de compras hay que familiarizarse un poco con toda esa cantidad de piezas sueltas para poder reconocerlas y conectarlas debidamente. A continuación realizamos una descripción por etapas de armada para que vayas entendiéndo que función cumplen los componentes al conectarse entre sí.
* Protoboard
El dispositivo mas básico y grande, que permite conectar los otros facilmente, es la protoboard. Esta hecha para poder comunicar dos elementos conductores (alambres, patas de dispositivos, fuentes de voltaje) sin necesidad de soldarlos, sino simplemente al introducirlos en dos o mas agujeros que por debajo estan interconectados. No todos los agujeros de la protoboard estan comunicados entre si. Este es un diagrama simple de su funcionamiento, las franjas grises muestran lo que seran lineas de conduccion separadas: tiras metalicas dobladas para agarrar los alambres.
Adaptacion del dibujo de Elisa Canducci, en el Arduino Booklet.
Asi que en los agujeros de la protoboard entraran las paticas o pines de las piezas para ser conectadas entre si. Entonces lo primero es familiarizarse con cada pieza, entender un poco la idea de su funcionamiento basico y como se relaciona con otras, ademas de poder identificar sus partes y como es representada en el diagrama de ensamblaje.
* Etapa de Alimentación o regulación de voltaje
Este grupo de componentes se encargará de darle poder a tu Arduino de forma segura y estable. Arduino funciona con un voltaje de 5 voltios (V) corriente directa (DC). Para poder escoger entre muchas fuentes distintas de alimentación en esta etapa se organiza un pequeño circuito que convierte una fuente de voltaje DC cualquiera, entre los 6 y los 18 V, en una salida de 5 V regulada.
La fuente de voltaje
Hay diferentes opciones para alimentar tu Arduino. Cualquier fuente de voltaje entre los 6 y los 18 voltios (V.), y con mas de 250 mili-Amperios (mA) de capacidad de corriente hará que prenda y se pueda programar. Sin embargo en el desarrollo de proyectos será deseable que la capacidad de corriente sea mayor y que el voltaje extra no sobrecaliente el regulador de voltaje. La fuente genérica óptima sería de 9 v. y 1000 mA. Todo adaptador tiene esos dos datos, voltaje y corriente. La corriente de las pilas está específicada en aquellas que son recargables.
En el diagrama la doble flecha hacia arriba con el letrero de 12v representa el punto donde se conecta el polo positivo de la fuente de voltaje y el segmento subtitulado por GND (Ground = Tierra) representa la conexión del polo negativo. Para poder conectar la mayoría de estas fuentes a la protoboard se podrá usar el conector de dos pines
Regulador de Voltaje 7805
El regulador de voltaje recibe un voltaje de 6 a 18 voltios en la entrada (fuente conectada entre ENTRADA (+) y TIERRA (-), y saca un voltaje de 5 voltios entre SALIDA (+) y TIERRA (-).
Condensadores electrolíticos
Los condensadores relacionan dos variables sumamente interesantes para la manipulación electrónica: una carga eléctrica almacenada y el tiempo que demoran en almacenar o soltar esa carga. En otras palabras son dispositivos muy básicos que introducen la variable tiempo en los circuitos. Arduino utiliza dos tipos de condensadores: cerámicos y electrolíticos. Los condensadores electrolíticos tienen una mayor capacidad que los cerámicos pero a diferencia de aquellos tienen polaridad y debe tenerse mucho cuidado en conectarlos en el sentido correcto.
El símbolo del centro representa un condensador con polaridad, la línea curva indica el lado negativo. En la fotografía está resaltado el dibujo sobre el tubo del condensador que señala la pata negativa.
A la derecha aparece la etapa del circuito en que son usados los condensadores electrolíticos C1 (10 microFaradios) y C2 (1 microFaradios). En este caso concreto, al estar un condensador grande (C1) a la la entrada y uno pequeño (C2) a la salida del regulador de voltaje, forman un sistema de amortiguación o, mejor dicho, filtrado, para disminuir el efecto de saltos o picos de voltaje.
La etapa de regulación de voltaje armada:
* El microcontrolador (Atmega8 o Atmega 168)
El microcontrolador es la pieza principal, que contiene la unidad de procesamiento, la memoria para el archivo y ejecución de programas, y los puertos de entradas y salidas (I/O). Como prácticamente cualquier circuito integrado, cada una de sus patas cumple funciones específicas, es importante aprender a reconocerlas (contarlas) y ubicarlas según diferentes maneras de representar el dispositivo. En la imagen, tres maneras de representarlo: el dispositivo físico, su representación funcional por paticas, y su representación en el diagrama de Arduino donde la numeración de las patas se acomoda gráficamente según lo requieran las conexiones a realizar.
Recomendamos, por seguridad, que la ubicación en la protoboard del Atmega esté lo más lejos posible de la fuente de voltaje, pero esta puede cambiar según el capricho de cada uno y el método de comunicación a usar con el PC (USB o serial DB9). Recorre el resto de la guía y toma una decisión después de entender todas las partes básicas.
* Etapa de Reloj
Todo computador funciona a una cierta frecuencia de trabajo. En el caso de los PCs este dato suele relacionarse con la velocidad del procesador en Mega o Gigahertz. En el caso del Arduino el compás está marcado por un cristal de cuarzo que oscila electrónicamente 16 millones de veces por segundo (16 Mhz.) y dos condensadores cerámicos.
Los condensadores cerámicos
Estos son condensadores sin polaridad, es decir que da igual la pata que se escoja para conectar a uno u otro lado y parecen físicamente como una lenteja con patas. Suelen ser de capacitancias mucho menores que las de los condensadores electrolíticos. En este caso usamos condensadores de 22 picoFaradios.
Oscilador con cristal de cuarzo
El oscilador de 16 MHz (Q) tampoco tiene polaridad. Al conectarse entre los pines especiales 9 y 10 del Atmega8 y de ahí salir en paralelo con los dos condensadores cerámicos a tierra, forman la etapa de reloj tal como se indica en el diagrama de la derecha.
* Etapa de Reset
Con una resistencia y un pulsador el Arduino tendrá un botón que permitirá reiniciar su funcionamiento en cualquier momento para poderlo reprogramar.
Resistencias
Las resistencias son muy simples pero su uso es muy frecuente, sobretodo en el manejo de las variables de voltaje y corriente a lo largo de un circuito electrónico aprovechando la muy sencilla Ley de Ohm.
Tampoco tienen polaridad pero es importante aprender a reconocer su valor en ohmios según su código de colores. En internet hay mucho sitios que lo explican brevemente como este. Para esta etapa utilizamos la resistencia, R1, de 10 kilo-ohmios, cafe-negro-naranja (nótese que en el gráfico de más abajo dice R1–10K y no R 110K).
Pulsador N.A. (Normalmente Abierto)
Superbásico. Es un botón que cierra el contacto eléctrico entre sus patas al oprimirse.
Su representación en el diagrama del Arduino (centro arriba, S1) está un poco complicada para la que normalmente se usa (abajo de esa).
El pulsador se conecta junto a la resistencia de 10K al pin 1 del Atmega8 para configurar la etapa de Reset tal como se muestra en el gráfico de la derecha. La bolita de 5 V señala la salida de 5 voltios del 7805.
* Etapa de indicador de funcionamiento
Un pequeño bombillo llamado LED nos avisará que todo esta bien con nuestro Arduino cada vez que oprimamos el botón de reset.
LEDs
L.E.D. Diodo emisor de luz. Son bombillitos que en principio usaremos para saber si el Arduino está funcionando o que podemos programar para darnos señales del funcionamiento del código cuando ya esta corriendo un programa en el Atmega.
Tal como aparece en el gráfico de la derecha, el LED se conecta en serie con la resitencia (R2) de 1K, rojo, rojo, cafe. Esta resistencia permite restarle voltaje al LED, pues del pin del Atmega salen 5V y el LED sólo aguanta 3V.
* Etapa de comunicación serial
Esta parte del circuito se encarga de comunicar al Arduino con un computador, tanto para poderlo programar, como para, opcionalmente, conectarlo con aplicaciones multimedia que usen sensores o actuadores relacionados al despliegue de video, sonido, texto, internet, etc.
Por lo pronto hay dos opciones, crear un puerto DB9 (el conector de los mouse viejos) o un USB. Proximamente tendremos imágenes de la board que se consigue en colombia para la conexión USB. Para la conexión serial, en el diagrama de abajo apare la configuración del chip 7404N y su conexión con el cable DB9.
Diagrama general
Después de haber reconocido cada una de las piezas será sencillo armar tu Arduino siguiendo el diagrama de conexiones. Recuerda que los números de los pines corresponden a la numeración de las patas de un chip, tal como se explicó más arriba.
El gráfico que aparece en la página oficial tiene una serie de errores que el anterior esquema corrige.
Correcciones ya realizadas en el diagrama: los pines 1 y 2 del 7404 (IC1) estaban conectados al contrario; el pulsador (S1) estaba conectado después de la resistencia (en serie) y por el contrario debe ir al pin 1 del Atmega y por el otro lado a tierra; el pin 5 del conector serial no debía ir al LED sino a tierra (en este caso da igual conectarlo al pin 7 del 7404 que también va a tierra); otro error, los símbolos de los capacitores cerámicos tenían polaridad.
!Fotos del montaje.
Algunas fotos antes de montar el 7404:
Bootloader
Una vez armado hay que cargarle un programa que permitirá subir los sketch que se hagan en el software de Arduino y que permitirá usar la conexión serial sin problema.
Y listo ya puede empezar a programar su Arduino