Material para oficinas com a Franzininho

Objetivo: Criar de forma colaborativa materiais para oficinas com placas Franzininho.

Licença:

Licença Creative Commons

Este obra está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.


Colaboradores nesse material

Fábio Souza  - e-mail: fs.embarcados@gmail.com

Daniel Quadros - e-mail dqsoft.blogspot@gmail.com

Colabore e coloque seu nome e e-mail na lista

Controle de atividades

Fábio Souza - informações iniciais sobre o projeto

Fábio Souza - Gravação do Bootloader

Fábio Souza - Hello World

Daniel Quadros - Montagem

Coloque a atividade que você irá fazer ou fez para ajudar nesse material. Se quiser colaborar e tem dúvida, entrem em contato com o Fábio Souza: fs.embarcados@gmail.com


O que é a Franzininho

A Franzininho é uma placa com ATtiny85 compatível com o Arduino. Ela foi desenvolvida para as atividades do Arduino Day nos 13 FAB LAB Livre SP. O circuito em face simples e com componentes PTHs, facilita o uso da placa em oficinas de solda. Por ser compatível com a plataforma Arduino, pode ela também pode ser usada para atividades  de programação tanto para iniciantes como para pessoas com conhecimento avançado em Arduino. Ela pode ser facilmente fabricada usando máquinas CNCs ou através de processo de corrosão de PCI caseiros.

Com um pequeno form factor e com um microcontrolador versátil, permite o desenvolvimento de diversas aplicações, desde circuitos simples a aplicações mais elaboradas.

O projeto é open hardware e você pode reproduzir, modificar, montar na sua casa, FABLAB, makerspace, etc. A proposta é que todos possam montar o seu Arduino, entender como funciona o circuito e usar a criatividade para aplicar e criar novos circuitos e projetos.


Características da Franzininho

A Franzininho tem como controlador o ATtiny85 e alguns componentes para interface com a USB e alimentação. A seguir serão apresentadas as características do seu hardware.

Hardware

A placa Frazininho foi feita originalmente no software Eagle. O projeto está no github:

O circuito da Franzininho não é nada de outro mundo. Ele foi baseado nas placas Arduino Gemma, Disgispark, que usam o ATtiny85 microcontrolador. Veja o esquemático:

 

FranzininhoRV1sch.png

Figura 1 - Esquemático da Franzininho

 

Conforme exibido na figura 1, a Franzininho possui um hardware bem enxuto. Para facilitar a produção, a placa foi desenvolvida em face simples e os componentes são todos PTHs. A seguir é exibido o layout da PCB.

FranzininhoRV1brd.png

Figura 2  - Layout da Franzininho

 

A placa possui dois LEDS, um para indicar a alimentação (ON) e outro para uso geral(LED), ligado ao pino PB1 do ATtiny85 (esse LED que geralmente usado para o blink).

 

O conector USB foi feito na placa para reduzir custo de fabricação, porém para que tenha um bom encaixe no computador é necessário que a PCB tenha espessura de 2,4 mm.

Pinagem Franzininho

Para facilitar a customização e uso do microcontrolador, todos os pinos do ATtiny85 estão disponíveis no header de I/Os. A figura a seguir exibe os pinos e a tabela 1, suas respectivas funções:

 

FranzininhoRV1pins.png

Figura 3 - Pinagem da Franzininho

 

PINO

ATTINY

Entrada analogica

PWM

I2C

SPI

Alt Função

P0

PB0

 

PWM0

SDA

MOSI

 

P1

PB1

 

PWM1

 

MISO

LED

P2

PB2

A1

 

SCL

SCK

 

P3

PB3

A3

 

 

 

USB+

P4

PB4

A2

PWM4

 

 

USB-

P5

PB5

A0

 

 

 

RESET

 

Lista de materiais da Franzininho RV1

Referência

Descrição

C1

Capacitor Cerâmico 100 nF x 50 V

C2

Capacitor eletrolítico 10 uF x 35 V

D1

Diodo Zener 3,6 V 0,5W

D2

Diodo Zener 3,6 V 0,5W

D3

Diodo  1N4148

IC1

microcontrolador ATTINY85 - 20PU

SQ1

Soquete Para CI Torneado 8 pinos

JP3

Barra de pinos estampada 15 mm 1x40 180º

LED

Led 3mm Amarelo Difuso

PWR

Led 3mm Verde Difuso

R1

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 68 R

R2

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 68 R 1/4 W

R3

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K5 1/4 W

R4

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K 1/4 W

R5

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K 1/4 W

RESET

Chave Tactil 6x6x4 mm

Placa

placa de circuito impresso 2,4 mm

Link para projeto no github

O projetos é open hardware e está disponível no github sob licenças CC-SA-4.0.

Motagem

Identificando os componentes

FrMontagem_Componentes.jpg


Resistores

FrMontagem_Resistores.jpg

O valor dos resistores é indicado pelas faixa coloridas. Os resistores possuem quatro faixas, sendo a última dourada (indica a tolerância de 5% nos valores)

Capacitores

FrMontagem_Capacitores.jpg


LEDs

FrMontagem_LEDs.jpg

Os LEDs possuem polaridade. O terminal mais comprido é o positivo. Você pode conferir a polaridade usando uma fonte de 3 a 9 VDC e um resistor de 1K, montando o circuito abaixo:

TesteLED.png

Se não acender, vire o LED. Quando acender, terminal ligado ao resistor é o positivo.


Diodos

FrMontagem_Diodos.jpg

Os diodos possuem polaridade. Na placa e no componente o lado negativo é indicado por uma barra. Cuidado que os dois tipos usados são bem parecidos. Com uma lupa e muita atenção dá para ler a marcação 1N4148. Se não conseguir, você pode identificar usando uma fonte de 5 a 9V e um multímetro (na escala de 20VDC), montando o circuito abaixo (atenção para as polaridades)

TesteDiodo.png

Com o zenner a leitura será de 3.6V, com o 1N4148 a leitura será a tensão da fonte.

Chave

A chave encaixa corretamente somente em uma posição. Devido à espessura da placa, use um alicate para suavizar a dobra na ponta dos terminais.

Conectores e Soquetes

Montando a placa

Uma excelente referência sobre como soldar componentes em uma placa é o “Soldering is Easy”. Em http://mightyohm.com/blog/2011/04/soldering-is-easy-comic-book/ você encontra o original e traduções em várias linguas, inclusive português.

A montagem deve ser feita do componente mais baixo para o mais alto:

1) Diodos - ATENÇÃO PARA A POLARIDADE

FrMontagem_1.jpg

2) Resistores - ATENÇÃO PARA AS CORES

FrMontagem_2.jpg

3) Soquete - ATENÇÃO PARA A ORIENTAÇÃO

4) Chave - só encaixa direito em uma posição

FrMontagem_3.jpg

5) Capacitor cerâmico

6) LEDs - ATENÇÃO PARA A POLARIDADE

FrMontagem_4.jpg

7) Conector

FrMontagem_5.jpg

8) Capacitor eletrolítico - ATENÇÃO PARA A POLARIDADE

FrMontagem_6.jpg


Gravação do Bootloader

Para facilitar o uso da Franzininho dentro da IDE do Arduino, é utilizado o bootloader da Arduino Gemma.

Para gravar o bootloader você vai precisar de uma placa Arduino UNO, um protoboard e alguns fios para ligação.

Fazer a seguinte ligação elétrica:

O programa para a gravação do bootloarder pode ser acessado em: http://blog.fazedores.com/attiny85-com-v-usb-como-gravar-o-bootloader-usando-arduino/

Esse programa foi Traduzido para português por: Mauricio Jabur

Você também pode acompanhar o vídeo feito pelo Rodrigo Costa - Eletrônica para todos

https://www.youtube.com/watch?v=KAJrA7VrcRA


Drivers para Windows:

https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-setup/windows-setup

Setup no Linux:

https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-setup/linux-setup

Setup Mac OSX

https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-setup/mac-osx-setup


Programação

Com o bootloader da Arduino Gemma gravado no aTtiny85, vamos preparar a IDE para programação da Franzininho.

O primeiro passo é configurar a IDE para a correta gravação da placa. Selecione a placa Arduino Gemma:

 

Selecionando a placa Arduino GemmaFigura 4 - Selecionando a placa Arduino Gemma

 

Agora selecione o Programador Arduino Gemma:

 

Selecionando o programador da Arduino GemmaFigura 5 - Selecionando o programador da Arduino Gemma

 

Pronto, a IDE está preparada para programação da Franzininho. Vamos ao nosso exemplo.


Hello World, blink led

 

Para o primeiro teste vamos usar o exemplo Blink presente na IDE  Arduino. Para abrir o exemplo acesse:

Para fazer o upload para a Franzininho é necessário seguir os passos abaixo:

 

1 - Compilar o código.  

 

2 - Ligar a placa na porta USB

3 - Pressionar o botão de reset da placa

4 - Clicar no botão upload na IDE Arduino

 

 

Se tudo ocorrer bem, o upload será feito com sucesso:

 

Upload realizado com sucesso

 

O LED da Franzininho começará a piscar em intervalos de 1 segundo

Programas exemplo

Acesse:

https://github.com/FBSeletronica/Franzininho/tree/master/software/Exemplos

Se você fizer mais exemplo e quiser contribuir com o repositório, fique a vontade para enviar um pull request


Agradecimentos e colaborações

Ao Thalis Antunes pelo apoio inicial ao projeto no Arduino Day

A Rede Fab Lab Livre SP que fizeram as primeiras placas durante o Arduino Day

Ao MauMaker pelo firmware de gravação do bootloader

Ao Rodrigo Costa pelo video detalhado ensinando a gravação do bootloader

A todos que participaram do pedido em forma colaborativa, que viabilizou a fabricação das primeiras PCI com acabamento profissional.

Ao Giovanni Bauermeister pela versão do projeto no Kicad

Ao Felipe Neves pelo FranzininhoOS

Ao Pedro Bertoleti pelo port do tickAttack para a Franzininho

Ao Daniel Quadros pela colaboração no tutorial de montagem

A todos que de alguma forma colaboraram  para o projeto Franzininho.

Colabore, faça, ensine, ou crie novos projetos

A Franzininho é open hardware e baseado no Arduino, você pode contribuir para a melhoria desse projeto ou pode usar como base para o seus projetos. Fique a vontade para enviar críticas, sugestões ou contribuir com exemplos de aplicações e melhorias para a placa. O objetivo da Franzininho é possibilitar que pessoas possam montar suas próprias placas e encorajar os entusiastas a desenvolverem e/ou colaborarem com projetos open hardware  no Brasil.

Use esse material para fazer oficinas na sua escola, grupo, em casa ou onde você quiser. Se encontrou alguma informação confusa ou algo que pode ser melhorado, por favor, envie seu feedback, ou sinta-se a vontade para alterar.