Arduino – Brage

Monteringsinstruktioner för BRAGE-SIP

 

Först, lite bakgrundsinformation om detta projekt. Brage är ett Arduinokompatibelt kort (mjukvarumässigt) men håller inte samma formfaktor på hårdvaran som ett vanligt Adruinokort. Det finns ingen som helst mening med att göra ytterligare en Arduinoklon (tillräckligt många gör detta) på ett redan bra kort såsom Arduino Uno och samma formfaktor såvida det inte erbjuder något unikt. Anledningen till att vi tagit fram Brage är att många skolor, universitet, hackerspaces sagt till oss att de saknat ett litet, billigt, enkelt Arduinokompatibelt kort som kan lödas ihop, så man kan lära sig att löda samtidigt som man kan lära sig att testa/felsöka och programmera. Visst finns likvärdiga kort från olika tillverkare såsom Adafruit, Sparkfun och Evil Mad Scientist osv. som vi även säljer, problemet är att marginalerna på dessa kit för oss är mycket små, frakt äter upp vinst som gör att det blir dyrare för kunden. Så vi beslöt oss att ta fram Brage (ja ett “unikt” produktnamn, inte ytterligare ett -ino namn som visar lite brist på fyndighet tycker vi). I nordiska mytologin är Brage är son till Oden och betyder ungefär “den förträfflige”, ett passande namn tyckte vi. SIP i produktnamnet står för “single in line package” och det innebär att all I/O finns i en rad tillsammans med matningsspänning och vi har valt att göra denna kontakt/hålbild i standard 2.54mm delning (0.1″) och 30 hål, då har man precis så många hål som det finns i ett s.k. kopplingsdäck av halv storlek, så det blir lätt att koppla in sig i detta system och labba.

Byggsatsen finns att köpa här. Kortet säljs även löst utan komponenter i vår webshop, så de som endast vill ha laminatet kan köpa detta billigt (kan ju vara så att man har processor och de flesta komponenter sedan innan).

Men vi har satt samman en minimal komponentsats med laminat som heter BRAGE-SIP-LT, där finns det mesta med för ett grundsystem utan spänningsregulator och kondensatorer för detta (detta då många inte behöver denna då de matar kortet från 5V eller från USB). Likaså finns inte stiftlister/hylslister med för den 30-poliga kontakten då det finns på tok för många kombinationer som Brage-SIP kan användas på såsom rak stiflist, vinklad stiflist, hylslist, skruvplint eller direkt inlödning av kablage. Vidare finns inte någon USB krets på kortet, detta för att hålla storlek och pris nere, utan man behöver en extern USB lösning för att programmera kortet och det finns många på marknaden och vi säljer de vanliga såsom FTDI Basic, FTDI Cable, Arduino’s egen. Det vi har på kortet är den standard 6-poliga kontakt som ovannämda kort har och har blivit en standard för Arduinokort utan USB krets på kortet (såsom Arduino Uno Ethernet, Arduino Pro, Arduino Pro Mini, Arduino Mini 05, Diavolino, Adafruit Menta, Red board etc.). Vi har även själva tagit fram en egen sådan får att hålla kostnader nere ännu mer. Man kan då i en klassuppsättning eller hackerspace ha ett antal “USB programmerare” och eleven få sitt kort med sig utan programmerare och på så vis hålla kostnaden nere.

Nu skall vi inte skriva mer om detta utan här följer enkla lödinstruktioner och det tar 10-30 minuter att löda beroende på erfarenhet, men vi rekommenderar att ni väljer en lödspets som inte är allt för stor, blyfritt tenn på 0.7-0.8mm, en sidavbitare.

I komponentsatsen skall det finnas förutom laminatet:
Resistor 10Kohm (1st), Resistor 1Kohm (5st), Kondensator 22pF (2st), Kondensator 100nF (3st), Diod 1N4148 (1st), Kristall 16Mhz (1st), Knapp (1st), Gul lysdiod (1st), Grön lysdiod (1st), IC hållare (1st), ATmega328P-PU (1st), 6pol vinklad stiflist (1st) samt 2pol bygel med stiflist (1st).

När man löder komponenter så börja alltid med de komponenter som är lägst och bygg uppåt till högre komponenter. På så vis ligger komponenter fint på plats utan att hänga ut när du vänder på kortet för att löda.

Börja med att montera R1 som är den enda resistorn på 10Kohm (brun, svart, svart, röd, brun). R1 är den resistor som är längst ned på bilden ovan. Montera även dit dioden D1 (1N4148) och notera att det svarta strecket (katoden) skall vara till höger som ovan. Montera även R2 som är på 1Kohm (brun, svart, svart, brun, brun) ovanför dioden. Resistorer spelar ingen roll vilket håll de monteras på. Böj benen, stoppa ner dem, böj dem svagt utåt på undersidan så de inte trillar ut, vänd kortet och löda fast dem. Efter detta klipp av benen (var rädd om ögonen så inte komponentbenen skjuts iväg mot dig eller någon annan).

Sedan är det dax för att montera de resterande 4st 1Kohms resistorerna R3, R4, R5 och R6, gör på samma sätt som tidigare.

Nu skall kondensatorerna monteras, det finns två varianter, dels 2st 22pF som är märkta 220 och de är lite mindre än de andra 3st 100nF som är märkta 104. Klipp av dem från pappersremsan direkt intill pappret, montera C1 och C2 som är 22pF samt C3, C4 och C5 som är 100nF, böj benen på baksidan så de inte trillar ut när du vänder kortet och skall löda dit dem. Även här spelar det inte någon roll på vilket håll du monterar dessa. Klipp av benen när de är lödade.

Nu kan de lite högre komponenterna monteras såsom IC hållare, resetknapp samt kristall. Ofta slarvas det med konstruktionen av laminat när det gäller kristallen och lödmasken, vi har valt att inte ha någon lödmask på komponentsidan så att kristallen kan monteras direkt mot laminatet utan att för den del kortslutas på paddarna och ytterhöljet. Kort som inte är på detta sätt får man montera kristallen lite upp i luften eller lägga en plastbricka i mellan. Stoppa i kristall (spelar ingen roll viket håll den monteras), böj benen på baksidan något utåt, sedan stoppa i knappen, samma sak här spelar ingen roll vilket håll den monteras och den sitter fast själv. Sist montera dit IC sockeln, notera att den skall monteras med “jacket” på kortsidan till höger så att man senare kan se vilket håll kretsen skall monteras. Håll ett finger på IC sockeln och vänd på kortet, löda fast IC sockeln på 2 ställen (de yttersta pinnarna diagonalt) och se till att den kommer helt ned innan de andra benen lödas fast, löda sen även kristall och knapp, klipp komponenterna på undersidan så sticker de inte ut för mycket bakåt.

Montera lysdioderna som bilden ovan visar med det långa benet överst (anoden) och den fasade kanten nedåt (katoden). Böj benet något utåt på baksidan så de inte trillar ut när vi skall vända kortet för lödning. Stoppa även i bygeln J4 och håll den på plats med ett finger när du vänder kortet, löda ett ben, kolla att den kommer rakt och fint, löda sedan det andra benet och de båda lysdioderna och klipp av benen på lysdioderna.

Montera till slut den vinklade stiflisten (eller egen konfiguration). Håll den på plats och löda ett av mittstiften, men se till att hålla den på något stift som inte lödas annars så bränner man sig.

Innan processorn (ATMega328P-PU) skall monteras kan benen behövas böjas inåt något, lägg kretsen som bilden visar och böj försiktigt in benen mot underlaget. Vänd på kretsen och gör på samma sätt på andra sidan.

Sätt sedan dit den i IC hållaren på rätt håll (markeringen på ena kortsidan skall matcha jacket på sockeln). Kortet är nu färdigmonterat och spänningssätter man det med 5V via USB eller på annat sätt, så kommer den gula lysdioden att blinka.

Som option kan man köpa till ett litet kit med en 5V regulator, skruv/mutter samt 2 kondensatorer, då kan du mata kortet med 7-18VDC (teoretiskt upp till 24VDC, men det blir en hel del förluster som skall ledas bort om man har stor belastning på 5V). När man matar kortet med detta så skall man inte ha bygeln J4 ansluten när du har USB programmeraren ansluten och du matar kortet via Vin och GND nere till höger i bilden ovan. En fördel med att ha en extern USB programmerare är att man kan använda denna kontakt och köra t.ex. en Bluetoothmodul eller liknande.

Kortet sett snett från ovan. Montera 0.47uF på C6 samt montera 47uF på C7, notera att det vita strecket (minus) skall monteras som bilden ovan, annars kommer dessa att explodera då det är elektrolytkondensatorer. 5V regulatorn (LM2940T) monteras på plats efter du vikit benen på dem med en tång, skruva sedan fast den innan du lödar med skruven på undersidan och muttern på ovansidan.

Kortet sett snett från undersidan, notera hur lödningen ser ut. När du skall programmera kortet via Arduino IDE välj Arduino Uno. Använd t.ex. FTBAS för att ladda ner koden. Nedan finns även schemat för Brage, klicka på bilden för full storlek.

Brage Schema