Rasteruino

Geschrieben von Igor Scheller am 21. Mai 2014

Was ist ein Rasteruino?

Ras|ter|u|ino, der; Eine Arduino Uno kompatibles I/O-Board, welches auf einer Lochrasterplatine aufgebaut werden kann.

Und wozu jetzt das ganze? Der größte Vorteil eines Rasteruino ist der, dass er aus bedrahteten Standardbauteilen zusammengebaut wird, welche bei jedem im Teilelager vorhanden sind. Außerdem spart man sich das besorgen eines weiteren Exemplares. Durch die Lochrasterbauweise ist er auch gut geeignet, um eigene Löterfahrungen zu sammeln (man sollte nie zu lange auf einem Bauteil Rumbraten) und man hat relativ schnell eine solide Grundlage für eigene Basteleien.

Aus Platzgründen wurde zwar auf den USB zu RS232 Konverter verzichtet, der lässt sich aber einfach anschließen, man braucht nur 3 Leitungen, GND, RX und TX.

Das Layout des Rasteruino habe ich mit der OpenSource Software Fritzing erstellt, die Projektdateien können hier heruntergeladen werden. Der Aufbau ist einfach gehalten, benötigt aber einige Kabelverbindungen.

Bauteile

Der Rasteruino besteht nur aus zwingend notwendigen Bauteilen, welche alle in bedrahteter Ausführung verwendet werden, was den Aufbau für Anfänger erleichtert, aber mehr Platz verbraucht. Die Buchsenleisten sollten möglichst lang sein, damit man später auch trotz höherer Bauform noch eine Shield daraufstecken kann.

Bauteile
1 Lochrasterplatine, min. 26×20
1 Elko 100µF, 16V
1 Kerko 0.33µF
1 Kerko 0.1µF
3 Kerko 100nF
2 Kerko 22pF
1 Diode 1N4001
1 Led 3mm, Rot
2 Widerstand 1kΩ
1 Spannungswandler 5V, 7805
1 Spannungswandler 3.3V
1 ATmega328
1 IC-Sockel für ATmega328
1 Quarz 16 Mhz
1 Buchsenleiste 1×10
2 Buchsenleiste 1×8
1 Buchsenleiste 1×6
1 Steckerleiste 2×3
1 Reset Buttton
Kabel
Beine bedrahteter Bauteile/Draht
USB zu RS232 Adapter, Arduino IDE
Lötzubehör, ICSP-Programmeierer & Zeit

Aufbau

zugeschnittene Boarduino Platine

Fertig zugeschnittene Rasteruino Platine

Zuerst muss die Leiterplatte zugeschnitten werden. Aus der Lochrasterplatine muss ein Stück der Größe  26×20 Löcher ausgeschnitten und an den passenden Stellen gebohrt werden (genauere Maße finden sich hier).

Nun müssen die Teile, angefangen mit den flachsten, also Widerstände und Dioden, über Mittelgroße wie die Verbindungdbuchsen, Stiftleisten, Sockel, den Quarz und Kondensatoren bis hin zum Elko, der Stromversorgung und dem Stromregler, wobei dabei die Beine nicht abgeknipst werden, sie dienen später als Leiterbahnen.

Ist diese Arbeit Aufwärmübung endlich gemacht, fängt der eigentliche Teil der Arbeit erst richtig an, denn die Leiterbahnen müssen verlegt werden.
Dafür werden die zu langen Beine der Bauteile so abgeknickt (eine feine Zange hilft ungemein), dass sie den verlauf der Leiterbahnen bilden. Dabei sollte man aufpassen, dass pro Lötpad auf der Platine nur eine Leiterbahn verlegt wird, da es sonst zu Kurzschlüssen kommt. Nachdem die Leiterbahnen gezogen sind, müssen noch ein paar Kabel verlötet werden (in den Bildern in Grün) wobei man die ICSP- und Resetleitungen am besten auf der Lötseite verlegt.

Hat man auch diesen Teil hinter sich gebracht (Ohne sich die Hände zu verbrennen) muss man jede Leiterbahn und Verbindung darauf prüfen, dass sie keine Verbindung zur nächsten hat und Kurzschlüsse erzeugt, zuerst durch eine einfache Sichtprüfung, dann mit dem Multimeter im Durchgangstestmodus. Außerdem müssen die Leiterbahnen, ausgehend vom ATmega Sockel eine Verbindung zu den jeweiligen Buchsen der Buchsenleiste haben.

 

Ist die Platine nun so weit, kann man nur hoffen, dass man nichts übersehen hat 😉 , der erste Test steht an, welcher noch ohne eingesetzten ATmega durchgeführt wird. Nachdem der Strom eingeschaltet wurde und nichts raucht oder Heiß wird sollte die rote LED leicht leuchten,dann wird der Arduino mit Strom versorgt. Anschließend muss man mit einem Multimeter die Anschlüsse auf dem IC-Sockel nachmessen, an den Pins 7 und 20 sollten ca. 5V anliegen. Stimmt alles bis da hin, wird es Zeit, den Arduino einzusetzen und, wenn nicht schon geschehen, mit einem ISCP-Programmer (Ich habe den MySmartUSB Lite benutzt, Anleitung) den Arduino Bootloader aufzuspielen. Dieser wird benötigt, um später die Programme über die Parallelschnittstelle aufzuspielen.

Läuft der Bootloader kann man den Rasteruino genauso benutzen wie einen normalen Arduino Uno.
Als ersten Test empfiehlt es sich, ein einfaches Programm zu installieren, wie beispielsweise das AnalogReadSignal, welches man in der Arduino IDE unter Datei -> Beispiele -> Basics findet. Es liest den Status des Eingangs A0 aus und gibt ihn auf der serielle  Verbindung mit 9600 Baud aus.
Um das Programm auf den Arduino zu übertragen, muss das RS232 Kabel mit den RX und TX Eingängen des Arduino und mit GND verbunden werden. Soll auch der Aurduino über USB versorgt werden, muss man auch das 5V Kabel verbinden, darf dann den Arduino aber nicht über ein Netzteil versorgen. Ist der Arduino angeschlossen, muss in der Arduino IDE unter Tools -> Serieller Port der richtige Anschluss ausgewählt werden, unter Tools -> Board der Arduino Uno und unter Tools -> Programmer Paralleler Port aktiviert sein. Anschließend genügt ein Klick auf Upload (Der Pfeil in der Menüleiste) und der Sourcecode wird Kompiliert. Wenn der Status zu Upload wechselt, muss am Rasteruino der Reset-Button kurz gedrückt werden und die Übertragung kann beginnen. Ist auch dieser Schritt erledigt, kann man sich über Tools -> Serial Monitor die aktuellen Werte anzeigen lassen.

Ist bis hierhin alles gut gelaufen, hat man einen komplett funktionsfähigen Arduino Uno kompatiblen Rasteruino , mit welchem man nun nach belieben weiter basteln und Experimentierne kann, mit allen Vorzügen, die der Arduino auch hat.

 Links

Arduino Uno [Link]
Arduino Bohrschablone [Link]
Arduino Bootloader mit dem MySmartUSB light brennen [Link]
Arduino Pinmapping [Link]

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