ユニバーサル基板付Arduino互換機(USB type-C)を作りました

Arduino UNOにユニバーサル基板がくっついてて、直接部品をはんだ付けして遊べたらいいなと思ったんで作っちゃいました。

頒布中です。
製品ページはこちら。

回路を描いてみる

Arduinoはオープンソースなので回路が公開されてます。

あわせて読みたい

これを参考に回路を描いていきます。

で、描いたのがこれです。

pdfも置いときます。
https://drive.google.com/file/d/1QOIp-zrMsw029SfpdKsc4x77Gn-aM0-h/view?usp=sharing

結構変えてますね。
いくつか抜粋してコメント

USB Type-Cコネクタにしました

せっかくなので USBはType-Cコネクタにしました。

いいですよねType-C。

電源回路をより安全にしました

↓の記事で書いたように、元の電源回路はちょっと危ないので対策を入れました。

VINにダイオードを入れました

前回記事で書いた通り、VINはノーガードになってるのでいまいちです。

ということで、自作回路の方はショットキーバリアダイオード(D304)入れました。

ショットキーバリアダイオードは普通のダイオードに比べて逆電流がちょっと多いですが、その中でも少なめの0.5mAとかのやつ選んでるんでまあ大丈夫でしょう。

USB VBUSに理想ダイオード回路入れました

こちらも前回記事で書いた通り、元回路のコンパレーターを使った電源ソース選択回路はイマイチで、意識して使わないとArduino本体かUSB接続の電源元(パソコンとか)が壊れる恐れがあります。

で、自作回路のほうはコンパレーター自体やめて、理想ダイオード回路を採用しています。

この理想ダイオード回路はRaspberry Pi 3 Model B でも使われてるやつです。

ちなみに初回試作では元回路に倣ってコンパレーター使ってたんですが、評価してみてあかんやんってなった結果、理想ダイオード回路に悔い改めたんですよね。

実験したけど、この回路ダメだった😢

USBから電源とってる時でも、LDOからの逆流があるせいでVCCに常に4V程度かかってるっぽい
どうしようかなー

— たくさん ⊆ GEEKY Fab. (@takusanToIssho) 2022年12月18日

評価大事。

3.3V出力から電流をいっぱい取れるようにしました

元の回路ではLP2985-33DBVRが使われてますが、これ150mAしか流せないんですよね。

ちょっと頼りないかなぁってことで、1Aまで流せるリニアレギュレーターに変えてます。

1Aもいるかですって？
電流容量なんて多いに越したことはないでしょ。

基板を描いてみる

こんな感じにしました。

Arduinoと同じ位置に信号ピンを配置して、その周りにユニバーサル基板エリアを配置してる感じです。

Arduinoの信号ピンはオリジナルと互換の位置に加えて外側にプラス2個ずつ用意してます。
(ブレークアウトピンってやつ)
シルクを置いて、つながってるぜ感を出してます。
伝われ。

大きさはとりあえず100×100。

このアートワークでJLCPCBさんに実装も含めて注文しました。

納品されました

納品されてきました。
実装まで爆速ですごいなあ。

黒レジストと金メッキカッコイイ！！
レジストにマット感があるのもカッコイイ！！
すごく高級感ある。

僕はレジスト抜きで文字とか入れるの好き。

動作確認

では早速動かしてみましょう。

Bootloader書き込み

まずはArduinoとして動かすためにBootloaderを書き込みます。
これは過去に書いた記事のやり方と同じ感じ。

接続するとこんなの。

ICSPの1~4と6ピン同士をつないで、自作ArduinoのICSP 5ピンはArduinoの10番端子につなぐ感じ。
上の写真では書き込み用にArduino MEGAを使ったけど、まあほぼ同じ。

あとはArduino MEGAにArduino ISPスケッチを書き込んで、 自作ArduinoにArduino UNOのBootloaderを書き込めばOK。

これで自作Arduino互換機が完成！

Lチカしてみる

Arduino IDEのサンプルスケッチから、Blinkを開いてLチカできるか確認してみましょう。

スケッチはこれ。

無事書き込めたみたいです。

基板上のLEDもチカチカしました！！

Lチカもオッケー pic.twitter.com/AE0DfXuF8r

— たくさん ⊆ GEEKY Fab. (@takusanToIssho) 2023年1月10日

ということで、無事に自作Arduino互換機が動いてくれました！
やったね！

最後に

回路図があるし簡単にできるだろうって作る前は思ってたんですが、作り始めてみると変えたい部分がいっぱい出てきて意外と大変なプロジェクトでした。
回路図読みながら、なんでこんな回路になってんの？って何回思ったか…
主に電源回路で。

ともかく、これでArduinoを使った実験や作品作りが捗るはず!!

スイッチサイエンスさんとかで頒布も準備してるので、よろしくお願いします。

サポートページも作りました。

今回はこれで終わります。