MakerUNO : un Arduino UNO di qualità superiore, a basso costo

Avrete sicuramente letto del mio robottino AR.L.O.. Alcuni professori mi hanno contattato perchè hanno deciso di adottarlo per lezioni di laboratorio negli istituti superiori dal momento che permette di mettere insieme numerose discipline (stampa 3D, elettronica dei microcontrollori, programmazione) e in più è un progetto molto semplice concettualmente ed economico. C’è però una parte di questo progetto che più di tutte impatta sul prezzo: l’Arduino UNO originale che da solo costituisce il 30% del costo totale.

E’ pur vero che esistono numerosi cloni di Arduino che consentono di spendere cifre intorno ai 5 euro, ma è anche vero che si tratta di prodotti di qualità molto bassa e spesso acquistabili soltanto per vie traverse non certo utilizzabili da enti ufficiali. Per dirla tutta: ne ho acquistati anche io due tempo fa su ebay, alla modica cifra di €4,50 l’uno: uno ha smesso di funzionare dopo una settimana (e non ho nemmeno indagato sul perchè, per la cifra pagata l’ho buttato) e all’altro dopo un paio di metti e togli lo shield, se ne sono venuti via gli headers. E non sto sottolineando il fatto che esteticamente erano fatti proprio male: saldature sporche, serigrafie scarse, componenti saldati storti. Per questo, parlando un po’ con Boris di Futura Elettronica, mi ha proposto questa scheda Arduino UNO compatibile che non conoscevo: la Maker UNO.

Sponsor

La scheda Maker UNO è stata gentilmente offerta da Futura Elettronica – Il negozio italiano più completo che c’è per soddisfare tutte le nostre esigenze da Maker: componenti elettronici, schede di sviluppo, videosorveglianza, stampa 3D, robotica, strumentazione, prodotti in kit.

Futura Elettronica

Risparmio

Maker UNO è una scheda compatibile con Arduino UNO R3 (l’ultima revisione attuale di Arduino UNO) ma con delle caratteristiche aggiuntive che me l’hanno fatta preferire per il mio progetto. Partiamo dal costo: €12,50 contro €24,50 di un Arduino UNO ufficiale: stiamo praticamente alla metà! Questo fa scendere il costo totale del progetto  permettendo di rimanere sempre alti con gli standard qualitativi. In più questa scheda permette di eliminare anche altri costi. Ricordate quando ho detto che è necessario utilizzare degli headers lunghi oppure degli headers specifici per Arduino per montare degli shield? Arduino UNO difatti ha il barrel-jack per l’alimentazione esterna e, soprattutto, il connettore USB di tipo B. Nel momento in cui progettiamo uno shield che si prende tutta la lunghezza di una scheda Arduino, se per l’innesto utilizziamo i comuni headers maschio da 11mm, il Jack e il connettore USB toccano. In più il connettore USB, essendo metallico, può anche mettere in corto dei pin. In questi casi la soluzione è riprogettare lo shield in maniera che sia più corto oppure utilizzare headers più lunghi o specifici per Arduino, che non sono sempre facili da trovare (anche se Futura li ha, e a buon prezzo: 10pin, 8pin, 6pin).

La scheda Maker UNO non ha questi problemi. Utilizza un connettore microUSB, che è decisamente basso e non ha nemmeno il barrel-jack per l’alimentazione esterna. Questo consente di montare eventuali shield, anche lunghi, usando gli header maschio che abbiamo sempre nei cassetti. Si passa così da un costo di circa 3 euro per gli header specifici di Arduino a 40 centesimi.

Nel progetto di AR.L.O. avevo già messo nella BOM un header maschio rosso da 40pin per realizzare i connettori per i servocomandi (3+3pins) e per il jumper di selezione alimentazione (3 pins). Per uno shield sono necessari 10+8+8+6=32pins, quindi per un solo pin (32+9=41) sarebbe necessario prendere un altro header, ma se ne può prendere uno solo evitando di montare il pin non connesso sull’header alimentazioni (JP2) di Arduino. La BOM di AR.L.O., quindi passa da a €83,08 a €68,98 : con la cifra risparmiata si acquista un’altra Maker UNO!

Shield montato sulla MakerUNO utilizzando headers (anche detti pinstrip) maschio standard (11mm) : come vedete non tocca nulla e, anzi, c’è ancora spazio!

Un’altra delle cose che ha permesso di ridurre i costi è stata l’utilizzo del bridge seriale CH340G al posto dell’ATMega16U2 utilizzato su Arduino UNO. Ma ci sono altre trovate intelligenti che permettono di avere di più a meno, scopriamole un po’ alla volta.

Caratteristiche aggiuntive

Questa scheda, dicevamo, è compatibile con Arduino UNO Rev.3 : questo vuol dire che i pin si trovano tutti allo stesso posto, ha lo stesso form-factor (in realtà è leggermente più larga ma i fori di fissaggio si trovano negli stessi punti), gli shield si innestano senza problemi, si programma da Arduino IDE selezionando Arduino UNO nel gestore schede. In più, però, ci sono altre cose interessanti:

Cicalino

E’ presente un buzzer piezoelettrico sul pin 8: questo è utile add-on che consente di riprodurre suoni. Per non alterare eventuali shield che utilizzano quel pin, il buzzer è escludibile tramite un comodo interruttore. Il buzzer è attivo basso. E’ stato collegato sul pin 8 perchè l’esempio di base di Arduino per fare melodie (File > Esempi > 02.Digital > toneMelody) utilizza quel pin, per cui potete già provare. Anche se piccolino, questo buzzer ha un volume notevole.

Leds

Arduino UNO normalmente ha un led sul pin digitale 13. Qui di LED a disposizione ne abbiamo 12! C’è un led su tutti i pin digitali dal 2 al 13.. ma c’è di più! I led sono bufferizzati: non sono direttamente collegati ai pin digitali ma sono pilotati da mosfet, in questo modo non interferiscono in nessun modo sulle funzioni associate ai pin. Ogni led è attivo basso. I Led per i pins 0 e 1 (RX, TX) si trovano vicino al connettore USB e sono associati al bridge UART. Ci sono inoltre altri due led verdi che danno l’indicazione per la presenza della 5V e della 3.3V. E’ possibile già utilizzare l’esempio standard di Arduino per il led sul pin 13 da File > Esempi > 02.Digital > BlinkWithoutDelay oppure File > Esempi > Basic > Blink

Alimentazione

Dicevo sopra che non c’è il barrel jack per l’alimentazione esterna a max 12V. In realtà, quanti di noi l’hanno mai utilizzato? La maggior parte delle volte utilizziamo il connettore USB o si fornisce l’alimentazione a 5V dagli shields: sono questi i due metodi di alimentazione consentiti, quindi, solo 5V. Per tale motivo sull’header dell’alimentazione il contatto normalmente associato a Vin è non connesso. Questo ha consentito di ridurre il costo della scheda eliminando anche il regolatore di tensione oltre al jack e, in più, sulla linea dei 3.3V abbiamo a disposizione ben 500mA a differenza dei soli 50mA forniti da Arduino UNO originale! Questo ci consente di lavorare con un ampio margine di sicurezza sulle logiche a 3.3V collegate ad Arduino.

In realtà Arduino UNO ha a bordo un regolatore LP2985-33 che fornisce una corrente massima in uscita di 150mA, mentre sui documenti ufficiali Arduino si legge che sono disponibili massimo 50mA. Sono stati probabilmente fatti dei conti relativi alla dissipazione in base ad una tensione in ingresso di 12V ma, dato che l’ingresso di tale regolatore è sulla linea dei 5V, con la dissipazione si rientra e la corrente erogabile, in realtà, sarebbe proprio 150mA…

Pulsante

Affianco al pulsante reset è presente un altro pulsante identificato semplicemente come button. E’ collegato al pin digitale 2 e chiude verso GND, per cui negli sketch, volendo usare tale pulsante, è necessario inizializzare D2 come ingresso pull-up. In Arduino IDE c’è già l’esempio di utilizzo del pulsante in File > Esempi > 02.Digital > Button

Qualità

Maker UNO è supportata da Microchip. Questo, per me, già basta. La qualità nella realizzazione è decisamente alta, non aggiungo altro.

Maker UNO+

Esiste anche la versione Plus della Maker UNO: le differenze sono queste:

  • Ha il bridge seriale FTDI231 al posto del CH340G
  • Ha le certificazioni CE, FCC e ROHS
  • Viene fornita in una confezione con degli adesivi in più e con il cavo USB
  • Costa €19,90 vs €12,50 della Maker UNO

Immagini

Video di presentazione

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