Franzininho - Um Arduino para todos

A Franzininho foi desenvolvida para as atividades dentro do FAB LAB Livre SP durante o Arduino Day São Paulo. O circuito foi projetado pensando na fabricação usando as CNCs presentes nos LABs ou através de processo de corrosão de PCI caseiros. Mas você também pode mandar fazer a placa em empresas especializadas na produção de PCI, ou até mesmo montar em uma protoboard ou placa padrão.

 

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.

 

O projetos é open hardware e está disponível no github sob licenças CC-SA-4.0. Você pode reproduzir, modificar, montar na sua casa, FABLAB, makerspace, fabricar, montar e até vender placas e kits. A licença escolhida permite tudo isso.

 

Vamos conhecer os detalhes da Franzininho!

 

 

O hardware

 

O circuito da Franzininho não é nada de outro mundo. Ele foi baseado nas placas Arduino Gemma, Disgisparkque usam o ATtiny85 como microcontrolador e são programadas na IDE Arduino. O projeto foi desenvolvido no Eagle, veja o seu esquemático:

 

Franzininho_sch
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.

 

Franzininho_brd
Figura 2 - Layout da Franzininho

 

A placa possui dois LEDS, um para indicar a alimentação (ON) e outro para uso geral, 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.

 

Também há um botão de RESET para facilitar na hora da gravação.

 

A tabela a seguir exibe a lista de componentes da placa:

 

Tabela 1 - Lista de materiais da Franzininho

 

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

 

 

A figura a seguir exibe o 3D da placa gerado na ferramenta 3D BRD Viewer:

 

Franzininho 3D
Figura 3 - Visualização 3D da placa

 

 

Pinagem

 

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:

 

 

Tabela 2 - Pinagem Franzininho

 

PINO

ATTINY

Entrada analógica

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

 

 

Se você utilizar o bootloader da Arduino Gemma, o pino P5 será usado como pino de RESET. Assim, se este pino for colocado em nível zero, a placa será reiniciada e entrando em modo bootloader. Essa funcionalidade é importante para o upload do código através da IDE Arduino. 

 

 

Software

 

A Franzininho pode ser programada diretamente na IDE Arduino. Veja como gravar o bootloader na no Attiny85O processo de gravação do bootloader no ATtiny85 exige um Arduino UNO como programador. 

 

Caso tenha dúvida para a gravação do bootloader, deixe seu comentário na seção de comentários abaixo.

 

Após a gravação do bootloader, vamos testar a programação da placa na IDE do Arduino.

 

O primeiro passo é configurar a IDE para a correta gravação da placa. Vamos ao nosso exemplo. 

 

Hello World, blink led

 

Para nosso exemplos vamos fazer o famoso blink LED, com algumas alterações:

 

 

Para fazer o upload para a Franzininho siga os passos: Upload do Sketch

 

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

 

Upload realizado com sucesso
Figura 8 - Upload realizado com sucesso

 

O LED da Franzininho começará a piscar, conforme as instruções do código. O video a seguir exibe o processo de gravação do sketch, feito na primeira placa montada.

 

 

 

Materiais de Suporte

 

Documentação oficial da placa Franzininho DIY

 

Montagem da placa e material para oficinas

 

Está disponível um material para facilitar as atividades com a Franzininho. Esse material foi elaborado de forma colaborativa e sempre será atualizado: Material para oficinas com a Franzininho

 

O Video seguir exibe a montagem da placa primeira placa:

 

Franzininho

#Franzininho Nesse video expliquei sobre o projeto, como você pode montar sua própria placa Arduino com #attiny85, depois montei uma placa e por último fiz alguns testes.

Posted by Fabio Souza on Friday, May 26, 2017

 

 

 

Conclusão

 

A placa Franzininho nasceu com o propósito de facilitar a criação de placas Arduino, assim como a sua antecessora, Franzino. Ambas são projetos baseados em placas já existentes, porém com placa de fácil fabricação e componentes fáceis de comprar e montar. É um projeto simples e acessível.

 

Ainda tem muito o que melhorar no circuito e outros recursos podem ser acrescentados à placa. Por ser um projeto open hardware e estar disponíveis os arquivos tanto para fabricação quanto para modificação, acredito que virão muitas contribuições, tanto no hardware quanto no software. Fique à vontade para usar, modificar e contribuir.

 

Se tiver alguma sugestão, crítica ou dificuldade, deixe seus comentários abaixo. Caso tenha interesse, participe do grupo de discussão sobre o projeto Franzininho no Facebook.

 

 

Agradecimentos e colaborações

 

  • Ao Thalis Antunes pelo apoio inicial ao projeto no Arduino Day;
  • Ao Embarcados pela divulgação;
  • A Rede Fab Lab Livre SP que fizeram as primeiras placas durante o Arduino Day;
  • 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 (Já está no repositório do github);
  • Ao Felipe Neves pelo FranzininhoOS (está em desenvolvimento)
  • Ao Pedro Bertoleti pelo port do tickAttack para a Franzininho (confira o projeto:TickAttack e Franzininho - controlando um robô sob rodas)
  • Ao Daniel Quadros pela colaboração no tutorial para montagem da placa
  • A todos que de alguma forma colaboraram e colaboram  para o projeto Franzininho.

 

 

UPDATE

 

Foi lançada uma nova versão para a placa Franzininho. Na V2 foi incluido um conector USB A macho e um regulador de tensão 78L05. Veja como ficou a V2:

 

Figura 9 - Franzininho V2

 

Essa versão procura melhorar a usabilidade da placa, já que com o conector USB deixa a conexão com o computador mais robusta. Com o regulador de tensão é possível alimentar a placa com baterias externas que possuam tensão maiores que 5V. Além disso, agora é possível fabricar a placa em chapa mais fina. A seguir é exibida a BOM dessa versão:

 

Tabela 2 - Lista de materiais da Franzininho V2

ComponenteDescrição
C1Capacitor Cerêmico 100 nF x 50 V
C2Capacitor eletrolítico 10 uF x 35 V
D1Diodo Zener 3,6 V 0,5W
D2Diodo Zener 3,6 V 0,5W
D3Diodo de sinal 1n4148
IC1microcontrolador ATTINY85 - 20PU
SQ1Soquete Para CI Torneado 8 pinos
JP3Barra de pinos estampada 15mm 1x40 180º
LEDLed 3mm Amarelo Difuso
PWRLed 3mm Verde Difuso
R1Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 68 R
R2Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 68 R 1/4 W
R3Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K5 1/4 W
R4Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K 1/4 W
R5Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K 1/4 W
RESETChave Táctil 6x6x4,3mm
IC2Regulador de tensão 5V
X1Conector USB Macho 90º com trava
PCBPCB

 

Os arquivos do projeto estão no github do projeto Franzininho. Confira!

 

Aprenda mais

Documentação Franzininho DIY

Blog da Franzininho

Franzino - Open hardware de baixo custo

Construindo sua placa Arduino

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Fábio Souza
Engenheiro com experiência no desenvolvimento de projetos eletrônicos embarcados. Hoje é diretor de operações do portal Embarcados, onde trabalha para levar conteúdos de eletrônica, sistemas embarcados e IoT para o Brasil. Também atua no ensino eletrônica e programação pelo Brasil. É entusiastas do movimento maker, da cultura DIY e do compartilhamento de conhecimento, publica diversos artigos sobre eletrônica e projetos open hardware, como o projeto Franzininho Participou da residência hacker 2018 no Redbull Basement. Quando não está ministrando palestras, cursos ou workshops, dedica seu tempo “escovando bits” ou projetando placas eletrônicas.
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Marco Aureliuo Santos Cunha
Visitante
Marco Aureliuo Santos Cunha

Boa tarde amigo, eu tenho Fritizing e queria transportar a placa do Franzininho que está no seu github para ele mas
não entendo muita coisa de github. Tem como fazer está
transferencia , pode me ajudar?

Fabio Roberto Vieira da Silva
Visitante
Fabio Roberto Vieira da Silva

Boa noite,
Estou recebendo o erro:
Arduino: 1.8.5 (Linux), Placa:"Arduino Gemma"
O sketch usa 724 bytes (13%) de espaço de armazenamento para programas. O máximo são 5310 bytes.
Variáveis globais usam 9 bytes de memória dinâmica.
avrdude: Error: Could not find USBtiny device (0x2341/0xc9f)
avrdude: Error: Could not find USBtiny device (0x2341/0xc9f)

Estou utilizando o Debian, saberia me dizer o que esta errado?
Muito obrigado pela ajuda

Gabriel Paz
Visitante
Gabriel Rosa Paz

Muito legal o projeto. Parabéns!

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Obrigado Gabriel.

Abraços,

Lucan Reis Carlos
Visitante
Lucan Reis Carlos

Estive no Arduino Day e não sabia que ia ter essa montagem acabei ficando sem. Mesmo assim pretendo fazer um mas pelo que entendi precisa de usar um Arduino para intermediar a conexão da placa com o PC, correto?

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Olá Lucan. Infelizmente foram poucas vagas para a montagem da placa, apesar de todos os 12 FAB LAB Livre SP realizarem simultaneamente. Você só precisar do Arduino UNO para gravar o bootloader, depois a placa funciona normalmente, carregando sketchs diretamente do computador.

Adilson Thomsen
Visitante
Adilson

Muito legal Fábio! Parabéns... 🙂

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Obrigado Adilson

Ronaldo Nunez
Visitante

Muito legal, Fabio. Em breve monto o meu!

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Valeu Ronaldo. Fique a vontade para montar e enviar críticas e sugestões. Abraços

Wilmar Junior
Visitante
Wilmar Junior

Bom dia Fabio, sabe se poderemos levar o projeto para a casa? Ou a montagem dos Franzininho's ficarão nos laboratórios da FabLab ?

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Olá Wilmar, acredito que os participantes irão levar as placas. Mas é bom confirmar junto com o pessoal do FAB LAB. Você irá em qual unidade?

Felipe Jardim
Visitante
Jardim

Cara, uma duvida, como você usa o USB? No Datasheet não fala nada de que ele tenha tal função..

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Isso mesmo. o attiny85 não tem USB. o bootloader usa o v-usb: https://www.obdev.at/products/vusb/index.html

Felipe Jardim
Visitante
Jardim

caraca, muito foda, não sabia que tinha como emular o usb...

sei lá, achava que era magica.. euheuheueheu

Eder Tadeu
Visitante
Eder Tadeu

Parabéns Fábio, ficou muito bom!

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Valeu Eder. O circuito é bem simples e fácil de montar. Espero que muitas pessoas consigam montar o seu primeiro arduino. Abraços

Giovanni Bauermeister
Visitante
Giovanni Bauermeister

Muito legal a iniciativa Fábio! Vou fazer o meu Franzininho também hehe

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Valeu Giovanni. Bacana. Depois mostra como ficou. Se quiser contribuir no projeto, fica a vontade. Valeu