Présentation et analyse de la carte Arduino Uno Rev. 3

Le site officiel du constructeur de la carte est disponible a cette adresse: http://arduino.cc/

Voici une présentation des éléments électronique qui compose l'Arduino Uno Rev. 3. Une description des fonctionnalités est disponible ici.

Les schémas de la carte (board et schematic) peuvent être récupérés ici et lu avec le logiciel Eagle (licence gratuite avec contraintes). Pour info, le fichier PSD de la figure 3.

Figure 1: Board annotée de la carte Arduino Uno Rev. 3

Figure 2 : Schématic annotée de la carte Arduino Uno Rev. 3 

Datasheets :

P-MOSFET : FDN340P
5V Low Dropout Regulator : NCP1117ST50T3G
3,3V Low Dropout Regulator : LP2985-33DBVR
Resettable Polyfuse : MF-NSMF050-2
Operational Amplifier : LMV358IDGKR
Power Supply : DC21MMX
USB Microcontroller : ATMEGA16U2-MU
Main Microcontroller : ATMEGA328P-PU

Alimentation :

Il existe trois modes d'alimentation: 

• USB à travers les entrées USBVCC et USBGND. L'USB fournit une tension de 5V à 500 mA
• Un transformateur AC-DC de 7 à 20V par l'entrée DC21MMX. 
• Les entrées VIN et GND accessible sur les Pins de la carte.

L'entrée USBVCC est suivie d'un fusible réarmable afin de protéger la carte de possible surtensions. Si il y a surtension, le circuit est coupé tant que la valeur de la tension dépasse un seuil.

Les micro-contrôleurs USB et DIP28 ont besoin d'un régulateur de tension de 5V. Afin d'assurer le bon fonctionnement des régulateurs, la tension en entrée doit être dans une limite de 1 à 2V par rapport à la sortie désiré. Une Pin à 3,3V est disponible et est fournit à travers un régulateur de tension 3,3V.

Figure 3 : Schéma de connection d'un régulateur afin d'obtenir une tension fixe en sortie.

Ces deux régulateurs ont besoin de capacitors (PC1, PC2, C2, C3) afin de lisser le voltage de sortie (voir Figure 3). A l'entrée du régulateur, le capacitor va gérer la stabilité en entrée du courant si le régulateur est trop loin de la source d'alimentation. En sortie, le capacitor assure la stabilité du courant en sortie. Des capacitors (C6, C7, C8) aux entrées des micro-contrôleurs sont aussi nécessaire pour gérer les pics de demandes et garantir le niveau de tensions (un pic de demande peut apparaître par exemple au démarrage).

Quand l'USB et une entrée VIN sont branché, le P-MOSFET permet de sélectionner la source d'alimentation qui fournira la carte. Le P-MOSFET est composé de 3 interfaces: le Source (S), le Drain (D), et la Gate (G). le courant circule de D vers S quand G est actionné. Dans notre cas G est actionné quand le voltage entre G et S, VGS<=-1.5V (VG-VS<=-1.5). Un tutoriel sur le P-MOSFET est disponible ici.

La Gate est fournit par un voltage réduit de la VIN (à travers deux résistances RN1A et RN1B) et d'une entrée 3,3V en entrée de l'amplificateur opérationnel. Si VIN est fournit, le 3,3V est aussi fournit. Une petite expérience avec un VIN a 9V montre que :

• USBVCC=5V et VIN=9V : G=5V, S=5V, D=5V (VGS=0V)
• USBVCC=5V et VIN=0V : G=0V, S=5V, D=5V (VGS=-5V)
• USBVCC=0V et VIN=9V : G=5V, S=5V, D=0V (VGS=0V)