Capítulo 1. Comienza la aventura

Capítulo #1

Comienza la aventura

¡Bienvenido!

Bienvenido a la guía de armado de MAKERbuino. En estos 6 capítulos, te ayudaremos a crear un dispositivo de juego retro totalmente funcional con un montón de componentes que recibiste en tu paquete MAKERbuino.

Grupo de edad

Estimamos que un niño de 11 años debe ser capaz de ensamblar el MAKERbuino con un poco de ayuda de un adulto. Por lo tanto, el grupo de edad estimado es 11+ (11 años o más).

Tiempo estimado de construcción: 4 horas y 30 minutos. El tiempo de construcción varía y depende de las habilidades de cada usuario.

MAKERbuino se hizo con el propósito de traer la Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (en inglés: STEM, Science, Technology, Engineering, and Mathematics) a novatos de la electrónica de una manera divertida e interesante.

A pesar de esto, no es el kit más simple que encuentres por ahí y si nunca antes has soldado, te recomendamos hacer prácticas de soldadura preparatorias o ver un par de tutoriales de cómo soldar antes de intentarlo con tu MAKERbuino.

Habilidades que te facilitarán el proceso de ensamblaje de tu MAKERbuino:

  • Experiencia básica de soldadura (alguna experiencia preparatoria).
  • Capacidad para reconocer los componentes electrónicos básicos.
  • Si no tienes estas habilidades, no te preocupes – ten seguro que eres un principiante rápido y aprenderás en poco tiempo.

Lo que aprenderás con tu MAKERbuino

El objetivo principal de MAKERbuino es educar y motivar a que aprendas algo nuevo o resaltar las habilidades que ya tienes.

En el proceso de armar MAKERbuino aprenderás:

  • Cómo soldar.
  • Cuáles son los componentes electrónicos básicos y cuál es su función.
  • Cómo pueden conectarse los componentes electrónicos y por qué.
  • Qué son los microcontroladores y algunos conceptos básicos de la electrónica digital.

Lo que aprenderás si decides codificar (programar) tu propio software para el MAKERbuino y ampliar su hardware conectando módulos y componentes como expansiones:

  • Cómo programar un microcontrolador en C/C++.
  • Cómo funciona un simple videojuego.
  • Cómo interconectar un microcontrolador con periféricos externos.

Recursos básicos

Aquí puedes ver el esquema de MAKERbuino que podría ayudarle si ya tienes conocimientos de electrónica. Si no sabes leer los esquemas electrónicos, no te preocupes – ¡ya aprenderás!

También puedes encontrar útil este diagrama:

¿Qué hay en la caja?

En primer lugar, checa la lista de componentes incluidos y el texto a continuación, y asegúrese de que tiene todos los componentes necesarios en tu mesa de trabajo y listo para soldar.

Si falta algo de la lista, por favor dícelo a quien te lo vendió. Si lo compraste directamente al fabricante comunícate al correo electrónico contact@makerbuino.com. Tu MAKERbuino fue empacado a mano con amor en Croacia por seres humanos, y los seres humanos cometen errores, por lo que todo es posible.

Lista de componentes

Aquí puede encontrar una tabla del contenido de tu kit. Este contenido puede variar dependiendo del tipo de kit que hayas comprado (por ejemplo, en el kit con las herramientas vienen las herramientas necesarias y el paquete de inventor tiene algunos componentes adicionales de inventor incluidos).

Si no sabes cómo es cada uno de estos componentes, por favor no te preocupes, cubriremos cada componente y su propósito en la siguiente sección después de la tabla de contenido.

EtiquetaNombre del componenteCantidad
Sin etiquetaMAKERbuino PCB1
Sin etiquetaCarcasa de acrílico cortada con láser (consta de tres piezas)1
Sin etiquetatornillo de nylon M34
Sin etiquetatuerca de nylon M34
Sin etiquetaespaciador hexagonal de nylon 6mm M38
Sin etiquetatornillo de nylon M22
Sin etiquetatuerca de nylon M22
Sin etiquetaespaciador de nylon M22
Sin etiquetaTarjeta Micro SD 128MB + adaptador SD1
Sin etiquetasocket (zócalo) SD1
Sin etiquetapar de cables ROJO y NEGRO para conectar la bocina1
Sin etiquetabocina 8ohms 0.5W - 28mm de diámetro1
Sin etiquetabatería Li-Po (650mAh, single cell - 3.7V) con conector macho JST1
Sin etiquetaconector hembra JST para batería (ya debe estar montado en la tarjeta)1
Sin etiquetatarjeta adaptadora USB a RS232 (programador serial)1
Sin etiquetaCable macho-hembra de 6 hilos para conectar la tarjeta adaptadora serial1
U1microcontrolador ATmega328P-PU1
Sin etiquetazócalo de 28 pines (para el ATmega328P)1
LCDpantalla Nokia 5110 LCD con tarjeta1
Sin etiquetatarjeta para cargador de batería Li-Po TP4056 1
IC2regulador de voltaje de 3.3V (MCP1702-3302E en paquete TO-92)1
T1transistor 2n2222 NPN de propósito general (paquete TO-92)1
Q1cristal 16MHz1
D1diodo 1N41481
SWITCH1, SWITCH2interruptor deslizable de 3 pines2
C1, C6capacitor cerámico 100nF2
C2, C3capacitor cerámico 22pF2
C4, C5, C7capacitor electrolítico radial 100uF, 6.3V3
BTNbotón de presión 12x12x7.3mm con tapa7
JP1conector macho 2x3 en ángulo para puerto ISP1
JP2conector hembra de 6 pines en ángulo para puerto serial1
JP3, JP4conector macho en ángulo KF2510-4P para puertos i2c2
BREAKOUTconector macho 2x5 en ángulo para expansión extra1
TM1, TM2potenciómetro de rueda 1Kohm2
R1resistor 2.2Kohm1
R2, R3resistor 10Kohm2
R4, R5resistor 4.7kohm2
R6resistor 100ohm1
X1conector para auriculares de 3.5mm1

Descripción detallada de los componentes

PCB de MAKERbuino

PCB significa tarjeta de circuitos impresos (printed circuit board en inglés).

Básicamente, se trata de una tarjeta con algunos trazos de cobre y algunos otros componentes como una pintura protectora y material aislante.

Las capas de cobre en la placa forman pistas que conectan varios componentes electrónicos de MAKERbuino (por ejemplo, conectan el microcontrolador a la pantalla) para que puedan trabajar juntos como un dispositivo electrónico.

Este es un equivalente a la tarjeta madre de una PC (computadora personal).

Carcasa de acrílico cortada con láser

Los circuitos de MAKERbuino están protegidos por una carcasa hecha de plástico cortado por láser (están hechas en una máquina de corte por láser CNC).

La carcasa consta de 3 piezas (ver la imagen). La carcasa de tu MAKERbuino es cristalina, hemos pintado el tablero rojo en la imagen para una mejor visibilidad.

Una pieza se utiliza para proteger el lado delantero (superior) de tu dispositivo MAKERbuino y las otras dos piezas protegen la parte trasera del MAKERbuino.

Todo se apila uno sobre otro con tuercas, pernos y espaciadores de plástico. Este estilo de envolturas se llama “el diseño del sandwich”.

Tornillos, tuercas y espaciadores

Estos componentes mecánicos básicos son necesarios para fijar la pantalla y la carcasa a la placa de circuitos.

M3 o M2 en el nombre de los tornillos indica que el diámetro de su eje es 3 mm o 2 mm en consecuencia.

Batería Li-Po

La batería recargable sirve como la principal fuente de energía de MAKERbuino.

650mAh (miliAmperes Hora) es más que suficiente para varias horas de juego intenso y para alimentar todo tipo de módulos de expansión con gran consumo de energía (como receptores GPS, motores, módulos wifi, etc.).

Por si no lo sabías, “Li-Po” en el nombre de la batería indica su estructura y qué materiales utiliza para almacenar la energía eléctrica (Li-Po significa Lithium Polymer, polímero de litio).

Viene con el conector de alimentación JST macho (el conector blanco al final del cable rojo-negro) que luego se conecta al conector JST hembra soldado directamente a la placa.

Electrónica 101 (básica): el polo positivo de cualquier fuente de energía eléctrica (+) se marca generalmente con un cable rojo. El polo negativo de cualquier fuente de energía eléctrica (-) se marca generalmente con un cable negro (en algunos casos también se utilizan el color verde y café).

Conector hembra JST

Este conector está pre-soldado al PCB de MAKERbuino y se utiliza para conectar la batería Li-Po al circuito.

Estos conectores JST blancos son diferentes de los conectores normales de una manera que son anti-inversión. En otras palabras, no se puede intercambiar la polaridad mientras se conecta la batería. Esto es importante porque una polaridad invertida puede dañar el circuito de carga de MAKERbuino.

Importante: el “sándwich”

Algunos de los componentes anteriores (PCB, carcasa, algunas tuercas y tornillos, conector hembra de la batería, batería Li-Po) pueden venir ensamblados en este formato tipo sándwich mostrado en la imagen.

La razón de enviarte esos componentes de esta forma, es una regulación que no permite enviar las baterías Li-Po vía correo aéreo si no están incorporadas en algún tipo de “dispositivo”.

Antes de ensamblar el MAKERbuino, tendrás que desatornillar el sandwich y sacar el PCB para que puedas soldar los componentes en él.

Electrónica 101: nunca soldar o modificar un dispositivo que está “vivo”. En otras palabras, siempre desconecta la batería o alguna otra fuente de energía de la PCB del dispositivo, de lo contrario, podrías hacer un cortocircuito con tu cautín o un destornillador y dañar los componentes electrónicos.

Adaptador UART serial RS232 y su cable de 6 pines

Este adaptador serial rojo se conecta al puerto serie de MAKERbuino (conector de ángulo hembra negro superior izquierdo). Te permite programar tu MAKERbuino directamente desde tu computadora y enviar todo tipo de datos útiles de la computadora al MAKERbuino y viceversa.

El adaptador se conecta a MAKERbuino con un cable de colores macho-hembra de 6 pines.

No necesitas estos componentes en el armado básico, así que puedes dejarlos de lado por ahora.

Tarjeta SD (adaptador microSD + SD)

La tarjeta SD incluida se utiliza para almacenar juegos, programas y otros datos útiles sobre ella (gráficos de juegos, música, etc.). Gracias a esta tarjeta, puedes cargar varios juegos en tu MAKERbuino.

Viene precargada con muchos juegos divertidos descargados de la galería de juegos para que puedas probarlo justo después de armarlo.

Puedes estar preguntándote por qué la capacidad de la tarjeta es de sólo 128 MB. Se trata de un dispositivo de juegos de 8 bits tipo gameboy donde los juegos y programas ocupan aproximadamente 30 KB. Por lo tanto, 128 MB de espacio es más que suficiente para almacenar un montón de juegos, programas e información útil.

Bocina

Esta pequeña bocina cabe en la parte posterior del dispositivo, tiene un lugar especial en la parte trasera de la cubierta.

Tiene un papel crucial en la producción de todos los beeps, boops y alocados tonos que compondrás en tus propios juegos.

Potencia: 0.5W, Impedancia: 8Ω, Dimensiones del cuerpo: Ø28 x 4.7mm

Nota: las fotos de la bocina están hechas por www.tme.eu.

Microcontrolador ATmega328p-pu + zócalo de 28 pines

La microcomputadora ATmega (también conocido como microcontrolador) es el cerebro del dispositivo. Tiene CPU, memoria RAM, memoria flash y casi todas las partes necesarias para ejecutar programas y juegos y hacer todo el trabajo inteligente.

Básicamente, es una computadora en un chip. ATMega328 asombrosamente tiene solo 2KB de RAM y un CPU de 8 bits a 16MHz de frecuencia, lo que causará nostalgia y te proporcionará la auténtica experiencia de la vieja escuela retro.

Viene con un zócalo dedicado de 28 pins para el reemplazo fácil del microordenador.

Pantalla LCD Nokia 5110

El módulo de pantalla es una pantalla LCD sobre una tarjeta PCB.

LCD (liquid crystal display) significa pantalla de cristal líquido. Esta es una pantalla que es controlada por el microcomputador principal ATmega.

Es una pantalla gráfica que te permite manipular el tono de cada píxel con un programa en el microcontrolador. El módulo completo se coloca en la PCB principal de MAKERbuino.

La pantalla tiene algunas características magníficas como una alta resolución (84×48 píxeles monocromático), luz LED de fondo ajustable y gran visibilidad a la luz solar directa (la pantalla funciona de la misma manera que la pantalla de una calculadora – se puede ver sin la luz de fondo si hay suficiente luz en la habitación).

Tarjeta de Cargador de Batería Li-Po TP4056 

Este módulo se utiliza para cargar la batería recargable Li-Po. En realidad, es un PCB separado que se apila y solda en la placa MAKERbuino principal.

La parte más importante del módulo es el circuito integrado TP4056 del cargador (el pequeño chip negro en el tablero).

Está regulando el voltaje y la corriente de la electricidad introducida por el puerto USB y alimentándolo a la batería Li-Po.

Tiene un puerto micro USB para que cargues tu MAKERbuino con el cable de carga del teléfono móvil más común.

Regulador de voltaje de 3.3V (MCP1702-3302ET)

Este componente de 3 patitas regula el voltaje de la batería Li-Po a 3.3V estable. Tenemos que usarlo porque los 3.7V de electricidad de la batería es demasiado para los circuitos de MAKERbuino y la tarjeta SD podría quedar frita.

La mayoría de la gente dice, hey esto es un transistor… no, esto no es un transistor.

Esta forma particular de un componente electrónico se llama el paquete TO-92 y se ve igual que el transistor 2n2222 listado a continuación (los creadores de este transistor decidieron utilizar el mismo paquete).

La única diferencia entre el transistor 2n2222 y este regulador de voltaje es el texto escrito en el componente.

El regulador debe tener MCP1702-3302ET escrito en su superficie, mientras que el transistor tendrá 2N2222 escrito en su parte posterior. Utiliza una lupa si es necesario y verifica cuidadosamente si tienes el componente adecuado.

Al soldar el regulador, se extremadamente cuidadoso de no intercambiarlo accidentalmente con el transistor.

Transistor 2n2222 NPN de Propósito General

Un transistor de propósito general se utiliza en la parte del MAKERbuino dedicada a producir sonido. El transistor sirve como un amplificador que maneja la bocina de la consola.

Como se ha dicho al describir el regulador de arriba, no dejes que la forma de este componente te engañe, esto no es un regulador (¡verifica el minúsculo “2N2222” o “KSP 2222A – 708” escrito en él!).

Conector para auriculares de 3,5 mm

Se trata de un enchufe para auriculares estándar utilizado en los canales de salida de audio de la mayoría de los dispositivos. Puedes conectar tus auriculares normales a este conector para escuchar todos los increíbles bleeps y bloops que tu MAKERbuino sintetiza.

Cristal de 16MHz

Dentro de este paquete metálico se encuentra un cristal utilizado en el circuito  oscilador de la microcomputadora de MAKERbuino.

En otras palabras, el potente reloj de CPU de 16MHz de MAKERbuino es posible gracias a este componente.

Los relojes digitales estándar funcionan con el mismo principio.

Diodo 1N4148

Este es un diodo estándar. Se utiliza en el circuito de sonido de MAKERbuino.

Este no es un diodo emisor de luz (LED), no se enciende, se utiliza como una parte esencial del amplificador de circuito del sonido.

Interruptores de 3 pines (2 piezas)

Estos interruptores electromecánicos estándar de 3 conductores se utilizan para encender y apagar el MAKERbuino y silenciar la bocina.

Capacitores

Hay tres tipos diferentes de capacitores en tu kit MAKERbuino:

Capacitores electrolíticos de 100uF (3 piezas)

Estos parecen pequeños barriles negros con dos patas. Se utilizan para filtrar el ruido y para garantizar que los circuitos de MAKERbuino estén alimentados con corriente eléctrica limpia y estable. Estos capacitores deben tener 100uF escrito en su superficie. A diferencia de otros capacitores del kit, estos están polarizados.

Electrónica 101: sólo los capacitores electrolíticos están polarizados y tienen una capacidad significativamente mayor en comparación con otros capacitores.

Capacitores cerámicos 100nF (2 piezas)

El pequeño capacitor amarillento con un 104 escrito en él es un capacitor de 100nF usado para la filtración y reajuste digital vía la tarjeta del adaptador serial.

Capacitores cerámicos 22pF (2 piezas)

Estos capacitores se utilizan como parte del circuito oscilante de 16MHz junto con el cristal previamente listado. Se parecen a los capacitores 100nF, así que no dejes que te engañen. Reconócelos por el número 22 (que simboliza que tienen la capacidad de 22pF) escrito en su superficie.

Botones de presión y tapones de botón (7 piezas)

Los botones para presionar cuadrados y grandes son bastante autoexplicativos. Son los dispositivos de entrada esenciales de MAKERbuino que se usan para cambiar los menús, cambiar programas, jugar… Las tapas de los botones simplemente están unidas a la parte superior del botón y pueden ser cambiadas.

Puedes comprar algunos botones de color extra en la tienda de MAKERbuino.

Conectores

Los siguientes componentes se utilizan para conectar varios módulos, expansiones y programadores a tu placa MAKERbuino. Hay cuatro tipos de conectores incluidos en el kit MAKERbuino:

Conector hembra de 6 pines en ángulo

Este diminuto conector negro se utiliza para conectar tu MAKERbuino a la placa programadora serial UART (importante para programar la consola).

Conector macho 2×3 en ángulo para ICSP

Se utiliza para conectar módulos de expansión y un programador de ISP para reprogramar el microcontrolador de la consola de juegos sobre el protocolo ICSP (en la programación del sistema de circuitos).

Conector macho 2×5 en ángulo para expansión extra

El conector en ángulo doble fila de 10 pines está soldado a la parte más a la derecha de la consola de juego y es una opción extra que le da algunos pines útiles adicionales para la conexión de hardware de expansión.

Conector de ángulo anti inverso de 4 pines KF2510 para puertos i2c (2pcs)

Estos conectores van en la parte superior del dispositivo y se utilizan para conectar módulos de expansión y otros MAKERbuino o Gamebuino (¡para juegos multijugador!). Son como todos los demás conectores, pero con una función especial anti-inversa para que no se pueda intercambiar la polaridad y genere un corto circuito en las consolas de juegos cuando las conectes con el cable de enlace multijugador.

Potenciómetro de rueda para ajuste de 1 Kohm (2pcs)

Los potenciómetros de rueda son muy importantes para regular la retroiluminación de la pantalla y atenuar el volumen de sonido. Los potenciómetros tienen escrito B102 en su parte posterior, lo que indica que tienen 1Kohm de resistencia (10 * 10 ^ 2 ohms).

Resistencias

Las resistencias (o resistores) son componentes electrónicos pasivos de dos conductores que implementan resistencia eléctrica en los circuitos.

Las resistencias se utilizan en MAKERbuino para todo tipo de tareas importantes como el ajuste de los niveles de señal y la regulación del flujo de corriente.

La resistencia de cada resistor se mide en ohms.
Puedes determinar la resistencia de un resistor usando un código de color – leyendo un conjunto de anillos coloreados en el resistor.

Hay cuatro tipos de resistencias utilizadas en el kit MAKERbuino:

  • Resistor de 100 ohms x1

Este se utiliza cuando se emite sonido a la toma de auriculares de MAKERbuino.
Código de color: café, negro, café, dorado
(* en algunas versiones del kit MAKERbuino, estas resistencias pueden ser etiquetadas de la siguiente manera: café, negro, negro, negro, café o dorado)

  • Resistor de 2.2 Kohms x1

Éste es importante para manejar el transistor en el circuito de sonido del MAKERbuino.
Código de color: rojo, rojo, rojo, dorado

  • Resistor de 4.7 Kohms x2

Estos resistores se utilizan como resistencias de estado alto (pull up) en líneas i2c (multijugador y puertos de expansión).
Código de color: amarillo, morado, rojo, dorado

  • Resistor de 10 kohms x2

Estos son importantes para manejar la pantalla LCD y conectar el microcontrolador al programador serial UART (para conectar el MAKERbuino a tu computadora).
Código de color: café, negro, negro, rojo, dorado

Electrónica 101: leer el código de color del resistor es muy fácil, solo tiene que seguir una tabla de códigos del color como la que está más adelante. Alternativamente, también puedes usar una herramienta de calculadora de código de colores de resistencia como esta: calculadora de código de color.

Cada creador pro (tú en un futuro cercano) tiene que conocer esta tabla de resistencia de memoria, y es muy fácil usar esta técnica interesante desde resistorguide.com – sólo tienes que recordar esta frase en inglés: Bad Beer Rots Our Young Guts But Vodka Goes Well Get Some Now!

¡Muy bien, ya sabes todo!

Continúa a… Capítulo #2

Traducido al español en octubre 2017 por Julio Sandria, del sitio oficial de MAKERbuino:  https://www.makerbuino.com/build-1/.