Introducción
El objetivo de esta primer actividad es aprender a usar una herramienta de diseño de circuitos impresos electrónicos.
Desarrollo
Esta primer actividad se basa en la resolución de un caso que tiene por finalidad el diseño y fabricación de un circuito impreso. Se parte del esquemático de un circuito ya probado. La elección del caso se basa en su complejidad. Para servir como un proceso de aprendizaje de la herramienta, la cantidad máxima de componentes se ajusta a unos 25. Por otra parte la única restricción mecánica que posee el diseño del PCB es el tamaño del circuito impreso final.
Caso elegido para ser resuelto este año:
Esquemático:
Cliquear aquí para bajar en formato pdf.
El esquemático a ser realizado es una versión simplificada (de ahi el nombre de clon) de su original PICKIT2, comercializado a través de sus distribuidores por la firma Microchip. El manual y su circuito original se pueden obtener aqui o desde el mismo sitio de Microchip.
Temas desarrollados en clase
Se enseñan los lineamientos básicos que poseen en común todos los programas de diseño asistido para la realización de circuitos impresos electrónicos (PCB printed circuit board). EAGLE - ORCAD - PCBWizard - KICAD - ALTIUM. Se particulariza el uso del programa KICAD y se exponen los siguientes temas teóricos:
A) LA IDE o entorno integrado del programa. Sistema de archivos. Protecciones. Tipos de archivos.
B) El esquemático.
Su estética: elección de tamaño de hoja, centrado del esquema en la hoja, rótulo, ubicación de las etiquetas de los componentes, simplicidad y claridad en el conexionado, distribución del esquema en la hoja.
Su coherencia eléctrica: conexionado; nodos cables y buses; etiquetas de conexionado. Librerías para el esquemático. Generación de un nuevo componente para el esquemático y como se añade a la nueva librería. Herramientas visuales y herramientas eléctricas. Pines de componentes y sus diferentes clasificaciones. Generación de una librería del proyecto. Vinculación con la apariencia real del dispositivo (footprints landscapes, o modelos). Anotación manual y automática de cada componente. Reglas de chequeo eléctrico - Matriz (ERC). Directiva de bloqueo de regla. Reporte de errores su ubicación y solución. Generación automatizada de la lista de materiales. Listado de conexionado de los distintos componentes del circuito (netlist). Su interpretación y posterior uso. Impresión del esquemático.
C) El circuito impreso
Consideraciones eléctricas mecánicas y estéticas acerca de la ubicación de los componentes dentro en un espacio tridimensional limitado. Librerías de circuito impreso (footprints o modelos). Su vinculación con el esquemático dibujado a través del archivo que lista el conexionado de los componentes del circuito. Explicación de Pads, Vias y Tracks. Medidas mils y mm. Conveniencia en el uso de cada una de ellas. Grillas y ajuste del puntero del mouse. Capas o layers. Capa de ruteo de una sola cara Bottom layer y para ruteo de dos caras Top layer. La capa Silkscreen Front ó Top overlay como dibujo mecánico del componente. La capa del contorno de placa como delimitadora de las medidas mecánicas de la placa. La capa usada para pads y vias. Medida de agujeros en pads y vias y su relación con el área de cobre. Ruteo manual y auto ruteo. Sus reglas (Medidas, capas, topologías). Leyendas o Strings. Ubicación de las mismas. Señalizaciones en la capa Silkscreen Front ó TopOverlay de entradas-salidas importantes. Configuración del plano de tierra (polygon plane o zone). Impresión del PCB: Orden de las capas. Espejados. Impresión en impresora virtual PDF para su portabilidad. Ajustes de impresión Zoom. Impresión lado cobre (una cara) lado componentes. Consejos.
D) Fabricación del circuito impreso
Normas de seguridad. Reseña de pasos a seguir para la fabricación de un PCB: limpieza del pcb - Impresión en láser del diseño en hoja especial (tipo de hojas) - Transferencia al cobre (Temperaturas usadas) - Ataque con ácido - Mecanizado (perforado y corte) - Protección del cobre con barniz protector. Señalización del lado componentes (Silkscreen Front).
Actividades que realizan los alumnos
- Diseñan un circuito impreso.
- Fabrican el circuito impreso diseñado por ellos mismos.
- Arman el circuito con los componentes adecuados.
- Ensamblan el conjunto en una caja plástica.
- Prueban y ponen en funcionamiento el construido.
- Redactan un informe con todos los pasos realizados para llegar al construido y lo publican en el blog del grupo adjuntando fotografias y videos.
Plazos estimados
Dos semanas completas para la enseñanza y el diseño de las placas, incluyendo el informe de lo realizado en el blog. Dos semanas para la fabricación y armado de la placa.
El objetivo de esta primer actividad es aprender a usar una herramienta de diseño de circuitos impresos electrónicos.
Desarrollo
Esta primer actividad se basa en la resolución de un caso que tiene por finalidad el diseño y fabricación de un circuito impreso. Se parte del esquemático de un circuito ya probado. La elección del caso se basa en su complejidad. Para servir como un proceso de aprendizaje de la herramienta, la cantidad máxima de componentes se ajusta a unos 25. Por otra parte la única restricción mecánica que posee el diseño del PCB es el tamaño del circuito impreso final.
Caso elegido para ser resuelto este año:
Programador para microcontroladores PIC - PICKIT2 (clon) - Interfase USB
Esquemático:
Cliquear aquí para bajar en formato pdf.
El esquemático a ser realizado es una versión simplificada (de ahi el nombre de clon) de su original PICKIT2, comercializado a través de sus distribuidores por la firma Microchip. El manual y su circuito original se pueden obtener aqui o desde el mismo sitio de Microchip.
Temas desarrollados en clase
Se enseñan los lineamientos básicos que poseen en común todos los programas de diseño asistido para la realización de circuitos impresos electrónicos (PCB printed circuit board). EAGLE - ORCAD - PCBWizard - KICAD - ALTIUM. Se particulariza el uso del programa KICAD y se exponen los siguientes temas teóricos:
A) LA IDE o entorno integrado del programa. Sistema de archivos. Protecciones. Tipos de archivos.
B) El esquemático.
Su estética: elección de tamaño de hoja, centrado del esquema en la hoja, rótulo, ubicación de las etiquetas de los componentes, simplicidad y claridad en el conexionado, distribución del esquema en la hoja.
Su coherencia eléctrica: conexionado; nodos cables y buses; etiquetas de conexionado. Librerías para el esquemático. Generación de un nuevo componente para el esquemático y como se añade a la nueva librería. Herramientas visuales y herramientas eléctricas. Pines de componentes y sus diferentes clasificaciones. Generación de una librería del proyecto. Vinculación con la apariencia real del dispositivo (footprints landscapes, o modelos). Anotación manual y automática de cada componente. Reglas de chequeo eléctrico - Matriz (ERC). Directiva de bloqueo de regla. Reporte de errores su ubicación y solución. Generación automatizada de la lista de materiales. Listado de conexionado de los distintos componentes del circuito (netlist). Su interpretación y posterior uso. Impresión del esquemático.
C) El circuito impreso
Consideraciones eléctricas mecánicas y estéticas acerca de la ubicación de los componentes dentro en un espacio tridimensional limitado. Librerías de circuito impreso (footprints o modelos). Su vinculación con el esquemático dibujado a través del archivo que lista el conexionado de los componentes del circuito. Explicación de Pads, Vias y Tracks. Medidas mils y mm. Conveniencia en el uso de cada una de ellas. Grillas y ajuste del puntero del mouse. Capas o layers. Capa de ruteo de una sola cara Bottom layer y para ruteo de dos caras Top layer. La capa Silkscreen Front ó Top overlay como dibujo mecánico del componente. La capa del contorno de placa como delimitadora de las medidas mecánicas de la placa. La capa usada para pads y vias. Medida de agujeros en pads y vias y su relación con el área de cobre. Ruteo manual y auto ruteo. Sus reglas (Medidas, capas, topologías). Leyendas o Strings. Ubicación de las mismas. Señalizaciones en la capa Silkscreen Front ó TopOverlay de entradas-salidas importantes. Configuración del plano de tierra (polygon plane o zone). Impresión del PCB: Orden de las capas. Espejados. Impresión en impresora virtual PDF para su portabilidad. Ajustes de impresión Zoom. Impresión lado cobre (una cara) lado componentes. Consejos.
D) Fabricación del circuito impreso
Normas de seguridad. Reseña de pasos a seguir para la fabricación de un PCB: limpieza del pcb - Impresión en láser del diseño en hoja especial (tipo de hojas) - Transferencia al cobre (Temperaturas usadas) - Ataque con ácido - Mecanizado (perforado y corte) - Protección del cobre con barniz protector. Señalización del lado componentes (Silkscreen Front).
Actividades que realizan los alumnos
- Diseñan un circuito impreso.
- Fabrican el circuito impreso diseñado por ellos mismos.
- Arman el circuito con los componentes adecuados.
- Ensamblan el conjunto en una caja plástica.
- Prueban y ponen en funcionamiento el construido.
- Redactan un informe con todos los pasos realizados para llegar al construido y lo publican en el blog del grupo adjuntando fotografias y videos.
Plazos estimados
Dos semanas completas para la enseñanza y el diseño de las placas, incluyendo el informe de lo realizado en el blog. Dos semanas para la fabricación y armado de la placa.
Materiales e insumos necesarios
- PC - Sistema Operativo Windows con conectividad a Internet.
- Programa KICAD.
- Componentes electrónicos.
- Placa de cobre FR4 (epoxi) simple faz (1,6mm de espesor 35um de cobre) o en su defecto placa de cobre FR2 (resina fenólica) simple faz.
- Impresora Láser.
- Máquina fotográfica digital con posibilidad de grabar video.
- Pendrive de 1GB.
- Hojas para imprimir el diseño: Papel fotográfico tipo glossy de 150 gr brillante para impresora a tinta.
- Regla y escuadra.
- Calibre.
- Papel de diario y hojas blancas A4 75 gr.- Marcadores negros indelebles de punta fina (.3mm) para retoque de la transferencia del tóner a la placa.
- Tijeras.
- Plancha.
- Rollo de cinta de enmascarar (papel) de 15 mm de espesor (aprox.) para cubrir los bordes de la placa.
- Cloruro Férrico.
- Batea de vidrio o plástico para realizar el ataque del cobre con el cloruro férrico.
- Agua limpia en una batea para limpieza del PCB.
- Elementos de limpieza del PCB - lana fina de acero - polvo limpiador (tipo Puloil - ODEX) - Alcohol.
- Elementos de seguridad básicos: Anteojos de protección Guantes de látex.
- Agujereadora de banco.
- Mechas (0,8mm - 1 mm - 1,2mm - 1,5 mm - 1,75mm - 2 mm y 3.25mm).
- Tela esmeril de grano medio y lima plana para acabado de bordes de la placa.
- Barniz protector (Contacflux http://www.edelta.com.ar).
- Torno manual (tipo Dremel) para desbaste, corte y perforado, con sus accesorios.
- Soldador tipo lápiz de 30/40W.
- Rollo de estaño de Sn/Pb 60/40 de 0,5 ó 0,8 mm de diámetro.
- Disponibilidad de un espacio para el desarrollo de estas operaciones (Taller y aula de proyectos).
- PC - Sistema Operativo Windows con conectividad a Internet.
- Programa KICAD.
- Componentes electrónicos.
- Placa de cobre FR4 (epoxi) simple faz (1,6mm de espesor 35um de cobre) o en su defecto placa de cobre FR2 (resina fenólica) simple faz.
- Impresora Láser.
- Máquina fotográfica digital con posibilidad de grabar video.
- Pendrive de 1GB.
- Hojas para imprimir el diseño: Papel fotográfico tipo glossy de 150 gr brillante para impresora a tinta.
- Regla y escuadra.
- Calibre.
- Papel de diario y hojas blancas A4 75 gr.- Marcadores negros indelebles de punta fina (.3mm) para retoque de la transferencia del tóner a la placa.
- Tijeras.
- Plancha.
- Rollo de cinta de enmascarar (papel) de 15 mm de espesor (aprox.) para cubrir los bordes de la placa.
- Cloruro Férrico.
- Batea de vidrio o plástico para realizar el ataque del cobre con el cloruro férrico.
- Agua limpia en una batea para limpieza del PCB.
- Elementos de limpieza del PCB - lana fina de acero - polvo limpiador (tipo Puloil - ODEX) - Alcohol.
- Elementos de seguridad básicos: Anteojos de protección Guantes de látex.
- Agujereadora de banco.
- Mechas (0,8mm - 1 mm - 1,2mm - 1,5 mm - 1,75mm - 2 mm y 3.25mm).
- Tela esmeril de grano medio y lima plana para acabado de bordes de la placa.
- Barniz protector (Contacflux http://www.edelta.com.ar).
- Torno manual (tipo Dremel) para desbaste, corte y perforado, con sus accesorios.
- Soldador tipo lápiz de 30/40W.
- Rollo de estaño de Sn/Pb 60/40 de 0,5 ó 0,8 mm de diámetro.
- Disponibilidad de un espacio para el desarrollo de estas operaciones (Taller y aula de proyectos).
