CONSTRUCCION DE UNA PLACA PCB

DISEÑO

Para empezar a fabricar una placa, lo primero que tenemos que tener es un circuito analógico en donde plasmamos el circuito correspondiente que queremos meter en nuestra placa. Este circuito lo haremos en DESING ENTRY CIS, este es un programa de ordenador con el que podemos realizar este tipo de circuitos. En este programa existen una serie extensa de librerías que contienen gran cantidad de componentes eléctricos. Aunque en el caso de que no le tengamos en las librerías, tenemos la posibilidad de poder crearlo.

Cuando ya tenemos el circuito analógico completo pasamos al LAYOUT PLUS para poder enrrutarlo. Si tenemos todas las huellas correspondientes a todos los componentes no habrá problema, pero si nos falta algún componente tendremos que crearlo para poder terminar esta fase del proyecto.
Antes de enrrutarlo debemos tener en cuenta que haciendo un buen “PLACE” tendremos menos cantidad de segmentos que se unen entre los componentes. Al enrrutarlo lo primero que debemos hacer es unir por donde va el VCC y GND, para que luego a última hora no tengamos ningún problema de enrrutarlo cuando casi no haya espacio.

Cuando ya tenemos completamente realizado el circuito en el LAYOUT PLUS pasamos a imprimir las partes BOTTON Y TOP en un papel de transparencia o también llamado fotolito. Además debemos de coger el archivo.TAP, este nos da exactamente donde se encuentran todos los agujeros de la placa para posteriormente poder conectar los componentes, conectar las vías, poder fijarla en la caja donde la colocaremos finalmente.

FABRICACION

Estos fotolitos nos sirven para conseguir posteriormente a través del revelado en positivo, de la insoladora y con la lamina de negativizado, que se que el circuito en la lamina restante después de retirar el film naranja.
Seguidamente pasamos a la fresadora. Con el archivo.TAP cogido anteriormente lo cargamos en la maquina y fijamos bien nuestra placa para que no se mueva y empezamos a mecanizar.

Una vez realizados todos los agujeros correspondientes en la placa conjuntamente con la lámina de negativizado, pasará por la máquina de sensibilizado, que nunca tiene que darle luz natural, solo luz amarilla. Esta máquina nos envuelve la placa con un film azul.

Cuando la tenemos nuestra placa envuelta en el film azul, la pasamos a la insoladora. Hacemos coincidir los agujeros de la placa con el film naranja del TOP y BOTTON (parte delante y parte trasera), la pasamos a la maquina 20 segundos.



Una vez acabada la parte de la insolación, pasamos al procedimiento de revelado, atacado y eliminación, todo esto lo hace una sola maquina en distintas fases. Cada fase pasa por un tipo de sustancias químicas durante el tiempo ya estipulado, entre cada fase haremos una limpieza de placa pasada por agua para quitar impurezas.

Una vez terminado todo este proceso empezamos a cortar toda la parte restante de la placa para que nos entre en la caja, con lima, sierra, segueta,…

COLOCACION DE COMPONENTES

Antes de empezar a soldar los componentes debemos meter todas las vías que tenemos y remacharlas porque sino después nos sería dificultoso porque tendríamos poco espacio para trabajar.
Empiezo a soldar el integrado y al poder ser patillas distanciadas para que no caja mucho calor y se rompa, posteriormente pasaremos a soldar componentes SMD ya que son muy pequeños y cuando tengamos varios ya soldados no nos van a molestar para nada.
Una vez que tengamos tos los componentes SMD soldados iremos colocando componentes de menor a mayor volumen para que nos moleste cuanto menos mejor.

ULTIMOS PASOS

Para introducir la placa en la caja, seguramente que deberemos ajustarla con lima, además tenemos que mecanizar la caja para que puedan verse las luces de funcionamiento, podamos sacar las 2 E/S por cada extremo de la caja

Programador GTP-Usb Lite

A continuación vamos a explicar el procedimiento a seguir para construir un programador para pic GTP USB-Lite.

DISEÑO

La primera parte de nuestro proyecto consiste en diseñar el esquema eléctrico de nuestra placa. Para ello utilizaremos el programa Design Entry CIS. En nuestro caso concreto, en las librerías que nos ofrece el programa no teníamos todos los componentes que necesitamos, por lo que hemos tenido que crearlos, o en algunos casos asignarles una huella en el Layout Plus (programa para diseñar PCBs)

Una vez acabado el esquema del circuito, el resultado será algo parecido a esto:

Cuando ya estamos seguros de que nuestro circuito esta bien clickamos sobre la opción Create Netlist y pasamos al Layout. Antes de comenzar a enrutar hemos de definir el borde exterior de la placa, midiendo la caja en la que vamos a introducir la placa. Nos será útil consultar el datasheet de fabricante de dicha caja.

A la hora de diseñar el borde exterior debemos tener en cuneta la posición de los tornillos que sujetan la placa. Para ello con el propio datasheet calculamos sus coordenadas ya que tendremos que dejar espacio libre cuando estemos haciendo el place de los componentes en el lugar que los tornillos ocupen. Haremos una huella en el layout y los colocamos para hacernos una idea del espacio del que disponemos para realizar el place de los componentes.

Hecho esto pasamos al place. Debemos tener en cuenta que este es un paso muy importante del diseño ya que un buen place nos ayudara a que el enrutamiento sea mucho más sencillo. Debemos también tener en cuenta que en nuestro ca

so debemos colocar el conector USB en un borde de la placa para que sea accesible, así como también los conectores que utilizaremos para programar el pic de nuestra placa y también los pic que programemos con el propio programador.

Al enrutarlos habrá que empezar con las vías de GND y VDD que tendrán que ser mas grandes que las demás (un grosor de 0,7 mm aprox.). La forma más eficaz de enlutarlo es en forma de árbol, de tal forma que haya ramificaciones que lleguen a todos los pad a los que deban llegar.Posteriormente enrutaremos el resto de componentes procurando siempre que no haya muchas vías, que las pistas no se crucen o pasen demasiado cerca de los pad, etc…, de forma que quede algo parecido a esto :

IMPRESION E INSOLADO

Una vez obtenido el diseño en el Layout, procedemos a imprimir la capa TOP y la BOTTOM en un fotolito. Aplicaremos un spray para que la tinta de la impresora sea homogénea. Una vez hecho esto, el siguiente paso será introducir el fotolito junto a la lámina de negativizado en la insoladora para que una vez insolado, al retirar un film de la lámina de negativizado quede en ella impreso el diseño de la placa en negativo. Debemos tener especial cuidado a la hora de colocar la lámina y el fotolito: la lámina naranja se colocara con el lado mate hacia abajo y el brillo hacia arriba y el fotolito deberemos colocarlo con la parte de la tinta coincidiendo con el brillo de la lámina. Se insolara durante 6 segundos, y posteriormente nos ayudaremos de una superficie adhesiva para separar las 2 partes de la lamina, quedándonos con la naranja.

FRESADO

Para proceder al fresado deberemos obtener el archivo .TAP desde el Layout Plus, cargamos el programa DRILLPRO y procedemos

a realizar todos los agujeros en la placa, tanto de las vías como los de los componentes Trough Hole. Para ello, antes, elegiremos el tipo de broca para cada agujero, teniendo muy claro cual es el número de útil que le corresponde a cada broca para insertarlos correctamente cuando el programa nos pida un cambio de broca.

PROCESO DE SENSIBILIZADO

Para presensiblilizar la placa lo primero que debemos hacer es calentar la maquina. Cuando este lista introducimos la placa entre los dos rollos de fil azul ayudándola nosotros manualmente para que no se atasque.

Cuando la placa salga ya sensibilizada, cortamos el fil azul por el borde la placa y procedemos a retirar una fina lámina trasparente que hay a ambos lados.

Pegamos las laminas naranjas a la placa haciendo coincidir perfectamente los pad, pistas vías, etc… y lo pegamos con cinta adhesiva. Luego insolamos la placa durante 20 segundos.

REVELADO / ATACADO / ELIMINACION

Una vez insolada, retiramos las laminas naranjas y pasamos al proceso de revelado, atacado y eliminación de la placa.

El revelado consiste en eliminar de la placa la resina tratada químicamente. Para ello, la debemos poner en contacto la placa con una sustancia química llamada revelador

Lo que se ha obtenido hasta ahora es una placa donde las zonas en las que se desea que haya pista (negro) poseen el cobre protegido por la resina fotosensible. En aquellas regiones donde queremos que no halla pista (blanco) el cobre está directamente expuesto al exterior. El objetivo del atacado es eliminar todo el cobre expuesto - no protegido por la resina -.

Por ultimo procedemos a la eliminación. Para todo ello deberemos tener en cuenta que al pasar de una cubeta a otra es conveniente lavar bien la placa para no contaminar el líquido de la siguiente cubeta. Para agilizar los procesos podemos ir cambiando de posición la placa e ir moviéndola.

CORTE DE LA PLACA

El corte de la placa debe ser preciso y ajustarse correctamente a la caja. Para ello podemos ayudarnos imprimiendo nuestro layout, recortando el borde exterior y colocándolo sobre la placa. Para cortarla nos ayudaremos de la guillotina y de la segueta para hacer los cortes más precisos. Nos ayudamos también de una lima para los pequeños detalles y para que queden bien los bordes.

SOLDADURA

Antes de comenzar a soldar debemos proceder a introducir las vías. Para ello utilizamos unas pinzas de punta fina, con las que intentaremos introducir la vía en su totalidad. Nos ayudaremos de nuestro layout para estar seguros de que introducimos todas las vías y que las introducimos en los correspondientes agujeros. Para acabar de ponerlas, utilizamos la remachadora. Introducimos la vía por la parte de la misma que todavía no tiene corona, y apretamos la remachadora hasta que la vía quede correctamente insertada. Conviene cuando hayamos terminado comprobar con el tester que las vías tienen continuidad con las pistas en ambos lados de la placa.

Antes de empezar a soldar los componentes imprimimos el plano Asytop y AsyBottom de la placa. En estos planos aparecen los compone

ntes y su posición en la placa.

Una vez colocadas todas las vías y remachadas correctamente, procedemos a soldar los componentes en la placa. Empezaremos por el integrado ya que es el que mas complejidad ofrece para soldar.

Tras soldar el integrado, procedemos a soldar el resto de componentes SMD (Resistencias, Condensadores y Cristal). Una vez que se han soldado estos componentes, comenzamos a soldar los que son de Through hole, dejando para el ultimo el conector USB ya que es el mas alto y el que nos dificultaría mas soldar el resto de componentes si le soldásemos el primero.

MECANIZADO DE LA CAJA

Para introducir la placa en la caja lo primero que debemos hacer es dar rosca a los soportes que sujetaran la placa, ya que en nuestro caso el fabricante no lo proporciona.
Hacemos una corte con la segueta en una de las tapas de los lados de la caja para poder acceder al conector usb, y en la otra un agujero con un talador para sacar el cable que utilizaremos para programar los pic. En la tapa inferior de la caja hacemos con el taladro 2 pequeños agujeros para poder ver los 2 diodos led que indican el correcto funcionamiento del programador.

CARGA DEL PROGRAMA EN EL INTEGRADO

Para programar el pic de la placa vamos a utilizar un programador JDM que ya teníamos. Tendremos que hacer un cable, ya que el orden de las patillas del conector de nuestra placa y el del cable del JDM no es el mismo. Nos descargamos el software del GTP USB-Lite. Utilizando el programa Winpic800 cargamos el programa .hex que nos hemos descargado y programamos el pic. Una vez hecho esto nuestro programador ya estaría listo para programar otros pic.

GTP USB LITE (Construcción)

GTP USB LITE

1. Diseño

Antes de dibujar el esquemático, tendremos que ver si tenemos las huellas de los correspondientes componentes. En caso negativo, habrá que hacerlas y posteriormente realizar el circuito esquemático.

Tras dibujar en Oscard Capture el esquematico nos disponemos a hacer la placa propiamente dicha en Layout Plus.

Primero dibujaremos el borde exterior de la placa tomando las medidas de la caja que va a contener la placa.

Antes de poner los componentes calcularemos las coordenadas donde van a estar los tornillos. Tras esto ya podemos exportar las huellas de los componentes del esquematico “Create Netlist”, los colocaremos de tal forma que sea fácil su posterior enrutación.

Primero enrutaremos Vcc y GND pues son las vias mas gruesas y así pueda ser más fácil enrutar el resto de componentes. Un componente debe ir obligatoriamente en uno de los extremos pues es un conector USB y se recomienda poner a los lados los correspondientes conectores.

2. Creación de la placa

Tras realizar el diseño, imprimimos el Bottom y el Top en un fotolito. Al ser un revelado positivo introduciremos el fotolito en la insoladora con una lamina de negativizado, esta hace que al retirar el film se quede impreso el circuito en la lámina. La insolarización durará 6 segundos.

Mientras tanto cogiendo el archivo .TAP (archivo donde se encuentran las coordenadas donde se deben realizar agujeros), lo cargaremos en el programa Drillpro que realizará los agujeros con el taladro automático que eventualmente nos dirá que hay un posible cambio de broca y nosotros elegiremos la que nos fuera conveniente para el circuito.

Ya con la placa con los agujeros y la lámina del negativizado, la placa pasará por la máquina de sensibilizado, que debe estar con la luz amarilla y no debe darle la luz natural. La placa será envuelta por un film azul que después tendrá que ser cortado a ras de la placa.

Pegaremos con celo las láminas de negativizado a la placa haciendo coincidir los agujeros, el Botom tiene que coincidir con el botom del diseño lo mismo el Top. Será pasado por la insoladora durante 20 segundos.

Tras la insolarización pasaremos al revelado, atacado y eliminación. La placa pasará por distintos líquidos durante un tiempo predeterminado hasta que se vea el cobre del diseño.

Tras tener la placa realizaremos los cortes correspondientes para que entre en la caja que la contiene.

3. Soldadura

Comenzaremos poniendo las vías con unas pinzas y ajustándolas con la remachadora.

Imprimiremos el AssyBot y AssyTop para saber donde deben estar los componentes Tras esto empezaremos a soldar, se recomienda empezar por el integrado pues es el más “difícil” por la cantidad de patillas, posteriormente soldaremos los componentes SMD y el resto. Se recomienda soldar por último el USB pues es el voluminoso y hará dificultosa la tarea

Instalacion Electrica

En este post vamos a explicar detalladamente el proceso que hemos seguido para instalar en un aula unas nuevas cajas donde conectar los cables de red  y nuevos enchufes para poder conectar todos los utensilios para realizar las practicas en clase.

Plano de la instalacion electrica

Primero hemos estudiado la instalacion electrica ya existente en el aula, puesto que paralela a esta ha de ir la otra. Puesto que la mesa tiene una forma simetrica, hemos de colocar las cajas y las conexiones en los mismos sitios en ambas mitades de  la mesa.

Una vez situadas todas las cajas de registros, bocas de cable de red, regletas, etc... en su sitio y dibujadas en un croquis, procedemos a hacer un boceto de lo que vamos a instalar.

Comenzamos tirando cable a traves de tubos por debajo de la mesa desde una caja de registro hasta otra, sujetando los tubos con agarraderas a la mesa. Para hacer las conexiones dentro de las cajas de registro utilizaremos regletas.


Los cables salen a la superficie a traves de un agujero en la mesa, sobre este agujero ira la caja y conectados dentro de esta caja 3 enchufes puenteados entre si, puesto que con 3 cables(tierra,fase y neutro) hemos de llegar a 9 tomas(3 de tierra,3 de fase y 3 de neutro).

En la caja iran tambien 2 cables de red que entraran en la caja tambien a traves de la mesa e iran conectados a dos bocas.

Cuando ya este todo conectado, cerramos las cajas y las atornillamos a la mesa, todas de forma simetrica buscando la estetica y el orden en la instalacion.

Una vez instaladas las cajas, los cables de tierra,fase y neutro iran a otra caja de registro donde iran conectados dos automaticos, de forma que si por cualquier motivo, fallase la instalacion o se bajasen los automaticos, esto no afecte a la instalacion electrica paralela, que en nuestro caso es la de los ordenadores.

Caja de Registro con dos automaticos

Diseño Programador GTP USB-LITE

En este apartado procederemos a explicar paso a paso todo el proceso de diseño y elaboracion de una placa.

Primero obtenemos el circuito que deseamos elaborar en la placa con el Desing Entry CIS. Hemos de fijarnos en que tengamos todos los componentes en nuestro inventario y que todos ellos tengan su huella correspondiente para despues en el Layout Plus realizar el place* y el route**

DISEÑO

En nuestro caso, se trata de un programador y nuestro circuito quedaria asi :

Una vez que nos hemos asegurado de que tenemos todos los componentes del circuito y que todos ellos tienen su respectiva huella en el Layout, pasamos a diseñar la placa en este programa.

Primero hemos de definir el borde exterior de la placa, midiendo y teniendo en cuenta la caja o el espacio en el que vamos a introducir la placa. En nuestro caso, la caja es esta:

Una vez que tenemos el borde exterior, (en nuestro caso) calculamos la posicion de los tornillos puesto que en la placa tendremos que definir el espacio en el que se encontraran estos. Calculamos las coordenadas tanto en el eje X como en el Y de la placa, definimos la huella correspondiente al tornillo y los colocamos.

Una vez hecho esto, y exportado el programa del Design Entry CIS al Layout Plus mediante "Create Netlist" obtendremos en el Layout todos los componentes. Ahora procederemos a colocarlos de forma que nos sea mas facil enrutarlos.

Al enrutarlos habra que empezar con las vias de GND y VDD que tendran que ser mas grandes que las demas. Una forma de colocarlas es que cada una vaya por un lado de la placa y vayan saliendo "ramificaciones" hacia los componentes con pines GND o VDD.

Posteriormente enrutaremos el resto de componentes, de forma que quede algo parecido a esto :

En nuestra placa, uno de los conectores habra de estar en un extremo de la placa para que sea facilmente accesible para conectar el cable usb. Otro de ellos se situara en un costado de la placa,puesto que tambien habra que acceder facilmente a el para poder cargar el programa en el micro.

IMPRESION E INSOLADO

Una vez obtenido el diseño en el Layout, procedemos a imprimir la capa TOP y la BOTTOM en un papel de transparencia o fotolito. En este caso, vamos a realizar el revelado en positivo, por lo que el siguiente paso sera introducir el fotolito junto a la lamina de negativizado en la insoladora para que una vez insolado, al retirar un film de la lamina de negativizado quede en ella impreso el diseño de la placa en negativo. La lamina naranja se colocara con el lado mate hacia abajo y el brillo acia arriba y el fotolito al reves,el mate hacia arriba y la capa en la que estan impresas las pistas hacia abajo con el lado brillo de la lamina. Se insolara durante 6 segundos.

FRESADO

Al mismo tiempo, con el archivo .TAP del diseño y la maquina de fresado, cargamos el programa DRILLPRO y procedemos a realizar todos los agujeros en la placa que sean necesarios. Para ello, antes, elegiremos el tipo de broca para cada agujero de forma que cuando el DRILLPRO nos pida que insertemos el util 1,2,3... etc, sepamos a que broca corresponde cada util.

 PROCESO DE SENSIBILIZADO

 
Una vez que tenemos la placa con los agujeros y la lamina en negativo con el diseño de la placa, pasamos con la placa a la maquina de sensibilizado en la que introduciremos la placa una vez que la maquina se haya calentado y este lista para que la sensibilizase, como si fuese al vacio, con dos laminas de un fill azul.


Cuando la placa salga ya sensibilizada, cortamos el fill azul al ras de la placa y retiramos una hoja transparente protectara de ambas caras de la placa.


Pegamos las laminas naranjas, haciendo coincidir los agujeros de la placa con las marcas de las pistas de la lamina y las juntamos con cinta adhesiva cada uno por su lado correspondiente de la placa (el top por el top y el bottom por el bottom) y insolamos la placa durante 20 segundos.
 

REVELADO / ATACADO / ELIMINACION

Una vez insolada, retiramos las laminas naranjas y pasamos al proceso de revelado, atacado y eliminacion de la placa.

Para ello,hay que sumergir la placa en los liquidos correspondientes durante el tiempo oportuno, hasta que veamos la modificacion en la placa, y una vez que se termina cada proceso, proceder a lavar la placa para eliminar todos los residuos que puedan quedar del proceso anterior y volvemos a introducirlo en la etapa siguiente.

Introduciendo la placa en la 1º etapa

Lavado tras 1º etapa

Lavado tras 2º Etapa

Lavado tras 3º Etapa

 CORTE DE LA PLACA

Placa sin cortar

Procedemos a cortar la placa, sobreponiendo en ella el diseño impreso del layout para cortar lo justo para que quepa despues en su respectiva caja. Para cortarla nos podemos servir de la guillotina, una segueta y una lima para rebajar cualquier borde.

Placa cortada e introducida en su caja

 SOLDADURA

Ahora procedemos a introducir las vias de cobre al interior de los agujeros que tenemos hechos en la placa para las vias. Ayudandonos con unas pinzas con punta y una remachadora.

Se introducen las vias por los agujeros y se presiona para introducirlas del todo. Despues, colocamos la remachadora en el agujero y apretamos para que el cobre ocupe la corona.


Una vez colocadas todas las vias y remachadas correctamente, procedemos a soldar los componentes en la placa. Empezaremos por el integrado, que es el mas sensible y el que mas patillas tiene.

Comenzamos imprimiendo el plano Asytop y AsyBottom de la placa. En estos planos aparecen los componentes y su posicion en la placa.

Placa con vias y AsyTop

Tras soldar el integrado, procedemos a soldar el resto de componentes SMD (Resistencias, Condensadores y Cristal). Una vez que se han soldado estos componentes, comenzamos a soldar los que son de Through hole, dejando para el ultimo el conector USB ya que es el mas alto y el que nos dificultaria mas soldar el resto de componentes si le soldasemos el primero.

Placa ya finalizada con todos los componentes soldados

INTRODUCCION DE LA PLACA EN LA CAJA

Para introducir la placa en la caja, antes hemos de hacer la rosca para los tornillos a los agujeros de la caja donde estos iran atornillados. Despues, asegurarnos de que los agujeros de la placa coinciden con los de la caja y que los componentes caben perfectamente en ella.

Haremos un agujero en uno de las tapas de los extremos para acceder al conector USB y en el otro extremo otro para sacar el cable que ira al conector que cargara el programa en la placa.

CARGA DEL PROGRAMA EN EL INTEGRADO

Por ultimo, hemos de hacer los agujeros necesarios en la placa para alcanzar uno de los conectores sobre el cual cargaremos el programa en el integrado, que controlara el funcionamiento de la placa. Este programa o software deberemos de obtenerlo de internet y cargarlo desde otro ordenador a la placa.

*Place : proceso mediante el cual colocamos todos los componentes dentro de la place.
**Route : proceso en el que enrutamos(unimos mediante vias) todos los componentes de la placa segun se indicara en el Layout por lineas amarillas.