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1 Practicas De Electrónica ..:: 3D5F ™ {RES} ::..

“Diseño de Circuitos Impresos: Esquemático y PCB – Printed Circuit Board”

A continuación se detalla de forma breve pero clara el procedimiento para la elaboración de los circuitos impresos desde el diseño esquemático y terminando con el diseño del circuito impreso PCB. Para ello se enlista a continuación la lista de los materiales a utilizar.

Tabla%1:%Lista%de%componentes%

Cantidad. Núm. De Parte Descripción 1 PCB 10x10 Tablilla PCB para circuito impreso de 10x10 cm (L x W) 2 CN-CONN-2 Conectores con tornillo de 2 pines 1 LM317T Regulador Positivo Variable, 1.27 a 30V, TO-220 1 Heatsink T0-220 Disipador de calor para LM317T, TO-220 1 DB107 Puente rectificador de diodos, 1 Amper o Similar 1 2200 uF / 35V Capacitor Electrolítico de 2200 uF a 35 Volts, Axial o Radial,TH 2 100 nF Capacitores Cerámicos de 100nf a 35V (0.1uF) 1 10 uF / 35V Capacitor Electrolítico de 10uF a 35V 1 100 uF / 35V Capacitor Electrolítico 100uf a 35V 2 1N4007 Diodos Rectificadores de propósito General 1 5 Kohms Potenciómetro de 5 Kohms lineal, Preset. 1 470 Ohms Resistencia de ½ watt 1 5,6 Kohms Resistencia de ½ watt 1 LED 5mm Diodo led de 3mm ó 5mm, TH 1 TR-24-0-24V Transformador de 24V con derivación central. 1 Clavija Conector con clavija para transformador. 1 Estaño 1 metro de estaño con aleación 60-40 1 Cautín Cautín para soldar tipo lápiz, Weller 40P,

Procedimientos:

1.- De acuerdo al siguiente diagrama que se muestra en la figura 1; capturaremos el diagrama en el software que mejor le convenga ( Altium Designer o Proteus Professional). Nota: para el desarrollo de este tutorial lo realizaremos en Proteus Professional aunque recomiendo emplear el software que mayormente le convenga, empleo de forma mas profesional el Altium Designer.



Figura 1: Esquemático de la fuente de alimentación. 2. Para realizar la captura del esquemático de la fuente puede utilizar los componentes “genéricos” que traen ambos programas. 3. Recuerde que lo importante en la captura del diagrama esquemático es colocar de forma correcta todos los componentes, verificando especialmente la polaridad de cada uno (capacitores electrolíticos, diodos rectificadores, LED y etc.) 4. La Entrada AC esta indicada como un conector de 2 pines, estos tienen como medida una separación entre pines de 5.08 mm. Este tipo de componentes se encuentran de la siguiente manera. a) Proteus Profesional: Pasos: Connectors ! Headers Blocks ! TBLOCK-M2



5.- Para los demás footprints a continuación le indico los valores correctos para el software proteus. a) Regulador LM317T ! TO220

b) Resistencias de ½ Watt ! RES40

c) Capacitores Cerámicos ! CAP15

d) Diodos ! DO35 o DO41

d) Puente de Diodos ! DB107 ó Similar



Nota: Para el footprint del capacitor electrolítico lo idóneo seria saber el numero de parte del fabricante, en caso de que no se tenga a la mano se puede crear de la siguiente forma.

6.- Con respecto al procedimiento 5, en caso de nuestro capacitor electrolítico, podemos medirlo con una regla (Distancia entre los pines y el diámetro total del capacitor, indicamos el pin positivo y negativo), luego solo diseñarlo directamente al ARES en Proteus quedaría como la forma en el inciso (6K)



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Nota: De acuerdo a las dimensiones físicas marcadas en la tabla de Dimensions el capacitor en este ejemplo es de 220uF a 35V y mide 16mm x 25 mm.

Como se menciono anteriormente puede ser usado desde las hojas de datos o emplear una regla y medir sus dimensiones fisicas.

Nota: Al emplear una regla usted debe de estar conciente que por unos cuantos mm las medidas van a ser inexactas, para este caso solo mida la distancia entre los pines del capacitor y tambien de la misma forma el diametro externo del capacitor.

A) Seleccionamos un par de pads y los colocamos en el are de trabajo de ARES.



B) Seleccionamos la Regla que trae ARES para ajustar la distancia que habrá entre cada PAD del capacitor electrolítico.

C) Recordemos que por default ARES toma las medidas en milésimas de pulgadas por lo cual habrá que cambiar las medidas a centímetros, para ello damos clic derecho sobre la regla que tenemos trazada entre los pads y seleccionamos Edit Properties.

D) Seleccionamos Edit Properties y cambiamos en el cuadro de dialogo la letra “A” por la letra “C”; es decir %A ! %C



E) Obtendremos una nueva visualización de la distancia entre ambos pads pero ahora en centímetros.



F) Una vez ajustadas las distancia entre ambos pines, ahora trazamos la dimensión externa del componente, esto ayudara para no superponer dicho componente con otro mismo. Dando como resultado la siguiente forma.

G) Seleccionamos 2D Graphics Circle mode para realizar el contorno del componente

H) Hacemos click derecho en el centro de la regla que tenemos en el ARES, esto servirá como patrón para el contorno. Una vez haciendo click derecho solo estiramos hacia alguno de los dos extremos dando como resultado el contorno del componente, la línea externa debe quedar en color azul.

I) Seleccionamos cada uno de los pads por separado, hacemos click derecho ! Properties y cambiamos Style a C-80-30 que es aproximadamente a un pad equivalente de 1.8 mm x 0.75 mm.



J) Una vez terminando de editar los pads trazamos un recuadro sobre el contorno del dispositivo quedándonos de esta forma.

k) Seleccionamos en el menú principal Library y posteriormente Make Package



L) Editaremos el menú Make Package, indicando el nombre del nuevo componente, categoría, subcategoría, descripción. Por default se guardara en la carpeta USERPKG.

M) Para este caso los parámetros que utilice son los siguientes.



N) Si el procedimiento fue correcto ARES nos mostrara en el menú de componentes, el que hemos creado siguiendo los pasos anteriormente y con ello ya procederemos a emplearlo en nuestro diseño.

Nota: Podemos borrar los pads y las líneas empleadas para crear este nuevo componente.

7.- Ahora que ya tenemos todos nuestros footprints podemos empezar a acomodar todos los componentes para posteriormente trazar las pistas adecuadas entre cada uno de ellos.



a) La recomendación principal en este diseño es que el máximo las líneas deben de soportar 1Amper, que es con lo cual el regulador LM317T trabaja.

Nota: Los parámetros en los cuales me base en el desarrollo de esta practica esta disponibles en www.rhernandezg.blogspot.es los cuales han sido tomados de la empresa Expresspcb, teniendo como resultado que para una Imax el grosor de las líneas serán de 0.025” como se muestra en la tabla siguiente.

Pulgadas Corriente Milimetros Track Mode ARES 0.010 ” 300 mA 0.254 mm T15 0.015 ” 400 mA 0.381 mm T20 0.020 ” 700 mA 0.508 mm T30 0.025 ” 1000 mA 0.635 mm T40 0.050 ” 2000 mA 1.270 mm T50

8.- Seleccionamos todos los footprints a utilizar y los colocamos en el área de trabajo del ARES de tal forma que sea de fácil conexionado todo el circuito.



a) Recuerde que para los circuitos de inserción o Troug Hole se emplea la capa Botton Copper (Azul)

b) En caso de estar seleccionada la capa Top Copper, solo oprima la barra espaciadora de su teclado y automáticamente cambiara a Botton Copper.

9.- Seleccionamos cada componente y lo posicionamos en la hoja de trabajo de ARES; este procedimiento es repetitivo para cada uno de ellos.

Nota: Para este ejemplo se empleo un puente de diodos de la serie 2W01G, aunque en la lista de materiales se pidió uno de la serie DB107, ambos realizan la misma función el único cambio es al forma final de puente de diodos.

Puente de Diodos (2W01G) Puente de diodos (DB107)



10.- Para realizar el conexionado de las pistas seleccionamos la opción Track mode y elegimos el tamaño de las pistas. T8..T10..T40..T80… etc.

11.- Ahora procedemos a realizar la conexión, solamente debemos posicionarnos sobre el pad, hacemos click izquierdo del primer pad que deseo conectar y vamos trazando las líneas por donde queremos que esta pase.

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15 Manual Proteus Professional Rev. 2.0 Junio 2014

Nota: Véase que la línea se esta trazando a 45 grados a partir del Pad marcado como “+” del puente de diodos.

12.- ahora solo arrastramos la línea hacia el otro extremo en el cual vamos a hacer el termino de esa primer pista.



13.- En el diseño de circuitos impresos, esta mal vista que las líneas tengan cortes de 90 grados, para ello se deben de editar esas líneas dando como resultado un mejor acabado en el diseño del PCB, los cortes de las líneas son de 45 grados.

14.- El resultado que se obtendrá al aplicar lo comentado en el procedimiento 13 es el siguiente.



Nota: A continuación se muestra la imagen del conexionado del puente de diodos DB107, nótese que la conexión es mucho mas sencilla que en el puente de diodos 2W01G

15.- El resultado final del circuito conexionado de forma correcta y de acuerdo al diagrama proporcionado al inicio de esta practica es el siguiente.



16.- El procedimiento para imprimir nuestro diseño es el siguiente, solo seleccionamos en el menú principal la opción Output ! Print



17.- En el menú de impresión aparecerá por default la impresora que este conectada o instalada en su computadora y/o laptop.

Nota: Por default estarán activadas las caras Top Copper, Botton Copper y Top Silk. Deshabilite las opciones Top Copper y Top silk para poder enviar a imprimir nuestro primer diseño.

18.- Véase el Anexo 2: Creación del PCB, para mayor información en el diseño de circuitos impresos con el método de transferencia térmica.

Recomendaciones:

I) Utilizando el ARES para realizar el PCB tenga en cuenta que el área de impresión si usted lo modifica una vez desde en el menú, tendrá que calcular de nueva cuenta el mismo área para realizar la impresión correcta. Consejo: Cuando realice este procedimiento desde el menú de la impresora solo deshabilite TOP COPPER y TOP SILK dejando BOTTOM COPPER y NO modifique el área de impresión.

II) Para una correcta grabación del circuito impreso utilice una impresora Láser, ya que las de inyección de tinta para dicho proceso no sirve.

III) Empleando la opción BOTTOM COPPER (azul) el diseño se imprime tal y cual se elaboro sin darle MIRROR al diseño, si usted empleo la capa TOP COPPER (Roja) entonces si debe de emplear el MIRROR.



Anexo 2: Creación del PCB

A continuación le anexo algunas de las preguntas que se han realizado en el foro de Micros & Micros del amigo Giovanni Lafebre (Lord Lafebre)

1.- ¿Que consideraciones debo tener a la hora de realizar una PCB con la plastificadora y/o laminadora?

a) Como todo circuito antes de llevarlo a la práctica verificar que todos los footprints coincidan bien y así evitar hacerlo mas de una vez.

b) Tener el diseño impreso ( en este caso trabajo con hojas PNP blancas, las azules de la empresa Pulsar fx son mejores pero son algo no muy económicas) y la placa de cobre bien limpia de polvo o suciedad (no pasar los dedos sobre la placa antes de grabar el diseño).

2.- ¿Que instrumento utilizo para limpiar la placa de cobre y/o baquelita?

a) Puede ser con una fibra para lavar trastes ó Aplicar lo siguiente:

a1.- Emplear una lija de la mas fina que encontremos en el mercado y lijar la placa de forma suave y muy lenta por un ratito asta que quede totalmente limpia....

3.- Como todo proceso siempre existe un "Pero" .." Pero si me sale mal..... Pero si me paso de lijar....Pero si la riego...." que hacemos en caso de preguntarnos en que momento se que la placa esta lista....

Podéis tomar el inciso b de la respuesta 2 y aplicar lo siguiente:

a) Como ya estamos lijando la plaquita, introducirla en un poco de agua y frotarlo suavemente con la lija y hasta que la placa quede totalmente brillosa (ya sea de una ó dos caras es el mismo procedimiento)

4.-¿Ahora que hago? si ya tengo la placa lista y el diseño listo ¿?

a) El diseño que se va a grabar dejarle por lo menos de 0.5 cm a 1 cm de borde para poder sujetar el papel (con el diseño impreso) a la placa de cobre y evitar que se mueva para evitar un diseño mal grabado, pegar con cinta adhesiva los márgenes del papel a la placa de cobre...

b) Dejar un margen a nuestra placa PCB para que ahí podamos pegar bien el papel y evite el mismo procedimiento.

Si ya se que se oye fácil ..... pero y si por x o y motivo aun así se mueve como el hago .... mmmmmm esto se puede ilustrar mucho mejor con una imagen.



5.- Ahora lo que nos preguntamos es ¿Que tiempo es el adecuado para poder grabar mi plaquita?

El tiempo que la paso en la enmicadora depende del tamaño de la placa y las veces que las paso ni las cuento..... Por que no las cuento... Ya que antes solo pasaba el diseño por la enmicadora solo unas 5 ó 6 veces al final las pistas salían cortadas o mal grabadas, Por eso mejor aplico la técnica de "Ojo de buen cubero"

Bueno este choro es medio mareador verdad jajajaja pero lo mas sencillo es hacer lo siguiente:

Antes de pasar por primera vez la placa en la enmicadora, le pongo un papel encima tratando de hacer un sándwich entre el papel y la placa.... Ya que lo tengo así ahora paso la placa en la enmicadora (dejar que la enmicadora llegue a su máxima temperatura) y paso una.... otra, ..... otra,..... otra y "n veces", quito el papel que esta haciendo el sándwich y paso ahora si la placa con el papel PNP unas cuantas veces mas asta que el papel PNP se adhiere por completo a la placa ( se ven las líneas grabadas del papel en la placa). Aquí les muestro una imagen:



6.- ¿Ya tengo el diseño grabado que sigue?

Bueno ya que tengo el diseño listo procedo a introducirla en agua común y corriente de la llave, dejo remojarla un ratito asta que el papel hace unas especies de burbujitas, incluso a veces solito se empieza a desprenderse y si no pues aquí entro yo empiezo a quitar el papel con los dedos muy suavemente.

7.- ¿Ya grabe todo que hacemos?

ya tenemos todo listo ahora solo hay que introducirla al acido . Primero introduce el ácido al recipiente y con mucho cuidado procede a meter la placa, ahora mueve lento el recipiente para que la placa se quede muy bien grabada asta que veas que ya no queda nada de cobre en tu diseño PCB, recordar que lo que queda en el diseño son las líneas negras del tóner que se han grabado.



Quedando mas o menos como esto:

Nota: utiliza un recipiente de plástico y cubrir bien las manos empleando guantes, recordemos que se emplea Acido “Cloruro Férrico” para el proceso de grabación de los circuitos impresos.

8.- La pregunta del millón ¿Puedo emplear este mismo método para grabar la parte de los componentes en la placa?

La respuesta es SI totalmente solo que aquí es menos tiempo el pasarla por la enmicadora.



9.- ¿Esta técnica me sirve también para los componentes de montaje superficial o SMD?

Claro amigos todo es posible y todo tiene solución

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