Practica 1: Placa Arduino Nano

Introducción:

Esta  práctica , consiste en crear una placa de circuito impreso semejante a la del Arduino Nano ya que seguiremos su esquema de montaje. Para llevarla a cabo podríamos dividir la practica en tres secciones, la primera seria el diseño en un CAD (Proteus) de la placa en si, colocando todos los componentes, vías, pistas según queramos, teniendo en cuenta el esquema del arduino Nano. La segunda parte seria imprimir esa placa que hemos diseñado, se utilizara una CNC, que mediante una placa de cobre rellena de aislante, lo que hace es, al rallar el cobre con una fresa deja al aire el aislante pudiendo separar las pistas entre sí. Una vez realizada la placa la última parte seria soldar los componentes previamente adquiridos en cualquier tienda de componentes o por Internet.

Desarrollo:

Lo primero que hacemos es abrir y entender el esquema del arduino Nano ya que es en el que nos vamos a basar:

Descomponiendo ese esquema podemos diferenciar 3 partes fundamentales la primera y más importante es el microcontrolador (Atmega 328-P) que es como coloquialmente nos referimos como el cerebro de la placa ( el chip del centro). Para hacer nuestra placa seguiremos la misma disposición en cuanto a los pines que hay en el esquema en relación al microcontrolador. Según se observa tiene varios componentes conectados directamente, bien uno de ellos es un interruptor que corresponde con el botón de Reset que podemos encontrar en la mayoría de las placas de Arduino. Los condensadores que tiene conexionados son los condensadores de BYPASS, estos condensadores se ponen en cada pin de tensión y GND de la mayoría de los chips integrados y sirven para eliminar los efectos parásitos que se generan en todos los componentes. También observamos que hay un oscilador conectado al Atmega 328-P, este es el que marcara la frecuencia del micro-controlador y se pone lo más cerca posible a este.

El segundo bloque que se encuentra a la derecha en el esquema de antes, es el chip Integrado FT232RL, se utiliza para conectar el microcontrolador al puerto USB y poder conectar este a un PC vía UART y establecer una comunicación RS232. El componente que tiene conectado por debajo a la derecha es el conector USB a través del cual podemos conectar nuestro ordenador a la placa e introducirle los programas. También tiene condensadores de BYPASS y dos diodos led de control.

En el tercer y último bloque quedarían recogidos todos los demás componentes como el ICSP, el regulador de tensión y el auto selector.

-El ICSP es el acrónimo de la frase en ingles In Circuit Serial Programing (Programación seria en circuito), posibilita la reprogramación de los PIC (familia de microcontroladores del tipo RISC) sin necesidad de extraerlos del mismo circuito.

-Regulador de tensión: Recibe una tensión a la entrada y devuelve una tensión a la salida de menor valor pero constante y sin picos, en este caso devuelve una tensión de 5 voltios.

Una vez entendido el esquema y sus componentes pasamos a diseñarlo en el Proteus, primeros haremos el esquemático quedando de la siguiente forma:

Cada componente tiene su coste y código (de RS) real excepto la base que esa es la que haremos nosotros en la CNC. Usamos la librería personal que nos dio el profesor para encontrar algunos componentes que no estaban en las librerías por defecto de Proteus. Otros en cambio tuvimos que modificarlos para poder escribir su precio y su código, el proceso era algo complejo pero a grandes rasgos lo que había que hacer era coger el componente y descomponerlo. Aparece un texto debajo del componente en el que pinchando dos veces acedemos a un documento de texto en donde están todas las características del componente, lo que hacemos es añadir en una line en blanco el código y el coste siguiendo el mismo formato que tiene otras líneas.

Una vez realizado el esquemático podemos pasar a hacer el diseño (Layout), en el mismo programa y proyecto en la barra de herramientas esta la opción de hacer el diseño a partir del esquemático (un botón rojo).

En el diseño ten os el mismo problema que en el esquemático hay algunas huellas de los componentes que no están en por defecto en las librerías de Proteus o no estan como las queremos nosotros, para nuestro proyecto hemos elegido componentes SMD de 1206 de tamaño (3.2x1.6x0.5mm), asi que algunas huellas que modificar para nuestros intereses. Para ello cojimaos un componente con una huella parecida, los descomponíamos y le añadíamos o quitábamos lo que quisiéramos cambiar, después le seleccionábamos y pinchábamos la opción “Make a Package”, no salían una seria de ventanas de configuración y para guardarlo (nosotros los guardábamos en la librería personal en sub-categoría personal) y ya estaba hecho.

El diseño quedo de la siguiente forma:

TOP

BOTTOM

Con el diseño echo, generamos los archivos Gerber/Excellon para imprimirla en la CNC, y la imprimimos siguiendo los pasos cuidadosamente.(Ver entrada: “Pasos CNC” en este mismo blog)

Placa Impresa y “casi-remachada”(Dos caras)":

  

Con la placa impresa, lo siguiente que debemos hacer es poner las vías pero sin remacharlas ya que si no podríamos estropear las pistas. En mi caso me salieron 30 vías con lo que puse 30 vías, deben ser “casi-remachadas” todas por el mismo lado que debe ser el mismo lado por donde se soldaran los headers, según el diseño de las imanes de arriba ese lado correspondería a la TOP (Rojo). Una vez “casi-remachadas” todas las vías, debemos soldarlas con cada pista que llega a ellas por ambos lados teniendo especial cuidado con la soldadura en no echar demasiado estaño o que la soldadura que dé en punta, es recomendable practicar antes con alguna placa que haya salido mal. Una vez soldadas todas las vías solo queda soldar los componentes en sus respectivos Paths teniendo especial cuidado en no soldar dos Paths juntos. Después de esto solo quedaría probarla y verificar su funcionamiento.

Asi quedria la placa despues de remacharla y soldar los componenetes: