Diseño Electrónico (1ra parte)

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Buen día, como indiqué en mi publicación pasado es hora de entrar a temas más técnicos del área de electrónica. El motivo por el que me incline a electrónica fue porque desde que era una partícula en el universo, tuve la curiosidad del saber cómo funcionaban las cosas. Siempre he disfrutado desmantelar equipos electrónicos para ver su interior, cuando llegaba a la lámina verde, de ahí para el real, todo era magia. Me gustaba quitar la tarjeta de control y los motores de carros de control remoto y hacer súper lanchas. Eso era la onda! Desarmaba licuadoras, estéreos, bocinas … todo lo que encontrara para revisarlo y aunque una que otra vez me sobraban tornillos o terminaba con piezas rotas. En la mayoría de las ocasiones, los equipos volvían a funcionar… O medio funcionar, dependía del día.

Soy fan de Tron (la película que la mayoría de electrónicos, informáticos, mecatrónicos y gente involucrada en tecnología conoce). Disfrutaba revisar las tarjetas electrónicas, imaginaba que eran pequeñas ciudades, donde las pistas eran calles y los componentes pequeños edificios y casas, ya saben la imaginación de un niño. Ahora parte de mi trabajo es el diseño electrónico de estas pequeñas ciudades (I’m the one who knocks). Bueno empecemos…

Una tarjeta de circuito impreso (conocida como PCB por sus siglas en Inglés), es la superficie constituida por caminos de material conductor, laminadas sobre una base no conductora. El circuito impreso se utiliza para conectar eléctricamente y sostener mecánicamente a través de los caminos conductores, por medio de la base un conjunto de componentes electrónicos. Los caminos son generalmente de cobre, mientras que la base se fabrica con diferentes materiales como: resinas de fibra de vidrio reforzada, cerámica o plástico, entre otras. 1

Antes del advenimiento de los circuitos de PCB, las placas utilizaban cuero de cochi para ser construidas, por así decirlo, el proceso era laborioso. Después de esa mala inversión del dios porcino, el equivalente a las tarjetas PCB era un laborioso proceso de cableado punto a punto. El resultado de esto: frecuentes fallos en las uniones de los cables y cortocircuitos en el aislamiento de los cables.

Algo vintage, pero parecido a algunas pruebas de 2laboratorio que hacemos en Hunabsys para el prototipado rápido de placas. Esta alternativa facilita detectar errores  antes de pasar el diseño electrónico a una tarjeta PCB.

 

 

Si van empezando con el diseño de placas electrónicas, es altamente recomendado el uso de breakouts (o Frankensteins) y hacer este tipo de conexiones para las pruebas. Los breakouts evitan muchos dolores de cabeza, generados por producir el diseño de la tarjeta PCB directamente sin validar el diseño. Una vez realizadas las pruebas para validar el diseño de la tarjeta electrónica, se procede a elaborar el diseño electrónico de la tarjeta. Durante mi reinado en el área de Electrónica de Hunabsys, me he visto en la necesidad de probar varios programas de diseño electrónico. El programa con el que mejores resultados he obtenido, ha gustado ha sido CADSOFT EAGLE.

En EAGLE, el diseño de una PCB es un proceso de dos pasos: En primer lugar el diseño del esquemático y después el desarrollo de una PCB basado en ese esquemático. El directorio de EAGLE y editores esquemáticos trabajan mano a mano. Un esquema bien diseñado es fundamental para el proceso global de diseño de PCB.

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              Esquemático                                                                                    PCB

 

¿Cómo leer un esquemático?

Los esquemáticos son nuestro mapa para el diseño, construcción, y la solución de problemas de circuitos. La comprensión de cómo leer y seguir esquemáticos es una habilidad importante para cualquier ingeniero electrónico. Primero un repaso a todos los símbolos esquemáticos fundamentales (Y posibles diseños de tatuajes geeks, digo … eso sería tonto):5

Conexiones:

Esto nos permite la unión de un componente a otro para hacer posible el funcionamiento del circuito.

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Nodos:

Cuando una conexión se divide en dos direcciones, se crea una unión. Las uniones se representan con nodos, pequeños puntos situados en la intersección de los cables.

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Etiquetas:

A veces, para hacer el esquemático legible, se le da un nombre a la conexión en lugar de encaminar una conexión de todo el esquemático. Conexiones con el mismo nombre son conectados entre sí, aunque esta no sea una conexión visible. Los nombres pueden ser escritos o bien directamente en la parte superior de la red, o pueden ser “etiquetas”, colgando del alambre.

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Partiendo de aquí que es lo más básico en Eagle para crear una pcb, se ira explicando paso a paso la manera en que se realiza un diseño electrónico.

USANDO EAGLE: ESQUEMÁTICO

Crear un proyecto:

Vamos a empezar por hacer una nueva carpeta de proyecto para nuestro diseño. En el panel de control, bajo el árbol de ” Proyectos “, haga clic derecho en el directorio donde desea que el proyecto sea creado y seleccione “Nuevo proyecto”.   9

Le damos un nombre a la carpeta creada:10

Una vez creada la carpeta del proyecto la cual albergará tanto nuestros archivos de diseño esquemático y la placa (y eventualmente nuestra ficheros Gerber también). Tenemos que diseñar un esquemático. Para agregar un esquemático para una carpeta de proyecto, hacemos clic en la carpeta, se hace clic sobre “Nuevo” y seleccionamos “Esquema”.11

Ahora estamos listos para empezar con la creación del esquemático. El diseño de un esquemático es un proceso de dos pasos. Primero tienes que añadir todas las partes a la hoja del esquemático y después se tienen que conectar entre sí las partes. Se puede entremezclar los pasos, añadir algunas partes, conectar algunas partes, a continuación, añadir un poco más y así sucesivamente.

Para agregar partes a nuestro esquemáticos usamos la herramienta ADD o Añadir (en la barra de la izquierda, o en el menú Edición), es lo que vamos a usar para colocar cada componente en el esquema. La herramienta AÑADIR abre un navegador de la biblioteca, donde podemos ampliar bibliotecas específicas y mirar las piezas que contiene. Con una parte seleccionada en la parte izquierda, la vista en la mitad derecha debe actualizar para mostrar tanto el símbolo esquemático de la pieza y su paquete.12

De esta manera es como vamos seleccionando los componentes que necesitamos para nuestro diseño. Para no hacer tan largo y tedioso esta publicación (y no porque tenga que ir a ver los nuevos capítulos de Dragon Ball Super, que no están del todo chéveres … ¡Goku manejando un tractor! Cómo!!?), lo dejaré en varias partes y poco a poco iremos viendo el proceso en que se realiza el diseño electrónico de las placas hasta la realización de estas físicamente.

Pueden descargarse la versión de prueba de la página:

http://www.cadsoftusa.com/download-eagle/

Espero haya sido de su agrado esta primera parte del post, tengan un buen día y ¡Hasta la próxima!

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