viernes, 14 de diciembre de 2018

Unboxing



Hay una costumbre en YouTube, de que cuando alguien recibe algo que ha encargado, graba un vídeo que muestra la apertura del paquete y lo que contiene. A esto, en esta jerga de los asiduos a Internet se le llama "unboxing".

Bueno pues ayer recibí el pedido que había hecho a PCBWay  de placas montadas. Hasta ahora este era mi habitual suministrador de las placas de circuito impreso en las que montaba mis equipos para la venta en la tienda. Sin embargo al decidir no seguir haciendo este trabajo, pensé que una solución para no dejar en la estacada a los que deseaban seguir disponiendo de esos productos, era hacer que me fabricasen los equipos terminados, es decir las placas con los componentes soldados. En la página de PCBWay presumen de ser especialistas en esta actividad.

Así que hace ya más de un mes, hice un pedido de diez DDESVIO3 completamente montados. Al ser mi primer encargo de este tipo hubo alguna duda respecto de la información que tenía que hacerles llegar, ya que resulta que así como la fabricación de las placas no requiere más que el envío de los archivos que genera el programa de diseño (Proteus, en mi caso), ahora para montar los componentes exigen que se les diga no sólamente la referencia de cada componente, sino el fabricante y el código del fabricante para cada elemento. Así que hay que hacer una labor manual adicional a lo que el programa de diseño genera, y que por cierto resulta un tanto aleatoria, porque determinados componentes los pueden fabricar varias empresas distintas.

Bueno pues una vez que quedó esto aclarado, dieron un plazo de 22 días para hacer el montaje, así que me ha tocado esperar más de un mes entre la petición inicial, las aclaraciones, el plazo de fabricación y el transporte desde China.

Así que como decía, ayer llegó el paquete y en el video de la cabecera se puede ver lo que me encontré al abrirlo.

Esperaba encontrar nada más que las diez placas montadas pedidas, pero al abrir la caja me encuentro con un montón de bolsitas que no sabía lo que son. En seguida me doy cuenta que esas bolsas contienen piezas sobrantes. Es decir, parece que cuando estos señores piden el material, piden alguna pieza adicional de algunos componentes, por si durante el proceso alguno se pierde o se estropea, y si al final sobran, te las envían. Bueno es saberlo. De hecho ellos son los que fabrican las placas, pero curiosamente también han hecho una de más, que aparece también en el paquete.

Y por fin, envueltas en un par de rollos de plástico de burbujas, aparecen las diez placas, metida cada una en una bolsita de plástico antiestático.

Lo mejor que se puede decir de ellas es que son absolutamente iguales a las que yo montaba manualmente. De hecho en la fotografía siguiente se pueden ver, una al lado de otra, una de las placas "chinas" y otra de las fabricadas por mi. Si no es porque a la china le falta el tornillo que sujeta el estabilizador de tensión a la placa, serían indistinguibles. Por cierto, falta ese tornillo porque a ver cómo les dices que te pongan un tornillo de un determinado fabricante. ¿Tengo que averiguar quién fabrica tornillos en China? . También falta el "jumper" rojo que va en el conector de tres pines, un poco por lo mismo.



La primera lección que se saca de esto, es que parece que siempre hay alguna cosita que requiere una intervención manual por pequeña que sea. En este caso es mínima, pero en otros casos puede ser mayor, y por supuesto falta probarlas aunque ni se me ocurre pensar que no funcionen.

Bien, entonces... ¿es esta la solución? Desde luego que no. Al principio del video se ve que la factura de PCBWay son 316 dólares, que pagados por PayPal han supuesto 287 Euros, más los 56 Euros de la importación más los 35 que cobra DHL por la gestión de aduana, da un total de 378 Euros, es decir casi 38 Euros por placa. Hasta ahora, yo las vendía en la tienda a 20 Euros y me parecen caras.

Hay un problema con esto, y es que actuando así, cuando llegan a España, se paga aduana por el valor total de la placa, componentes incluídos, mientras que si solo se reciben las placas, se paga mucho menos de aduana, y luego si los componentes se incorporan aquí, resultan más baratos.

De modo que la fabricación en China no resulta tan barata como se supone. Desde luego la calidad es idéntica a la que tenían hasta ahora estos productos, e incluso más, puesto que yo los soldaba a mano y estos vienen soldados con máquina, con lo cual si yo tenía el peligro de dejar alguna soldadura defectuosa, con este sistema se garantiza que son todas perfectas. Por lo demás, como digo, son exactamente iguales.

Por cierto, que esto me sugiere un comentario. Me parece asombroso que una persona como yo, que ni siquiera es una empresa, pueda conseguir que fabriquen en China un producto que ha sido diseñado íntegramente por mi, y que el resultado sea exactamente el esperado hasta el mínimo detalle y lo tenga en mi mano en un mes. Naturalmente esto es solo  posible hoy en día gracias a Internet. Hace poco leía acerca de que no hace tanto tiempo, si alguien en España quería importar productos de China, tenía que comprar un espacio en el galeón de Manila.....



martes, 27 de noviembre de 2018

Tutorial soldadura de kits





Hay un proverbio que afirma que es más práctico enseñar a un hambriento a pescar que regalarle un pez cada día.

Bueno, yo estoy tratando de hacer algo parecido. Hasta ahora, me he dedicado a montar y probar los circuitos que me pedían, regalando mi tiempo y mi dedicación, hasta que esto me ha llevado a una saturación imposible de atender. Así que como vengo diciendo en los últimos artículos he decidido no volver a montar circuitos para los demás, y en cambio, enseñar a pescar, es decir, enseñar a montar y soldar estos circuitos para que cada uno pueda solucionar así sus necesidades, y por lo tanto yo voy a distribuir los equipos en forma de kit. Naturalmente hay otra solución, y es que cada uno vaya a la pescadería y compre su propio pez, lo que sería en este caso, encontrar una empresa que fabrique y monte los circuitos, pero el problema es que hacer esto, que no es difícil, si que resulta muy caro. Como quien va a la pescadería y compra sus pescados en lugar de pescarlos.

En el artículo anterior ya expliqué que debido a la forma en la que se van a distribuir estos kits no se requiere ningún conocimiento de electrónica, ya que cada kit contiene todos los componentes y una lista de los mismos en la que figura el texto o los colores que van impresos en cada componente, y que los identifica con una referencia que es la que va impresa en la placa del circuito impreso, de manera que se puede colocar cada componente en su lugar sin necesidad de interpretar sus códigos.

Quedaba, como ya decía allí, la dificultad de que es necesario soldar estos componentes en las placas de circuito, y hay muchos compañeros que en cuanto se habla de soldar se declaran totalmente incompetentes. Seguramente muchos han hecho intentos con malos resultados, y eso les lleva a pensar que se trata de una operación difícil y delicada, cuando solo se requiere un poco de cuidado. En mi opinión la mayoría de los fracasos se debe a no contar con el material adecuado y a ignorar la técnica de la soldadura con estaño que es sencilla, pero si no se hace bién, da lugar a malos resultados.

Así que para tratar de solucionar este tema he grabado el vídeo que encabeza este artículo, donde se puede ver el montaje total de la placa de circuito PWM7K que es una de las placas que forman parte de los kits de montaje de los controladores PWM72, PWM73SI y PWM75VO. Esta placa no tiene nada de especial y siguiendo las mismas técnicas se monta cualquiera de las otras placas de los kits.

Comienza el video presentando las herramientas necesarias. Como decía, muchos fracasos se deben a no contar con las herramientas adecuadas.

El elemento más importante es el soldador, pero debe ser un soldador adecuado. Para este trabajo debe ser un soldador de una potencia pequeña de entre 20 y 30 Watios y una punta muy fina, del orden de 1 mm. En España tenemos una estupenda empresa fabricante de soldadores que es JBC. El que se ve en el video es un JBC 40S de 23 Watios.

He visto quién intentaba soldar en un circuito impreso con soldadores de 100 W y puntas achaflanadas de más de 5 mm (que se usan por ejemplo para soldadura de kits de latón) y se quejaban de que se les desparramaba el estaño por toda la placa. Naturalmente, no estaban utilizando la herramienta adecuada.

Tan importante como el soldador es el estaño: Hay que soldar exclusivamente con estaño especial para soldaduras de electrónica, que se vende naturalmente en tiendas de electrónica. Hay quien intenta hacerlo con el que se vende en ferreterías para soldar tuberías de cobre, y claro......

El estaño debe ser fino (1 mm de diámetro) y de composición adecuada. Yo uso estaño con 62% de Estaño, 36% de Plomo y 2% de plata, pero pueden valer otras composiciones.

Algo fundamental: PROHIBIDO TOTALMENTE usar pastas o líquidos llamados "Flux" o "Fundentes" o "Pastas para soldar" etc.El hilo de estaño para soldar ya incorpora un núcleo de resina (Colofonia) que hace la labor de fundente en la cantidad justa y apropiada. Aportar más fundente no hace sino enguarrar las soldaduras y disimular posibles fallos.

Se necesita también de forma imprescindible un alicate de corte lateral, de los que hacen el corte al ras. Y también un alicate de puntas de pequeño tamaño.

Es conveniente también contar con unas pinzas para manejar las piezas pequeñas, un brocha para limpiar con ella los trozos de terminales cortados que quedan sobre la placa, y un juego de destornilladores de punta muy fina.

Necesitamos además un elemento para sujetar las placas mientras trabajamos con ellas. El video se ha hecho utilizando uno de esos artilugios llamados "tercera mano" o "escorpión" que tienen unas pinzas dirigidas hacia delante para sujetar con ellas la placa. Puede valer pero no es el mejor sistema, aunque probablemente es el más popular. En el propio video vemos como muchas veces al estar soldando la placa, ésta se desplaza por la presión ejercida por el soldador o el estaño. Esto resulta incómodo y muchas veces dificulta hacer bién la soldadura. Además hay que estar continuamente soltando la placa para voltearla.

Existen unos aparatos, desde luego bastante más caros, que sujetan la placa por los bordes entre dos mordazas y permiten voltearla sin necesidad de soltarla. Además tienen un peso elevado por lo que no hay peligro de que se muevan durante el trabajo. En el corto video que se muestra a continuación vemos como se usa uno de estos aparatos, que además de permitir voltear la placa cuenta con un brazo que sujeta los componentes para que no se caigan al girar la placa.




Naturalmente estos sistemas merecen la pena si se van a usar con frecuencia.

Respecto de la comodidad del puesto de trabajo conviene contar con una buena iluminación y una de esas lámparas que incluyen una lupa, como se ve en las imágenes. Se desaconsejan las gafas de aumento y las viseras con luces y cristales de aumento porque hay que apartar constantemente la vista de la placa para buscar herramientas o componentes, y si mantenemos una lente delante de los ojos acabaremos mareados.

Respecto del método de trabajo, ya decíamos en el artículo anterior, que lo primero que hay que hacer es identificar cada componente con su referencia de acuerdo con la lista de materiales. Hay que recorrer toda la lista y asegurarse de que no hemos confundido la identificación y de que no falta nada. Es posible que el kit incluya algunos materiales como torretas para leds o tornillería que no están en la lista de materiales.

Una vez identificados todos los componentes se comienza a colocar cada uno en su posición en la placa que estará marcada por la referencia.  Lo normal es colocar primero todos los componentes de un grupo (condensadores, resistencias, diodos, etc) y una vez colocados todos voltear la placa y soldar todos los componentes del grupo. Esto permite que si al ir colocando los componentes se detecta algún error, se pueda subsanar antes de hacer las soldaduras.  Una vez soldados los componentes de cada grupo, se corta el sobrante de los que tengan terminales largos.

La forma correcta de soldar es esta:

  • 1. Se aproxima la punta del soldador al taladro por donde asoma el terminal en la parte inferior de la placa. Este taladro está rodeado por una zona estañada de forma circular (a veces cuadrada) que se denomina "pad". Se apoya entonces el soldador de forma que la punta toque tanto el terminal a soldar como el pad. Hay que presionar un poco para que el calor se transmita tanto al terminal como al pad.
  • 2. Se aproxima entonces la punta del hilo de estaño hasta que toque con el terminal y el pad. Como tenemos el soldador haciendo eso mismo, conviene aproximar el hilo por el lado contrario al que hemos aproximado el soldador. Esto se facilita teniendo el soldador en una mano y el estaño en la otra.
  • 3. Si hemos actuado bien, el estaño se fundirá al contacto con el pad y el terminal que se habrán calentado lo suficiente desde el punto 1. Si no es así se puede presionar más fuerte con el soldador o girarlo entre los dedos para que transmita mejor el calor al pad y al terminal. En todo caso se puede tocar levemente la punta del soldador con el estaño para iniciar la fusión del mismo.
  • 4. En cuanto se haya fundido la cantidad suficiente de estaño, que es muy poca, se retira el hilo de estaño, pero todavía no el soldador. En ese momento hay que comprobar que el estaño FLUYE por la zona a soldar cubriendo todo el pad y embebiendo el terminal.
  • 5. Retirar el soldador.


Toda esta operación debe durar entre uno y dos segundos así que hay que tenerla un tanto entrenada. Si en ese tiempo no se ha conseguido la soldadura correcta hay que renunciar, levantar el estaño y el soldador y volver a intentarlo unos segundos después.  Hay que tener en cuenta que el calor de la soldadura puede estropear determinados componentes que son sensibles al calor, así que hay que ser rápido para evitar que el componente reciba calor durante demasiado tiempo.

En el video se ven realizar muchas soldaduras, pero quizá donde mejor se aprecian es en la soldadura de los dos circuitos integrados que lleva la placa. Por cierto que también se aprecian algunas soldaduras fallidas que en una segunda pasada se arreglan.

Debe quedar claro que la misión del soldador es calentar los elementos a soldar y no fundir el estaño. El estaño se debe fundir por su contacto con los elementos a soldar. Por lo tanto la punta del soldador estará limpia de cualquier resto de estaño al iniciar cada soldadura. Si se acumula estaño en la punta del soldador hay que limpiarla con la esponjilla

Es esencial que la soldadura fluya por los componentes a soldar. Para ello éstos deben estar limpios y suficientemente calientes y a ello ayuda también el fundente que va incluido en el hilo. Como este fundente se evapora rápidamente (es el humo que sale de la soldadura) si la soldadura no se hace rápidamente, el fundente se perderá. Si ocurre esto, el estaño fundido no fluye, sino que forma una gota redondeada. Si ocurre esto, la soldadura es mala y hay que repetirla (en el video se ve esto en un caso durante la soldadura de leds) Por lo tanto no hay que intentar nunca soldar con estaño "viejo" es decir el que ha quedado en una soldadura fallida y mucho menos el transportado en la punta del soldador. Ese estaño ha perdido ya el fundente y por lo tanto no sirve para una soldadura correcta.

Las placas de estos kits llevan una máscara de soldadura (el barniz azul que las recubre). Esta máscara impide que el estaño se extienda más allá del pad correspondiente, por lo que es difícil que dos soldaduras se comuniquen. Si ocurriera esto, lo cual indica que se está aplicando demasiado estaño, la forma de solucionarlo es la siguiente:

Póngase la placa con la cara de soldaduras hacia abajo. A continuación tóquese entre las soldaduras que se han comunicado con el soldador como si quisiéramos "soldar en techo". Con esto la gravedad hará caer el estaño fundido hacia el soldador y las soldaduras quedarán separadas.

Estoy convencido que siguiendo estas instrucciones y practicando un poco, cualquier persona con un mínimo de habilidad puede lograr resultados perfectamente válidos. No hay que olvidar que estos elementos se dirigen a personas que están interesadas en el modelismo ferroviario, y por lo tanto deben tener una cierta habilidad manual (o algún ayudante que si la tenga) porque hacer lo que aquí se ha explicado no es más difícil que montar un mando de desvíos o construir una maqueta de plástico de un edificio para nuestra maqueta.

Insisto en que se sigan escrupulosamente los cinco pasos expuestos antes para realizar una soldadura. Es muy habitual que los principiantes (y no tan principiantes) cometan el ERROR de fundir el estaño con el soldador y pretender a continuacioçon usar el estaño fundido como un "pegamento" para unir los elementos a soldar. Hasta se ven a veces que trasladan una gota de estaño fundido en la punta del soldador para llevarlo al punto donde hay que unir los elementos. Si nadie les dice que así no es como se hace, se desesperarán viendo que no consiguen ninguna buena soldadura. El procedimiento descrito es el correcto (no hay más que ver en el video cómo funciona) y basta coger un poco de práctica para dominar la técnica. A este respecto se venden en las tiendas de electrónica unas placas para hacer circuitos que tienen perforaciones y tiras de cobre paralelas, Con una sola de esas placas y unas cuantas resistencias, que son muy baratas se pueden hacer prácticas antes de abordar un montaje que deba ser operativo.

En fin que animo a todos los que quieran seguir contando con mis circuitos a que se hagan con una caña de pescar y un carrete de sedal...digoooo, con un soldador y un rollo de hilo de estaño 😃


sábado, 24 de noviembre de 2018

Kits



Como ya he comentado anteriormente, con objeto de dar una salida ágil a los materiales que tenía acopiados para fabricar los equipos de la tienda, decidí ofrecer la posibilidad de adquirir estos equipos en forma de kit. Esta propuesta ha tenido bastante éxito, pues con esta solución he vaciado mis stocks en pocos días. Desde luego al ofrecerlos a mitad de precio, era una oportunidad estupenda.

Sin embargo soy consciente de que no todos los aficionados a los trenes tienen porqué saber montar un kit, y ni siquiera tienen porqué saber en que consiste exactamente un kit y qué ventajas e inconvenientes aporta. Así que creo oportuno explicar aquí en qué ha consistido esta forma de distribuir estos equipos. En la fotografía de cabecera, tenemos concretamente el kit correspondiente al controlador "estrella" de la serie, el PWM71, que hasta ahora se vendía en la tienda montado y acompañado de unos accesorios para instalarlo en un panel, es decir con el aspecto que vemos en la imagen adjunta.

Lo primero que se aprecia es que este controlador consta de dos placas de circuito, que en la imagen aparecen montadas una sobre otra y unidas por tornillos. Esto quiere decir que realmente el kit consta de dos conjuntos distintos cada uno de los cuales va empaquetado en una bolsa que contiene la placa del circuito y todos los componentes que se sueldan en la placa correspondiente. Se incluye además la lista de componentes, algo fundamental para saber qué componente va en cada punto de la placa.


La imagen anterior reproduce la placa PWM7W que tomamos como ejemplo. Se puede ver que están dibujados todos los componentes que debe llevar, reproduciendo su forma y dimensiones (lo que se llama la "huella"  del componente), y además junto a cada componente hay una referencia del tipo "U1", "C4", "R3" etc,  Mirando en la lista de componentes que se reproduce parcialmente junto a estas líneas, vemos que tiene una columna "References" conde aparecen esas mismas referencias, y la derecha aparece la columna "LABEL" que indica la inscripción que lleva el componente. Por ejemplo, en la imagen de la placa vemos que hay un componente marcado con la referencia "C4" Si miramos en la lista de componentes vemos que C4 está en la tercera linea y es un condensador ("Capacitor") que debe llevar la inscripción "334" Buscamos el condensador que lleve esa inscripción  y lo colocamos en la placa en C4 metiendo sus terminales por los taladros de esa referencia.

Como otro ejemplo, vemos el componente de referencia "R1" Si lo buscamos en la tabla "R1" aparece en sección de resistencias y en label vemos que pone Ma Ne Na, lo que significa que debemos buscar una resistencia con los anillos de color Marrón Negro y Naranja (leídos siempre de izquierda a derecha con la banda dorada a la derecha) Entonces la colocamos en la referencia R1. Análogamente la referencia "R3" está en las resistencias y debe tener los anillos Marrón Negro Rojo. Adviértase que con este sistema no hay que interpretar códigos ni colores así que no hay lugar a confusión.

En otros componentes es todavía más fácil, porque a pesar le que el sistema explicado sigue siendo aplicable, además en la propia placa está impresa la "LABEL" del componente como es el caso de los circuitos integrados U1 U2 U3.

También es útil ayudarse de las fotografías del circuito montado, que se encuentran en los folletos de instrucciones, como sería el caso de esta imagen:


Así que como vemos, la identificación de qué componente va en cada referencia no tiene pérdida y no requiere más que un poco de atención, y muchas veces una buena lupa.

Solamente queda un punto a considerar, y es la "orientación" cuando hay que situar el componente precisamente en una posición y no es válido colocarlo al revés. Hay componentes como las resistencias, o condensadores no electrolíticos que pueden colocarse indistintamente en un sentido o en otro. Pero otros componentes si que requieren que se coloquen en una posición determinada Hay varios casos:

Los diodos (referencias Dx)  Tienen en el cuerpo un anillo de color y en el dibujo de referencias está marcada la posición de ese anillo. Véase por ejemplo la referencia D5 en la placa que es un rectángulo con un trazo adicional a la derecha. Luego en la imagen de la placa montada, vemos como el correspondiente diodo es negro pero tiene un anillo blanco que se ha situado a la derecha según lo indicado en la referencia

Los circuitos integrados como la referencia U2 tienen dibujada en la placa, en uno de los lados cortos, una muesca. En este caso es hacia la derecha. Cuando se coca el chip, debe colocarse la muesca marcada en uno de los lados orientada hacia ese lado. Además (aunque esto puede fallar) la referencia del circuito impresa en la placa se lee en el mismo sentido que la referencia grabada en el componente.

Otros componentes que tienen los terminales dirigidos hacia abajo (condensadores electrolíticos, diodos led, etc) tienen un terminal más largo que otro. El terminal más largo debe siempre introducirse por el taladro más próximo al símbolo "+" impreso en la placa. Véase el componente C3

Otro caso se da con las redes de resistencias que son unos componentes con una forma característica de peine, como vemos a la izquierda.

En este caso sobre la cápsula hay un punto impreso y el dibujo de la referencia es un rectángulo con los nueve (o cinco) taladros que corresponden a los terminales del componente.

 En uno de los extremos el taladro está encerrado en un cuadradito y ese debe ser el taladro en el pongamos el terminal marcado con el punto. En la imagen se indican con flechas el punto de referencia y el taladro marcado.

Algunos componentes como U1 y U3 llevan taladros para atornillarlos a la placa con los tornillos y tuercas incluidos en el kit. Debe siempre atornillase el componente antes de soldarlo y hacerlo firmemente porque por esos tornillos se evacúa el calor producido en el funcionamiento.

Lo interesante de todo esto, y lo que me ha llevado a escribir este artículo, es demostrar que para montar un circuito en kit no hace falta saber una palabra de electrónica, ni hace falta saber leer los símbolos de los componentes ni interpretar sus valores, y por supuesto tampoco hace falta saber cómo funciona el circuito que estamos montando. Es algo mucho más parecido a cuando montamos una maqueta de plástico cuyas piezas están todas marcadas y hay dibujos que muestran dónde va cada pieza. De hecho es incluso más fácil, porque todas las piezas se montan en un solo plano que es placa del circuito, y que lleva impresas todas las referencias.

Así que si procede con orden y método, no hay ningún motivo para que el circuito final no funcione.

Claro que aquí hay una complicación adicional, y es que todas las piezas deben ser soldadas a la placa de circuito impreso. La técnica para soldar correctamente es sencilla pero hay que aprenderla y practicarla un poco, y sobre todo equiparse con buenos elementos. Así que parece que ya tenemos tema para el próximo artículo: Un cursillo de soldadura de componentes.

Y si alguien se pregunta a qué viene dar aquí estas instrucciones, el motivo es muy claro: La forma de distribución en Kit es la que permite ofrecer estos productos a precios razonables. El motivo es que la producción de las placas de circuito impreso es un proceso totalmente automatizado y relativamente barato, pero si encargamos a alguna empresa el montaje y soldadura de los componentes el precio del producto se dispara. He sondeado en alguna empresa de China (la misma que me fabrica las placas) pero estoy viendo que a pesar de todo lo que se diga de los Chinos, el precio es alto, y además si importo las placas ya montadas con todos sus componentes, la aduana cobra sobre el precio final, no sobre una pequeña parte como ocurre si sólo importo las placas. Todo ello encarece mucho el producto, sobre todo si como es el caso, hablamos de series muy cortas.

Así que la principal ventaja que tendría el distribuir los equipos en forma de kit es que podría ofrecerlos a precios razonables, sin que a mi me supusiese tanto trabajo como era el enviarlos montados y probados. Naturalmente hay una desventaja clara y es que al salir los productos desmontados no puedo ofrecer garantía alguna sobre su funcionamiento, ya que un mal montaje o una operación de soldadura deficiente puede hacer que el equipo no funcione.