sábado, 5 de junio de 2010

Diseño de PCB


El diseño de circuitos impresos, es una actividad muy curiosa. Se trata de hacer el diseño de las pistas de cobre de un circuito impreso de forma que queden conectados todos los terminales de los componentes que va a llevar el circuito. Por un lado hay que tener en cuenta las dimensiones exactas de cada componente para situarlos sin que interfieran unos con otros, y por otro lado establecer el diseño de pistas de cobre para unir sus terminales.

El problema es que las pistas de cobre no pueden cruzarse, con lo cual el problema es complejo y puede llegar a ser irresoluble. Una forma de facilitar el diseño es permitir la existencia de "puentes", es decir de alambres conductores situados por el lado de los componentes para unir pistas que de otro modo no se pueden conectar.

El problema es que no hay un método determinista para resolver este tipo de diseños. O sea que no se puede aplicar un método o algoritmo para llegar a una solución, así que funciona mejor una cierta dosis de intuición. Por supuesto, como es un problema muy general y conocido, existen bastantes programas de ordenador para el diseño de placas de circuito impreso (Printed Circuit Board o PCB), pero al no existir un algoritmo para hallar la solución, estos programas son complejos de manejar (necesitan la ayuda del humano para optimizar el diseño). Mi experiencia con este tipos de programas es muy limitada, y las pocas pruebas que he hecho no me han convencido en absoluto, seguramente por culpa mía que no sabía manejarlos, pero antes de lanzarme a gastar mi tiempo en aprenderlos, prefiero dedicarlo a solucionar manualmente los pocos circuitos con los que me enfrento.

Así que utilizo un programa de dibujo general, en este caso Paint Shop Pro, que me hace el oficio de regla y compás y diseño los circuitos de forma totalmente manual. La verdad es que si alguien me tuviese que pagar por hacer esto, mi rendimiento sería ruinoso, pero bueno, puedo diseñar un circuito de pequeño tamaño en unas pocas horas de trabajo.

Esta tarde he estado diseñando la placa para lo que será el demultiplexor, concretamente la parte que decodifica los bites bajos. Como ya he comentado, cada módulo lleva un microchip 74HC4514 y dos ULN2803. y es capaz de decodificar 16 señales.convirtiéndolas en salidas de 12 V capaces de actuar tanto sobre las bobinas de un desvío como sobre las bobinas de un relé.

Algo que no he comentado antes, es que las posibles 16 placas demultiplexoras que puede llegar a haber, no pueden ser precisamente idénticas, porque entonces todas actuarían igual y se trata de de que cada una actúe solo cuando se active un determinado bit de la primera etapa del demultiplexor. Hay muchas formas de hacer esto, pero me ha parecido que una forma "elegante" de hacerlo, es situar en cada placa un "pianillo", con el cual, en cada caso, ponemos en contacto el gatillo del demultiplexor con una de las 16 posibles vías de salida de la primera etapa. Dicho de una forma más técnica, ese pianillo establece la dirección de cada una de las placas para que cada una de ellas solo reconozca los datos que le corresponde procesar.

Bueno, pues los tres circuitos integrados, esos pianillos, y los conectores de entrada y salida son los elementos fundamentales de la placa. En la fotografía de cabecera vemos esos elementos situados sobre un esbozo en papel de lo que llegará a ser el diseño del circuito.



Unas pocas horas después, tenía listo el diseño del circuito, tal como se puede ver en la imagen anterior (para verla a su tamaño haga click en ella) La verdad es que esa imagen contiene dos placas, ya que puedo sacar dos placas de una sola placa virgen para PCB de 10 x 16 cm, que son las que suelo usar. En realidad cada placa individual será de 80 x 73 mm.

Bueno, pues después de esto, lo demás es el conocido proceso de imprimir el fotolito y hacer todo el procesado de las placas de PCB que ya expliqué en su momento.

Tengo que ver si tengo todos los elementos para fabricar las placas, ya que hace bastante tiempo que no me meto en "el laboratorio"

En todo caso parece que ahora he cogido un buen camino.




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