jueves, 9 de abril de 2015

Circuitos sencillos (III)



En el artículo anterior, (Circuitos sencillos (II))mostré la forma de construir el circuito para mando y señalización de desvíos, y demostrar que funciona perfectamente con cualquier tamaño de desvíos, pero la construcción estaba hecha sobre una protoboard.

El resultado es bastante caótico tal como se puede apreciar en la imagen de la izquierda. Curiosamente he visto algún comentario en los foros en los que algún contertulio proponía este sistema para construir algún circuito con destino a su maqueta, y daba como ventaja fundamental, el que no había que soldar nada.

Con todo mi respeto para todas las opiniones, cada cosa hay que usarla para lo que es, y una protoboard es muy útil para montar un circuito de prueba, ensayar alternativas, comprobar el funcionamiento, etc, pero yo no considero de ninguna forma que sirva como forma de montaje para un circuito definitivo, sobre todo si lo vamos a colocar en una maqueta donde esperamos que funcione durante años. Aparte de que los montajes hechos así, son grandes, resultan muy frágiles, puesto que todos los cables están puramente enchufados. Es muy fácil que ante la menor manipulación se suelte alguno, y si esto ocurre resulta muy complicado acordarse de qué era ese cable y a donde hay que conectarlo.

Cualquier circuito mínimamente duradero, hay que construirlo mediante soldadura, sobre todo teniendo en cuenta que prácticamente todos los componentes llevan terminales previstos para ser soldados. Y puestos a soldar, hay dos posibilidades: utilizar una placa universal, de las que llevan perforaciones y tiras de cobre, o construirse una placa de circuito impreso diseñada a propósito para el circuito que queremos hacer. Este artículo está dedicado al primero de los dos métodos.

El circuito que voy a construir, es el mismo que en el artículo anterior, pero esta vez completo, es decir utilizando por completo los dos circuitos integrados que contiene, lo que permite crear una sola placa para dos desvíos. El circuito completo a construir es este:


El circuito representado es completo, es decir incluye cuatro pulsadores P1 a P4, cuatro leds de señalización y dos desvíos. Sin embargo lo que tenemos que construir no incluye todos esos elementos. Los pulsadores estarán en el cuadro de mandos, y también estarán allí los cuatro leds de señalización. Por otra parte los dos desvíos estarán en la maqueta, asi que realmente lo único que hay que colocar en nuestra placa son los dos circuitos integrados, las cuatro resistencias y la parte de alimentación formada por el diodo D3 el regulador de mtensión U3 y el condensador C1. En total nueve componentes.

Lo que si voy a poner es terminales para que los cables que van a los pulsadores, a los leds y a los desvíos se puedan conectar a esta placa atornillándolos en los terminales correspondientes. Hay una alternativa, y es soldar cables directamente a las pistas en puntos cercanos a los componentes. Esto facilita el diseño pero el resultado final es un poco chapucero.

Asi que siguiendo el esquema anterior, he creado la placa que podemos ver en la siguiente fotografía.


Como vemos, la técnica de construcción es bastante sencilla. En la parte de abajo, tenemos pistas de cobre en sentido horizontal y por la cara vista colocamos los componentes y puentes de hilo rígido, uniendo unas pistas con otras.  Prácticamente se sigue la misma geometría que en el esquema electrico.

En determinados puntos hay que cortar las pistas de cobre. La forma más sencilla de hacerlo es iniciar un taladro con una broca de 3mm, pero sin llegar a perforar la placa. Esto crea un "crater" en la cara del cobre que interrumpe la pista que queremos cortar. Esta es una imagen de la placa vista por la cara inferior, donde se ven varios de éstos cráteres.

El resultado de esta operación es un circuito sólido y organizado que puede funcionar por tiempo indefinido sin temor de que sufra desperfectos.

En la imagen de la cabecera, vemos la placa conectada para hacer la prueba. Arriba a la izquierda tenemos la conexión a la CDU. Debajo están los conectores para los pulsadores. En la imagen se ve que se usa la botonera de Märklin que hemos visto en otros montajes con cables azules, y más abajo está la conexión para la batería de 9 V con su cable rojo y negro.

Por la derecha, arriba, vemos los tres cables rojo negro y verde que van a un primer desvío, y debajo vemos los conectores para los leds de señalización, Se ve que en este caso he puesto un led rojo y otro verde.

Para la prueba no he usado más que un desvío, sobre todo para no complicar demasiado el cableado, pero evidentemente tenemos los conectores para pulsadores leds y para el segundo desvío.

¿Y funciona? Claro. Funciona exactamente igual que con el montaje sobre la protoboard. Véase la muestra:



Podría dar por terminado aquí este artículo, pero sería un poco tramposo. Quizá se ha dado la idea de que hacer una de estas placas es algo sencillo, y la verdad es que no lo es tanto como parece. Situar adecuadamente cada componente, saber qué pistas hay que cortar , poner los puentes sin equivocarse, etc es un trabajo delicado y muy sujeto a errores.

Lo malo es que yo no conozco ningún sistema que nos pueda ayudar a hacer esto. No se si alguno de los programas que existen para diseño de PCB's es capaz de hacer el diseño para el caso de una placa de tiras perforadas. Yo desde luego lo desconozco y reconozco que no me ha resultado fácil hacer el diseño que se ve en éste artículo.

Una ayuda puede ser hacer un dibujo previo sobre una plantilla de puntos que representen los taladros y dibujar, preferentemente con colores cada una de las conexiones que queremos hacer. Si hacemos eso tendremos algo parecido a esto:



Como se ve, he dibujado las conexiones con colores variados, de manera que se puede seguir fácilmente cada línea de conexión. Evidentemente cada línea horizontal está constituida por la pista de cobre situada en la parte trasera, y cada linea vertical es uno de los puentes de alambre. De esta forma se puede hacer un diseño previo del circuito a realizar y utilizarlo como guía.

Mi recomendación es que se haga previamente uno de estos dibujos y se repase cuidadosamente, comparándolo con el esquema que queremos construir. Y una vez construido, y antes de conectarlo, recomiendo armarse de un multímetro en modo probador de continuidad y comprobar cuidadosamente todas las conexiones.

En resumen, con esta técnica es posible construir de forma artesanal y económicamente, circuitos electrónicos sencillos sin necesidad de equipos ni herramientas especiales.  Además se puede disponer de un circuito terminado en muy poco tiempo.

Sin embargo, tiene algunos inconvenientes: Como ya he dicho resulta laborioso y delicado hacer el diseño y construir los circuitos con esta técnica, sobre todo porque no contamos con ayuda informática para ello.

La alternativa es por supuesto el diseño de un circuito impreso específico, pero eso será objeto de un próximo artículo

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Había ya dado por terminado este artículo cuando me he quedado pensando sobre si no existiría la posibilidad de hacer el diseño para este tipo de placas utilizando el programa que habitualmente uso para diseño de PCB's. Me refiero a Proteus.

Realmente es un poco laborioso, pero he visto que se puede hacer, y el resultado es el que se ve a continuación:


Evidentemente, en rojo se representan los puentes de alambre y en azul las pistas de cobre. La cuadrícula representada tiene un paso de 1,27 mm y por lo tanto cada dos cuadros corresponden con una perforación de la placa.

No hay que olvidar cortar las pistas cuando una pista se alinea con otra.

La verdad es que me ha resultado muy satisfactorio encontrar esta solución, porque este artículo quedaba un poco triste ya que quedaba claro que la labor de diseñar el circuito era complicada. Ahora, con esta imagen, cualquiera que quiera construir este circuito, no tiene más que seguir la última imagen  y puede construir el circuito con toda seguridad.

Advierto que esta imagen, no corresponde exactamente al circuito que yo había construido, porque al usar el programa he cambiado algunas cosas. Sin embargo puedo asegurar que funciona, porque el método para conseguir este diseño es semejante al que se emplea para diseñar un circuito impreso. es decir que el programa garantiza la coherencia entre el esquema eléctrico del circuito y el diseño de la placa.

Realmente he tenido que modificar el esquema para eliminar los elementos que quedan fuera y para incluir conectores, así que realmente el esquema usado para hacer este circuito es este


Dos cosas: Las resistencias R1 a R4 aparecen en el esquema como 10K Con eso los leds van a lucir muy poco. Si se quiere una luminosidad normal, hay que ponerlas de 1K

El U3 aparece en el esquema como 7812. Es un error: debe ser 7809

Conexiones (Véase también la imagen de la cabecera)

La CDU se conecta al conector J3. El pin 2 es el positivo y el pin 1 El negativo.

Análogamente la Pila se conecta al J4 El pin 2 al positivo y el pin 1 al negativo

La botonera o pulsadores se conectan a J1 y J2 El pin 1 de J2 es el común, los pines 2 y 1 de J1 actúan sobre el primer desvío, los pines 3 y 2 de J2 actúan sobre el segundo desvío.

Los desvios se conectan en J7 y J8. El pin 2 de cada uno es el cable común del desvío y los otros dos los de mando.

Los leds de señalización se conectan a J5 y J6. El pin 1 de J5 es el común y va los ánodos de los leds. Cada uno de los cátodos se conecta a los pines 2 y 3 de J5 para el primer desvío y 1 y 2 de  J6 para el segundo desvío,

Estaré encantado si algún lector construye este circuito y me comunica el resultado.




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