INSTITUTO TECNICO RICALDONEDEPARTAMENTO DE ELECTRONICA

ACTIVIDAD NO. 1 DEL PERIODO 2 (LAB. DE CREATIVIDAD)2 AO DE BACHILLERATO (ELECTRNICA)INSTRUCTOR: ING. ARTURO NAVARRETE

EJERCICIO: CIRCUITODECONTROLDERELCONELEMENTOSDESOLDADURASUPERFICIAL

PARTE 1. INDICACIONESEn la figura 1 se presenta un circuito que permite controlar 1 rel de 5V con cualquier circuito digital o basadoen microcontrolador.1. Disear diagrama esquemtico (archivo .SCH) en Cadsoft Eagle. (35%)

El estudiante puede realizar las modificaciones que considere convenientes para mejorar el diseo delcircuito siempre y cuando el funcionamiento del circuito sea el mismo: que mediante una seal digitalse pueda encender y apagar el rel.

2. Disear placa impresa de una cara (archivo .BRD). (35%) Ancho de pistas mnimo: 20 mil (milsimas de pulgada). Ancho de pistas mnimo para conexiones del contactor del rel: 80mil. Es obligatorio que, de los elementos de soldadura superficial, por lo menos el LED est ubicado en la

cara frontal de la tableta. La tableta debe llevar agujeros para 4 tornillos, preferentemente ubicados en las esquinas de la tableta.

3. Uno o dos archivo PDF de la placa slo con las pistas, tanto para las pistas de la cara frontal (TOP) comopara las pistas del lado trasero de la tableta (BOTTOM). (10%)

4. Un documento en Word o en PDF que incluya: el diagrama esquemtico, el diseo de la placa slo con laspistas frontales, la tableta con las pistas traseras y el diseo de la placa con los elementos (sin pistas). Paraeste documento no es necesario que las imgenes de la placa estn a escala. (20%)

Enviar los cuatro archivos al correo electrnico arturo_navarrete@ricaldone.edu.sv.

Figura 1. Circuito de la fuente de voltaje.

Figura 2. Ejemplos de cmo puede ser la forma final de la placa.

Tabla de los componentes y sus caractersticas:Tipo Librera Caractersticas

R1 Resistor SMD rcl/R-US Encapsulado: R1206Valor: 150

R2 Resistor SMD rcl/ R-US Encapsulado: R1206Valor: 1KIN1 LED SMD led/LED Encapsulado: LEDCHIPLED0805D1 DIODO 1N4007 Diode/DIODE- Encapsulado: DO-214Q1 TRANSISTOR MMBT2222A Transistor/*-NPN- Encapsulado: SOT23K1 RELAY 5V Relay Encapsulado: G5LE

J1 Conector Pinehead Puede ser borneras o Pinhead que facilitencables para conectar al Arduino directamente

J2 Conector solpad, wirepad con-ptr500

Se recomienda utilizar borneras AK300/2 en laentrada de VAC del transformador y borneras

AK300/3 para la salidaU1 Optoacoplador PC817 optocoupler Encapsulado: DIL-4

Ejemplo de esquemtico y board:

Figura 3. Ejemplo de diagrama esquemtico.

Figura 4. Ejemplo de pistas y ubicacin de elementos de la placa impresa.

PARTE2.PROCEDIMIENTO

A continuacin se detallan los pasos sugeridos para la realizacin del circuito.

1. Abrir Eagle (se recomienda una versin superior a la 6.0), y en el men Archivo elegir la opcin de crear un nuevoesquemtico (Men: File>>New>>Schematic.

2. Agregar cada uno de los componentes del circuito en el esquemtico activando el comando Add desde la barra deherramientas o escribiendo add en la barra de comandos.

Cada componente puede ser buscado de tres maneras: examinando visualmente la librera a la que pertenece, por elnombre del componente o buscando o por el encapsulado. En la Figura 5 se presenta ejemplos de bsqueda por nombre yen la Figura 6 se presenta un caso en que el elemento es ms fcil de encontrar por encapsulado. Ntese el uso deloperador de bsqueda asterisco (*) para ampliar los resultados posibles.

Figura 5. Bsqueda del componente MMBT2222A por su nombre.

Figura 6. Bsqueda del componente 1N4007 por su encapsulado.

3. Luego de buscar todos los elementos, ordenarlos en el circuito y realizar las conexiones necesarias mediante elcomando Net o mediante el comando Wire en la capa de las conexiones (91 Nets). Luego de conectar los elementosde la manera ms esttica posible, se debe colocar los nodos donde se encuentren 3 o ms lneas de conexin; paraesto se utiliza el comando Junction.

Figura 7. Ubicacin de los elementos del circuito de manera ordenada.

Figura 8. Conexin de los elementos mediante el comando Net o el comando Wire.Adems se han ha agregado los nodos mediante el comando Junction.

4. Luego de verificar que no existe errores ni advertencias crticas en el diagrama esquemtico, generar la placa o boardcon el comando Generate/switch to board ubicado en la barra de herramientas superior de la ventana de Eagle.

Figura 9. Comando para generar o cambiar al board.

5. Para iniciar el diseo de la placa, lo primero es ordenar los elementos de una manera esttica y de manera que laspistas parezcan fciles de conectar. Si las lneas amarillas de conexin se ven muy desordenadas, posiblemente crearlas pistas sera difcil tanto para el generador automtico de pistas de Eagle como a nosotros manualmente.

Figura 10. Ejemplo de una manera ordenada de ubicar los elementos en el board.

6. A diferencia de los elementos de pines normales, los elementos de soldadura superficial (SMD) no necesitan deagujeros en la placa. Estos elementos pueden ser colocados en cualquiera de las dos caras de la tableta, aunque loms comn es que estn ubicados en la cara frontal. En muchos casos se puede reducir el tamao de la tarjetaubicando algunos de los elementos SMD en el reverso de la tarjeta (al cual llamaremos lado bottom) que es dondese ubica la mayora de las pistas normalmente.

Para pasar los componentes SMD al lado bottom en Eagle se utiliza el comando Mirror sobre el componente. Otramanera es presionando el botn medio del mouse mientras se est moviendo el elemento mediante el comandoMove. Queda a preferencia de cada uno en que cara ubicar los componentes SMD, pero los componentes que sirvencomo indicadores, como por ejemplo el LED1 de este circuito, deben quedar en la cara frontal de la tableta (cara Top).

Figura 11. Ejemplo de una manera ordenada de ubicar los elementos en el board.

7. Trazado manual de pistas:Segn las especificaciones, es obligatorio que las pistas del contactor del rel tengan un ancho mnimo de 80milsimas de pulgada. Estas pistas difieren en ancho del resto del circuito, por lo que conviene dibujarlasmanualmente antes de cualquier otra modificacin.Para convertir las lneas amarillas de conexin en pistas se utiliza el comando Route (significa pista o ruta). Al utilizaresta herramienta, inmediatamente en el panel superior aparecen las caractersticas que el usuario puede modificar altrazar una pista. En la Figura 12 se presenta la barra de herramientas que aparece para el comando Route.

Figura 12. Barra de herramientas para modificacin de las caractersticas de la pista a trazar.

Cara de la tabletaen la que se trazar

la pista.

Forma y estilo dedibujo de las pistas.Incluso se permite

dibujar pistas curvas.

Radio decurvatura delas esquinas.

Ancho de la pista. Las unidadesdependen de la escala que se

est utilizando. Por defecto esten pulgadas.

Cambiando el ancho de pista a 80 mil (0.08 pulgadas), se sustituye la lnea conexin por una pista en el lado bottom,desde su pin de inicio hasta su pin de destino.

Figura 13. Trazado de pistas de 80 mil de ancho.

8. Pistas con vas.Una va es un agujero en la tableta que comunica las pistas de una cara con las de la cara contraria. Industrialmente,estos agujeros se rellenan de cobre para que ambos lados conduzcan entre s. En una tableta hecha de maneraartesanal en el agujero de la va se coloca un cable de cobre y se suelda a ambos lados para lograr la conduccin.Mientras se crea una pista, si se presiona el botn medio del mouse, la pista que se est creando cambia de cara y,automticamente, se crea una va en el momento en que se complete la pista del lado contrario.

Elementos como los rels, las borneras y las bases de integrado ordinarias no dan el espacio suficiente para realizaruna correcta soldadura con un cautn en los pads de la cara frontal. En casos como esos resulta til cambiar de cara laspistas con una va para terminar la pista en una cara especfica.

Figura 14. Cambio de cara mientras se est creando una pista.

Como se seala en la Figura 14, es posible cambiar la forma, el dimetro y el tamao del agujero de una va mediantela barra de herramientas que aparece a la derecha del ancho de la pista. Dado que se trata de una tarjeta que sefabricar artesanalmente se recomienda que el dimetro no sea muy pequeo.En la Figura 15 se muestra un ejemplo de pistas trazadas usando vas, en elementos que se considera que seracomplicado soldarlos en el lado frontal.

Figura 15. Cambio de cara mientras se est creando una pista.

9. Modificacin de las dimensiones.Cuando el circuito ya est listo, conviene seleccionar todo el circuito y moverlo cerca de la posicin de origen (esquinainferior izquierda del recuadro de la placa). Luego se redimensiona el recuadro de la placa de manera que se ajuste altamao del circuito (componentes y pistas), dejando un espacio prudente para los bordes y para la ubicacin de lostornillos.Cabe mencionar que el redimensionamiento del recuadro que marca los lmites del tamao de la placa convienehacerlo en la escala de milmetros para tener una medida exacta en el sistema internacional de unidades. Paracambiar la escala hay que abrir la ventana de modificacin de la cuadrcula con el comando Grid, para luego cambiar laescala a algn mltiplo de 1mm.Nota: No mover los componentes con una escala distinta a lapredeterminada (Default). Cuando los pines quedanfuera de cuadrcula al generador automtico de pistas se le dificulta crearlas y en muchos casos no las crea o lascrea siguiendo rutas ineficientes.

Figura 15. Cambio de escala de la cuadrcula redimensionar el recuadroy para colocar los agujeros de los tornillos.

10. Agujeros para tornillos.Lo normal es que una placa necesite sujetarse en un chasis, por lo que es conveniente agregar en el diseo estosagujeros. Para ello se utiliza el comando Hole que puede seleccionarse en la barra de herramientas, y modificando supropiedad Dril se modifica el tamao del agujero.

11. Dimensiones.Adems de los agujeros, Eagle permite aadir las medidas de la placa o las medidas de cualquier elemento, pista oagujero. Para esto se utiliza la herramienta Dimension que est justo debajo de Hole en la barra de herramientas. Serecomienda dibujar las dimensiones en la capa o color Measures que significa medidas.