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Fuente de alimentación. Diseño en PCB

Vamos a diseñar y construir una fuente de alimentación regulable utilizando los componentes que hemos visto en la asignatura de Electronica aplacada.

En la imagen de la izquierda tenemos un ejemplo de objetivo de la práctica.

El proceso que tenía lugar años atrás, era el uso de placas vírgenes ( una cara completa de cobre ), donde rotulamos las pistas con un rotulador especial, y luego llo pasamos a una disolución que atacaba al cobre. Pasados unos minutos, se lava y se quita la tinta del rotulador con alcohol. El último paso es taladrar la placa.

Hoy en día, gracias a Internet , tenemos la posibilidad de diseñar nuestro prototipo ( Por ejemplo con Proteus ), crear el archivo de la placa y luego mandarlo para que lo fabriquen.

El precio no llega a los 2 €, y como todos entendemos, por ese precio no merece la pena recurrir al método tradicional.

Empresas como JLCPCB, ofrecen este servicio, pero exigen una serie de requisitos que debemos cumplir para que la gestión y la fabricación de la placa sea posible, entre ellas, crear nuestro archivo del tipo Gerber

Crear una placa PCB paso a paso

1 Circuito Integrado de la familia 78XX y 79XX. Son componentes electrónicos encapsulados donde en su interior dispone de una serie de semiconductores conectados de tal forma que regulan y estabilizan una tensión de salida. Se llaman de la familia 78XX porque según sea la XX, tendremos una tensión estabilizada a una tensión fija. Por ejemplo, si es 7805, la tensión de salida será 5 voltios. El circuito mas sencillo para este regulador se muestra en la siguiente imagen

Como podemos ver en la imagen, tiene tres patas, que corresponden a la entrada, la salida y a la tensión de referencia. Estos circuitos  están presentes en gran parte  de las fuentes de alimentación,  debido a sus catacterísticas en cuanto a estabilidad , protección , simplicidad y economía.

La familia

La gama de tensiones y corrientes que  proporcionan es fija y, como hemos comentados antes, tenemos que mirar los dos últimos número para ver la tensión de salida ( va desde 3.3v hasta 24v  ) con un corriente de 0.1A a 3A.

Diseñamos nuestra fuente de alimentación y la pasamos a proteus. Importante Tenemos que añadir nuestro nombre en la placa o el nombre del equipo

   Crear nuestro archivo PCB. Para ello veremos el siguiente video

El video tutorial anterior hace referencia a un circuito integrado muy utilizado, y por ende, con grandes producciones que ha posibilitado un precio de producción muy bajo. Si algún equipo está interesado en hacer un circuito para parpadear un led, lo pueden hacer, teniendo en cuenta que es algo mas laboriosa, aunque igualmente sencilla como  la fuente

 

  Una vez que hemos creado el archivo Gerber, vamos a la página Web de JLCPCB. Esta empresa ofrece precios muy económicos pero con envíos algo caros. Las opciones de fabricación de la placa son variadas y los acabados buenos. Cabe destacar que puede fabricar placas multicapas. Estas placas nos más conexiones en el mismo espacio ( si caben los componentes, claro ). En la imagen siguiente, podemos observar como el taladro hace contacto con una de las capas. En la placa con doble capa, se comunica una pista superior con la pista de la otra casa. En la de 4 capas, la superior hace contacto con la tercera capa....

  Pasamos todos los datos para calcular qué nos cuesta fabricar nuestra placa. El resultado lo vemos en la siguiente imagen

  Dentro de  las opciones que se pueden apreciar, tenemos

El precio total es algo menor a 12 € con portes, lo cual hace que cada placa cueste 1,2 € ( merece la pena andar con ácidos para hacerla nosotros ? )

  Llegamos al punto de tomar una decisión en clase. La clase puede optar por una de estas dos opciones

a) Decidirnos todos por un sólo proyecto, en cuyo caso, cada grupo tenemos que hacer la práctica completa y Sólo uno será enviado a la fabricación. El resto recibimos la placa y la montamos según el diseño elegido

b) Se opta por dos trabajos diferentes, en cuyo caso, se hace lo mismo que en el apartado a, sólo que tenemos que mandar dos archivos Gerber y el precio se encarece

  Una vez que llegue la placa, montamos en clase y comprobamos el funcionamiento

  Otra alternativa para crear el archivo , es usar pcb wizard, cuyo tutorial lo tenemos en el siguiente enlace

PCB Wizard

Otro programa que podemos usar es pcb wizard, que tiene la ventaja de ejecutarse sin instalación. Al usar este programa, tenemos una carpeta con ejemplos, entre los cuales tenemos el 555.

Los pasos para crear el archivo Gerber comprimido son los siguientes

  1. Bajamos el programa desde DRIVE
  2. Ejecutamos el programa y abrimos el archivo del 555 que tenemos en la carpeta Example. Se llama  555 astable.pcb
  3. Al abrirlo, tenemos una imagen como se muestra a continuación. 555 pcb wizard
  4. Aparece un menú vertical de pestañas en la parte izquierda. Seleccionar Artwork
  5. Si el archivo está protegido, tenemos que seleccionar File -> Unprotect Document
  6. Seleccionamos la placa y luego botón derecho. click en Delate para eliminar entorno exterior, de forma que nos queda sólo la placa sin línea externa
  7. Doble click en el texto para cambiar el nombre de la placa
  8. Ir a Tools -> CAD/CAM -> Export Gerber. Lo primero es seleccionar la carpeta  destino en Save as. Luego seleccionar tal y como se indica en la siguiente imagen export gerber
  9. Una vez terminado, pulsamos en Ok y se generan 4 archivos. Hay que comprimirlos en un zip para el envío a la fábrica.
  10. Mas info en la web->http://oldwebsite.denford.ltd.uk/support/89-tutorials/104-pcb-routing

Trabajo final

Realizar un trabajo completo indicando cada uno de los pasos que hay que dar para realizar una placa PCB ( Fuente o biestable ), de forma que se adjunte en cada apartado, una imagen de ayuda.  Una vez terminado, crear una carpeta que se llame PCB, donde se incluye un pdf con el tutorial y los archivos Gerber que hay que enviar )

Diseño PCB

Ciclo de Grado Medio Instalaciones de Telecomunicaciones. Ies Mare Nostrum. Málaga