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NotaPublicado: Dom Abr 01, 2018 12:26 am 
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El proyecto de los paneles avisadores de control remoto para carreteras que desarrollé hace medio año para un departamento del lugar donde trabajo por fín ha recibido el visto bueno de los responsables del "piso de arriba", con lo cual, aunque sea con cuatro meses de retardo, hemos comenzado a comprar los componentes para de momento fabricar diez dígitos, lo que nos permitirá montar un panel de 6 y dejar 4 para ampliaciones y pruebas.

Dígito de dos colores, de 2 x 64 LED's, en matriz doble de 8x8, controlado por Arduino

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...Pero naturalmente, no basta con disponer de los LED, los integrados y algunas resistencias y condensadores, porque el circuito impreso del dígito de 18x18 cm contiene unos 130 componentes y por tanto no es demasiado factible fabricarlo alambrando a mano las dobles matrices de 8x8 y tardando día y medio en dejarlo listo, como hice con el prototipo, sobre todo si tenemos en cuenta que para el proyecto final necesitaremos unos 140 o 150 dígitos, que formarán 22 paneles. Es decir, que la solución lógica pasa por utilizar circuitos impresos profesionales.

El caso es que en mis años de trabajo en electrónica llevo muchos circuitos construidos, pero la mayoría fueron únicos y los alambré a mano, y para series pequeñas y medianas cuando trabajaba en energía solar fotovoltáica a finales de los 70, los fabriqué con el viejo sistema de placas positivas, fotolitos, revelado con tricloroetileno y atacado con percloruro férrico ...Pero hoy en día, en caso de necesitar un cierto número de circuitos iguales es mucho más conveniente dejarse de soluciones caseras y encargar las placas a algún fabricante, ya que hay bastantes que ofrecen rapidez, precios bajos y un acabado de primera, tanto para circuitos básicos, como para los multicapa, con entubado de conductos, mecanizado general, etc.

El problema es que soy de la vieja escuela y hasta ahora nunca he encargado circuitos de este tipo, así que lo primero que he hecho has sido ponerme en contacto con algunas empresas españolas que se dedican a este tema, ...ya sé que hay chinos que son mucho más baratos y tampoco lo hacen mal, pero como ahora no estamos por cien euros y prefiero rapidez, para una primera serie de diez placas bien nos irán los nacionales...

...Así que ese no es el problema, si no cómo diseñar los circuitos y enviar a la empresa los archivos que necesitan para la fabricación. Conozco un programa llamado Proteus y naturalmente el Eagle, pero nunca los he utilizado. De las empresas que contacté, varios me aconsejaron que usara el programa Kicat, que es de software libre y gratuito, y en pocos años ha pasado de ser un programita básico de dibujo, a una solución muy buena para el diseño de circuitos complejos, hasta el punto que muchas empresas, universidades, y centros de investigación como el propio CERN, lo apoyan y lo utilizan en sus departamentos.

El programa se encuentra el la web oficial: http://kicad-pcb.org/ , y puede descargarse para Windows, Mac y Linux, para 32 y 64 bits, y tanto en versiones instalables como los archivos fuente. El archivo de instalación es de algo más de 800 MB, pero una vez instalado se expande hasta los 3,2 GB.

Este programa permite crear los circuitos, generar de forma automática el circuito impreso y hasta ver su aspecto final en 3D. No tiene simulador, como otros programas de pago, pero realmente tampoco es necesario. En cuanto a la información disponible, hay mucha y de calidad, bastantes foros y hasta gente que ha hecho excelentes tutoriales en castellano.

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Una vez en marcha, la interface es sencilla, pero el funcionamiento es bastante más complejo, y en esto estoy ahora. Por de pronto he podido dibujar el circuito del dígito, formado por las dobles matrices, los dos integrados MAX7219 de control, y el integrado estabilizador de alimentación.

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Como se ve en la imagen anterior, el diagrama lo tengo bastante arreglado, la opción de análisis eléctrico del circuito ya no encuentra errores. Al principio me salían 5 o 6, a causa de problemas de identificación de pines, pero ahora ya puedo pasar al siguiente estadio, el de crear el circuito impreso. Ya iré contando como me va el intento.


Saludos a todos

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NotaPublicado: Dom Abr 01, 2018 6:10 pm 
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Yo en mis tiempos usaba uno seguramente obsoletísimo: Tango.
En este caso yo haría primero un prototipo mediante serigrafía y Percloruro férrico, para probar si todo va bien, porque encargar 10 si no estás totalmente seguro que no hay otros errores puede costar un buen dinero desperdiciado, sobre todo si son grandes.
Y si no tienes materiales para serigrafía, podría ser con fotolitos y demás.
En alternativa la empresa que contrates podría hacerte uno de prueba antes de lanzar el primer lote.


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NotaPublicado: Lun Abr 02, 2018 12:07 pm 
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El caso, José Luís, es que no puedo hacer un prototipo "a mano" porque el circuito tiene que ser de doble cara y todo se complica por el difícil centrado y la falta de puentes entre una y otra, además que ahora no tengo ni la placa de este tipo ni el percloruro, ni puedo comprar ambas cosas en mi isla, y tampoco tengo experiencia con métodos como el del toner. Estas pistas, en algunos puntos, deberán ser además bastante estrechas, y con métodos caseros va a llevarme mucho trabajo y no quedará bien. Pero lo que sí puedo hacer es pedir un prototipo, a pesar que de inicio hay un coste mínimo de 120 €. Luego, cada placa, viene a costar unos 20 €, con descuentos por cantidad.

...Pero estamos hablando de unas placas que con componentes montados y trabajo pueden salirnos por menos de 40 € la unidad, cuando con el sistema instalado actualmente, y que debemos sustituir porque ya falla mucho, nos cuestan 500 € la unidad. Así que un pequeño gasto frente a un ahorro de más de 70.000 € no es significativo.

Para avanzar con el programa Kicat se puede acudir a foros dedicados, pero ya se sabe que en estos lugares suele haber más preguntas que respuestas, y éstas no siempre sirven por complejas o incompletas, así que lo mejor es buscarnos la vida con textos que puedan guiarnos. He encontrado dos que están bastante bien. El primero "Comenzando en Kicat" es más simple, pero para mi gusto se salta demasiados pasos y no propone ejemplos. El segundo en cambio es un excelente tutorial de libre distribución realizado por Juan José Perales Serrano, que es seguramente lo mejor que se haya hecho sobre este programa, y que incluye ejemplos y prácticas. Ambos textos los podéis bajar de los siguientes enlaces:

"Comenzando en Kitcat"

"Kicat Tutorial"


Un saludo a todos

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NotaPublicado: Lun Abr 02, 2018 4:05 pm 
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La verdad es que me estrelle con el KiCad hace unos años, por los siguientes motivos:

-La filosofía del programa; muy enrevesada para mi gusto y la forma de ver las cosas.
-La falta de librerías de componentes.
-Los errores que me daba constantemente.

Claro que mi finalidad era el esquema; no pretendía realizar los circuitos impresos; ahora uso Eagle; pero bueno, como nunca se puede decir de esta agua...; pues algún día lo intento de nuevo.

Ya nos contarás las experiencias; las buenas y las malas.

Saludos.

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Todos los españoles tienen derecho a disfrutar de una vivienda digna y adecuada.
y ...han pasado del gris al amarillo, con la mala suerte que trae este color.


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NotaPublicado: Lun Abr 02, 2018 5:24 pm 
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Si la empresa que los hace te puede hacer un prototipo doble cara para que puedas probar todo, pues ya está resuelto! :D


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NotaPublicado: Lun Abr 02, 2018 6:14 pm 
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Anilandro para prototipos baratos mira:
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NotaPublicado: Mar Abr 03, 2018 10:21 pm 
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Creo recordar que hace años también cargué el Kicat, pero entonces era solo un programita de dibujo de esquemas, y también lo encontré complicado e inestable. Ahora está muy cambiado, los procedimientos son bastante lógicos y contiene muchos más recursos, por algo ocupa más de 3 GB una vez instalado ...por ejemplo, el tutorial es de 2015 e indica que las "Librerías de Símbolos" contienen 2480 elementos, cuando la instalación actual, que es del 2017, ya tiene 4.536 elementos. Además pueden encontrarse nuevas librerías de componentes en muchos sitios ligados a este programa.

Al acabar el diseño y pasar la opción de "Control de las líneas eléctricas" también me dió algunos errores incompresibles, pero resultó que no eran del programa, eran míos. Había "creado" el integrado 7219 de la mejor manera que sabía, pero no había definido correctamente las características de las conexiones individuales (en ese momento para mí eran solo un dibujo y ni sabía que debían definirse), con lo cual estaba conectando pines incompatibles entre sí, como salidas con salidas, y no establecía correctamente los puntos de alimentación...

De todas formas, en mi caso no puedo comparar, porque ya dije que es el primer programa de este tipo que utilizo, así que no sé las diferencias que pueda haber con el Eagle o con el Proteus. Del Kicat me gusta que sea GNU, software libre, por la generosidad y cooperación que implica esta filosofía y que pese a los intereses de las grandes compañías de software, ha ido creciendo con el tiempo.

Ahora estoy trabajando paso a paso con el tutorial, que es realmente muy completo, sin dejar demasiados cabos sueltos, como prefiero aprender las cosas. He impreso y encuadernado el pdf para facilitar la consulta (en la época de la informática sigo prefiriendo el tacto y la facilidad de consulta del papel), son 207 páginas muy bien estructuradas de un autor con evidente experiencia que te contesta a las cuestiones incluso antes de que te las plantees.

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Ahora estoy con el diseño de nuevos elementos, que teniendo información básica de los componentes son muy fáciles definir, y conociendo las distintas teclas y opciones, las cuales, en el otro pdf más sencillo, la mayoría se pasaban por alto. Sin duda todo eso me va a retrasar el proyecto, pero no importa, porque prefiero adquirir algo de experiencia en este tema, antes de proseguir. Además, con todos los retrasos provocados por las trabas administrativas ajenas a mi trabajo, este año como máximo podemos aspirar a efectuar la prueba en un solo panel.

Gracias por el enlace, Luís. Sin duda los precios de este fabricante de PCB's son muy interesantes, mucho más bajos que las opciones que hemos encontrado en nuestro país. Cuando tenga a punto los archivos de fabricación ya decidiremos a quien realizamos el pedido, que en un principio será de solo 10 unidades, y que si todo va bien (y eso, en los inextrincables vericuetos de un organismo público, nunca se sabe) ampliaremos a 150.

Un saludo a todos

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NotaPublicado: Jue Abr 19, 2018 8:03 pm 
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Bueno... después de dos semanas batallando con el dichoso Kicat, por fin tengo (casi) listo el circuito impreso:

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...Siendo las pistas rojas las de la cara frontal y las verdes de la posterior...

No ha sido fácil, porque los tutoriales son muy mejorables, de los dos que tengo, uno es demasiado sencillo, se salta pasos y te pierdes con facilidad, y el otro más complejo, es él quien se pierde por las ramas durante capítulos enteros en el diseño de nuevos componentes y huellas, sin explicarte suficientemente bien cómo manejarte con los que ya vienen incorporados en las librerías. La consecuencia es que cada paso ha sido como si me arrancaran una muela, perdiendo normalmente una mañana entera para encontrar la manera de hacer un cosa determinada, sin la cual no podía continuar con la siguiente...

Además, al no haber manejado nunca un programa semejante, todo me venía de nuevo... Poco a poco he ido averiguando lo siguiente:

1) Dibujar el circuito con los componentes de las librerías (pueden actualizarse y cargarse otras, pero a mí ya me venía justo con lo básico), y en todo caso, excepto el integrado MAX7219, el resto lo encontré sin demasiados problemas.

2) Una vez acabado, comprobar con la opción correspondiente que no haya errores eléctricos. En este punto perdí dos días con errores extraños hasta que descubrí que al diseñar un nuevo componente MAX7219, los pines debían identificarse con alguna de las opciones definidas, como "entrada", "salida", "bidireccional", "triestado", "power", etc...

3) Luego pasamos al asunto de asociar los componentes con sus "huellas", es decir, las marcas de cobre que se crearán sobre la placa para soldar los pines. Lo cual tampoco fue fácil porque de un mismo componente genérico había como veinte huellas distintas...

4) Después colocar todas las huellas sobre una superficie negra, sin reglas graduadas, y situarlas físicamente como deben estar. Para colocarlas tardé varios días más, porque la única guía para situar los componentes eran los puntos de la cuadrícula que era necesario contar uno a uno sin perderte, ya que no he encontrado en le programa la opción de reglas laterales calibradas en milímetros o en pasos estándar de 2,54 mm. Así que colocar los 128 LEDs en una matriz 8x8 de 2x64, no fue nada fácil...

5) Seguidamente comenzar a imaginarme como distribuir el resto de componentes: un conector de 6 pines, un portafusibles, 4 condensadores cerámicos, 4 condensadores electrolíticos, un integrado regulador 7805 y los 2 integrados drivers para los dígitos MAX7219. Teniendo en cuenta que el espacio disponible entre las filas y columnas de LEDs es muy justo, y que además estará entrecruzado con un par de cientos de pistas que van a concentrarse cerca de los integrados drivers...

6) En ese punto otro problema se lleva una mañana entera... resulta que estos componentes no han de ir en la cara frontal, donde sólo están los LEDs, si no en la posterior... pero a nadie se le ocurre explicarte cómo ponerlos en esta otra cara, ni las ayudas, ni los tutoriales, nada... es lo de siempre, como los expertos ya lo saben se figuran que tú también deberías llevarlo en tu ADN... Por fin, tras mucho probar y errar descubro que se hace simplemente girando la huella correspondiente 180º en el plano horizontal...

7) A continuación, antes de comenzar a crear las pistas para unir todos los "pads" hay que encontrar y editar los menús que establecen las diversas medidas generales, los diversos anchos de las pistas, las separaciones adyacentes, los tamaños de los taladros, de las vías que unirán las pistas de caras opuestas, etc ...y como las referencias de muchas de las opciones es cualquier cosa menos clara, tuve que improvisar en marcar algunas las casillas o introducir cifras un poco a tanteo...

...Vale, sobre lo hecho hasta ahora hay bastante más que contar, porque el Kicat es potente pero no sencillo de manejar, y como esto es largo y mucha literatura suele asustar, seguiré en otro mensaje...

Saludos a todos

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NotaPublicado: Sab Abr 21, 2018 11:17 am 
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8 ) Lo siguiente fue comenzar a trazar las pistas. Una suerte es que el programa muestra mediante líneas rectas los pines de los componentes que según el esquema tienen que ir unidos entre ellos. Estas líneas pueden verse todas juntas, o bien desactivarlas y entonces sólo aparece una cuando se hace click sobre cualquier pin, con lo cual ya sabes por donde ha de pasar la pista. A la vez, cuando la has establecido, la línea desaparece.

9) En la configuración general he establecido el grosor mínimo de las pistas, pero a partir de este punto podemos crear otras medidas mayores. En un principio establezco la anchura mínima en 0,5 mm, y dos grosores más en 1 mm. (para líneas de alimentación), y 2 mm. (para líneas de masa).

10) Los tutoriales aconsejan que comiences por una cara, donde irán las soldaduras principales y cuando necesites saltar a la siguiente pulsas "v", que instala una vía pasante, y sigues por la otra, y así hasta llegar al punto de destino, en que un doble click finaliza la pista. El programa tiene distintas opciones de enrutamiento automático, pero prefiero hacerlo a mano, porque al final tendrá que haber muchas pistas en poco espacio y según avisan casi todos estos los tutoriales, la opción automática puede llegar a armarte un increíble lío de pistas en que aún estado eléctricamente bien, la racionalidad no es lo que predomina.

11) En mi caso, al ir aumentando el número de pistas la cosa se complica bastante, especialmente en las cercanías de los dos integrados MAX7219, donde se concentran 32 pistas procedentes de la doble matriz de LEDs, más las propias de alimentación, datos y control hasta alcanzar las 48. Y la teoría es muy bonita, claro, pero cuando aumenta la densidad, hay que ir con mucho cuidado con los saltos de cara, porque quedando espacio para pasar puedes encontrarte con el camino cerrado. Por ejemplo, excepto en la periferia del circuito o en sitios que es seguro que no habrá cruces, se ha de ir con mucho cuidado con pistas superpuestas en caras distintas, porque impedirán el paso de cualquier otra en dirección trasversal.

12) Cuando tengo más de la mitad del trabajo hecho me doy cuenta que algo no va bien, y que de seguir por este camino al final tendré serios problemas para unir los últimos pines. Además, las pistas de normales de 0,5 mm ahora me parecen demasiado estrechas. Estas placas tendrán que funcionar en un ambiente bastante agresivo de humedad y calor, y en las placas actuales, pese a estar protegidas por barniz, más de una vez me he encontrado con que las pistas más estrechas estaban cortadas por oxidación. Pienso un poco en el tema y creo que sería mucho más interesante aumentar la anchura mínima a 1 mm, aparte que una vez acabado el enrutado, el espacio disponible se podrá utilizar para aumentar las pistas de alimentación a 1,5 mm. y la de masa, que ya es de 2, al resto que quede libre.

13) Siguiendo con lo anterior, observo como los múltiples cambios de cara realizados cada vez que es necesario saltarse una pista preexistente me está creando un "enrejado" bastante caótico, una especie de doble urdimbre que me obliga a dar considerables rodeos para llegar de un sitio a otro, y todo ello agravado por el hecho que en los puntos donde hay vías entre caras, la distancia libre entre las pistas ha de ser mayor ...Pienso un poco en el problema y llego a la conclusión que el mejor sistema para conseguir una mayor densidad sería procurar que las pistas paralelas sean todas del mismo color, con lo cual una pista "roja" podrá cruzar seis pistas "verdes" sin obligar a ningún "puente" intermedio. Eso me obliga a cambiar muchas de las pistas ya dibujadas, que además aprovecho para pasar de 0,5 a 1 mm. Al final, como puede verse en la última imagen del mensaje anterior, salvo algunas excepciones necesarias, hago que las pistas rojas (de la cara frontal) sean horizontales, mientras que las verdes (de la cara trasera), sean verticales.

Imagen


14) Un día más tarde, siguiendo estas pautas pienso que he acabado esta etapa del trabajo. Al correr la herramienta de comprobación de conexiones me detecta tres puntos en que no parecen estar bien. Utilizando las referencias de identificación y de coordenadas que proporciona, encuentro los puntos defectuosos, que son básicamente pistas que no llegan al pin pero no se ve por coincidir con las letras de identificación.

Continuará...

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NotaPublicado: Mié Abr 25, 2018 1:49 pm 
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15) Lo siguiente ha sido colocar las huellas de las perforaciones de sujeción del circuito. Las placas originales tienen cuatro taladros de 3,5 mm, pero no están colocados en cuadrado, equidistantes entre sí, si no en forma de rectángulo a 92 mm en vertical y 137 mm en horizontal. Yo podría copiar directamente la posición, pero hay un problema, y es que no estoy seguro en la postura en que irán montadas mis placas, porque creo recordar que en el primer prototipo, con la matriz conexionada según líneas y columnas, las letras me aparecieron luego giradas 90º, lo cual era debido sin duda a condicionamientos de la la librería...

16) Por el motivo anterior, mi idea es que las placas finales se puedan montar en cualquier posición, no sólo para esta seguros de acertar con los carteles actuales, si no también para que sin tocar las librerías sirvan para carteles verticales. La solución es que la placa tenga 8 taladros, como si fueran los dos rectángulos superpuestos y girados 90º entre sí. Con el pie de rey tomo medidas lo más precisas posibles de la placa original, y luego, con estas distancias relativas al vértice superior izquierdo, calculadora en ristre, encuentro las coordenadas absolutas en milímetros:

Coor. absolutas X/Y
Vért sup izq: 139,16 / 16,51
Punto 1 : 181,6 / 38,01
Punto 2 : 272,3 / 38,01
Punto 3 : 158,6 / 61,01
Punto 4 : 295,3 / 61,01
Punto 5 : 158,6 / 151,7
Punto 6 : 295,3 / 151,7
Punto 7 : 181,6 / 174,7
Punto 8 : 272,3 / 174,7

17) A partir de aquí lo que hago es "limpiar" un poco el entorno de más o menos donde se situarán estos agujeros, ya que en algunos puntos pasan pistas demasiado cerca y dejan poco espacio disponible. Pero luego no veo en el programa cómo puedo insertar un "agujero". Rebuscando en las librerías de huellas encuentro una que se llama "Mounting Holes", pero resulta que en el listado interno no hay ningún agujero individual de 3,5 mm que además tenga poco cobre alrededor. Son de 3 o de 4 y con un buen círculo de cobre que obliga a situarlas relativamente lejos de otros elementos. Por lo tanto me veo en la obligación de crear una nueva huella a mi medida y gusto, lo cual me engancha casi una mañana entera debido a las averiguaciones que he tenido que hacer para conseguirlo.

18) Sobre este respecto, no tengo muy claro donde guardar la huella creada, ya que las librerías de origen son de solo lectura. Es necesario crear una nueva librería de "usuario", pero resulta que al guardarla junto a las demás, no me la reconoce. Al final, después de mucho rebuscar, probar y borrar, consigo cargar la dichosa huella (aunque deberé repasar de nuevo el procedimiento porque he probado tantas cosas que ahora no podría jurar cómo lo he conseguido). Situo las 8 huellas iguales en las posiciones anteriormente calculadas.

19) Lo siguiente (y prácticamente lo último) es rellenar las zonas que pueden ser de masa para disminuir las caídas de tensión y por tanto evitar problemas de inestabilidad. La línea principal de masa pasa por la cara frontal, ya que todos los componentes, excepto los LED, están situados en la trasera. El relleno de zonas se hace con una herramienta específica, pero tampoco es fácil. Debo ensayar bastante antes de que me lo haga sin errores y en las zonas que necesito. Lo mejor es ir creando pequeñas zonas en formas diversas pero en contacto con la pista de masa, que se van uniendo ellas mismas de forma aditiva en una única pista (aunque en el diagrama se distingue la pista original de las zonas añadidas). Un problema es que no hay una herramienta de "borrar zona", con lo cual, una vez creada te las ves y las deseas para corregirla a menos. Si es una zona aislada se puede marcar y borrar, pero si forma parte de una zona amplia sólo he encontrado el truco de pulsar la tecla de desplazamiento "G" e ir corriendo a menos las líneas del borde, lo cual sólo a veces funciona como quieres, y en más de una ocasión me ha colgado el programa, con lo cual es buena idea el guardar el diagrama en antes de cada nueva acción de este tipo.

Cara frontal

Imagen


20) Ya tengo la placa frontal con las zonas de masa necesarias, pero ahora debo añadir algunas más en la cara trasera, pero en este caso sólo en la zona donde estará soldado el integrado estabilizador 7805, que irá montado en posición vertical respecto a la placa y tiene que llevar un pequeño radiador de aluminio separado de ella. El motivo es que al ser un display sobre el cual han de destacar los LED, el fronta de la placa tiene que ser de color negro, que sin duda va a calentarse cuando el conjunto esté expuesto directamente al sol. Por este motivo monto el regulador de tensión en la parte trasera y con su propio radiador separado de la placa. Las dos pequeñas zonas de relleno de esta cara serán entonces sólo para poder soldar los soportes de dicho radiador, cuyo tamaño y forma definitiva dependerá de lo que se caliente en verano y durante el funcionamiento normal.

Cara trasera

Imagen


21) Y no hay más. Compruebo que todo esté bien, que la opción de análisis me siga indicando la ausencia de errores de conexión, y seguidamente paso a generar los archivos de formas "gerber" y de "taladrado" que necesitará la empresa para fabricarnos los prototipos de este diseño. Estos archivos se generan de forma automática con la opción correspondiente del Kicad que nos los depositará en la carpeta que elijamos. En el caso me encuentro con una pequeña discrepancia, ya que la fábrica de CI's me dice que el archivo de taladrado debe ser en formato ASCII, el cual no figura en los 6 tipos disponibles en el programa. Así que al final he de enviarles por email el proyecto entero (apenas 2 o 3 megas), y apenas en una hora me remiten una muestra de los fotolitos, que coinciden plenamente con mi diseño.

...Ahora sólo quedará esperar que el departamento administrativo del lugar en donde trabajo realice el pago correspondiente y en una semana tendré 10 placas a punto de montar. Hubiera podido pedir un solo prototipo, pero habría costado casi lo mismo y la verdad es que tengo bastantes esperanzas en que todo irá bien...

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