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1. Pasos iniciales
1. Pasos iniciales
Comenzamos viendo la placa de la cual sacaríamos el chip que usaría después ya que en la placa que venía sólo contaba con 4 pines funcionales perdiendo así todo su potencial. Comencé desoldando el chip de dicha placa y soldando cables al chip para así poder probar los pines y usarlo sin necesidad de la placa en la que venía soldado. Así desbloqueamos todo el potencial que tiene el chip.
El siguiente paso fue comenzar a conectar sensores al chip para ir probando si todo funcionaba correctamente. A su vez se iba mejorando el código que se utilizaba en el chip. Cuando comprobamos que los sensores funcionaban localmente, es decir, los datos se transmitían al pc por el monitor serie, decidimos mejorarlo para subir datos de dichos sensores a la nube. Usamos los servicios que ofrecía la web ThingSpeak.
Teníamos dos opciones para subir datos al servidor de ThingSpeak, mediante el protocolo HTTP-POST o mediante MQTT. En este caso se usó el protocolo MQTT.
Al final hay un anexo con el código usado.
1. Diseño de esquema eléctrico
1. Diseño de esquema eléctrico
Al terminar las comprobaciones iniciales pasamos al diseño del esquema eléctrico sobre el cual, se diseñará después una pcb. Fuimos a la empresa Interlight donde nos dieron unas indicaciones para comenzar a construir nuestro esquema eléctrico los cuales incluían alimentación y salidas necesarias. El esquema se diseñó en el software PROTEUS.
El esquema eléctrico resultante es este: (PULSANDO DOBLE CLICK SE ABRE EL ARCHIVO PDF CON TODO EL ESQUEMA)
Teniendo el esquema eléctrico terminado pasamos a diseñar una placa pcb la cual nos permitiría fabricar nuestro primer prototipo más adelante.
1. Diseño de placa PCB
1. Diseño de placa PCB
Usando el esquema eléctrico anteriormente mostrado, se diseñó una placa PCB.
Finalmente quedó una placa en doble capa, con unas dimensiones de 7cm x 9 cm.
Adjunto a este documento se encuentra una carpeta con los archivos pdf con las distintas capas de la placa.
Esta placa consta de un divisor de tensión para cada pin de entrada y salida. A su vez cuenta con dos salidas de potencia, una con un relé y otra con un transistor de potencia. También cuenta con un chip convertidor analógico/digital que se comunica con nuestro chip principal mediante el bus SPI. Este chip nos da 8 entradas analógicas más.
Para terminar el diseño de la placa se imprimió el fotolito en papel, el cual nos permitiría comprobar que todo estaba bien y así poder proceder a la fabricación de la placa.
1. Fabricación de la PCB
1. Fabricación de la PCB
Para fabricar la pcb fue necesario imprimir varias pruebas con diferentes impresoras para ver cuál de ellas imprimía con más calidad y con más opacidad. La impresora era necesario que fuese de tinta, ya que las de láser deforman la impresión y si se iba a taladrar la placa mediante CNC no se podía usar. Poco a poco fuimos probando impresoras que teníamos en el instituto hasta encontrar una Epson multifunción que usaríamos para imprimir los fotolitos en acetato transparente.
1.1 Fabricación mesa de luz
1.1 Fabricación mesa de luz
Se fabricó una mesa de luz roja la cual nos permitiría cuadrar y comprobar los fotolitos. Para ello se utilizó una tira led RGB la cual se cortó en distintos trozos y se soldaron entre sí. Esta tabla con los led se introdujo en una caja con un cristal translúcido como se muestra a continuación.
Dicha mesa de luz nos sirve para cuadrar dos fotolitos de la misma capa para así obtener más opacidad y mayor resolución en las pistas de la placa final.
4.2 Taladrado de placa
4.2 Taladrado de placa
El siguiente paso fue usar el CNC para taladrar la placa automáticamente mediante los archivos CAD-CAM que nos proporciona el software PROTEUS.
El primer paso es ajustar la placa y fijarla bien para que no se mueva cuando la máquina CNC empiece a funcionar.
Con la placa fijada encendemos la máquina CNC y cargamos el archivo drill que nos proporciona PROTEUS que contiene todos los taladros a realizar en nuestra placa.
Cuando la máquina termine de taladrar obtendremos nuestra placa con los agujeros necesarios para soldar los componentes.
1.1
1.1
Ajustado de fotolitos
Ajustado de fotolitos
A continuación, se ajustarían los distintos fotolitos con la placa ya taladrada comprobando así que todos los agujeros hechos con la máquina CNC se ajustan perfectamente a los impresos en el fotolito.
4.3 Insolado y atacado químico
4.3 Insolado y atacado químico
Para finalizar con la fabricación de la PCB comenzamos ajustando los fotolitos y pegándolos a la placa como se muestra en la imagen anterior. Esto permite que los fotolitos no se muevan al meterlos en la insoladora. Este proceso se debe hacer en un lugar donde no llegue la luz del sol ni ningún tipo de luz ultravioleta, ya que, la placa es fotosensible y si le diese la luz ultravioleta se revelaría impidiendo fabricar nuestro circuito. Todo este proceso se realizó en un cuarto oscuro que consta de una luz amarilla.
Cuando los fotolitos y la placa estén ajustados y pegados, todo se mete en la insoladora, la cual, bombardeará la placa con rayos ultravioleta grabando así nuestro circuito en la placa fotosensible. Cada fabricante tiene unos tiempos de insolación distintos. En nuestro caso la placa es de la marca Bungard y necesita unos 180s de tiempo de insolación.
En la imagen se puede ver la insoladora y a su lado la mesa de luz roja.
Cuando el tiempo de insolación acabe hay que sacar la placa de la máquina y con cuidado de no tocar la placa ponerle unas pinzas en las esquinas. Cuando tenga las pinzas puestas la placa se introduce en una solución de agua y sosa caústica que actúa como revelador de la película fotosensible. Este proceso de revelado ataca a las partes que han sido bombardeadas con luz ultravioleta dejando intactas las partes donde está impreso nuestro circuito.
El siguiente y último paso es el atacado del cobre. En este caso se hizo un atacado lento usando una solución de cloruro férrico el cual ataca al cobre que no está protegido por la capa fotosensible.
Imagen de ejemplo del proceso. En nuestro caso se metió la placa en una máquina que acelera un poco el proceso calentando la mezcla.
Finalmente, cuando observemos que la placa está bien definida se limpia con agua con cuidado para no quitar la capa protectora quedando de la siguiente forma.
Para finalizar, se cortaron los bordes sobrantes con una guillotina quedando la placa como se muestra a continuación.
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