PROTOTIPADO DE CIRCUITOS ELECTRICOS

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por Malory Pertuz

PROTOTIPADO DE CIRCUITOS ELECTRICOS

9. AGRADECIMIENTOS

nombre de la ULPGC. Proto3D es Marca Comunitaria solicitada por la ULPGC

3576. El mecanismo básico de interconexión está protegido bajo solicitud de patente PCT a

Nacional de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones con el código TIC2001-

General de Investigación del Ministerio de Ciencia y Tecnología, dentro del Programa

Prototipado Electrónico en Tres Dimensiones”. Este proyecto está financiado por la Dirección

El trabajo presentado, es parte de los resultados obtenidos en el proyecto “Sistema Modular de

10. BIBLIOGRAFÍA

[8] C. Coombs, “Coombs' Printed Circuits Handbook”, 5th edition, McGraw-Hill, 2001.

[7] J. Caterina, L. Marks, “Printed Circuit Assembly Design”, McGraw-Hill, 2000.

Electrochemical Publications, 1995.

[6] R. J. K. Wassink and M. M. F. Verguld. “Manufacturing Techniques for Surface Mounted Assemblies”.

[5] “Printed circuit Handbook” Mc Graw Hill, fourth edition, 1995. Clyde F. Coombs, Jr

(SPRA345) (PDF Texas Instruments)

[4] “Digital Signal Processing Solutions for Motor Control Using the TMS320F240 DSP-Controller”

Comunicaciones CAN, desarrollado sobre Proto3D”, SAAEI, 2003

[3] A. Vega, C. Dominguez, J.M. Cerezo, S. León, “Sistema Modular de Control de Motores DC con

Instrumentation, 2002.

Interconnection of PCBs”, IECON International Conference on Industrial Electronics, Control and

[2] A. Vega, J. Monagas, J.M. Cerezo, A.M. Escuela, “Edge Connector for Mechanical and Electrical

Modular en el Ámbito de la Docencia”, SAAEI, 2003

[1] A. Vega, J.M. Cerezo, M. Chaves, A.M. Escuela y J. Monagas , “Técnicas de Prototipado Electrónico

5. EJEMPLOS DE APLICACIÓN

y encoger.

comunicaciones seriales, módulos de expansión del bus y módulos de control de motor

módulo de extensión de líneas de control, módulo de comunicaciones CAN, módulo de

alimentación de motor, módulo de alimentación principal, módulo de memoria RAM,

requerida. Los módulos desarrollados inicialmente son: módulo DSP, módulos de

podrá obtener una amplia variedad de montajes finales en función de la aplicación

18 módulos que pueden ser montados con distintas configuraciones de forma que se

aplicaciones de control de motores [3,4]. El sistema está compuesto por un conjunto de

· Sistema de 16 bits basado en el DSP TMS320LF2407 de Texas Instrument para

JTAG y módulo de comunicaciones RS232.

de memoria EPROM/FLASH, módulos de memoria SRAM, módulo de programación

10.b). Se han desarrollado y probado el módulo principal del microprocesador, módulo

· Sistema genérico de 16 bits basado en el microprocesador MC68306 de Motorola (Fig.

módulos de comunicaciones RS232.

10.a). Se ha desarrollado y probado el módulo principal, módulo de memoria y

· Sistema básico de 8 bits basado en el microcontrolador MC68HC11 de Motorola (Fig.

de la realización de proyectos fin de carrera se han desarrollado los siguientes:

objeto de analizar prestaciones. En concreto sobre los sistemas específicos probados a través

los módulos de enlace 2D y 3D, y por otro, el diseño de sistemas de evaluación a medida con

tener experiencia de diseño. Se han abordado distintas estrategias; por un lado la fabricación de

Se han fabricado un número significativo de módulos con objeto de poder validar el sistema y

3) Módulos especiales. Son aquellos desarrollados para aplicaciones especiales. Entre ellos

utilización de técnicas mixtas de prototipado

tipo wire-wrapping (Fig. 7.a) y los módulos que incorporan protoboards lo que permite la

podemos señalar los módulos perforados pensados para poder realizar montajes con técnicas

1) Módulos de componentes. Son módulos cuadrangulares de distintos tamaños que disponen

conectores. Son de utilidad para interconectar módulos de aplicación específica.

mediante programación es posible realizar interconexiones entre señales de todos los

¸ Módulos de interconexión. Estos módulos incorporan lógica programable de forma que

encontrar módulos desarrollados sobre µC, µP y DSP’s (Fig. 3.b).

ser utilizados directamente por el usuario. Dentro de este tipo de módulos podríamos

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electrónica necesaria para la aplicación para la que están concebidos, de esta forma, podrán

¸ Módulos de aplicación específica. Están diseñados de forma que incluyen toda la

parecida que posibilite su soldadura (Fig. 3.a).

permiten la soldadura de componentes electrónicos que utilicen dicha geometría u otra

¸ Módulos genéricos. Son aquellos que únicamente incluyen geometrías (footprint) que

módulos pueden ser clasificados en:

encontrar módulos de componentes de 2x1, 2x2, etc. En función de su aplicación estos

para GND y el resto podrá ser utilizado para VCC y señales de E/S. De igual forma podremos

un módulo de 1x1 dispone de 4 conectores con un total de 88 contactos, de los cuales 16 serán

en su periferia de un número par de conectores de contorno de 22 contactos. De esta forma

6. COMPATIVA CON LAS TÉCNICAS DE PROTOTIPADO TRADICIONALES

difícilmente utilizables en laboratorio si no se realiza el diseño a medida de un circuito impreso.

eficiente, sobre todo, en permitir el montaje y test de componente de montaje superficial,

tradicionales. En las pruebas y ensayos realizados en el laboratorio, ha demostrado ser

utilizadas hasta la fecha y ha demostrado ser válida en muchos casos no cubiertos por técnicas

Podemos concluir que Proto3D es una alternativa a las técnicas de prototipado electrónico

de pequeños montajes, debido al tiempo necesario en el diseño y fabricación del PCB.

¸ Diseño de circuitos impresos a medida. No es siempre el camino más rápido en el caso

herramienta, que dispone de dos agujeros, uno en el centro y otro a un lado.

los pines de los zócalos, enrollando el cable de cobre a su alrededor. Para ello se utiliza una

inserción se montan sobre zócalos especiales con pines largos. La conexión se realiza sobre

¸ Montajes de placas con Wire Wrapping en las cuales los componentes y circuitos de

interconectan mediante cableado aéreo sin necesidad de utilizar zócalos especiales.

¸ Protoboard en las cuales se insertan componentes y circuitos integrados que se

conexiones mediante la soldadura de cableado trasero.

¸ Tarjetas perforadas en las cuales se montan componentes de inserción y se realizan las

en la utilización de:

De forma muy resumida, podemos indicar que las técnicas utilizadas tradicionalmente se basan

reutilizar los componentes, tiempo de montaje necesario y coste del material empleado [5-8].

diseño, componentes empleados, material para realizar las interconexiones, capacidad de

técnicas utilizadas en los laboratorios para el diseño de prototipos basándose en: el tipo de

La Tabla 1 presenta de forma resumida un análisis comparativo entre Proto3D y las distintas

carrera, y en las actividades de investigación y desarrollo.

olvidar el papel importante que suele jugar la realización de prototipos en los proyectos fin de

otro, como necesidad en la realización de prácticas de laboratorio. Además, no podemos

distintas causas; por un lado, como complemento de la formación teórica del alumno, y por

En el sistema educativo universitario se requiere el montaje de prototipos electrónicos por

4. MÉTODO DE MONTAJE Y SOLDADURA

han montado módulos de enlace para tener acceso a todos los contactos mediante pines.

específica y en Fig. 9.b se aprecia un módulo de componentes genérico alrededor del cual se

En Fig. 9.a se observa la realización de un montaje alrededor de un módulo de aplicación

de estaño o mediante la utilización de una malla de cobre y un soldador convencional.

reutilizados nuevamente; esta operación podrá ser realizada con un desoldador con aspiración

se forma entre cada pareja de contactos (Fig. 8.b). Los módulos pueden ser desoldados y

soldador convencional, procurando que se cubra con estaño toda la superficie rectangular que

continuidad eléctrica entre contactos hay que realizar una soldadura superficial, con cualquier

En la Fig. 8.a se aprecia en detalle la zona de contacto entre lengüetas. Para conseguir la

los módulos sin esfuerzo mecánico y sin que sufran los contactos.

exactitud con que se fabrican los conectores de contorno permite la inserción y extracción de

los sustratos, asegurándose que quedan engarzadas todas las lengüetas del conector. La

El montaje mecánico de los módulos Proto3D se realiza mediante desplazamiento vertical de

2) Módulos de enlace. Estos módulos no incluyen componentes electrónicos y pueden

Los podemos encontrar rectos o de esquina

presenten bordes rectos. Se aprovechan además para formar un anillo exterior de masa.

¸ Módulos terminadores. Se utilizan para finalizar los módulos de forma que éstos

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realizar montajes tridimensiones simples o complejos (Fig. 5.b y 5.c).

vez realizadas las soldaduras de unión centrales los módulos podrán ser utilizados para

dispondrán de dos conectores, los módulos “T” de tres y los módulos “X” de cuatro. Una

obtener módulos con dos, tres o cuatro conectores de contorno. Los módulos “L”

distintos módulos que se necesiten. Con las distintas combinaciones de piezas se pueden

entre sí (Fig. 5.a). Únicamente se requieren cuatro tipos de piezas para poder formar los

circuito impreso con uno o dos conectores de contorno que se encajan perpendicularmente

¸ Módulos de enlace 3D. Los módulos tridimensionales están formados por dos piezas de

utilizados por el usuario para distribuir señales globales.

ocho anillos concéntricos de señales en el perímetro exterior del montaje, que podrán ser

el contorno exterior del montaje. Estos módulos se podrán utilizar para construir hasta

rigidez mecánica al conjunto. Los que disponen de un lateral recto tienen por objeto formar

de forma sencilla, unen los distintos módulos de componentes entre sí, y suministran

¸ Módulos de enlace 2D. Permiten acceder a los contactos de los módulos de componentes

Su clasificación es la siguiente:

ubicarse en distintas posiciones, dependiendo de la conectividad eléctrica que se desee realizar.