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por Emily Franchesca Vergara 4 anos atrás

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PROTOTIPADO DE CIRCUITOS ELECTRICOS

PROTOTIPADO DE CIRCUITOS ELECTRICOS

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.

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