Proyecto 2: Actualización PCB Matriz LED

 

Actualización PCB Matriz LED

Para este segundo proyecto el principal objetivo era mejorar la implementación de nuestro diseño propuesto de Matriz LED y realizar el pedido de un prototipo con métodos de fabricación profesional con una empresa de terceros.

El equipo de trabajo se organiza de la siguiente manera para llevar esto a cabo:

• Líder de proyecto: Responsable de organizar y coordinar las actividades del equipo para mejorar la eficiencia y la productividad. Además, debe brindar apoyo y orientación a los miembros del equipo en la toma de decisiones y la resolución de problemas.

• Innovador de conceptos: Encargado de proponer ideas creativas para el desarrollo del proyecto, pensando de manera innovadora y proponiendo soluciones a los desafíos planteados. Asimismo, colabora con el equipo y desarrolla la documentación necesaria para dar forma a la visión del proyecto.

• Diseñador del esquemático final: Responsable de crear y perfeccionar el esquemático final para el proceso de diseño de PCB. Debe asegurarse de que el esquemático sea preciso y completo, cumpliendo con todos los requisitos del proyecto y las especificaciones técnicas.

• Diseñador de la PCB en EasyEDA: Encargado de traducir el esquemático final en un diseño de PCB utilizando la plataforma EasyEDA. Debe tener experiencia en el uso de herramientas de diseño de PCB y asegurarse de que el diseño cumpla con todas las restricciones y estándares necesarios.

• Presentadora del diseño final de PCB: Responsable de comunicar y presentar el diseño final de PCB al equipo y a los interesados pertinentes. Debe ser capaz de explicar claramente su diseño, sus características y ventajas, así como responder preguntas y recopilar comentarios para posibles mejoras.

Para cumplirlo continuamos con el diseño de la PCB en el software EasyEDA, procurando reducir el área de la PCB, y buscar componentes funcionales pero económicos para minimizar lo máximo posible los costos de fabricación. Al final de este proceso se obtuvo la siguiente distribución sobre la placa.

Distribución Final

Teniendo ya el diseño de la PCB finalizada con todos sus detalles técnicos se procede a hacer la configuración del  una parte muy importante para la fabricación definir el ancho de las pistas, esto es de crucial importancia ya que estas harán las conexiones entre los diferentes elementos, una mala elección puede llevar a desperdiciar área si llega a ser muy grande o a que se queme la placa si llegase a ser menos de lo requerido. Para determinar entonces el ancho idóneo de las pistas podemos usar las siguientes ecuaciones y constantes definidas en las normas IPC-2221.

 

                                                                                    Ecuación para el área

    I = Corriente Max.    K = 0.048     b = 0.44   c =0.725   T_rise = temperatura Max. de aumento

Ecuación para el ancho de la pista

t = temperatura ambiente        A =  Área

También podemos visitar la siguiente pagina donde contaremos con una calculadora de pistas para confirmar el ancho que deseamos según nuestro diseño Conversión de ancho de traza de PCB | DigiKey

Teniendo calculado el ancho de pista se configura la regla con la que nuestro programa va a trazar las distintas pistas entre componentes, aquí tenemos que ingresar el valor del ancho de pista y podemos también modificar otros parámetros como distancia limpia que es la distancia entre pistas o alguna área de cobre, en siguiente video podemos ver como se hace.

Video Configuración de pistas y Ruteo

Como se menciono anteriormente podemos crear áreas de cobre, esto con el fin de darles una característica en común a  estas áreas, lo recomendable es que se usen como tierra común entre todos nuestros componentes que la necesiten, también hacer esto disminuirá el tiempo de fabricación dado que esta área de cobre no se removerá haciendo que la maquina de CNC que efectúa las pistas y retira el cobre no lo haga en estas zonas por eso tardara menos.   

Creación capa de cobre

Resultado Final

De esta manera se paso por varias variaciones hasta llegar a la definitiva con las siguientes características:

• Reducción del tamaño de la placa (50.29 mm X 54.36 mm).

•  Numero de capas 2.

• Perforaciones para sujeción mecánica 4.

• Reducción (debido a costos) colores de LEDs de 5 a 1 (color elegido verde, razón disponibilidad).

• 93 componentes en total.  Cada componente se eligió para que cumpliera las mismas características de su componente a remplazar en el proyecto 1, ejemplo 2N2222a truehold proyecto 1, por MMBT2222A que es SMD, esto con el proceso de comparar datasheets, buscando que las características eléctricas fueran las mas similares para mantener el funcionamiento.

Capa Superior                                                        Capa Inferior

                                                Render Superior                                                    Render Inferior

Tras tener el diseño y las especificaciones deseadas se realizo el pedido en JLCPCB, donde se evaluaron los costos de los materiales y de los diferentes tipos de acabados de la PCB, ya con el pedido echo nada mas era esperar a que llegara el paquete, este tiempo depende del método de envió que varia según el costo de este. Como Dato importante se recomienda categorizar la placa como prototipo educativo y realizar la debida gestión con la entidad de importación para el país de llegada correspondiente, de esta manera podemos evitar sobre costos en el momento de pagar impuestos de importación entre otros.

 

Superior                                                       Inferior