miércoles, 25 de febrero de 2015

Circuitos impresos elaborados con la técnica de planchado





En este caso se utiliza un papel termo transferible, que es un material utilizado en la elaboración de circuitos impresos de cualquier tipo. Gracias a este papel podemos traspasar a la placa de cobre virgen, el diseño del circuito impreso que hayamos hecho (haya sido hecho a mano o ordenador), de manera fácil, rápida y económica, para luego introducirla en un recipiente con cloruro ferrico o salfuman con agua oxigenada, obteniendo así el circuito impreso deseado. Se pueden usar algunos papeles gruesos, usados en dibujo, como el papel glossy, papel para fotografía o papel propalcote de unos 120 gramos.



Para empezar debemos hacer el circuito del diseño impreso. Este no es otra cosa que el dibujo de las pistas de cobre. El diseño del circuito impreso que hagamos deberá corresponder a las pistas de cobre vistas por “transparencia” desde la cara de los componentes (modo espejo).


Teniendo hecho el diseño del circuito en el computador, lo imprimimos en alta resolución sobre el papel termo transferible, usando una impresora láser. Se imprime sobre cualquier cara del papel, ya que las dos caras son iguales. Si la imprimimos en un tipo de impresora diferente a láser, el papel termo transferible no servirá (las impresoras láser se reconocen porque utilizan Toner en vez de cartuchos o cintas).


Ahora se debe cortar la baquelita con el cobre 
virgen a la medida del circuito impreso y posteriormente lavarla por el lado del cobre con jabón desengrasante de lavaplatos y una esponja de ollas no abrasiva. Seque muy bien la baquelita con un trapo muy limpio o preferiblemente una servilleta desechable. La placa de cobre deberá estar seca, brillante como el oro y limpia de polvo y grasa, además usted No deberá tocar la superficie de cobre con los dedos o cualquier otra cosa.





A continuación colocamos la baquelita sobre una superficie dura, con el lado del cobre mirando hacia arriba. Luego colocamos el papel termo transferible con el diseño del circuito impreso sobre la placa de cobre, de tal manera que el dibujo haga contacto el cobre. Ahora colocamos una hoja de papel común y corriente, sobre el papel termo transferible.






Finalmente haciendo uso de una plancha a temperatura máxima, Planchamos durante 10 minutos sobre la parte impresa del papel termo transferible, haciendo énfasis en los bordes y el centro de la placa.





Transcurridos los 10 o 15 minutos de planchado y observando que el papel se adhirió bien al cobre, se deja enfriar un instante y se introduce la placa con el papel termo transferible adherido, en una cubeta con agua fría dejándola sumergida un mínimo de 5 minutos. Al cabo de este tiempo revise que el papel esté bien húmedo. Esto se nota porque el papel se va haciendo algo transparente y se alcanza a ver la tinta del dibujo a tras luz.

Después del tiempo recomendado o en el momento que vemos que el papel está bien húmedo, retiramos suavemente con la yema de los dedos, el papel termotransferible de la superficie de cobre. Secamos la placa por el lado del cobre y revisamos que no hallan restos de fibras de papel o gelatina adheridos a la superficie del cobre donde no debe haber. Estos restos de papel pueden eliminarse frotando muy suave con la yema de los dedos teniendo la placa sumergida en el agua. Antes de pasar a la siguiente fase, la placa deberá estar seca y libre de fibras de papel no deseadas.


Una vez la imagen está adherida al cobre y hemos retocado cualquier defecto que haya quedado, se deberá introducir la placa de cobre en un recipiente no metálico que contenga cloruro férrico o salfuman con agua oxigenada disuelto en agua caliente (lo suficiente para cubrir toda la placa de cobre). La función del cloruro férrico o salfuman con agua oxigenada es la de disolver el cobre que no está cubierto con tinta, dejando al final las pistas de cobre que forman el circuito. Entre menos tiempo tenga que durar la placa de cobre en el cloruro férrico o salfuman con agua oxigenada, la calidad del circuito impreso final será mejor, por esto debemos agitar el recipiente, con la placa de cobre sumergida en el cloruro férrico o salfuman con agua oxigenada, para que de esta manera el químico pueda disolver más rápido el cobre de la placa.


Después de que el cloruro férrico haya consumido todo el cobre sobrante, procedemos a sacar la placa del recipiente y a retirar la tinta con thinner y un trapo, quedando las pistas de cobre. Como paso final se lava la placa nuevamente con esponjilla y jabón desengrasante de lavaplatos, para dar mayor presentación al circuito impreso final. Puede usar  una esponjilla abrasiva de acero para pulir el impreso y darle brillo. Revise a contra luz el circuito impreso, y cerciórese que no hayan quedado pistas colisionadas. De ser así utilice una cuchilla o bisturí para retirar el cobre sobrante.




Perfore todos los orificios por los cuales entraran las patas de los componentes que irán en la tarjeta. Utilice una dremel o un taladro pequeño con brocas de 1/16, 1/32 (en milímetros son de 0.9 y 1 mm) o las que sean requeridas, dependiendo del componente a colocar.


diseño de fuentes de alimentación para audio

Este apunte es un intento por explicar como se calcula y lleva a la práctica una fuente de alimentación para un equipo de audio “Decente”

Como datos debemos conocer que y cuanto consume nuestra “Cosa amplificadora”, esos datos las sacarán de los datos del esquema propuesto.
Que seria el voltaje necesario y que corriente en Amperes consume a máxima potencia.

Un cálculo estimativo de la potencia necesaria seria por ejemplo: para una etapa tipo “AB” que posee un rendimiento de un 60%.
60% lo entrega a la salida y el 40% restante va a calentar la atmósfera.

Así que si queremos armar una etapa de 100 W estéreo (200 W de salida) necesitamos una fuente capaz de entregar 200 W + (200 * 0.4) = 280 W, este es un calculo “Realista” ya que en realidad la etapa posee un rendimiento inferior al propuesto, pero se compensa con que el programa musical nunca tomara de la fuente la totalidad de la potencia teórica de las etapas, aunque la etapa este trabajando a máximo no llegara a entregar los 100 W en forma continua por las propias variaciones de la música, incluso reproduciendo “Trash Metal”.

Hasta ahora sabemos que vamos a necesitar un transformador de unos 280W (Mínimo), pero si ponemos de más no importa, sin exagerar por supuesto.

En este momento necesitamos conocer el voltaje de alimentación de las etapas para completar el cálculo del transformador necesario.

El transformador se calcula (Suponiendo una fuente partida) con la formula:

Va = (Vc / 1,4142) + 1,4V

Donde
Va : Voltaje de alterna a la salida del transformador
Vc : Voltaje deseado de continua
1,4142 : Redondeo de √2
1,4 V : Caída de tensión sobre el rectificador principal

Suponiendo que necesitemos una fuente de +- 45V (90V)
Las cuentas deberían dar algo así

Va = (90 / 1,4142) + 1,4 = 63,64 + 1,4 = 65 VCA

Como la fuente es partida, esta tensión deberá poseer una derivación en su punto medio, lo que nos dará un transformador de 32,5 - 0 - 32,5 Vca.

¿Y de cuantos amperes? Hacia allá vamos.

Dijimos que necesitamos una potencia de 280W y acabamos de calcular la tensión 65V.

Aplicando el principio de Arquímedes que decía que

W = V * I

Donde:
W = Potencia
V = Tensión
I = Intensidad

W = V * I o lo que es lo mismo I = W / V nos da que necesitamos

I = 280 W / 65 V = 4,3 A

Hasta aquí tenemos el transformador, que sería de 65Vca con punto medio y una capacidad de corriente de 4,3A, pero para la fuente falta bastante.

Para el cálculo de los diodos (o puente rectificador) la primera idea seria un puente de 5 A (Mala idea)

Comentario descolgado:
¡ Pero! si mis placas consumen 4,3 A y yo le coloco un puente de 5 A, me sobran 0,7 A

Eso es lo que consumen tus placas, pero entre las placas y el rectificador van unos cositos negros (condensadores), que son los que alisan lo que entrega el rectificador estos hay que mantenerlos permanentemente en carga, sino la etapa de potencia se apaga y nos quedamos sin música.
Como esos cositos negros se cargan al mismo tiempo que por el otro lado se están descargando hacia las placas, consumen una corriente instantánea muy superior a la nominal de salida durante el pico de los semiciclos del transformador.

Aquí estoy mareado.

En un momento, el rectificador provee la corriente de funcionamiento de las placas y la corriente necesaria para reponer la carga del condensador perdida durante el tiempo en que la tensión de la onda es inferior a la tensión acumulada en el condensador.

Lo cual es mucho mayor que la corriente nominal.
Si no fuera alérgico a las formulas pondría el calculo de la corriente instantánea, pero digamos que se puede considerar como el 3 veces la corriente nominal, resumiendo necesitamos un rectificador de unos 12 A o mejor 15 A

Esta es la forma de onda que “Va” a los condensadores, como se ve presenta picos y valles, durante el segmento de “Crecimiento”, el rectificador esta soportando la re-carga del condensador además del propio consumo de las etapas amplificadoras

Y esta es la tensión sobre los condensadores, la rampa de descenso se produce durante la parte en que la tensión del transformador pasa por un valle

La altura de estas crestas y rampas son las que dan en definitiva la tensión de rizado

Y ahora tenemos un transformador de 280 W y 65 Vca con toma central y un rectificador de 12 A, lo cual todavía no sirve para nada porque a la salida del transformador-rectificador tenemos una onda con forma de ½ seno y una frecuencia de 100 o 120 Hz. (Depende del país).

Necesitamos “Filtrar” esta onda para que se asemeje lo mas posible a una tensión continua con la que alimentar nuestras placas de potencia.

Como ya se estarán imaginando, hay que hacer mas cálculos.

Para calcular el condensador de filtro se usa la formula siguiente:

C = I / ( 2 * F * Vr )

Donde:
C: Es la capacidad necesaria en Faradios
I: es la intensidad que consume la carga en Amper.
F: es la frecuencia de alimentación en Hertz
2 es un factor de corrección para la frecuencia de alimentación, la señal rectificada en Herts, en un rectificador de onda completa será 2 veces la frecuencia de línea (Por eso escribí 100 o 120 Hz).
Vr: es el voltaje de rizado admisible a la salida del filtrado.

Esta es una formula práctica, la formula real para el calculo fino de capacidad necesaria es “Insufrible”

Para nuestro caso:

Debemos calcular el consumo de corriente de cada rama, para lo cual podemos estimar que cada rama va a proveer la mitad de la potencia total, es decir 140W c/u (280W/2), sobre la tensión de esa rama (45V), es decir 140W / 45Vcc ≈ 3,12 A, con este valor ahora calcularemos la capacidad necesaria de filtrado.

Un valor de rizado muy bueno será del 3% a 5%.
Uno bueno puede llegar al 7%.
Uno regular puede llegar al 10%

En esta aplicación, vamos a tomar un valor del 4% que estaría dentro de “Muy bueno”

Aplicando la formula anterior C = I / ( 2 * F * Vr )

Donde:
Vr (Rizado admisible) = 4% de la tensión de la rama de la fuente = 45 V * (4 / 100)

I = 3,12 A
F = 50 HZ (F = 60 Hz para el resto del mundo)
Vr = 45 V * (4 / 100 %) = 1,8 V
C = 3,12 A / (2 * 50 HZ * 1,8 V )
C = I / ( 2 * F * Vr )
Aplicando los valores
C = 3,12A / (2 * 50 * 1,8V)
C = 0,01733 Faradios = 17300 uF

Posibilidad de agrupar capacitores para lograr el total necesario con valores comerciales:
2 * 10000 uF = 20000 uF
4 * 4700 uF = 18800 uF
8 * 2200 uF= 17600 uF

¿Y qué opción me conviene más de las 3 posibilidades?

En realidad lo más conveniente sería colocar 8 condensadores de 2200 uF

¿Y por que?, si da menos que el calculo, ¿Y pa´que tanto capacitore? Si con 2 de 10000 uF tengo de sobra.

Porque el circuito de un condensador “Real” es una serie formada por 3 elementos, una resistencia de muy bajo valor, una bobina también de muy bajo valor y el condensador en si (R + L + C)

El total de capacidad de un conjunto de condensadores conectados en paralelo es igual a la suma de las capacidades individuales.
Pero los componentes inductivos y resistivos no se suman de esta forma, se aplica la formulita del paralelo para estos.

Para la impedancia:
1 / L = 1/ L1 + 1 / L2 . . . . . .

Para la resistencia:
1 / R = 1 / R1 + 1/ R2 . . . . . .

Si le diéramos valores numéricos a estas 2 últimas formulas veríamos que tanto la resistencia como la inductancia disminuyen al colocarlos en paralelo.

Como bien calculo Confucio, (inventor del electrón), si coloco condensadores en paralelo (como filtros) a igual capacidad con mayor cantidad, mejor rendimiento.

Existe otra formula práctica para estimar el valor de los condensador y es la de colocar 2200uF por cadaAmper de consumo, para este caso: C = 3,12 A * 2200 uF ≈ 6600 uF.

Valor que haciendo el cálculo inverso nos daría un rizado del 5% aproximadamente
Esto funciona aceptablemente para aproximaciones gruesas.


Si se piensan que ya terminamos con la fuente van por mal camino, se están dejando tentar por “El lado oscuro”

Sencilla emisora fm



¿Alguna vez ha querido transmitir su propia estación de radio dentro de su barrio? Este pequeño transmisor FM y simple es el juguete que siempre hemos querido.



Los transmisores de FM pueden ser complicadas de construir, es por eso que te estoy enseñando cómo hacer un transmisor FM a prueba de tontos. No hay necesidad de comprar kits. Tiene un alcance de hasta 400 metros o más. Es muy bueno para escuchar a un bebé, la investigación de la naturaleza, etc...


Especificaciones técnicas:

- 400m aprox. de alcance Radio
- Alimentado por una batería de 9V
- Gran autonomía de batería
- 87-108 MHz Ajustable

Componentes:

- 1 pcb
- alambre de cobre esmaltado 0.5mm
- cable
- mic
- tornillo de 0.6 cm de diámetro
- 2N3904 General NPN Transistor (2x)
- 15pF o 40pF Trimmer Capacitor
- 100nF Capacitor Cerámico (2x)
- 10nF Capacitor Cerámico
- 4pF Capacitor Cerámico
- 1M Ohm ¼w
- 100K Ohm ¼w
- 10K Ohm ¼w
- 100 Ohm ¼w (3x)
- 1K Ohm ¼w



Montaje:



Construcción de la bobina:

Bobinar en el tornillo de 0.6 mm de diámetro unas  7 u 8 bueltas.


Fin:

Nada mas que hay que ajustar el capacitor variable para ajustar la frecuencia de transmisión deseada.






Elaboración de circuitos en protoboard

La placa de pruebas (en ingles protoboard), es una herramienta de estudio en la  electrónica, que permite interconectar los componentes electrónicos; ya sean resistencias, condensadores, semiconductores, etc, sin necesidad de soldarlos en un impreso, permitiendo así, hacer infinidad de pruebas de manera fácil, alcanzando la optimización deseada del circuito.
La placa de prueba está compuesta por segmentos plásticos con perforaciones y láminas delgadas de una aleación de cobre, estaño y fósforo, las cuales pasan por debajo de las perforaciones, creando una serie de líneas de conducción paralelas.

Estas líneas están distribuidas; unas en forma transversal y otras longitudinalmente. Las líneas transversales están interrumpidas en la parte central de la placa, para facilitar la inserción de circuitos integrados tipo DIP (Dual Inline Packages), y que cada pata del circuito integrado, tenga una línea de conexión por separado.


 En la cara opuesta de la placa, trae un forro con pegante, que sirve para sellar y mantener en su lugar las láminas metálicas.
Al momento de hacer un circuito en el protoboard, se utilizan las láminas transversales para interconectar los componentes y las longitudinales para su alimentación.

Elaboración de circuitos impresos con tinta indeleble

La forma más económica de hacer circuitos impresos es usando la técnica con tinta indeleble. Solo necesitamos un marcador o plumón de tinta indeleble (permanente).


Lo primero es dibujar las pistas del circuito sobre la tarjeta, en la cara bañada en cobre. Luego, se sumerge la tarjeta en una solución corrosiva, (cloruro férrico o salfuman con agua oxigenada). Esta solución corroe la superficie de cobre, dejando sólo el cobre que está cubierto por la tinta del plumón. 


Para finalizar se perforan con un taladro los orificios (brocas de 0.5 mm , 1 mm) donde entrarán las patas de los componentes y listo.


Esta técnica por ser netamente manual y con una calidad de impresión regular, se recomienda para hacer circuitos de mediana complejidad, para principiantes o aficionados a la electrónica, que desean realizar pequeños proyectos a muy bajo costo.






Como fabricar un circuito impreso

Cuando se va a construir un proyecto electrónico se debe dar soporte a cada uno de los componentes que lo conforman, además de interconectarlos entre sí. Esto se consigue con el circuito impreso (PCB), que es un sistema de interconexión económico y seguro.

El circuito impreso, permite la interconexión entre los distintos terminales de los componentes de un circuito electrónico. Estas conexiones tienen la característica de ser planas en forma, de pista, y se encuentran fijadas a una placa que recibe el nombre de “placa fenólica”. Los materiales normalmente usados en la fabricación de las placas fenólicas son la baquelita o la fibra de vidrio. Estos materiales soportan físicamente los componentes. La baquelita y la fibra de vidrio van recubiertas por una o dos láminas de cobre, dependiendo si el circuito va ser de una o dos caras. 


Al diseñar un proyecto o prototipo electrónico, primero se debe probar, a partir de un boceto aproximado de un diagrama esquemático, armándose en una placa de pruebas o protoboard.
Cuando funcione correctamente, se  dibujará el diagrama esquemático final, ya sea a mano, o en computador, usando programas especializados (LiveWire y PCB Wizard). Posteriormente se diseña y fabrica el circuito impreso (PCB), y para finalizar, se montan los componentes en el PCB ya acabado.

A la hora de fabricar circuitos impresos existen diversos métodos:

-Elaboración de circuitos impresos con la técnica de serigrafía.
-Elaboración de circuitos impresos con la técnica de planchado (papel termo transferible, impresión láser)
-Elaboración de circuitos impresos con tinta indeleble
-Método de PCB perforado


Manejo de los simuladores Livewire y PCB wizard

Livewire y PCB wizard son dos simuladores que funcionan complementaria mente y que reproducen el comportamiento de en sistema electrónico sometido a ciertas condiciones permitiendo al usuario poder entrenarse sin la necesidad de tener que comprar  ningún tipo de componente electrónico y resultando cuasi imprescindible en la construcción de PCBs de gran calidad y acabado.



Livewire es un software que nos permite realizar cualquier tipo de conexión electrónica con una gran variedad de componentes. En Livewire podremos medir cualquier tipo de magnitud electrónica por medio de sus instrumentos de medida como osiloscopio, voltimetro, amperimetro, etc...




Su manejo es muy sencillo y no requiere de grandes conocimientos en electrónica. 


Los circuitos de livewire permiten la interacción con PCB Wizard quien nos dará una posición automática o manual de los componentes en un PCB. Tras la colocación podremos visualizar como quedaría el PCB con los componentes en la realidad o el PCB dejándonos imprimir las pistas del circuito para que posteriormente se dibuje o se plasme en una PCB virgen.














Manejo del multimetro

Los multímetros o testers se catalogan en dos grandes grupos: analógicos y digitales. Independientemente de ser analógico o digital, ambos permiten realizar las mismas tareas.













Para sacarle el máximo partido, explicaré cómo usar un multímetro o tester digital de forma básica y así poder realizar la mayoría de trabajos que se suelen realizar. Es una herramienta fácil de usar y muy útil que nos ayudará en muchos problemas, faenas,… eléctricos y/o electrónicos.
En el mercado existen multitud de marcas y modelos, pero todos permiten realizar las mismas funciones básicas:

-Medir corriente alterna.
-Medir corriente contínua.
-Comprobar continuidad.
-Hfe.
-Resistencia.


No cabe duda de que estamos hablando de una herramienta esencial para realizar reparaciones, trabajos,… en el campo tanto de la electricidad como de la electrónica.


Medición de corriente:



Para tomar la medida de la corriente alterna debemos seleccionar en el multímetro o tester dicha función. El simbolo sería una V~.  Ante la duda de saber que voltaje de alterna vamos a medir, mejor siempre comenzar seleccionando en el multímetro o tester el valor mayor, para ir bajando hasta ajustarlo al valor a medir. Con esto conseguimos no estropear el multímetro o tester.
Posteriormente conectaremos la punta de medida negra en el común del multímetro (conector de color negro “com”) y la punta roja en el borne del voltaje (V) tras haber realizado esta operación se procederá a realizar una conexión en paralelo entre las puntas del polímetro y los bornes del objeto a medir como los de un enchufe.



En el caso de querer medir corriente continua (cc) pondremos la escala mencionada anteriormente en el valor más elevado de cc.




Medición de intensidad: 



La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un amperímetro,  conectado  en  serie  en  el  propio  circuito  eléctrico.  Para  medir.amperaje se emplea el "amperímetro".

 

La intensidad de circulación de corriente eléctrica por un circuito cerrado se puede medir por medio de un amperímetro conectado en serie con el circuito o mediante inducción electromagnética utilizando un amperímetro de gancho. Para medir intensidades bajas de corriente se puede utilizar también un multímetro que mida miliampere (mA).
Medición de resistencia:


Para medir una resistencia se selecciona, en el tester que estemos utilizando, la unidad (ohmios).


Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la resistencia  que vamos a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente.
Para medir una resistencia con el multímetro, éste tiene que ubicarse con las puntas en los extremos del elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.
Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este caso) no esté alimentado por ninguna fuente de voltaje (V).


El ohmímetro hace circular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de la ésta. 

Medición de HFE:


Los transistores son componentes electrónicos que vienen en dos polaridades: negativo-positivo-negativo (NPN) y positivo-negativo-positivo (PNP). Su principal tarea es la de actuar como en una válvula, controlando una corriente grande con una pequeña. La relación de la gran corriente con la pequeña corriente se llama Hfe o beta, y mide la potencia de amplificación de un transistor. Para hacer esto, necesitas saber cuál de las tres clavijas de un transistor NPN es su base, colector y emisor.


1º Configúralo para medir la beta del transistor, girando la perilla selectora para que apunte a HFE o beta.

2º Inserta las clavijas del transistor, la base, el emisor y el colector en la toma de transistor NPN en el multímetro digital. La toma tendrá marcas para los diferentes pines.