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Guía 3 Elaboración de tarjetas
Denominación del Programa de Formación: Implementación y mantenimiento de
equipos electrónicos industriales.
Código el Programa de Formación: 224222
3. FORMULACIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
3.1 Actividad de reflexión inicial:
1. ¿Cree usted qué las tarjetas electrónicas que existían anteriormente utilizaron algún tipo
de software?
Rta: desde hace algún tiempo hacia atrás y durante nuestra época actual se han diseñado
prototipos de placa electrónica que ha sido controlada por unos softwares específicos,
dependiendo de su utilización.
2. ¿Como piensa usted que es más fácil diseñar una tarjeta electrónica, con software o
manualmente con métodos caseros?
Rta: Dependiendo de que utilización queremos darle al diseño de la tarjeta que queremos
realizar, ya si su método de uso seria para realizarla con alguna aplicación o de manera
convencional.
3. ¿Como piensa usted, para los diseños electrónicos manualmente como queman la tarjeta?
Rta:
• Diseña el circuito. ...
• Imprime tu circuito. ...
• Lija y limpia la placa fenólica. ...
• Aplica calor con una plancha. ...
• Sumerge la placa en agua y retire el papel. ...
• Sumerge la placa en cloruro férrico y vuelve a limpiar. ...
• Perfora la placa. ...
• Solda los componentes electrónicos.
4. ¿Usted como daría solución para realizar una tarjeta electrónica si no cuenta con un
software especializado de diseño?
Rta: De forma convencional e implementando el conocimiento y de manera manual
diseñaremos la placa con sus parámetros y características dependiendo de funcionamiento
y uso. De manera que se pueda realizar sin una maquinaria o software especializado en ese
diseño de tarjetas electrónicas.
3.2 Actividades de contextualización e identificación de conocimientos necesarios hacia
el aprendizaje: (diagnóstico).
3.2.1 Actividad 1: Con base a la información que ud posee lo invito a realizar una mesa
redonda junto con su instructor y/o docente, donde cada uno dará su opinión acerca de:
1. Que es baquelita y como se puede seleccionar (que ud recuerde o escuchado).
Rta: La baquelita fue el primer plástico comercial completamente sintético, moldeable
en caliente y que una vez enfriado producía un material duro y resistente al calor, a la
electricidad y a los solventes. Su aplicación como aislante eléctrico fue inmediata, pero
pronto sus usos comenzaron a proliferar
2. Que es una tarjeta electrónica y que partes la conforman.
Rta: Es una placa de circuito impreso es una superficie constituida por caminos, pistas
o buses de material conductor laminadas sobre una base no conductora. ... La
producción de las PCB y el montaje de los componentes puede ser automatizada
Los tipos de componentes que nos podemos encontrar son los siguientes:
• Las resistencias. Estos elementos electrónicos tienen como fin último poner barreras al
paso de la corriente eléctrica a través de ellas. ...
• Los condensadores. ...
• Los transistores. ...
• Los diodos. ...
• Las bobinas. ...
• Los interruptores. ...
• Los fusibles.
3. Según su experiencia nombra un equipo que contenga un circuito impreso y que sea
utilizado en la industria.
Rta: La board ó la tarjeta madre de una computadora básica.
4. Cómo se llaman los equipos con los que podemos realizar circuitos impresos
multicapa. Rta.
El CNC o control numérico por computadora es un sistema que permite el control de la
posición de un elemento montado en el interior de una máquina-herramienta mediante
un software especialmente diseñado para ello.
Su funcionamiento está basado en el posicionamiento sobre los ejes X, Y, Z. Gracias a lo cual, a una
misma pieza se la puede taladrar, cortar, roscar, fresar, o desbastar en todos sus planos de forma
totalmente automática
.
4. ¿Mediante qué componentes mínimos puedo realizar una tarjeta impresa donde
pueda conectar elementos electrónicos?
Rta.
• Baquelita Pcb
•
• • Cautin Tipo Lápiz + Soldadura De Estaño + Pomada Fundente
3.3 Actividades de apropiación del Conocimiento (Teorización, Conceptualización).
3.3.1 Actividad de Aprendizaje 1: Duración (60 horas)
Diseñar y fabricar circuitos impresos teniendo en cuenta, la distribución de
componentes, el ruteo de pistas y capacidad de corriente.
3.3.1.1 ACTIVIDAD 2: Etapa de Diseño:
De acuerdo con el Material de Apoyo (PCBS preliminares), y otros medios de consulta,
investigue:
1- En la realización de un circuito electrónico se pueden distinguir 3 etapas fundamentales,
cuales son y describa cada una de ellas. Rta.
son tres etapas: La primera (transductor), la segunda (circuito procesador) y la tercera
(circuito actuador). Como ejemplo supongamos un televisor. Su entrada es una señal de difusión
recibida por una antena o por un cable.
• Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada
manifestación de energía de entrada, en otra diferente de salida, pero de valores muy
pequeños en términos relativos con respecto a un generador. El tipo de transductor ya nos
indica cual es la transformación que realiza.
• Un microprocesador, también conocido como procesador, micro, chip o microchip, es un
circuito lógico que responde y procesa las operaciones lógicas y aritméticas que hacen
funcionar a nuestras computadoras. En definitiva, es su cerebro.
• Un ACTUADOR es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar
fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca
el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y
fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide).
2- Cuales son las Consideraciones generales de diseño? Realice una pequeña descripción de cada
una de ellas. Rta.
Ajuste fino de la colocación de componentes:
• Orientación. Asegúrese de orientar los componentes similares en la misma dirección, ya que esto ayudará a lograr un proceso de soldadura eficiente y sin errores.
• Ubicación. Evite ubicar los componentes en el lado de soldadura de la tarjeta por debajo de los componentes de orificio pasante.
• Organización. Se recomienda ubicar todos sus componentes de montaje superficial (SMT) del mismo lado de su placa, y los componentes pasantes (TH) del lado superior de su placa para minimizar la cantidad de pasos de ensamblaje.
Conectar caminos de señal: Luego, conecte sus caminos de señal de acuerdo al esquemático. Siempre se recomienda ubicar las conexiones de la forma más corta y directa posible entre los componentes. Y si la ubicación de sus componentes fuerza un enrutamiento horizontal en un lado de la tarjeta, entonces siempre enrute de forma vertical en el lado opuesto. Definir el ancho de las conexiones: Su diseño requerirá diferentes conexiones que transportarán un amplio rango de corriente, lo que dictará el ancho de conexión necesario. Con este requisito básico en mente, se recomienda proporcionar un ancho de 0,010" para las señales de corriente baja, analógica y digital. Y cuando sus trazas transporten más de 0,3 amperios deberá ser más ancha. A continuación, se muestra una Calculadora de Ancho de Pistas que facilita este proceso.
Segunda recomendación de diseño. Enrutamiento de preferencia: (las flechas indican la
migración de soldadura)
Mantener las cosas separadas:
Posiblemente haya experimentado la forma en que los voltajes altos en circuitos de potencia y los picos de corriente pueden interferir con sus circuitos de control de bajos voltajes y corrientes. Para minimizar este problema de interferencia, siga estas recomendaciones:
• Separación. Asegúrese de mantener las tierras de alimentación y de control separadas para cada etapa de suministro de energía. Sí necesita unirlas en su PCB, asegúrese de hacerlo en el final de su camino de alimentación.
• Ubicación. Si colocó su plano de tierra en la capa intermedia, asegúrese de poner un camino de baja de impedancia para reducir el riesgo de cualquier interferencia en el circuito de potencia y para ayudar a proteger sus señales de control. Se puede seguir la misma recomendación para mantener separadas las tierras analógica y digital.
• Acoplamiento. Para reducir el acoplamiento capacitivo debido a la colocación de un plano de tierra amplio y las líneas enrutadas por encima y por debajo, trate de que su tierra analógica solo sea atravesada por líneas analógicas.
Combatir los problemas de calentamiento
Identificar componentes problemáticos
El primer paso es comenzar a considerar cuáles son los componentes que disiparán más calor en su
tarjeta. Esto se puede lograr si encuentra primero los índices de "Resistencia Térmica" en la hoja de
datos de los componentes, y luego seguir las recomendaciones para distribuir el calor producido.
Por supuesto que se pueden agregar disipadores de calor y ventiladores para mantener bajas las
temperaturas de los componentes, y además recuerde mantener los componentes críticos lejos de
cualquier fuente de mucho calor.
Verificar su trabajo
Es normal abrumarse hacia el final de su proyecto de diseño, a medida que avanza, para encajar las
piezas faltantes para la fabricación. Pero verificar dos o tres veces su trabajo en búsqueda de errores
en esta etapa puede hacer la diferencia entre una fabricación exitosa o fallida
3.3.1.2 ACTIVIDAD 3: Realización de prototipos.
• ¿Que son las Placas entrenadoras (protoboard)?, realice esquema de conexiones internas
del protoboard. RTA: Una placa de pruebas o placa de
inserción (en inglés Protoboard o Breadboard) es un tablero con orificios que se encuentran
conectados eléctricamente entre sí de manera interna, habitualmente siguiendo patrones
de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado
y prototipado de circuitos electrónicos y sistemas similares. Está hecho de dos materiales,
un aislante, generalmente un plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios
entre sí. Uno de sus usos principales es la creación y comprobación de prototipos de
circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de
producción comercial.
¿Que son Placas pre-taladradas?, Realice un esquema. Rta. Esta placa de circuito universal se
utiliza para soldar bricolaje (se define como la actividad manual que realiza una persona con el
fin de expresarse, a partir de una labor, sin recurrir a los servicios de un profesional.) punto a
punto. Números de referencia impresos en ambos lados para facilitar la referencia de los orificios
individuales
El prototipo de PCB se perfora y limpia previamente
Ideal para construir un prototipo de circuito electrónico.
La placa está tratada con fundente para facilitar la soldadura y prolongar la vida útil
• ¿Que son Placas impresas provisionales? Realice un esquema. Rta.
Las placas provisionales son impresas en papel, con firma y sello de responsabilidad. En el caso de
que éstas cumplan con su fecha de caducidad y aún no estén las permanentes, se otorga unas
nuevas con la misma vigencia. Pues una PCB básicamente es un soporte físico en donde se instalan
componentes electrónicos y eléctricos y se interconectan entre ellos. una PCB utilizamos una serie
de pistas conductoras de cobre extremadamente finas y que general un carril, conductor, como si
de un cable se tratase.
3.3.1.3 ACTIVIDAD N°4 Realización de Circuitos Impresos
Teniendo en cuenta las técnicas tradicionales describa cada técnica nombrada a continuación.
1. Circuitos impresos elaborados con tinta indeleble. RTA
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.
2. Circuitos impresos elaborados con logotipo. RTA.
La elaboración de circuitos impresos mediante logotipo es muy similar a la
que se menciona anteriormente, solo que difiere en la forma de impresión, en el procedimiento
anterior se dibuja a mano el diseño de circuito impreso sobre la baquelita con la tinta indeleble.
Esta técnica consiste en colocar sobre la baquelita logotipos (calcomanías)que tienen diversa
figuras: pistas y terminales de componentes. Tienen la característica de que inhiben sobre la
superficie cubierta la acción corrosiva del cloruro férrico, de esta forma se llegan a obtener circuitos
impresos con mejor calidad que con el procedimiento anterior, aunque no deja de ser una forma
artesanal de producción. De la misma manera resulta muy difícil llegar a obtener diseños de circuito
impresos de mediano tamaño,
esta forma de producción es menos económica a la anterior por el costo del logotipo, está al alcance
de aprendices o aficionados a la electrónica.
3. Circuitos impresos elaborados con la técnica de serigrafía. RTA.
Esta técnica de producción de circuitos impresos tiene la ventaja de obtener trabajos de buena
calidad a un precio razonable, además permite la realización de varias copias del mismo diseño una
vez que se ha revelado en la seda, lo que nos lleva a una producción en serie de tarjetas impresas.
Aunque no deja de ser un proceso manual esta técnica es válida y permite obtener trabajos con la
suficiente calidad y presentación necesarias para la realización de prototipos electrónicos y/o
aplicaciones especificas de la
Industria.
4. Circuitos impresos elaborados con la técnica fotográfica. RTA.
El método fotográfico para la elaboración de circuitos impresos se lleva a
cabo a partir de un fotolito negativo, ya sea de un dibujo manual en papel o de un diseño por
computadora impreso.
5. El fresado de circuitos impresos. RTA.
FRESADO: Operación de mecanizado que consiste en la remoción de material con el uso de una
herramienta rotativa.
Es una máquina de Control Numérico Computarizado (CNC) tipo plotter que hace un “dibujo” sobre
la placa empleando fresas que eliminan el cobre de la misma, esta también puede hacer los
agujeros. Evita el uso de ácidos corrosivos y dañinos.
6. Impresión en material termosensible. RTA.
Técnica que consiste en aplicar calor para transferir el patrón del diseño del circuito desde un
material termosensible a la placa virgen. Comúnmente se le conoce como método del “planchado”,
es uno de los más utilízalos por estudiantes.
3.3.1.4 ACTIVIDAD N°5 Software de diseño y simulación para Circuitos impresos LiveWire y PCB
wizard.
1) Livewire (simulación electrónica): Es una herramienta que le permite experimentar con circuitos
electrónicos para saber cómo funcionan sin tener que armarlos realmente.
Fig. 5 Software de simulación livewire
2 ) PCB Wizard 3 (diseño de circuitos impresos): Es un programa muy fácil de aprender y fácil de
utilizar. Si quiere obtener un circuito impreso, simplemente debe “arrastrar” los componentes sobre
un “tablero o documento” y los tiene que conectar siguiendo pasos muy simples hasta formar el
circuito que Usted quiera.
Fig. 6 Software de simulación PCB Wizard
3.4 Actividad de transferencia del conocimiento: En equipos de trabajo colaborativo, conforme a
la distribución que realice el docente y/o instructor(a), el aprendiz, realizara.
3.4.1 Actividad 6: Preparar, explicar y sustentar en grupos de 3 aprendices, una aplicación o montaje
donde intervenga o utilice:
3.4.1.1 Diseño software livewire
3.4.1.2 La prueba – Software livewire
3.4.1.3. Montaje Final – Software PCB Wizard
3.4.1.4. Montaje físico con todos los componentes del circuito diseñado.
Cada una de los grupos, debe anexar un folleto donde se establezca los autores del montaje, los
equipos y herramientas usados, así como el paso a paso técnico del montaje. Para la sustentación,
cada grupo debe anexar como evidencia un video, de la presentación. Terminada la respectiva
actividad proceda a subir la respectiva evidencia en Google Drive y en la carpeta de envió de
evidencias:
