Visualizador de archivos Gerber EasyEDA

Gerber EasyEDA

Gerber EasyEDA es una herramienta gratis, basada en la nube para el diseño de circuitos integrados, corre simulaciones tipo SPICE, diseña las PCBs e inclusive puedes poner la orden para fabricar tus PCBs. Esto es posible con la herramienta Gerber EasyEDA. Ya hablamos de esta herramienta de desarrollo en un articulo anterior.
Gerber EasyEDA

Ahora los encargados de esta herramienta han lanzado un visor de archivos Gerber en linea, para poder observar tus archivos generados por una herramienta de PCB CAD. El formato soportado es el Gerber RS-274X, el cual es un estándar industrial. La herramienta soporta archivos gerber compresor un un zip y realiza un renderizado 2-D de alta calidad para las capas de la PCB.

Al mismo tiempo, Gerber EasyEDA corre una revisión DFM “Design For Manufacture”, en el que tu puedes observar los parámetros como tamaño de tarjeta, tamaño de perforaciones y espaciamientos de diferentes objetos de la PCB. El visor deGerber EasyEDA  puede ser usado para determinar el tamaño actual de tu tarjeta. Puede mostrar la tarjeta PCB de una manera viva y clara. Lo que ves en el gerber es lo que obtienes en tus manos.

Gerber EasyEDA visor en linea

Generalmente una empresa de manufactura de PCBs preguntara por tus archivos gerbers para cotizar o fabricar. Para que tu puedas ver tus archivos Gerber EasyEDA tienes que ir directo al sitio https://gerber-viewer.easyeda.com/ y subir los archivos para verlos como imágenes, como se muestra a continuación:

Gerber EasyEDA

Si tu además, creas tu diagrama esquemático y PCB en Gerber EasyEDA es muy fácil poder observar tus archivos gerber. Solo tienes que darle clic en el botón de “Fabrication Output” en el menú superior de la ventana de PCB Schematic, esto te lleva a la pagina para crear una orden “Order page”, en donde tu puedes encontrar un enlace para cargar el visor de gerber. Dale clic en este enlace para pasar directo al visor.

Gerber EasyEDA

easy3-4

easy3-5

El visor de Gerbers tiene una interfaz muy amigable. En el visor puedes encontrar muchas opciones y parámetros para modificar. Un usuario sin experiencia puede rápidamente identificar las diferentes capas de una PCB con esta herramienta. Puedes además seleccionar varios colores para el PCB y diferentes acabados para los conductores metálicos (Plata u Oro), Gerber EasyEDA renderiza las capas de tu PCB.

  1. Puedes ver las capas TOP y BOTTOM de un PCB.
  2. Puedes habilitar o des habilitar varias capas para verlas por separado.
  3. Puedes seleccionar diferentes colores para tu PCB.
  4. Puedes seleccionar diferentes terminados de superficie como Oro o Plata.
  5. Puedes re acomodar los archivos gerber.
  6. Puedes remover archivos gerber una vez termines de visualizarlos.
  7. Puedes compartir los archivos con el botón de “Export”.
  8. Ideal para ver todos los parámetros antes de mandar a fabricar tu PCB.

Existen mas opciones interesantes para esta herramienta, EasyEDA se convierte en una nueva solución completa para el diseño de circuitos impresos y fabricación de los mismos en PCB. Esta herramienta considera los parámetros para terminados profesionales y aplicaciones industriales.

Gerber EasyEDA video de uso

Como realizar una barra de LEDs con EasyEDA

Scroll Bar

Scroll Bar

Nadie de nosotros puede negar el interes que nosotros tenemos con LEDs y cosas relacionadas con la iluminación. Personalmente me encanta jugar con LEDs y crear cosas iluminadas, principalmente si tienen efectos. El proyecto de la Barra de LEDs fue el resultado de el intento de crear una secuencia interesante de iluminación usando la popular herramienta de desarrollo Arduino Nano. Vamos a ver el circuito, código e instrucciones para construir este proyecto.

Materiales requeridos para la barra de LEDs:

Barra de LEDs

  1. LED tira RGB
  2. Arduino Nano
  3. Cables tipo Dupont
  4. PCB personalizada

¡Comencemos con el proyecto!

Paso 1 – Preparando las tiras de LEDs:

Barra de LEDs
Corta las tiras de LEDs en segmentos o grupos de 10 LEDs individuales para crear la barra de LEDs individual por 10 tantos. Asegúrate de cortarlas en pedazos iguales,  así como tambien de revisar que los cortes justo en donde esta el conductor de cobre. Si cortas en otro lugar puedes desperdiciar algunos LEDs que pierden continuidad. Al finalizar, ya que los tengas soldados puedes conectarlos con los cables y conectores tipo Dupont.

Paso 2 – Diseñar la tarjeta de control para la barra de LEDs:

Barra de LEDs
Hemos diseñado una tarjeta electrónica especializada para este tutorial que usa el Arduino Nano para producir el efecto deseado. La tarjeta realiza la interfaz de potencia de los pines de salida digitales del Arduino a las tiras de LEDs correspondientes.

Paso 2.1 – Diagrama esquemático de la Barra de LEDs:

Barra de LEDs

Hemos utilizado la herramienta gratuita de diseño de PCBs EasyEDA para desarrollar nuestra tarjeta de control. Usar este programa es muy facil ya que contiene una gran cantidad de bibliotecas. Inclusive puedes ordenar tus propias tarjetas a través del mismo order PCB ofrecen un buen precio para el desarrollo de las PCBs.

En este caso, añadi 10 puntos de conexion para las 10 tiras de LEDs. Pines independientes para el Arduino Nano para conectar cada canal de la tira de cada color RGB. Transistores Q1,Q2,Q3….Q10 los cuales actuan como interruptores o switch para las tiras o barra de LEDs las cuales funcionan con 12V y se tienen que activar con los 5V del pin digital del Arduino. Interruptores S1,S2..S4 se consideraron para alternar diferentes efectos de la barra de LEDs. Al activar o desactivar un switch el programa lo detecta y genera diferentes patrones.

Paso 2.2 – Diseño de la PCB Barra de LEDs:

Ahorta tenemos completo el diseño de la tarjeta, todo lo que tenemos que hacer es mandarla a fabricar.

Se puede observar el PCB layout en el siguiente diagrama:

easy-eda-5

 

Paso 2.3) Fabricar una muestra:

Después de finalizar el diseño de la PCB, procedemos a mandar los archivos a su fabricación, esto lo puedes hacer dando clic en el icono de fabricación en la parte superior del programa. Posteriormente accederás a la pagina de PCB order en donde podrás descargar los archivos de fabricación Gerber a tu PC de tal manera que los puedas mandar a fabricar en tu lugar de preferencia, o también puedes hacer la adquisición directamente en el programa EasyEDA. Aquí puedes seleccionar el numero de PCBs que requieres, cuantas capas de cobre necesitas, ancho de la PCB, peso del cobre e inclusive el color del PCB. Después de haber seleccionado todas las opciones darle clic en “Save to Cart” de tal manera que completes tu orden, una vez echo esto te llegaran las PCBs unos días después.

easy-eda-6

Paso 2.4) Recibir las PCBs Barra de LEDs:

 La foto de cuando recibimos las PCBs, las cuales tienen una excelente calidad, quedaron muy bien.

easy-eda-7

Paso 3 – Conexiones:

Scroll Bar

Conecta las tiras de LEDs a través de los puertos de conexión de las PCBs. Asegúrate de que estén conectadas correctamente ya que es probable que puedas hacer un corto circuito lo que puede dañar el procesador. Una vez echas las conexiones, solo queda programar el Arduino Nano.

Paso 4) Descargar el programa Barra de LEDs:

Conecta la tarjeta a una fuente de poder de 12V, descarga el programa en tu Arduino Nano y comienza a probarlo.

Presiona el botón para cambiar el modo de secuencia. Si gustas puedes hacer los cambios correspondientes para modificar secuencia, tiempos y más. Aqui podras encontrar los archivos del proyecto RGB light effects project files.

easy-eda-9

Video:

https://www.youtube.com/watch?v=Cobr4buY6lw

Esperamos que te haya gustado este proyecto con tiras de LEDs RGB, esperamos tus comentarios en la parte inferior.

Code:

int RGB1 =12;
int RGB2 =11;
int RGB3 =10; 
int RGB4 =9;
int RGB5 =8;
int RGB6 =7;
int RGB7 =6;
int RGB8 =5;
int RGB9 =4;
int RGB10 =3;
int key1 =A3;
int key2 =A2;
int key3 =A1;
int key4 =A0;
void setup()
{
 Serial.begin(9600);
 
 pinMode(RGB1, OUTPUT);
 pinMode(RGB2, OUTPUT);
 pinMode(RGB3, OUTPUT);
 pinMode(RGB4, OUTPUT);
 pinMode(RGB5, OUTPUT); 
 pinMode(RGB6, OUTPUT);
 pinMode(RGB7, OUTPUT);
 pinMode(RGB8, OUTPUT);
 pinMode(RGB9, OUTPUT);
 pinMode(RGB10, OUTPUT);
 
 pinMode(key1, INPUT_PULLUP);
 pinMode(key2, INPUT_PULLUP);
 pinMode(key3, INPUT_PULLUP);
 pinMode(key4, INPUT_PULLUP);
 
}
void loop()
{
 int key1Value = analogRead(key1);
 int key2Value = analogRead(key2);
 int key3Value = analogRead(key3);
 int key4Value = analogRead(key4);
 if (key1Value <= 100) 
 {
 delay(30);
 if (key1Value <= 100) 
 {
 digitalWrite(RGB5,HIGH);
 digitalWrite(RGB6, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB4, HIGH);
 digitalWrite(RGB7,HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB3, HIGH);
 digitalWrite(RGB8, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB2,HIGH);
 digitalWrite(RGB9, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB1, HIGH);
 digitalWrite(RGB10, HIGH);
 delay(1000);
 }
 else
 {
 digitalWrite(RGB1, LOW);
 digitalWrite(RGB2, LOW);
 digitalWrite(RGB3, LOW);
 digitalWrite(RGB4, LOW); 
 digitalWrite(RGB5, LOW);
 digitalWrite(RGB6, LOW);
 digitalWrite(RGB7, LOW);
 digitalWrite(RGB8, LOW);
 digitalWrite(RGB9, LOW);
 digitalWrite(RGB10, LOW);
 }
 } 
 
 if (key2Value <= 100) 
 {
 digitalWrite(RGB1,HIGH);
 digitalWrite(RGB6, HIGH);
 delay(40);
 digitalWrite(RGB2, HIGH);
 digitalWrite(RGB7,HIGH);
 delay(40);
 digitalWrite(RGB3, HIGH);
 digitalWrite(RGB8, HIGH);
 delay(40);
 digitalWrite(RGB4,HIGH);
 digitalWrite(RGB9, HIGH);
 delay(40);
 digitalWrite(RGB5, HIGH);
 digitalWrite(RGB10, HIGH);
 delay(1000);
 } 
 else
 {
 digitalWrite(RGB1, LOW);
 digitalWrite(RGB2, LOW);
 digitalWrite(RGB3, LOW);
 digitalWrite(RGB4, LOW); 
 digitalWrite(RGB5, LOW);
 digitalWrite(RGB6, LOW);
 digitalWrite(RGB7, LOW); 
 digitalWrite(RGB8, LOW);
 digitalWrite(RGB9, LOW);
 digitalWrite(RGB10, LOW);
 }
 if (key3Value <= 100) 
 {
 digitalWrite(RGB1,HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB1, LOW); 
 digitalWrite(RGB2, HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB2, LOW);
 digitalWrite(RGB3, HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB3, LOW);
 digitalWrite(RGB4, HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB4, LOW); 
 digitalWrite(RGB5,HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB5, LOW);
 digitalWrite(RGB6,HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB6, LOW);
 digitalWrite(RGB7,HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB7, LOW);
 digitalWrite(RGB8,HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB8, LOW);
 digitalWrite(RGB9,HIGH);
 delay(90);
 digitalWrite(RGB9, LOW);
 digitalWrite(RGB10,HIGH);
 delay(1000);
 } 
 else
 {
 digitalWrite(RGB1, LOW); 
 digitalWrite(RGB2, LOW);
 digitalWrite(RGB3, LOW);
 digitalWrite(RGB4, LOW);
 digitalWrite(RGB5, LOW);
 digitalWrite(RGB6, LOW);
 digitalWrite(RGB7, LOW);
 digitalWrite(RGB8, LOW);
 digitalWrite(RGB9, LOW);
 digitalWrite(RGB10, LOW);
 }
 if (key4Value <= 100) 
 {
 digitalWrite(RGB1,HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB1, LOW);
 digitalWrite(RGB2, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB2, LOW);
 digitalWrite(RGB3, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB3, LOW); 
 digitalWrite(RGB4,HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB4, LOW); 
 digitalWrite(RGB5, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB5, LOW); 
 digitalWrite(RGB6, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB6, LOW); 
 digitalWrite(RGB7,HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB7, LOW);
 digitalWrite(RGB8, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB8, LOW);
 digitalWrite(RGB9, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB9, LOW);
 digitalWrite(RGB10,HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB10, LOW);
 digitalWrite(RGB9, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB9, LOW); 
 digitalWrite(RGB8, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB8, LOW); 
 digitalWrite(RGB7,HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB7, LOW); 
 digitalWrite(RGB6, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB6, LOW); 
 digitalWrite(RGB5, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB5, LOW);
 digitalWrite(RGB4,HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB4, LOW); 
 digitalWrite(RGB3, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB3, LOW);
 digitalWrite(RGB2, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB2, LOW); 
 digitalWrite(RGB1, HIGH);
 delay(50);
 digitalWrite(RGB1, LOW); 
 delay(1000);
 } 
 else
 {
 digitalWrite(RGB1, LOW);
 digitalWrite(RGB2, LOW);
 digitalWrite(RGB3, LOW);
 digitalWrite(RGB4, LOW); 
 digitalWrite(RGB5, LOW);
 digitalWrite(RGB6, LOW);
 digitalWrite(RGB7, LOW); 
 digitalWrite(RGB8, LOW);
 digitalWrite(RGB9, LOW);
 digitalWrite(RGB10, LOW);
 }
}

Software de simulación de circuitos y diseño de PCB – EasyEDA

EasyEDA

EasyEDA una herramienta EDA gratuita, que no requiere instalación y basada en la nube, diseñada para proporcionar a ingenieros electrónicos, educadores, estudiantes de ingeniería y aficionados a la electrónica una Experiencia EDA Sencilla. Permite un sencillo diseño de circuitos, simulación y diseño de PCB desde su navegador.

Funcionalidades de EasyEDA:

Diseño de esquemas

Dibuje esquemas rápidamente en el navegador usando las bibliotecas disponibles. Actualizaciones automáticas transparentes.

EasyEDA

Simulador de circuitos

Verifique circuitos analógicos, digitales y de señal mista con subcircuitos y modelos spice.

EASYEDA3

Diseño de circuitos impresos en línea

Con múltiples capas, miles de pads, puede seguir trabajando con rapidez y diseñar cómodamente.

EASYEDA4

El sistema es muy estable, fiable y fácil de aprender. El interfaz de usuario es muy agradable y de respuesta ágil. EasyEDA tiene una amplia biblioteca de miles de componentes electrónicos (tanto de circuitos y circuitos impresos como para modelado), y decenas de miles de ejemplos de esquemas. Cualquiera puede usar esa biblioteca y ampliarla. También se pueden importar diseños existentes hechos en Altium, Eagle y KiCad y editarlos en EasyEDA .

Además, otra característica destacada es que los usuarios tienen acceso a módulos Open Source desarrollados por miles de ingenieros electrónicos.

EASYEDA5

Hay un tutorial que explica las funcionalidades principales de la herramienta y un ebook de simulación, presentando la simulación de circuitos en EasyEDA usando ngspice.

El siguiente video presenta brevemente las funcionalidades de la herramienta.

Comparativa de Software para diseño de PCBs

Software para el diseño y fabricación de circuitos impresos PCB

Autor: Eduardo Rafael Ramírez Camarillo [ERRC]

Los programas EDA (Electronic Design Automation) son un conjunto de herramientas  de software dedicadas al diseño de sistemas electrónicos como circuitos impresos (PCB, por sus siglas en inglés) y circuitos integrados (CI). Las herramientas orientadas a la creación de PCBs facilitan el diseño de diagramas eléctricos, la distribución e interconexión de sus componentes, la simulación, la detección de errores, la implementación y la posterior fabricación.

Para mayor referencia a que es el PCB. click aquì.

La metodología a seguir en la fabricación de PCBs es:

  1. Captura del diseño esquemático
  2. Simulación (pocos programas EDA incluyen esta etapa )
  3. Diseño del circuito impreso (conforme al diseño esquemático)
  4. Fabricación

La captura del diagrama esquemático es el primer paso en el ciclo de la automatización del diseño electrónico (EDA). Éste representa los componentes del circuito por medio de símbolos interconectados entre sí, lo que facilita la interpretación y comprensión de la función o funciones que realizará el circuito. Además, es recomendable que en este proceso se agregue la información detallada sobre los componentes y conexiones, es decir,  el tipo de empaquetado, el valor, el nombre y características intrínsecas del elemento; subdividir, cuando sea posible, el diagrama en bloques dedicados a la realización de una función específica, lo ayudará a comprender mejor todo el sistema.

La etapa de simulación consiste en colocar valores de entrada al circuito, como pueden ser: fuentes de tensión, fuentes de corriente, señales lógicas, analógicas, etc., y verificar que proporcione las mediciones esperadas.

Una vez comprobada y aceptada la respuesta del circuito, se procede a generar el diagrama del circuito impreso; éste proporciona información sobre cómo quedarán distribuidos todos los componentes físicamente de acuerdo al diagrama esquemático. Esta etapa es sumamente importante ya que aquí se definen dimensiones máximas del impreso, la geometría y el ancho de las pistas, en resumen, cómo se verá físicamente el PCB.

El proceso de fabricación de la PCB posee una gran cantidad de variantes, puede llevarse a cabo con técnicas caseras hasta procesos profesionales, pero por ahora sólo pretendemos describir la parte del diseño.

 

PCB

 

Probablemente se preguntarán,  porqué si todas las aplicaciones contienen todas las herramientas, ¿qué hace mejor una de las demás?, pues en la siguiente tabla de Ventajas y Desventajas comprenderán el porqué.

PCB

 

Ahora nos enfocaremos en las herramientas de versión libre y que además ofrecen buena calidad de diseño, como son: Eagle y Diptrace.

Para hacerlo nos planteamos diseñar una fuente de 5V en ambos programas y evaluarlos en iguales condiciones. Pero antes es necesario informar sobre las limitaciones de estas versiones:

Eagle Light Edition:

  • Área de trabajo limitada a 100 x80 mm.
  • Sólo dos capas (TOP y BUTTON)
  • Sólo se puede crear una página en el editor de esquemáticos
  • El soporte sólo está disponible a través de e-mail o en el foro de discusión de la página, no hay soporte por teléfono o fax
  • Su uso está orientado a aplicaciones sin fines de lucro o propósitos de evaluación.

DipTrace Non-Profit Lite License:

  • Limitado a diseños de 500 pines
  • Sólo dos capas (TOP y BUTTON)

Comenzamos…

1. Gestor de proyectos

PCB

COMPARATIVA

 

 

2. Interfaz de la aplicación para la captura del diagrama esquemático

 

3. Bibliotecas

 

4. Diagrama esquemático

 

5. PCB Layout

 

Yo recomiendo usar la opción Auto-Ruteado al principio, y una vez que termine tomar decisiones de cómo podrían quedar mejor distribuidos los componentes, des-rutear, hacer los cambios de posición pertinentes y rutear manualmente, siempre comenzando por las conexiones más cortas hasta las más largas. En caso de que nuestro diseño sea muy complejo, el uso de doble capa es lo más recomendable para evitar colocar puentes cuando se hace en una sola (generalmente en la BOTTOM).

Establecer el ancho de las pistas (no el grosor, el grosor es el mismo para todas las pistas pues es el grosor de la capa de cobre) es un paso MUY IMPORTANTE. Para calcular el ancho de una determinada pista necesitamos conocer tres datos:

  • La corriente máxima que puede circular por la pista
  • El incremento máximo permitido de temperatura que puede soportar esa pista
  • El grosor de la pista.

Pero por ahora no trataré más de esa teoría ya que en la web se puede encontrar bastante información.

Evitar colocar pistas a 90° o menos, ya que los ángulos menores provocan el fenómeno llamado “Efecto de puntas” que provocan arcos de voltaje entre las pistas y un funcionamiento anormal del circuito.

 

6. Polígonos

 Una vez terminados los pasos anteriores, una opción recomendable es agregar polígonos a nuestro diseño, ya sea que formen parte de una señal –generalmente GND-, o que sencillamente cubran las áreas no utilizadas del circuito. Esto ayudará a reducir el tiempo de fabricación ya sea por métodos caseros o profesionales, sea cual sea el caso.

 

Cabe señalar que ambos poseen opciones para mostrar/ocultar las capas que uno desee, esto para facilitar las vistas, pero más que nada para la hora de imprimir, ya que en este proceso se debe hacer por separado; bueno era algo obvio pero merecía ser mencionado.

7. PCB con visualización 3D

Quizá una de las etapas más esperadas, PERO, (siempre debe haber un pero) nos han quedado mla ambos programas en este proceso…

 

Conclusiones

Después de un largo y meticuloso análisis de las herramientas mencionadas, puedo concluir que en base a mis necesidades y mis alcances actuales, EAGLE Light Edition seguirá siendo mi herramienta favorita para la creación de circuitos impresos (PCB), pero eso podría cambiar totalmente con la versión final de PROTEUS 8 ya que como vimos en  su versión DEMO, integra todas las etapas con una calidad aceptable ajustándose a las necesidades del diseñador, pero, ¿por qué elegí EAGLE frente a DipTrace?, porque sencillamente posee una cantidad mayor de librerías, es más utilizado en el mundo, por lo que las actualizaciones, tanto del fabricante como de los usuarios son constantes, razón suficiente para evitarme el proceso de edición de componentes o librerías extras. Ninguno cuenta con una etapa de simulación aceptable así que queda descartado en ambos, ese proceso prefiero seguir haciéndolo en PROTEUS o Multisim, que no lo mencioné en este artículo pero cuenta con una gran herramienta de simulación. La única ventaja que va muy por encima de EAGLE por parte de DipTrace es la visualización 3D, pero siendo sinceros es sólo cuestión de estética aunque hacer ver más profesionales los proyectos, pero prefiero la calidad del PCB que brinda EAGLE y su facilidad de uso.

 En cuanto a las herramientas de mayor potencia como OrCAD o Altium puedo decir que son herramientas altamente profesionales y si tienen la posibilidad de utilizarlos, aprovéchenlo, porque puede abrirles mejores oportunidades en la industria, la desventaja para uno como estudiante o hobbista es el precio.

Por el momento es todo de mi parte, saludos.

Autor: Eduardo Rafael Ramírez Camarillo [ERRC]

Este tutorial tambien se encuentra publicado en la pagina de Tecno Reviews TR en el siguiente link

ORCAD: Guía diseño de PCB

Orcad 10.5 Layout & PCB (Diseño y Fabricación de PCBs)

 

La simulación de un circuito en Orcad precisa dar a la computadora un conjunto de datos referentes al comportamiento respecto a ciertos parámetros físicos, como el tipo de simulaciones que desean realizarse, señales de estimulo, etc. Además se puede expresar eficazmente de forma gráfica la topología de conexiones.

 

Es importante resaltar que el uso de los programas de simulación, nunca deben de sustituir al proceso de montaje y experimentacion en los laboratorios, sino que deben utilizarse como herramienta complementaria para determinar las posibles variaciones entre el comportamiento teórico y el comportamiento real de los circuitos.

 

El programa SPICE, Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis, proporciona una herramienta muy interesante para poder determinar el funcionamiento de circuitos electricos y electronicos tanto analogicos como digitales, sin necesidad de tener que recurrir a su montaje en laboratorio. Desarrollado en la California-Berkeley University, en los años 70´s, fue mejorandose hasta aparecer en 1984 como el programa PSpice. La absorcion de la empresa por Microsim Corporation, propietario del programa PSpice, por parte deOrCAD, ha supuesto lograr la union en una sola aplicación de los programas mas potentes de simulacion digital y analogica.

 

Las versiones modernas incorporan varias partes, cada cual con función especifica, si bien son tras las que se consideran impresindibles dentro del manejo del programa:

Capture, PSpice A/D y Layout

 

  1. Capture/ Capture CIS. Es un capturador de esquemas de permite dibujar circuitos o modificar los chequeos ya creado. Además dará la posibildad de editar componentes, seleccionar el tipo de análisis, realizar chequeos eléctricos, etc. Puede considerarse queCapture es el entorno principal de trabajo, porque del mismo, pueden ejecutarse otros programas auxiliares para configurar señales de estimulos, módulo del Editor o procesar graficamente los resultados de la simulación, módulo Pspice A/D.
  2. Pspice A/D. Es la parte del paquete de OrCAD PSpice, encargada de realizar la simulacion del comportamiento del circuito para el análisis seleccionado. Cuenta con un capturador de ondas que posibilita visualizar los resultados de la simulación de un modo gráfico a traves del monitor del ordenador. Posee como principal herramienta el uso de cursores que determinaran el valor exacto de las coordenadas de un punto cualquiera de la señal representada.
  3. Pspice Model Editor. Es un programa que permitira modelar cualquier elemento de una librería o incluso diseñar elementos propios a partir de carácteristicas fisicas.
  4. Pspice Stimulus Edito. Permitira generar diferentes tipos de señales, con la posibilidad de visualizarlas a la vez que se estan diseñando.
  5. Layout plus. Permite el diseño de PCB ayudandose de los módulos anteriores o ficheros de otros programas: creación del circuito con sus componentes, su ubicación o emplazamiento sobre la placa, la interconexion, la generación de mascaras y finalmente la documentacion.

 

 

 

DESARROLLO

Creación de un nuevo proyecto en OrCAD.

 

 

Para poder realizar un esquemático en el OrCAD PSpice, es necesario iniciar el programa. En Inicio > Todos lo programas > OrCAD > Capture como se muestra en la Figura 1.

 

Nota: Dependiendo del sistema operativo, sera como se encuentre la ruta de destino.

 

Orcad

Figura 1. Ruta.

 

El programa se inicia (Figura 2).

 

Orcad

Figura 2. Arranque de Orcad.

 

Posterior al incio, aparecera una ventana, esta ventana es la pantalla principal del Capture. En el Capture se visualizan los distintos menus disponible, asi como la barra de herramientas de la aplicación, como se muestra en la Figura 3.

 

Figura 3. Creación de un nuevo proyecto.

 

Para crear un nuevo projecto, damos clic, en el menu File>New>Project como se muestra en la Figura 4.

 

Al continuar se abrira un cuadro de dialogo como se muestra en la Figura 5, donde se muestran las opciones:

 

  • Analog or mixed A/D
  • PC Board Wizard
  • Programmable Logic Wizard
  • Schematic

 

Seleccionamos Analog or Mixed A/D

 

 

Figura 4. Menu File

 

Orcad

Figura 5. Cuadro de diálogo para nuevo proyecto.

 

Es importante seleccionar un directorio donde guardaremos el proyecto, al hacer clic en el boton Browse… se abrira un cuadro de dialogo como se muestra en la Figura 6.

 

Ahí seleccionamos un directorio y presionamos OK.

 

Orcad

Figura 6. Cuadro de Dialogo para guardar en un directorio.

 

Escribimos el nombre del proyecto en la caja de edición (Figura 7) y presionamos el boton de OK

 

Orcad

Figura 7. Escribiendo el nombre del proyecto

 

A continuación seleccionamos Create a blank project (Figura 8)

Orcad

Figura 8.Blank Project.

 

Se abrirá una ventana con el Schematic como se muestra en la Figura 9.

 

Orcad

Figura 9. Schematic.

 

Para comenzar a colocar componentes, en el menú Place hacemos clic en Part, o simplemente presionamos la tecla P. (Figura 10).

 

Orcad

Figura 10. Menú Place

 

Orcad

Figura 11. Segundo opción para Place.

A continuación se abrirá un cuadro de dialogo con algunos componentes. Si queremos agregar más, damos clic en Add Library, como se muestra en la figura 12.

 

Nota: Al iniciar el programa por primera vez, este cuadro aparece vacío, por lo que es necesario acceder a los componentes de PSpice mediante Add Library.

 

Orcad

Figura 12. Place Part.

 

Se abrirá una ventana de exploración, donde aparecerán los elementos a agregar Figura 13.

Orcad

Figura 13. Browse File. Encontrará elementos para agregar la biblioteca.

Seleccionamos cada librería (Figura 14) y presionamos en Abrir. Automáticamente aparecerán todos en la biblioteca y estarán listos para ser agregados al proyecto, como se muestra en la figura 15.

 

Orcad

Figura 14. Selección de las librerías.

Figura 15. Elementos agregados a la biblioteca.

Una ventaja de OrCAD PSpice, es que nos permite tener componentes por fabricante, en este caso se toma como ejemplo el amplificador operacional (OPAMP), que se identifica generalmente como  IC741. Este integrado lo podremos encontrar por fabricante como se muestra en las Figuras 16, 17, 18.

 

Para colocar el elemento en Schematic solo hay que escogerlo, presionar Ok, y colocarlo en algún punto de la hoja de trabajo.

Figura 16. LM741 Texas Instrument.

 

Figura 17. UA741 Fairchild

Figura 18.AD741 Analog Devices.

 

Figura 19. Colocando un elemento en Schematic.

Printer Circuit Board (PCB).

 

 

En electrónica, un circuito impreso, tarjeta de circuito impreso o PCB (del inglés printed Circuit Board), es una superficie constituida por caminos o pistas de material conductor laminadas sobre una base no conductora. El circuito impreso se utiliza para conectar eléctricamente (a través de los caminos conductores, y sostener mecánicamente) por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos. Los caminos son generalmente de cobre mientras que la base se fabrica de resinas de fibra de vidrio reforzada (la más conocida es la FR4), cerámica, plástico, teflón o polímeros como la baquelita.

 

La producción de los PCB y el montaje de los componentes pueden ser automatizada. Esto permite que en ambientes de producción en masa, sean más económicos y confiables que otras alternativas de montaje.

 

La Organización IPC (Institute for Printed Circuits), ha generado un conjunto de estándares que regulan el diseño, ensamblado y control de calidad de los circuitos impresos, siendo la familia IPC-2220 una de las de mayor reconocimiento en la industria. Otras organizaciones tales como American National Standards Institute (ANSI), International Engineering Consortium (IEC), Electronic Industries Alliance (EIA), Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) también contribuyen con estándares relacionados.

 

DISEÑO DEL PCB

 

El software OrCAD Layout nos permite crear PCB’s. Para poder realizarlo es necesario tener un circuito listo para ser un circuito impreso. Figura 20.

 

Figura 20. Circuito armado.

Nótese que al crear un nuevo proyecto OrCAD, proporciona la opción PC Board Wizard, Figura 21. Al seleccionar esta opción, se podrá crear un PCB desde cero, pero presentara una desventaja: si se desea realizar un cambio al circuito final, el PCB generado por Layout, no se actualizara.

Figura 21. PC Board Wizard.

Antes generar el PCB, es necesario realizar algunos cambios en el esquemático del circuito. Un cambio importante es cambiar las fuentes de alimentación y puntos de prueba por headers o conectores. Estos permitirán conectar el circuito a la fuente de alimentación real, así como de poder tener los puntos de prueba, Figuras 22 y 23.

 

Figura 22. Headers o conectores.

Figura 23. Circuitos con los cambios realizados.

También es importante definir el tipo de integrado que se va a utilizar, por ejemplo, en el proyecto se ocupan LM741, esto hace necesario utilizar dos circuitos integrados, pero si se cambia por el TL082 solo se ocupara uno, debido a que el integrado consta internamente de 2 OPAM, Figura 24 y 25.

 

Figura 24. TL081

Figura 25. Esquemático listo para generar el PCB.

Para pasar de un esquema a Layout, se necesita crear el Netlist. El Netlist contiene la información de cómo están conectados los componentes del circuito. En el Workspace, Figura 26, se selecciona el menú tools y a continuación créate Netlist…Figura 27.

Figura 26. Workspace.

Figura 27. Tools->Create Netlist…

Se abrira una ventana de dialogo, seleccionando la pestaña Layout y ahí se seleccionara Run ECO to Layout, esta selección permitirá actualizar el PCB en caso de que se realice un cambio en el esquemático. Al seleccionar User Properties are in inches, se podrán utilizar medidas en pulgadas, ya que la mayoría de las medidas de los componentes se encuentran en dichas unidades, esto facilitara el diseño del PCB al no tener que cambiar a centímetros las medidas del Footprint, Figura 28.

Figura 28. Run ECO to Layout y User Properties are in inches seleccionados.

 

Después de dar clic en aceptar, es necesario ejecutar el OrCAD Layout para comenzar la implementación del PCB, Figura 29. Se selecciona el menú File->New, Figuras 30 y 31, esto generara una ventana de dialogo en la que se tendrá que elegir el archivo _default.th,Figura 31, este se encuentra en la ruta C:\OrCAD\OrCAD_10.5\tools\layout\data.

 

Figura 29.OrCAD Layout inicializándose.

 

También es necesario buscar el archivo .MNL del proyecto, Figuras 32 y 33, después dar clic, se generara una lista con todos los Footprint de los componentes a utilizar, Figura 34 automáticamente se generara el esquemático (autoECO) Figura 35, para el PCB, que estará listo para ser enrutado, Figura 36.

 

 

 

 

Figura 30. File.-> New Figura 31. Ventana de dialogo.

 

 

Figura 32. Seleccionando _default.tch                            Figura 33. Archivo .MNL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 34. AutoECO listo.

Figura 35. Generación de Netlist.

 

Figura 36. Esquemático con las conexiones de Netlist.

 

Después de generar las conexiones del Netlist, es necesario configurar algunos parámetros importantes para realizar la placa del PCB. Si se desea mover el punto de origen del esquemático, se selecciona en el menú Tools>Dimension>Move Datum, como se muestra en la Figura 37. La opción Zoom DRC/Route Box, Figura 38 permite ajustar el área de trabajo dentro de un rango deseado. Si se intenta cambiar o mover algún componente fuera del área de trabajo, el programa emitirá un mensaje de error y no se podrá manipular el elemento.

 

Es necesario determinar las dimensiones del PCB para conocer de qué tamaño será la placa fenólica a realizar. Es posible manipular dichas dimensiones en System Settings, Figura 39. En la Figura 40 se muestra el cuadro de dialogo de System Settings, donde se pueden determinar los parámetros de la rejilla:

 

  • Visible grid: Rejilla visible.
  • Detail grid: Rejilla en detalle.
  • Place grid: Rejilla de posicionamiento de componentes.
  • Routing grid: Rejilla de trazado de pistas.
  • Via grid: Para cambios de cara.

 

En la Figura 41, es posible observar que se pueden cambiar las unidades de medida en:

 

  • Centímetros.
  • Milímetros.
  • Pulgadas.
  • Metros.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 37. Mover el punto de origen del                                Figura 38. Zoom DRC/Route Box.

esquemático con Move Datum.

Figura 39. System Settings.

Figura 40.Visible, detail, place y routing. Figura 41. System Settings Properties.

Al realizar el PCB es necesario determinar los Layers a utilizar para el ruteado y montaje de los componentes, se utiliza la capa Bottom, es decir, solo se ocupa una placa fenólica con un solo lado de lámina de cobre. En el menú Tool>Layer>Selec, Figura 42, se abrirá una ventana de dialogo, como la mostrada en la Figura 43, donde se muestran los Layers que están habilitadas por defecto.

Figura 42. Tool>Layer>Selec from Spreadsheet.

Figura 43. Layers.

Al dar doble clic sobre un Layer, se abrirá un cuadro de dialogo (Figura 44), donde se muestra el tipo de Layer. Al seleccionar Bottom como Routing Layer y las demás como Unused Routing, la ventana de los Layers, quedara como se muestra en la Figura 45.

 

Figura 44. Edit Layer.

Orcad

Figura 45. Seleccionando los Layer a usar en Orcad.

Es necesario determinar el ancho de las pistas o conexiones del PCB, esto es posible en el menú Tool>Select From Spread, Figura 46, al seleccionar todos los Nets, y dar clic derecho y seleccionar Properties, se abrirá la ventana de dialogo de la Figura 47. Se observa que es posible cambiar: Min Width, Conn Width y Max Width, estos valores determinaran que tan anchos serán las pistas. Se sugiere un valor mayor a 0.8 mm y menor 1.2 mm.

 

Orcad

Figura 46. Net>Selec From Spread.

Orcad

Figura 47. Edit Net.

Es importante determinar el espacio que habrá entre los componentes y pista del PCB. En el menú de Orcad Options>Global Spacing. (Figura 48), se abrirá la ventana de dialogo que se muestra en la Figura 49. Al seleccionar toda la fila de Bottom, y hacer Ctrl + E, Figura 50, se abrirá el cuadro de diálogo de la Figura 51, donde es posible cambiar el espacio que se tendrá entre:

  • Track to Track.
  • Track to Via.
  • Track to Pad.
  • Via to Via.
  • Via to Pad.
  • Pad to Pad.

 

Orcad

Figura 48. Global Spacing.

Orcad

Figura 49. Route Spacing.

Orcad

Figura 50. Properties o Ctrl+E.

Orcad

Figura 51. Propiedades de Edit Spacing.

Es necesario delimitar el área de la placa a utilizar en Orcad. En la barra de herramientas se selecciona Obstacle Tool, Figura 52, a continuación clic derecho New y a continuación Properties. Se abrirá el cuadro de dialogo de la Figura 53. En el menú desplegable Obstacle Type se selecciona Board Outline. A continuación OK y se dibuja el polígono que será el perímetro que delimitara la placa del PCB.

 

Orcad

Figura 52. Obstacle Tool.

Orcad

Figura 53. Edit Component.

En Orcad es necesario añadir agujeros para taladros de fijación, por si la placa se pretende montar en otro proyecto o para ponerle patitas de fijación. Para añadirlos se selecciona el botón Component en la barra de herramientas, pulsando el botón derecho del mouse se selecciona New, y aparecerá la ventana Add Component, para evitar que AutoECO los elimine se selecciona Not in Netlist (Figura 54). Se pulsa en Footprint, y aparecerá el cuadro de dialogo Select Footprint (Figura 55). En la librería Layout, se selecciona MTHOLE 3, y se da clic en Add Component. Se puede copiar uno y repartirlos en las esquinas (Figura 56).

 

Orcad

 

 

 

 

Figura 54. Add Component.                                           Figura 55. Select Footprint para un agujero de taladro.

 

Orcad

 

Figura 56. Copiando los agujeros para el taladro.

Si algún Footprint no corresponde al del componente que se desea utilizar es posible modificarlo seleccionando el menú de Orcad Tool>Footprint, Figura 57. Se abre la ventana que se muestra en la Figura 58, al hacer clic derecho con el mouse es posible seleccionar el Footprint deseado para el componente, Figuras 59 y 60.

 

Orcad

Figura 60. Elegiendo un Footprint.

Después de realizar todas las modificaciones en Orcad que necesita el PCB, es momento de rutearlo y comprobar que las pistas estén correctas. En el menú Auto>Autoroute>Board, Figura 61. Después de que se termine el Autoroute, se podrá tener una vista previa de como quedaron las pistas, Figura 62.

Orcad

Después de comprobar que las pistas sean correctas, nótese que solo están las pistas, pero es necesario tener zonas rellenas de cobre para evitar que el circuito implementado en el PCB tenga fallas debido a ruido o estática externas. Esto se logra referenciado las zonas rellenas de cobre a la tierra física del circuito. Se inserta un nuevo Obstacle (Figura 63) y en Edit Obstacle (Figura 64), se selecciona en Obstacle Layer, Bottom y en Net Attachment, el net que es GND del circuito en este caso 0 (Figura 65).

 

Después de hacer clic en OK, el PCB quedara como se muestra en la Figura 66.

 

Figura 66.PCB final en Orcad.

Una vez terminado el diseño del PCB Orcad, para visualizar las capas del PCB, se selecciona el menú Options> Run Post Processor (Figura 67), se abrirá la ventana Post Process (Figura 68). Se selecciona la capa que se desea visualizar con el botón derecho del mouse (Figura 69) y se selecciona Properties (Figura 70). En Format se selecciona Print Manager y Force Black & White. En Options se selecciona Keep Drill Holes para que los agujeros del taladro queden abiertos. Dependiendo del proceso de revelado del PCB se tiene que marcar la opción Mirror.

 

Figura 67. Auto>Run Post Processor.

Orcad

Haciendo clic derecho en Bottom y seleccionado Preview (Figura 71) es posible observar cómo quedo dicha capa. Ahora en posible imprimir como se muestra en la Figura 72. Si se selecciona AST será posible observar cómo deben de quedar los componentes sobre la placa (Figura 73).

 

Orcad

Figura 70.Post Process Settings.

Orcad

Figura 71.Preview Bottom.

Orcad

Figura 72. Preview AST.

 

 

REFERENCIAS

http://proyectosfie.webcindario.com/orcad/

http://www.futureworkss.com

http://es.slideshare.net/tortugatortuga/layout-plus-3353360

http://www.futureworkss.com/tecnologicos/electronica/manuales/Como%20disenar%20una%20PCB%20c

http://www.futureworkss.com/tecnologicos/electronica/manuales/Manual%20de%20ayuda%20para%20el

http://www.sigma-circuitos.com.ar/Docs/OrCAD%20Layout.pdf

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/8091/mod_resource/content/1/LAYUG90E.pdf

http://www.granabot.es/Modulos/dpe/Apuntes/Tema%201.6.2.pdf

http://laboratorios.fi.uba.ar/lci/2_Manual_de_OrCAD_Layout.pdf

https://www.egr.msu.edu/eceshop/pdf/layug.pdf

http://www.ece.unm.edu/~jimp/650/doc/ekarat_layout_plus_tut.pdf

http://zonaarcade.forumcommunity.net/?t=23969511

http://www.pisotones.com/Articulos/PCBs.htm

http://www.pcpaudio.com/pcpfiles/doc_amplificadores/PCBs/PCBs.html

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7990/mod_resource/content/1/Construccion_pcb.pdf

http://www.lcardaba.com/projects/placas/placas.htm#quimica

http://giltesa.com/2011/09/06/fabricacion-de-circuitos-impresos-metodo-de-la-insoladora/

http://www.monografias.com/trabajos13/elproces/elproces.shtml

http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso03-04/cce/practicas/soldadura/soldadura.htm

http://picmania.garcia-cuervo.net/recursos/redpictutorials/fabricacion_pcb/pcbs_preliminar.pdf

 

Autor: Velazquez Cordova Gadiel Dzahuindanda