PCB bloque maestro

Comprobado el funcionamiento del módulo maestro en la placa de prototipos, he procedido a la realización de la placa de circuito impreso o PCB. Como requisitos, se intentará trazar todas las pistas por una sola capa y se intentará compactar para permitir el encapsulado en una caja si se desease.

Esquemático

El esquemático se ha modificado ligeramente, el final es el siguiente:

Se han cambiado algunos pines de conexión entre el transceptor y el microcontrolador para facilitar el trazado de pistas. Estos cambios se han verificado en la placa de prototipado previamente.

Layout

Para realizar el layout se ha tenido que crear el footprint para el cristal de cuarzo (Y1) y se han reutilizado los footprints de los condensadores de 1µF cerámicos, de los LED y del transceptor diseñados previamente.

La distribución de elementos se ha realizado de forma que el conector del USB, el transceptor y el conector del programador no estén en el mismo lado del rectángulo que forma la PCB (que no compartan lado). De este modo se facilita la conexión y el acceso a los conectores desde los lados. El transceptor se ha situado con la antena hacia el exterior para poder emplear un zócalo en el microcontrolador, pues el microcontrolador con el zócalo es más alto que el transceptor. Los indicadores luminosos LED se han situado dependiendo de su finción; los indicadores del estado de la conexión USB se ha situado próximos al conector (comparten lado con él) y los de notificaciones se han situado en el lado libre de la PCB. El cristal de cuarzo se ha aproximado lo máximo posible al microcontrolador al igual que los condensadores de desacoplo a sus respectivos. En cuanto al regulador, se ha aproximado al conector USB y a los condensadores de 1µF.

Respecto a las pistas y conexiones, dado que la corriente que circulará por ellas no es elevada, se han diseñado con un ancho de 0.8mm; tamaño cómodo para la soldadura. El cobre sobrante se ha utilizado como plano de masa, de este modo se reduce su impedancia. También hay que destacar que ha sido necesario el empleo de 3 puentes para asegurar el trazado por una sola cara.

A continuación se muestra una captura del layout.

Fabricación y montaje

Tras la fabricación, la PCB resultante se muestra a continuación:

Se puede observar que durante la fabricación los PAD del conector del transceptor han desaparecido. Esto es debido a la tolerancia del taladro pero no suponen ningún obstáculo para su soldado.

También se puede observar que el plano de masa parece interrumpido al pasar entre el footprint del regulador. Se ha comprobado la conectividad entre ambos puntos y es correcta.

Una vez ensamblados y soldados todos los componentes, la PCB resultante se muestra a continuación.

Comprobación

Para verificar el diseño de la PCB realizada, se han realizado distintas comprobaciones.

Se ha comprobado que las soldaduras realizadas no puedan producir errores. Una vez comprobado esto, se ha programado el microcontrolador.Verificada la programación, se ha conectado al PC mediante el cable USB. Se han verificado las tenisones de 5V en el conector del USB y de 3.3V en el resto del dispositivo. Se ha verificado el funcionamiento del pulsador de reset y de la comunicación con el PC. Por último, se ha conectado el transceptor y se ha verificado la comunicación con el sensor.