La Hardware Parte2: La Tarjeta Experimental

[Hellmut1956]

Parte 2 La tarjeta Experimental
Esquema electrónico de la tarjeta experimental

El esquema es bastante grande por lo que una imagen aquí en el foro no sería un beneficio.
Por tal razón tanto la imagen en el formato JPG como el esquema, como el archivo para Eagle pueden ser descargados aquí.

El esquema de la tarjeta como imagen en formato JPG para descargar:

Aciona tecla derecha del ratón-> Descargar a…

El esquema de la tarjeta como archivo EAGLE para descargar:

Aciona tecla derecha del ratón-> Descargar a…

Las hojas de datos de los circuitos integrados que usamos para descargar en archivo comprimido "zip"

Aciona tecla derecha del ratón-> Descargar a…

Aquí una imagen de cómo será nuestra tarjeta experimental. Aparecen 2 "X" en la imagen.
La una “X” en el centro, representa la posibilidad de agregar un cuarzo externo al uC lo que permite que este pueda operarse a velocidades mayores a los 8 MHz, en el caso del meg8 son hasta 16MHz. En el mismo zócalo se puede insertar un uC llamado mega168 que puede operarse con asta 20MHz. Esa componente tiene el doble de memoria flash, 16kBytes y otras capacidades interesantes. Allí la ventaja de utilizar un zócalo que nos permite reemplazar el uC.

La segunda “X” muestra un dip switch x8 y jumpers para cada pin. Este se demostró no ser muy útil por lo cual lo dejaremos por fuera.
Los términos en la imagen creo que son “internacionales”?

Existe otro detalle que ofreceré alternativamente y que no aparecen en la imagen.

Esto se refiere se refiere a una modificación de aquella parte del circuito que conecta la parte del circuito donde se generan los 5V al zócalo del uC. El circuito tal cual realizado aquí es la versión mínima y simple para conectar el mega8 con su alimentación eléctrica.
La alternativa que presentaré aquí permite calibrar el valor de la tensión aplicada al pin para la referencia análoga e incluye un filtro para estabilización adicional de la tensión que tiene su importancia cuando se usan los portales análogos del mega8. Ya recibirán la explicación más tarde. Es un detalle para los expertos.
Pronto vendrá la próxima aportación de esta parte que incluye la lista de piezas, el resto de esta parte sigue más tarde.
Favor no responder aquí, para que los datos que organizados, usen:
Preguntas y Comentarios Hardware Tarjeta Experimental en este foro.

 

[Montañés]

Hola a todos !!

¿Sigue vivo el cursillo y todo este tema?

Saludooooos !

 

[Hellmut1956]

Hola Montañés

El curso aún vive y ya pronto lo continuaré.

Aquí desafortunademente continua la pesadilla. Ayer murió mi suegra, la que en contra de la fama de suegras, era una mujer maravillosa. Mi mamá me dijo cuando joven: Si quieres casarte, mira te bién a tu futura suegra e imaginate si en 30 años quieres estar casado con una mujer como ella! Esa sabiduría de mi mamá se ha confirmado por completo y así continuo felizmente casado con mi mujer desde hace muchos años.

La próxima semana será el entierro y después espero continuar.

 

[Montañés]

Mi más sentido pésame y un millón de disculpas, Hellmut 1956

Un muy cordial saludo, compañero

 

[Hellmut1956]

Hoy he puesto la respuesta al Admin. Apenas me sea posible poner los archivos necesitados para el curso en este sitio continuo. El sitio gratuito que tenia era con arcor. Ahora lo limitaron a 50MB lo que me hizo perder los archivoa cargados allí

 

[Danie]

Hola Montañés

El curso aún vive y ya pronto lo continuaré.

Aquí desafortunademente continua la pesadilla. Ayer murió mi suegra, la que en contra de la fama de suegras, era una mujer maravillosa. Mi mamá me dijo cuando joven: Si quieres casarte, mira te bién a tu futura suegra e imaginate si en 30 años quieres estar casado con una mujer como ella! Esa sabiduría de mi mamá se ha confirmado por completo y así continuo felizmente casado con mi mujer desde hace muchos años.

La próxima semana será el entierro y después espero continuar.

Hola Helliut, siento lo ocurrido.

Y me a gustado mucho o que as comentado, muy bonito.

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Por cierto, es que no consigo entender que es eso que estas haciendo.

Que es una tarjeta experimental, nuca lo he escuchado.


Gracias.

 

[fotomarco]

hellmuth yo tambien quiero darte mi pesame ,
y animate pronto .

un saludo

 

[Hellmut1956]

Gracias por el apoyo de Ustedes! Permítanme explicar lo que es esta tarjeta experimental:
La intención es crear un proyecto, que en pasos pequeños, introduce al interesado a crear sus propios circuitos electrónicos. Realmente es así que estamos pagando sumas grandes a los proveedores para adquirir funciones que, si las realiza uno mismo no cuestan mucho. Además la ventaja haciendo los circuitos uno mismo es que pueden implementar la función que deseamos, tal cual la deseamos!
Lo que muchos de nosotros tenemos, y en eso me incluyo, es un respeto y un miedo a tocar esas "cajas negras". Construyendo la tarjeta experimental, pasito a pasito, le perdemos el miedo y aprendemos que realmente es mucho más sencillo de lo que pensábamos! Y, de pronto se nos abren los ojos al sin número de posibilidades que esto ofrece para nuestro afición y nos vienen mas y mas ideas!
El circuito experimental se realiza con un cierto número de pequeños pasos que nos permiten muy pronto realizar cosas que son útiles y ver y sentir el tener el control! Así se empieza realizando el circuito básico del controlador que nos permite controlar una LED. Muy pronto podemos medir los impulsos que salen del receptor R/C en cada uno de sus canales. Ese longitud del impulso que refleja la acción del operador del transmisor r/c y ahora tiene un digito asociado que nos habilita por ejemplo controlar interruptores, controlar la intensidad de la luz de una lamparita, que nos permite controlar un motor dc o un motor de paso, que nos capacita mostrar datos en una pantallita, etc. etc.
Que con un transmisor/receptor, por ejemplo XBee Pro con 2,4 GHz, nos permite no solo decir a la nave que debe hacer, pero que también nos permite recibir información de la nave y ver esta en una pantallita.

Todo ese mundo se nos abre en pequeños pasos y con continuos éxitos. Cuando más participan, más podemos compartir nuestras experiencias y ayudarnos mutuamente.
Ojala he capaz de explicarlo, pero con seguridad mucho se va aclarar cuando vean el curso.
He empezado una contribución de la construcción de mi velero Voilier, paso a paso. Allí también hablaré de lo que hago con la electrónica. Por ejemplo tengo la intención de realizar con muchos LEDs una iluminación indirecta de la cubierta y la intensidad de la luz debe ser controlable. También tendré 4 LED de alta potencia que usaré para iluminar las velas, la intensidad también controlable.

 

[Danie]

Pues a mi me interesa mucho el tema de electronica.

Hace tiempo hice un curso de Automatismo Industrial, en el que tambien hicimos nosotros mismos, entre otras cosas, una fuente de alimentacion de 12V.

Donde hicimos el circuito a partir del plano.

Señalando las pistas.
Colocando sus componentes,ect, ect.


Quedo chulisimo, pero el gran problema para mi, son los pomponentes...

Condensadores, potenciometros, resistencias...

Que nos dijeron cuales eran, que si no, todavia estaria liao.


Pero me encantaria fabricarme mis propios modulos, ya no por el ahorro, si no por
satisfaccion propia, como no.

Ahhh, tambien hicimos un regulador de corriente para un punto de luz.

Me senti, super orgulloso por lo hecho, no tiene precio.



Hellmut, con tu permiso seguire todo lo que hace, aunque no podre hacerlo, pues
estoy estudiando mucho y me cuesta sacar tiempo.

Ademas, tengo en dique seco a mi Hunter, que estoy esperando que me lleguen
piezas para seguir la construccion.



Lo dicho, un saludete a todos.



Por cierto te dejo unas fotos del regulador de corriente que hice.

 

[fotomarco]

esa placa parece bastante antigua ?

saludiños

 

[Hellmut1956]

Finalmente puedo seguir con el cursillo electrónico!

Aquí la lista de componentes que se necesitan para este proyecto:

D1: Diodo 1n4001 (o similar)
Protector en caso de aplicar polaridad invertida.
Vale la pena tener algunas partes extra en inventario!
Favor indíquenme en sus respectivos pauses donde se puede comprar!

IC2: Regulador lineal fijo de corriente 7805
(Existen diferentes variaciones de esta componente con capacidades de corriente diferentes entre sí. En este circuito cualquiera sirve, este puede proveer hasta un máximo de 1 A de corriente!)

C8, C11, C13, C14: Condensador electrolítico de 10 uF
Atención, en estas partes hay que respetar la polarización! Quien ya la ha invertido alguna vez sabe que resulta en un "bang" bastante fuerte!

C9: Condensador electrolítico de 10 V / 220uF
Atención, en estas partes hay que respetar la polarización!

C1: Condensador cerámico 47 pF
Este ayuda a evitar un efecto de "rebote" que resulta en el circuito registrar múltiples accionamientos del pulsador, cuando el usuario solo presiono una vez!

C2, C3, C4, C5, C6, C7, C10, C15: Condensador cerámico de 100nF
Estabiliza la alimentación de la componente evitando mal función debido a "ruido electrónico" en el circuito!
Esta componente se necesita con frecuencia, se recomienda comprar un buen lote de estos!

LED1: LED estándar de 3 mm
Indicador de servicio
Tendrían que sobrar algunos de la construcción del adaptador ISP!

R4: Resistencia de 1kOhm 1/4 W metal 1%
Resistencia para limitar el flujo de corriente a través del LED operado a 5 V!
Esta componente se necesita con frecuencia, se recomienda comprar un buen lote de estos!

R1, R2, R3: Resistencia de 10kOhm 1/4 W metal 1%
Pull-up para PC6/Reset y Bus I2C
Esta componente se necesita con frecuencia, se recomienda comprar un buen lote de estos!

S1: Pulsador miniatura
Se usa para accionar el RESET manualmente

IC1: Atmel AVR Mega8-16 DIP
Microcontrolador 8-Bit

SV1, SV2, SV3: Conector de 2x5 pines, ver imagen!
Variante con abertura hacia arriba. Vale la pena comprar varios

RN1, RN2, RN3: red de resistencias 8x 10k Ohm

RN2, RN4, RN5: red de resistencias 8x 1k Ohm

PC0...7, PD0...7, PCF0...7: LED-en Serie 8-unidades
Proveedor en Alemania: Conrad, 185760-99, €1,51
O como alternativa 24 LEDs individuales del tipo que puedan ser montados a una distancia de 2,54 mm!
Proveedor en Alemania: Reichelt, LED 5mm rt, €0,10

DS1, DS2, DS3: DIP-Interruptores 8-pol.
Proveedor en Alemania: Reichelt, NT 08, €0,40

P1, P2, P3: Poti 10kOhm no perpendicular, ver imagen
Proveedor en Alemania: Reichelt, PT 6-L 10K, €0,21

IC4: MAX232CPE
RS232-Implementa los niveles requeridos para esta interfaz
Proveedor en Alemania: Reichelt, MAX 232 CPE, €0,40

IC3: PCF8574P
I2C-Bus 8-Bit I/O-Expander
Proveedor en Alemania: Reichelt, PCF 8574 P, €1,75

Componente amplificadora de 8 módulos
Se requiere para cumplir los requisitos de los MosFet
Proveedor en Alemania: Reichelt, UDN 2981 A, €1,60

Q1, Q2: MosFet IRF540
Amplificador e interruptor para control por PWM por ejemplo
Proveedor en Alemania: Reichelt, IRF 540, €0,52

LCD-Display Wintek WDC2704M-1HNN
4x27 dígitos con 2 controladores
Por ejemplo: Pollin, 13-120 232, €4,95

SV2, SV3: 2x5-pol. Conector para cables planos de 10 hilos (Conexión de corte)
Se requiere para conectar el LCD-Display, I2C-Bus e ISP-Interfaz
vale la pena comprar un buen número ya que se requieren con frecuencia.
Proveedor en Alemania: Reichelt, PFL 10, €0,09

X1: Cable SUB-D 9-pol. Con conectores a ambos lados RS232
Lo usaremos para conectar la tarjeta a la interfaz serial (RS232) del
Proveedor en Alemania: Pollin, 13-720 154, €1,15

X1.1: Conectores para tarjetas de 5-pol. Mínimo 1 unidad
Por este conectaremos el cable RS232 a la tarjeta.
Proveedor en Alemania: Reichelt, PS 25/5G WS, €0,61

Y además:
Tarjeta-Epoxi con perforaciones RM2,54, cobre a ambos lados
(También se pueden usar tarjetas de papel duro, pero estas se dañan más rápido)
Proveedor en Alemania: Reichelt, UP 832EP, €3,45 (100x160mm)

10-pol. Cable plano de 10 hilos, RM1,27
(Tendríamos que tener sobrante de cuando construimos el adaptador ISP en la primer aparte del cursillo...)
Proveedor en Alemania: Reichelt, AWG28-10G, €1,50 (3m)

Hilo de cobre 0,14mm de superficie, 10m in diversos colores (rojo, negro, blanco, verde, azul, gris€)
Es el hilo de cobre que usamos para hacer las conexiones entre los pines en la tarjeta. Comprando un surtido de cables de varios colores permite diferenciar el tipo de conexión. Por ejemplo el polo positivo de la alimentación en rojo, el negativo o tierra en negro, etcétera.
Proveedor en Alemania: Reichelt, LITZE RT (SW, WS, GN, BL, GR), €0,59

Listón de pines 1x40, Mínimo 4 unidades
Se corta de acuerdo a lo que se vaya necesitando. Si no hay de 40, compra lo que sea más barato..
Proveedor en Alemania: Reichelt, SL 1X40G 2,54, €0,18

Listón de pines 3x4 , Mínimo 9 unidades
Si puedes hazte un inventario.
Proveedor en Alemania: Pollin, 13-450 853, €0,10
A veces es difícil conseguir los, en estos casos también se pueden realizar usando listones de pines de xx2 o por x1..

Jumper-Puentes 2,54mm, Mínimo 40 Unidades
Si consigues estos jumperes con bandera, es más fácil poner y quitarlos. Ver imagen para ver a que me refiero.
Proveedor en Alemania: Reichelt, Jumper 2,54GL RT, €0,05

Conectores para tarjetas de 3-polos Mínimo 2 Unidades
Para conectar servos y canales del receptor R/C.
Proveedor en Alemania: Reichelt, PS 25/3G WS, €0,42

Tarjetas-conectores 2-polos, Mínimo 3 Unidades
para conectar cables para la alimentación eléctrica de la tarjeta o para conectar motores.
Hazte un inventario.
Proveedor en Alemania: Pollin, 13-450 858, €0,10

IC-Zócalo de 28-pol. DIP-S, 1 Unidad
Para Mega 8
Proveedor en Alemania: Reichelt, GS 28P-S, €0,33

IC-Zócalo 16-pol. DIP, 2 Unidades
Para PCF8574P, MAX232N
Proveedor en Alemania: Reichelt, GS 16P, €0,18

IC-Zócalo 18-pol. DIP, 1 Unidad
Para UBD2981A
Proveedor en Alemania: Reichelt, GS 18P, €0,19

Listón de casquillos (la hembra para los listones de pines machos) x1
2 Unidades, para crear puentes entre puntos distantes en la tarjeta
Proveedor en Alemania: Reichelt, BL 1X20G8, 2,54, €0,34

1m Tubo de contracción 2,4mm
Para aislar las soldaduras de los puentes de cable por ejemplo.
Proveedor en Alemania: Pollin, 13-440 136, €0,65

Opcional:
Disipador para carcasa TO220
Proveedor en Alemania: Reichelt, V 5616X, €0,30

Dispositivo aislante pero termo conductor para carcasa TO220
Proveedor en Alemania: Reichelt, Glimmer TO 220, €0,05

Hembrilla aislante para carcasa TO220
Proveedor en Alemania: Reichelt, IB 2, €0,05

También se consiguen kits que contienen las 3 partes. Se necesitan para conectar la carcasa TO220 del regulador lineal 7805 al disipador manteniendo a este último eléctricamente aislado!

Algo de pasta termo conductiva
Proveedor en Alemania: Reichelt, Leitpaste 4gr, €0,53

 

[clint1]

hola
me podrian explicar que quieren hacer con estas cosas ?.
gracias

 

[juanmaram]

hola
me podrian explicar que quieren hacer con estas cosas ?.
gracias

Supongo que la idea es probar los programas en los microcontroladores antes de implantarlos en las tripas de nuestros modelos. Al menos eso es para lo que yo utilizo una tarjeta modular para el Pic16f876 que fabriqué también.

De esta forma p.e. puedes programar y probar un chip para luces intermitentes, o controlar un motor paso a paso, o un motor DC, o controlar el voltaje de tu batería para desconectar algunas funciones, leer el tren de pulsos de tu emisora para activar reles y ahorrarte interruptores..... Siempre en una tarjeta de pruebas para, una vez que funcione, hacer el circuito definitivo e instalarlo en el modelo.

Espero haber contestado la duda
Saludos

 

[Hellmut1956]

Hola amigos

La idea de mi amigo Torsten, el autor del cursillo en alemán que me autorizó hacer la traducción, es la siguiente:

Muchos tienen una barrera sicológica que sobreponer para atreverse a hacer sus propios circuitos.
El cursillo tiene la intención de ofrecer un camino que permita, en pequeños y sencillos pasos, con la experiencia de logro después de cada paso, vivir la experiencia que tan sencillo es armar su propio circuito.

El segundo objetivo es el de realizar diferentes funciones que ofrece el controlador mega8 de Atmel. Eso empieza con poder encender y apagar una LED, con lograr eso activando un pulsador, etc.

Pero, porque somos modelistas, ver que tan sencillo es medir la longitud de un impulso de un receptor R/C. Logrando esto tenemos un valor digital con una resolución relativamente alta que refleja la posición del control en el transmisor R/C.

También aprendemos conectar un display alfanumérico, significa un display que puede representar números, letras o símbolos, de 2 renglones por ejemplo 27 posiciones. En este indicamos el valor digital que corresponde a la posición del control en el transmisor.

Después también mostramos como crear los impulsos que controlan un servo. Así es posible que el micro controlador mida los impulsos de varios canales y mezclarlos tal cual uno quiera.

Para los modelistas navales es de mucho interés controlar múltiples funciones. El micro controlador puede leer los valores que vengan codificados y recrear estos con mucha mejor calidad que los productos carísimos de los vendedores como robbe, etc. Permítanme darles un ejemplo mío. Yo poseo un módulo proporcional de robbe en mi F14 Navy, que me ofrece transferir 8 controles proporcionales por un solo canal. Porque compre esto antes de aprender lo que quiero compartir con ustedes, también tengo el módulo que decodifica estos 8 canales en el lado del receptor permitiéndome conectar 8 servos. El problema del producto de robbe es, que el transmisor manda uno de los 8 controles proporcionales cada 20 ms y que recién repite estos después de 160 ms. El resultado es que cada uno de los 8 servos no recibe los impulsos cada 20 ms y por lo tanto funciona terriblemente lento y débil.
Con el micro controlador cada uno de los 8 servos recibe su impulso cada 20 ms y el valor puede cambiar apenas reciba un valor nuevo después de mínimo 160 ms. El resultado es que cada uno de los 8 servos funciona con la misma calidad como se acostumbra sin aquellos módulos. Y otra ventaja no despreciable es que todo esto no cuesta más que una fracción de lo que cuestan los módulos del proveedor.

Dentro del curso también aparece la realización del modulo náutico, creo que es de Graupner, incluyendo la software.

Después mostramos otras funciones, como por ejemplo el convertidor A/D, análogo a digital, que nos permite digitalizar los valores de voltaje o amperaje que quisiéramos medir.

Otra función muy interesante es el bus I2C, una conexión que permite lo comunicación entre múltiples controladores dentro de un casco. Existe por ejemplo un proyecto llamado que permite construir el propio sistema de radiocomunicación utilizando los módulos de XBee Pro. Estos, que pueden ser usados legalmente, permiten la radiocomunicación a 2.4 GHz. Implementar un enlace bidireccional por 2.4 GHz no requiere más que utilizar 2 módulos y un mínimo de software.
Quien haya hecho el cursillo electrónico no tendrá mayor problema construir su propio sistema R/C de 2.4 GHz y tener disponible algo que realmente permite usar las capacidades de esta tecnología, muy encima de lo que pueden los sistemas ya muy económicos de 2.4 GHz disponibles en el mercado. Piensen que posibilidades tienen si el navío les manda datos que ustedes pueden ver en una pantalla.

También compartiré con Ustedes mi construcción del dispositivo para impresionar circuitos en una tarjeta fotosensible usando una máquina para broncear la cara que por EBay se consigue de un Euro a 20 Euros. De un horno de reflow hecho usando un horno para pizzas que también se consigue por muy pocos Euros. Así, incluyendo el programa gratuito Eagle de cadsoft.com, en una fase posterior se pueden crear tarjetas y soldar piezas de montaje de superficie.

Yo en este momento estoy empezando a estudiar cómo crear una máquina capaz de soldar empaques como un LQFP100, de 100 pines a una distancia de 0,5 mm el uno del otro. Eso implica el reto de cómo aplicar la pasta de soldar en "pads" tan pequeños, como posicionar el empaque de 100 pines sobre estos pads y como soldarlos. La razón por la cual embarco esta actividad es que muchos circuitos integrados modernos vienen en empaques tan pequeños o con tantos pines a tan poca distancia el uno del otro que necesito una solución a un precio razonable.

Freno aquí, pues no quiero intimidar a nadie. Quiero resaltar, que el cursillo les abrirá un mundo de posibilidades muy por encima de lo que se ofrece en el mercado, por una fracción ínfima del precio y bajo el completo control de cada usuario. He visto en dos foros en Alemania y Suiza, como modelistas después de haber logrado sus primeros pasos con el cursillo desarrollan proyectos impresionantes. Uno que estoy observando actualmente acaba de lograr realizar un navío que puede seguir un curso magnético automáticamente y donde el operador puede activar y desactivar ese autopiloto desde su radiocontrol y entrar los valores del curso magnético en cualquier momento.
Otro amigo, que construye un bote de la armada alemana de la primera guerra, controla los cañones de forma individual en rotación por el eje vertical y horizontal y que también puede hacer que los cañones actúen en conjunto.

 

[gamin]

hola a todos mi nombre es Cristobal y en primer lugar quisiera darle las gracias a hellmut por el interes que esta poniendo en compartir sus conocimientos de electronica para aplicarla a nuestra gran pasion,por cierto ya he descargado los programas necesarios asi como el tutorial traducido por ti compañero hellmut todo el material es muy interesante y ahora estoy en fase de aprendizaje del software ,eagle, pero de todas maneras te agradeceria que iluminaras la oscuridad de mi ignorancia con la luz de tu saber y me dijeras cual es el link para llegar a ese famoso curso publicado por torsten, mientras tanto sigo con atencion tus clases .

Saludos a todos

Cristobal

 

[Hellmut1956]

Aquí el enlace al tutorial para el uso de eagle.
Actualmente estoy muy ocupado, pero pronto me encargare de continuar el cursillo electrónico.

http://www.projektlabor.tu-berlin.de/menue/onlinekurs/platinenlayout/

 

[Hellmut1956]

Vamos a ver, como hace muchísimo tiempo desde que había empezado con este proyecto, voy a arrancar con esta segunda parte.

Imagen de la tarjeta:

Como pueden ver nuestra tarjeta experimental es relativamente simple y realizada con métodos sencillos que ojalá estén disponibles en cualquiera de los países Iberoamericanos que tengan interés. Si gustan, mándenme una noticia por correo electrónico con las direcciones en sus respectivos países donde se pueden comprar las partes, como se llaman, cual es la denominación de la tienda y qué precio piden. Así me será posible proveer los datos para cada país.

Básicamente la tarjeta cosiste del micro controlador (uC) mega8 de Atmel en un empaque de 20 pines que se inserta en un zócalo angosto de 28 pines. Atención, existen estos zócalos en 2 medidas diferentes!
Por encima del uC aparece el pulsador del RESET (la función para reiniciar la operación del uC se llama “Reset”. A la izquierda vemos de este pulsador aparece una resistencia y un pequeño condensador cerámico. Bajo la X blanca a la izquierda del uC se oculta el circuito para un cuarzo que permite operar el mega 8 con hasta 16 MHz, y si reemplazamos el mega8 con un mega168, de hasta 20 MHz. Esta función no será parte de esta versión inicial de la tarjeta.

Por encima del pulsador RESET aparece el conector al que se puede conectar un display.

A la derecha des este conector se ve el circuito que provee la tensión regulada, así se llama pues es de tal característica que permite una buena función del circuito. La LED verde nos indicara visualmente que la tarjeta se encuentra bajo tensión.

A la izquierda del conector del display aparece un potenciómetro que utilizaremos para experimentar con los portales del uC con la función A/D. Esto significa que por aquellos pines se puede medir la tensión y recibir un valor digital que representa la tensión aplicada. Según el nivel de referencia, ya leeremos más al respecto en la parte correspondiente del cursillo.

La segunda X blanca es un circuito que mi amigo había previsto para poder aislar el conector ISP de los pines correspondientes del uC. Luego pudo ver que esto no era realmente necesario y así decidió eliminarlo del cursillo.

El conector denominado ISP es una línea de comunicación externa la uC. Básicamente tiene 2 funciones. La una es que permite la comunicación, transmisión y recepción de datos a alta velocidad para cualquier tipo de aplicación. Nosotros usaremos la segunda posibilidad, la comunicación por I2C. La segunda función es que por ese conector vamos a programar el uC usando la componente correspondiente de la primera parte del cursillo.

Debajo de la X blanca grande vemos un IC llamado PCF8574P. Esta componente permite añadir portales, significa pines adicionales al uC! Junto con la red de resistencias, la franja de LEDs y los puentes podemos ver la polaridad, o digitalmente hablando, si tenemos un “0” o un “1” en estos pines adicionales. Los pines del uC están agrupados en conjuntos de 8 pines y denominados Port “A”, Port “B”, Port “C” y Port “D”. Quizá alguno note que 4 portales a 8 pines equivale un total de 32, habiendo solo 28 pines en total en el empaque aquí usado! Hay múltiples razones que explican esto.
Primero, este uC también se consigue en un empaque para montaje sobre la superficie (SMD), lo que significa que no tiene pines que podamos insertar en un zócalo y que tiene 32 pines. La segunda razón es que no todos los portales tienen 8 pines.

Finalmente a la derecha vemos un circuito (IC) que realiza la interfaz RS232 o tal llamada serial y unos puentes con el nombre de “Servo”. Aquí nos será posible conectar tanto servos, como también canales del receptor de nuestro radio controlador. Creo que será una meta lograr operar un servo a traves de nuestra tarjeta experimental.

Debajo la posibilidad

 

[Hellmut1956]

Descripción de la construcción de nuestra tarjeta:

Como tarjeta he utilizado una tarjeta con perforaciones en una cuadrícula de 2,54 mm, muy usual en el mercado de 100 x 160 mm. Esta medida nos da un buen compromiso entre el tamaño y la operatividad. Si decidimos hacer cambios más tarde tendremos el espacio para hacerlo.

Aunque estas tarjetas a base de epoxi son algo más caras que las de papel duro, son mecánicamente más resistentes al maltrato que les daremos!

Los uC de Atmel, tal cual la mayoría de los productos equivalentes en el mercado, nos hacen la tarea de conectar interruptores y LEDs a los pines de este muy fácil permitiéndonos así crear nuestros propios circuitos con facilidad sin requerir extensos conocimientos de la electrotécnica y después su programación se realiza descargando el código a una memoria no fugaz pero borrable y reescribible llamada Flash.

Para facilitar el proceso de creación de la tarjeta y para entender la función de los distintos módulos de las cuales consiste la tarjeta de nuestro cursillo, el cursillo le dedicará un capítulo a cada módulo. Cualquier tarjeta que Ustedes vayan a crear en un futuro consistirá de alguno de los módulos aquí presentados que ustedes serán capaces de combinar para realizar el circuito propio que Ustedes quieran crear.

Torsten Gietenbruch
Yo como traductor que se toma bastantes libertades

 

[Hellmut1956]

2.1 Alimentación eléctrica estabilizada de 5V

Sin alimentación eléctrica nada es posible en el campo de la electrotécnica. Para alimentar los circuitos en nuestra tarjeta experimental necesitamos una tensión de 5V estabilizada. La forma más sencilla de crear esto basa en el uso de los tal llamados reguladores lineales, donde la familia de los 78XX es uno de las más populares. El regulador 7805, que existe en diferentes versiones que reflejan sus capacidades de proveer más o menos corriente, no provee los 5 V deseados.
El circuito que muestro aquí tiene a la izquierda la conexión de la corriente que nos provee cualquier transformador que conocemos de otros equipos y del cual con seguridad se tienen algunos en la casa sin que se necesiten. Mientras nos puedan surtir un mínimo de 100 a 200 mA y una tensión DC entre los 7 y los 15V la podemos utilizar para nuestros propósitos. Quien vaya a decidir continuar desarrollando circuitos electrotécnicos puede considerar usar un bloque de alimentación eléctrica de algún ordenador viejo y crear su propia fuente de tensiones para su propio laboratorio.
Después vemos el diodo D1 (1N4001). Este diodo se encarga de proteger nuestro circuito en la tarjeta por si llegáramos a conectar las polaridades de forma invertida. El diodo instalado de la forma como lo indica el esquema permite el flujo de corriente si conectamos el polo positivo a este. Si lo invertimos el diodo bloquea la línea y no permite que la corriente / tensión penetre en nuestro circuito. Dependiendo de la cantidad de corriente que pensemos permitir se escoge el diodo apropiado. Ven que tan simple es proteger un circuito de dañarse por la aplicación de una polaridad invertida! Es imperdonable que cualquier equipo en el mercado no use un dispositivo tan barato para protegerse!
Los condensadores electrolíticos, los diferenciamos de los condensadores normales por tener una polaridad que se puede ver en el circuito y que vemos en la parte física por la longitud diferente de sus dos conexiones. Si conectamos un condensador electrolítico de forma invertida y aplicamos la corriente al circuito tendremos un tremendo “bang” pues la componente explota! Los condensadores normales no tienen polaridad y por lo tanto no se pueden conectar de forma equivocada. Los condensadores electrolíticos indican el polo negativo, con un símbolo “-“ en el empaque.
Para mantener los esquemas de los circuitos claros se acostumbra usar los símbolos de GND para tierra y VCC , VDD u otro nombre para indicar que se conectan a la polaridad positiva sin necesariamente dibujar físicamente las conexiones. Esto significa que la tierra que entra a la tarjeta des el conector aquí mostrado físicamente estará conectado a todo punto que muestre el símbolo GND. Lo mismo rige para VCC, el polo positivo de nuestro circuito aquí, que siempre tendrá una tensión de 5V a tierra. Los condensadores tienen la función de apoyar los circuitos dentro del regulador 7805 y de reducir alguna perturbación que aparezca en esta parte del circuito. El condensador electrolítico C9 es mucho más grande que los otros pues este se encarga de amortiguar el efecto del cambio del consumo de corriente repentino dentro del circuito. Imagínenselo como un recipiente de agua que puede proveer agua adicional si se requiere y que es mantenido bien lleno mientras que la tensión este presente.

El símbolo de diodo con las dos flechas es indicativo de la componente que genera luz, la LED. Traducido literalmente LED, Light Emitting Diode, dice diodo que emite luz. Como pueden ver el LED, un diodo, también tiene polaridad y solo emitirá luz si está conectado con la polaridad correcta.
La resistencia R4 que se encuentra en serie con el LED limita la corriente que fluye a través del LED. Un LED siempre tiene que tener una resistencia en serie que limite la corriente pues en otro caso se quemará muy pronto. El LED que usamos aquí acepta un máxima de 20 a 30 mA. La resistencia R4 es de 1kOhm. I=U/R=5V/1000 Ohm=5mA lo que ofrece amplio margen de seguridad sin realmente limitar la intensidad de luz.

La segunda imagen nos da un ejemplo como poner las componentes en la tarjeta. Los 2 cilindros son los condensadores electrolíticos, fáciles de reconocer, las dos partecitas azules pequeñas junto al regulador son los condensadores normales de 100uF. La parte negra es el diodo 1N4001, la de color beige con los anillos es la resistencia R4 y la parte verde el LED! El pin anódico del LED, aquel que se conecta con la polaridad positiva, es más largo que el catódico. Los hilos rojo y negro nos proveen con la corriente/tensión de la fuente externa.
En caso de que el regulador lineal 7805 se caliente demasiado por consumirse bastante corriente en la tarjeta, esto es el caso si tocándolo con el dedo lo sentamos muy caliente, se requiere conectar el disipador apropiado para este empaque To220. En este caso es más apropiado poner el empaque de forma vertical. En el caso de nuestra tarjeta, si el regulador se calienta de forma alguna, esto es indicativo que tenemos algún cortocircuito en nuestra tarjeta. Desconectar la alimentación de tensión externa de forma inmediata!
Como también vemos en la segunda imagen, todas las componentes se encuentran en la cara superior de la tarjeta y las patitas se introducen en los orificios. Es buena práctica, empezar poniendo las partes más bajas primero, para que así, por ejemplo poniendo la tarjeta cara abajo sobre una placa de espuma que asegure que las componentes mantengan su posición. Después doblamos las patitas en la cara inferior y las soldamos al cobre que circunda el orificio. Después procedemos con los condensadores electrolíticos.
Ahora usamos los hilos de cobre con aislamiento rojo para hacer las conexiones del circuito por el lado de la polaridad positiva y el hilo negro para el lado negativo o tierra. El resultado debe ser que tengamos 2 puntos en la cara inferior de la tarjeta claramente definidos donde este módulo entrega sus 5V estabilizados. Es una buena idea hacer un puente cubriendo 4 orificios con un hilo de cobre sin aislamiento para ambas polaridades pues todos los otros módulos de nuestra tarjeta van a usar estos puntos para proveerse de corriente.
Una vez que llegáramos a este punto es buena práctica de tomar un multimetro y confirmar a través de todo el circuito del módulo que no haya cortocircuitos y que todas las componentes que tengan polaridades estas estén conectadas correctamente. Una vez esto sea confirmado realmente es muy poco lo que puede dañarse. En especial comprobar, para este propósito mirar en la hoja de datos del 7805, que el pin central esté conectado a tierra, respectivamente al hilo con aislamiento negro, el inferior, ver imagen en hoja de datos esté conectado al diodo 1N4001 y al hilo rojo y que el pin superior al puente que hicimos donde vamos a proveer para los otros módulos el VCC.
Ahora le aplicamos la corriente al circuito. Confirmemos con el dedo que el regulador no se caliente por unos 15 segundos. El LED debería estar aprendido. Si medimos la tensión entre los polos que realizamos con el hilo sin aislamiento para la tierra y el VCC deberíamos medir los 5V deseados. Esta misma tensión debería poderse medir entre los pines. Si hubiéramos confundido los pines “INPUT” y “OUTPUT” del regulador, cosa que hemos comprobado antes de aplicar la fuente de energía, el circuito no funcionaría.
Ojala todos sentamos el orgullo de haber realizado nuestro primer circuito con éxito y haber logrado tener el LED alumbrando y tener los 5V disponibles para los próximos módulos a construir! Si esto no fuera así, o algo no funcione, pregunten y todos nos trataremos de ayudar.

 

[Hellmut1956]

2.2 Mega8: Alimentación y pulsador de RESET
Imagen del esquema del módulo

El uC mega8 debe ser montado en todo caso en la tarjeta experimental usando el zócalo correspondiente. Por un lado es posible reemplazarlo con otro igual o con un mega168 que adicionalmente de ofrecer el doble de memoria flash, 16kByte comparado con los 8 Kbyte del mega8, tiene funcionalidad adicional muy interesante. Además, como alguno de nosotros recién empieza a practicar el uso del soldador, el zócalo perdona más sobrecalentamiento que el uC.
También es muy útil poder verificar el circuito sin tener que temer de destruir el uC y el zócalo también ofrece muy buen acceso a aquel lugar en el circuito donde se encontrará el pin correspondiente del Microcontrolador (uC) cuando este haya sido insertado en el zócalo.

Para el uC y para el zócalo es válido, que el Pin 1 (a la izquierda) y el Pin 28 (a la derecha) se encuentran en aquel lado donde el zócalo presenta la muesca, ver la segunda imagen. Desviándome del original he decidido ofrecerles aquí el módulo modificado de tal forma que resulte posible modificar el valor de la tensión de referencia que se utiliza con los pines análogos y también he sumado la función de usar un cuarzo externo.
En la imagen pueden ver 2 condensadores de 100uF, son el C12 y el C2. Es de gran importancia que estos sean conectados lo mas cerca posible de los pines correspondiendes del mega8. El C12 entre el pin 20 (AVCC) y el 8 (GND) y el C2 entre los pines 21 (SREF) y el 8 (GND). La conexión entre los pines 22 (AGND) y 8 (GND) los haría de tal forma que ka conexión tenga lugar en la major cercanía posibl del pin 8. Los condensadores tienen la funcion de reducir interferencia en la alimentación de la componente.
Pero movámonos paso a paso.

El pulsador del RESET por un lado se conecta a tierra (GND) y por el otro en serie con una resistencia de 10k Ohm. El texto “/RESET” significa que el RESET del uC es activado cuando se aplica tierra a este PIN 1. Pulsando el pulsador se conecta la línea a tierra, sin pulsar la tensión en el Pin 1 es de 5V, la resistencia R7 de 10kOhm jala el valor a 5V. En ingles esto se llama un Pull-up resistor. Los condensadores C4 y C11 aíslan esta línea de tierra.
Los condensadores C2 y C12 de 100nF son muy importantes para el funcionamiento del uC, en general de todo circuito integrado. C2 se encuentra entre el Pin 21 (AREF) y el Pin 8, C12 entre los Pines 20 y 22. Es importantísimo que estos condensadores se posiciones lo más cerca posible de los pines correspondientes. En la imagen 2 pueden ver que Torsten recomienda ponerlos dentro del zócalo. Es esencial que estos condensadores se posicionen frente a los 2 pines de GND y VCC y de AGND y AVCC. En caso de implementar la conexión del cuarzo necesitamos 2 condensadores cerámicos de 22pF. Para que sea posible quitar o cambiar los cuarzos es bueno usar tres conectores hembra del listón de estos. El conector central no se conecta, pero sí los 2 externos. Estos conectores hembra tienen que posicionarse bien cerca de los pines 9 y 10, mientras que los condensadores C10 y C9 también se posicionan junto al lugar donde podemos introducir el cuarzo.
La impedancia L1 de 10uH no es tan crítica y se conecta por un lado al Pin 20 del uC y a VCC por el otro.
El potenciómetro R2 de 50kOhm cumple su función de divisor de tensiones permitiendo así aplicar al Pin 21 una tención de referencia para los pines análogos entre 5V y tierra. Ya explicaremos la función de esto en otra parte. El puente EXREF nos permite medir el valor de la tensión aplicada a AREF.