Práctica_Diseño y Montaje_Placa

Transcripción

C. F. G. M.
PRACTICA Nº: xx
1º Curso
ELECTRONICA APLICADA
“Técnico en instalaciones
de telecomunicaciones”
TÍTULO: “Diseño y montaje de una placa de circuito impreso de control IP para
servidor Web EZ WEB LYNX”
TÍTULO:
Diseño y montaje de una placa de circuito impreso de control IP para servidor Web EZ WEB LYNX.
NIVEL EDUCATIVO:
1º Curso del Ciclo Formativo de Grado Medio “Técnico en instalaciones de telecomunicaciones”
1
INTRODUCCIÓN
Esta práctica recoge objetivos específicos y resultados de aprendizaje de varias unidades de trabajo del modulo
profesional “Electrónica Aplicada”. Se puede realizar de forma secuencial y en distintos periodos a lo largo del
segundo y tercer trimestre como practica transversal para circuitos analógicos, circuitos lógicos digitales y circuitos
micropogramables.
Con esta práctica pretendemos tener el eje de unión de un diseño y construcción de una placa base de circuito
impreso (soldadura y montaje de sus componentes), localización de averías y reparación con circuitos de simulación,
simbología y funciones lógicas fundamentales de los circuitos digitales, elementos y aplicaciones de circuitos
micropogramables.
2
Resultados de aprendizaje.
• Reconoce circuitos analógicos, determinando sus características y aplicaciones.
• Reconoce circuitos lógicos digitales, determinando sus características y aplicaciones
• Reconoce circuitos microprogramables, determinando sus características y aplicaciones.
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Criterios de evaluación
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Se han descrito diferentes tipologías de circuitos analógicos de señal y de potencia.
Se han descrito los parámetros y características fundamentales de los circuitos analógicos.
Se han identificado los componentes, asociándolos con sus símbolos.
Se han montado o simulado circuitos analógicos básicos.
Se han aplicado las herramientas adecuadas al proceso.
Se han montado o simulado circuitos de conversión analógico-digital.
Se ha verificado su funcionamiento.
Se han realizado las medidas fundamentales.
Se han descrito aplicaciones reales de los circuitos analógicos.
Se han solucionado disfunciones y se han reparado averías básicas.
Se han utilizado distintos sistemas de numeración y códigos.
Se han descrito las funciones lógicas fundamentales.
Se han representado los circuitos lógicos mediante la simbología adecuada.
Se han relacionado las entradas y salidas en circuitos combinacionales y secuenciales.
Se han montado o simulado circuitos digitales básicos.
Se han montado o simulado circuitos de conversión digital-analógico
Se ha identificado la estructura de un microprocesador y microcontrolador.
Se ha descrito la lógica asociada a los elementos programables (memorias, puertos, entre otros).
Se han descrito aplicaciones básicas con elementos programables.
Se han realizado modificaciones de parámetros de microprocesadores y microcontroladores.
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• Se han cargado programas de aplicación en entrenadores didácticos o similares de microprocesadores y
microcontroladores.
• Se ha verificado su funcionamiento de microprocesadores y microcontroladores.
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Contenidos
A.
Conceptos
• El circuito eléctrico, Intensidad de la corriente eléctrica y su medida
• Corriente continua y corriente alterna
• Tensión eléctrica y su medida
• Resistencia eléctrica y su medida y
• Diferencia entre conductor y aislante.
• Potencia y energía eléctrica
• Ley de Ohm
• Inducción electromagnética y Autoinducción.
• Bobinas.
• Compatibilidad electromagnética
• Electromagnetismo
• Valores fundamentales de la C.A.
• Reactancia inductiva yReactancia Capacitiva
• Potencias en C.A y Resonancia
• Los semiconductores
• Diseño de circuitos impresos y técnicas de soldadura de componentes electrónicos.
• Características de los amplificadores.
• Características de una fuente de alimentación.
• Osciladores (Cristal, integrados, etc.)
• Niveles lógicos de las señales digitales.
• Familias lógicas
• Diferencia entre un sistema combinacional y un secuencial.
• Controlador, microprocesador y microcontrolador.
•
Estructura de un microprocesador
• Controladores programables construidos con microprocesadores y microcontroladores.
• Programación de microcontroladores.
B.
Procedimientos
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• Identificación práctica de los fundamentos de electricidad y electromagnetismo.
• Conocimiento de las magnitudes básicas: tensión, f.e.m, intensidad de la corriente.
• Interpretación de esquemas.
• Realización de medidas eléctricas usando procedimientos normalizados.
• Interpretación de las características técnicas de componentes y circuitos en la bibliografía y los manuales
técnicos
• Calibración, conexión y operación de la instrumentación de medida adecuada.
• Aplicación de leyes y teoremas fundamentales de cálculo de magnitudes electromagnéticas
• Reconocimiento de componentes electrónicos analógicos.
• Montaje de circuitos electrónicos básicos sobre placa proto-board o similar y/u ordenador.
• Identificación y análisis de los bloques funcionales.
• Manejo de las herramientas adecuadas en el montaje y la sustitución de componentes electrónicos en
circuitos analógicos.
• Soldadura y desoldadura de componentes Electrónicos analógicos.
• Ensamblaje y desamblaje de componentes electrónicos analógicos.
• Aplicación de procedimientos y normas de seguridad normalizados en el montaje y sustitución de
componentes electrónicos.
• Construcción manual de circuitos impresos
• Montaje manual y puesta a punto de pequeños circuitos analógicos en placa de circuito impreso.
• Realización de medidas de las magnitudes eléctricas, en el ajuste y puesta a punto de pequeños circuitos
analógicos.
• Introducción de averías en la aplicación.
• Montaje de pequeños fuentes de alimentación reguladas básicos sobre placa proto-board o similar y/u
ordenador.
• Definición de electrónica analógica y electrónica digital.
• Definir las características de una familia lógica.
• Introducir a las técnicas de implementación de funciones mediante el uso de circuitos combinacionales
estándar.
• Análisis del funcionamiento de microprocesadores y microcontroladores.
• Interpretación de documentación técnica de microcontroladores.
5
Temporalización
El tiempo estimado para la realización de esta práctica es de 10 periodos lectivos, y sería al final del segundo
trimestre. Pudiéndose realizar por fases a lo largo del segundo y tercer trimestre.
Segundo trimestre: Diseño y construcción de placa; Soldadura de componentes.
Tercer trimestre: Programación de microcontroladores.
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METODOLOGIA:
Al tratarse de una práctica que llevaría la totalidad de los contenidos del modulo, es conveniente hacer mucho
hincapié sobre los conceptos aprendidos como pueden ser magnitudes eléctricas, representación de esquemas,
simbología y utilización de herramientas.
Podríamos tener una primera parte de diseño y construcción de la placa de circuito impreso; donde el alumno/a
deberá utilizar programas de diseño asistido por ordenador. Durante el diseño debemos trabajar los conceptos de
bloques funcionales de todas las partes que forman nuestra placa. Explicando en cada una de ellas la señal de entrada,
el proceso o función que realiza cada componente y la señal de salida obtenida. Es decir, identificando cada
componente físico con su simbología, características y función dentro de la placa.
En el apartado de transferencia del diseño a placa, se deben seguir un proceso donde el alumno/a no solo aprenda
la técnica, sino también sea consciente de los riesgos en salud y contaminación que este proceso conlleva. La
utilización de diapositivas, transparencias o vídeos, para explicar la técnica y los riesgos.
En el proceso de soldadura y montaje de componentes se puede entregar a los alumnos algunas placas de circuito
impreso inservibles con diversos componentes montados con el fin de que los desuelden y, así, que se familiaricen con
los componentes reales, así como con la soldadura en electrónica., antes de soldar o montar los de esta práctica.
Para el final de tercer trimestre se puede retomar la práctica para explicar la Programación de microcontroladores y
como seria su puesta en marcha con una configuración estándar (valores normalizados para cualquier práctica
domótica)
En la exposición de la práctica es conveniente, valerse de los materiales y medios audiovisuales que tenga a su
alcance, así como páginas Web de materiales eléctricos analizando características, funcionamiento, conexionado, etc.
Una vez realizada cada apartado de la práctica se debe realizar una memoria donde se recojan esquemas, cálculos
propuestos, proceso de trabajo, materiales utilizados, actividades propuestas, etc. Con esto conseguiremos reforzar los
conocimientos adquiridos en el desarrollo de la práctica y los estudiados en unidades anteriores.
Diálogo o debate sobre lo que se ha observado y lo estudiado y propuestas de controles de seguimiento.
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DESARROLLO:
Pretendemos construir una placa de circuito impreso para el control mediante IP de una
aplicación Web basada en la solución EZ WEB LYNX.
Los alumnos dispondrán del enunciado de una práctica que deberá incluir:
Título de la práctica:
Diseño y construcción de una placa de circuito impreso para el control mediante IP de entradas
analógica-digitales y salidas a relé con el modulo EZ WEB LYNX
Enunciado de la práctica
Que y como debe realizar la practica el alumno o grupo de alumnos.
Características:
-Dimensiones Placa.
-Alimentación eléctrica (Conexión Directa A Red 230v)
-Entradas de señal (6 Entradas: 2 Digitales y 4 Digitales o Analogicas)
-Salida (5 Salidas con Relé 10a/220v)
-Microprocesador empleado (Servidor Web Embebido “Ez Web Lynx”)
-Conexión por cable Ethernet con conector RJ45 Hembra.
-Conexión Serie RS232 (para Cargar Web HTML Hasta 1Mb) mediante interfaz DB9 Hembra
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Esquemas.
- Diagrama de bloques funcionales de las partes de la placa.
- Esquemas eléctricos y ejemplo de solución de diseño de placa.
Materiales y Herramientas
-Listado de materiales
-Listado de herramientas
Propuestas de ampliación
-Ejemplos de regulación y control
-Ejemplos domoticos
Bibliografía
-Libros
-Páginas WEB
-Blog
-Foros
Un Ejemplo con el nivel bajo de dificultad sería:
Título de la práctica:
Diseño y construcción de una placa de circuito impreso para el control mediante IP de entradas
analógica-digitales y salidas a relé con el modulo EZ WEB LYNX
Enunciado de la práctica
Construye una placa de circuito impreso utilizando el fotolito que sea adjunta. Deberás preparar la
placa, soldar los componentes y realizar una prueba de funcionamiento con la carga de una aplicación ejemplo.
Una vez realizada la placa, redacta una memoria donde expliques los pasos que has seguido, los materiales que
has utilizado y las herramientas que has usado en cada momento.
Deberás contestar a las siguientes preguntas:
1. ¿Que parte del circuito se ha empleado para convertir 230 voltios de corriente alterna en 5 y 12
voltios de corriente continua?. Indica el esquema eléctrico e identifica los materiales.
2. ¿Cómo se establece la comunicación RS232 con el Ordenador?. Indica el esquema eléctrico e
identifica los materiales.
3. ¿Como funcionan las salidas de la placa? ¿Quién activa a los relés? y ¿Cómo?
4. ¿Cómo podemos comprobar que existe comunicación con el EZ WEB LYNX?
5. ¿Cómo se puede configurar la dirección IP 192.136.100.210 con una máscara de subred de
255.255.255.0?
6. Sobre la cara de pistas de la placa, ¿donde se encuentra la entrada 2 y 4?
Características:
Utilizando el EZ WEB LYNX ques un completo servidor de páginas Web que permite el control de procesos
on line a través de la red. Ideal para toda clase proyectos y aplicaciones que requieran un control remoto (interfaz Serie,
HTTP y servidor UDP)
- Una Placa fotosensible positiva de dimensiones (185mm x 95mm)
- La placa se conecta directamente a Red 230v.
- Presenta 6 Entradas: 2 Digitales y 4 Digitales o Analógicas
- Utilizamos 5 Salidas con Relé 10a/220v
- La comunicación se realizara por cable Ethernet con conector RJ45 Hembra.
- La conexión a ordenador la realizaremos por interfaz Serie RS23 y con el programa “HyperTerminal” del
sistema operativo.
- La cargar de la aplicación ejemplo, se hará por el programa suministrado con el modulo Ez Web Lynx
Esquemas.
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Se incluyen el fotolito y el diseño de placa con la vista de componentes.
Se adjunta el esquema eléctrico.
Materiales y Herramientas
-Listado de materiales
CAJA CARRIL DIN MOUNT BOX DNB-4774
MODULO SERVIDOR WEB EZ WEB LYNX 5V
CIRCUITO INTEGRADO ULN2803A
CIRCUITO INTEGRADO MAX 232
ZOCALO C.I. 16 PINS
ZOCZLO C.I. 18 PINS
CONECTOR SOCKET 14 PINS
CONECTOR SUB-DB9CKT
TERMINAL BLOKS PT 1,5 / 7
TRANSFORMADOR 12V 1,6 A
PORTAFUSIBLE SX20MN PC
FUSIBLE 250 V 1,5A FAST-ACTING
RECTIFICADOR 50V 2A BRIDGE
RELE 12V 10A CC VRTD G2R OMRON
C.I. L7812ACV
C.I L7805ACV
CONDENSADOR 0.10/ 450VDC
CONDENSADOR 470/63V
CONDENSADOR 100/63V
PLACA FOTOSENSIBLE POSITIVA
3 METROS CABLE DE RED
CONECTORES RJ 45
BOTE DE SALFUMAN
AGUA OXIGENADA 110%
GUANTES DE PROTECCIÓN
PALA PLASTICO
GAFAS PROTECCIÓN
FOTOLITO (recomendamos impresora tinta)
ESTAÑO SIN PLOMO
-Listado de herramientas
DESTORNILLADOR ESTRELLA
SOLDADOR 30W
TALADRO
PUNZÓN
TIJERAS
ALICATES UNIVERSALES
PINZAS COMPONENTES
ROTULADOR INDELEBLE NEGRO
Propuestas de ampliación
-Salidas a relés de iluminación (Anexo VI)
-Ejemplos domóticos con relés de corriente (Anexo VI)
Bibliografía
-Libros:
Título: MICROCONTROLADORES PIC TEORIA Y PRACTICA
Autor: Etxebarria Isuskiza Mikel
Año: 2011
ISBN: 9788492779987
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-Páginas WEB:
Página Oficial de EZ WEB LYNX: http://www.ezweblynx.com/
Para ampliación domótica: https://sites.google.com/site/domoticapic/home
Componentes electrónicos: http://www.datasheetcatalog.com/
-Blog
Blog de la asignatura Informática Industrial · ETSID UPV · Apuntes teoría y prácticas del
curso:
http://infoind-etsid-upv.blogspot.com.es/2011/03/hoy-me-he-encontrado-aqui-por.html
-Foros
Foros de electrónica:
http://www.forosdeelectronica.com/f17/servidor-ez-web-lynx-46849/
•
Esquema Eléctrico: Anexo I
•
Esquema diseño PCB: Anexo II
•
Esquema Cara componentes: Anexo III
•
Fotolito: Anexo IV
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Los pasos a seguir para la realización de esta práctica son:
1. Diseño y construcción de la placa de circuito impreso
2. Transferencia del diseño a placa
3. Proceso de soldadura y montaje de componentes
4. Puesta en marcha y programación de microcontroladores
7.1. Diseño y construcción de la placa de circuito impreso
Para adquirir un software que permita diseñar placas de circuito impreso hay que gastarse una pequeña fortuna.
Una forma de no realizar esa inversión es utilizar el software PCB123, un programa gratuito que nada tiene que
envidiar a los de pago. Incluso, hasta puedes ordenar en línea los PCB que has dibujado al fabricante.
Para conseguir nuestra copia gratis de PCB123, debemos ingresar a la página Web del fabricante
(http://www.sunstone.com/)y seguir el link "Downloads". Una vez que hemos accedido a la zona de descargas,
debemos ingresar nuestros datos, incluida una dirección de email válida, ya que a esa casilla de correo se nos enviará,
en pocos segundos, un link desde el cual podremos descargar el instalador del programa. Son solo 6.7MB, así que en
pocos minutos estarás listo para comenzar con la instalación propiamente dicha. No hay mucho que decir de este
proceso, que en nada se diferencia de los cientos de programas que se instalan en un ordenador.
La página Web del fabricante incluye enlaces a sus tutoriales disponibles en texto, imágenes y videos de Youtube.
Definitivamente se trata de un buen programa, ideal para aficionados o estudiantes que quieren iniciarse en las técnicas
de diseño y construcción de circuitos impresos.
Vamos a incluir ahora los esquemas eléctricos de montaje de nuestra aplicación:
C2
5v
100nF
U1
7805
VO
VI
3
11
12
10
9
GND
1
TR1
3
C1+
C1-
T1IN
R1OUT
T2IN
R2OUT
T1OUT
R1IN
T2OUT
R2IN
2
BR1
U4
1
VS+
VS-
12v
U2
J6
14
13
7
8
2
6
C4
C2-
C2+
7812
CONN-D9M
G2SB20
1
VO
VI
4
100nF
3
GND
TRAN-2P2S
5
9
4
8
3
7
2
6
1
5
C1
MAX232
SW1
2
100nF
C3
SW-SPDT-MOM
U3
11
12
13
14
15
16
17
18
10
8C
7C
6C
5C
4C
3C
2C
1C
COM
5v
8B
7B
6B
5B
4B
3B
2B
1B
8
7
6
5
4
3
2
1
14
12
10
8
6
4
2
100nF
13
11
9
7
5
3
1
R1
R2
INPUT
J7
220R
7
6
5
4
3
2
1
R3 220R
ez web lynx
R4 220R
ULN2803
R5 220R
R6 220R
SIL-100-07
220R
5v
RL3
RL4
OMIH-SH-112D
OMIH-SH-112D
OMIH-SH-112D
3
2
1
3
2
1
3
2
1
R9
R10
R11
R12
10k
10k
10k
10k
10k
10k
RL5
OMIH-SH-112D
J5
J4
J3
J2
J1
R8
3
2
1
RL2
OMIH-SH-112D
3
2
1
RL1
R7
COM NC NO
COM NC NO
COM NC NO
COM NC NO
COM NC NO
OUT 1
OUT 2
0UT 3
OUT 4
OUT 5
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Como metodología podemos trabajar los conceptos de bloques funcionales de todas las partes que forman nuestra
placa. Explicando en cada una de ellas la señal de entrada, el proceso o función que realiza cada componente y la
señal de salida obtenida. Es decir, identificando cada componente físico con su simbología, características y
función dentro de la placa.
El Material necesario seria:
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Listado de material:
CAJA CARRIL DIN MOUNT BOX
MODULO SERVIDOR WEB EZ WEB LYNX 5V
CIRCUITO INTEGRADO ULN2803A
CIRCUITO INTEGRADO MAX 232
ZOCALO C.I. 16 PINS
ZOCALO C.I. 18 PINS
CONECTOR SOCKET 14 PINS
CONECTOR SUB-DB9CKT
TRANSFORMADOR 12V 1,6 A
PORTAFUSIBLE SX20MN PC
FUSIBLE 250 V 1,5A FAST-ACTING
RECTIFICADOR 50V 2A BRIDGE
RELE 12V 10A CC OMRON
C.I. L7812ACV
C.I L7805ACV
CONDENSADOR 0.10/ 450VDC
CONDENSADOR 470/63V
CONDENSADOR 100/63V
PLACA FOTOSENSIBLE POSITIVA
Por Bloque funcionales
• Fuente Alimentación
Formada por transformador – Puente de diodos – Reguladores de tensión.
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• Circuito Interfaz salidas
Formado por el C.I. ULN2803: Su funcionalidad es un circuito integrado ideal para ser empleado como interfaz entre
las salidas de un PIC o cualquier integrante de las familias TTL o CMOS y dispositivos que necesiten una corriente
más elevada para funcionar, como por ejemplo, un relé. En su interior se encuentran 8 transistores NPN Darlington
• Circuito comunicación PC puerto RS-232 formado por el CI El MAX232
El MAX232 es un circuito integrado de Maxim que convierte las señales de un puerto serie RS-232 a señales
compatibles con los niveles TTL de circuitos lógicos. El MAX232 sirve como interfaz de transmisión y recepción
para las señales RX, TX, CTS y RTS.
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• Circuito de salida a relés.
Formado por relés (electroimanes), estos al ser atravesados por una corriente eléctrica generan un campo magnético
que hace que el núcleo atraiga la armadura, arrastrando consigo a los contactores móviles.
• Comunicación modulo EZ WEB LYNX con las entradas.
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Diseño y construcción de la placa de circuito impreso
1. Iniciamos el diseño con el ordenador explicando.
a. Separación líneas y componentes
b. Selección de la placa en función del espesor de cobre, según intensidad eléctrica
c. Ancho y separación de pistas.
d. Ángulos de pistas y ejemplos de conexión entre terminales de componentes y CI.
Tambien podemos usar el esquema ya diseñado.
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La cara componentes de nuestra aplicación seria:
Podemos utilizar esta vista para volver a trabajar con los bloques funcionales
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La cara de trazado de pistas para la realización del fotolito es:
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7.2. Transferencia del diseño a placa
Los materiales necesarios para la transferencia del diseño a placa son los siguientes:
• Transparencia con las pistas del circuito.
• Placa fotosensible positiva.
• Insoladora.
• Liquido de revelado.
• Liquido atacante
Transparencia con las pistas del circuito.
Una vez impreso el diseño en papel transparente. Comprobamos que la escala en la que hemos impreso es la
correcta, a veces al cambiar de impresora la escala se modifica y esto afectara nuestro circuito. Ademas
determinados formatos como el GIF o el BMP no almacenan información de tamaño, así que habrá que editarlos
con Photoshop (o similar) y guardarlos en un formato que sí lo haga. recomendamos el formato TIF por su enorme
calidad y un tamaño no demasiado grande (permite compresión LZW). Además es un estándar reconocido por la
mayoría de programas, con lo cual es exportable. De todas formas, cualquier formato que conserve el tamaño
original es válido. Si se puede editar el fichero, es conveniente convertirlo a blanco y negro, para asegurarnos que
el fondo es totalmente blanco y no gris claro.
El fotolito es una lámina de papel o acetato (transparencia) en el que está impreso el trazado de pistas que
queremos transportar a la placa de circuito impreso. Como utilizaremos placa fotosensible positiva, la impresión en
la placa será una copia exacta del fotolito. La finalidad del fotolito es permitir que la luz ultravioleta incida sobre
las zonas que queremos eliminar pero no sobre las que queremos conservar. Por tanto, lo ideal sería que fuera
totalmente transparente a los rayos ultravioleta en las zonas claras y totalmente opaco en las zonas obscuras. Poder
acercarnos a este comportamiento ideal depende en gran medida de los materiales y técnicas utilizadas.
En cuanto a lo que hay impreso en el fotolito, además del trazado que forma el circuito es conveniente que haya
algún texto, no sólo para poder identificar el fotolito o la placa, sino para saber por qué cara estamos viendo el
fotolito, ya que si lo ponemos por la cara que no es, obtendremos una imagen especular de la original. Además,
debe haber algún tipo de marcas que permitan centrar bien la placa sobre el fotolito en condiciones de poca luz,
que es como habrá que hacerlo. Yo añado un par de recuadros concéntricos separados unos milímetros que
enmarcan el trazado, de forma que pueda centrar la placa en ese marco.
Aunque existen productos que incrementan la transparencia del papel blanco para poder utilizarlo como base
del fotolito, sus resultados no son muy buenos y su utilización es bastante engorrosa, porque deterioran algunas
tintas, deforman ligeramente el papel y no eliminan algunas irregularidades de éste, así que yo utilizo siempre
transparencias como soporte. Existen transparencias específicas para cada método de impresión. Comentaré los
tres tipos más utilizados, para trazado a mano con estilógrafo (Rotring), para impresión láser o fotocopia (son las
mismas), y para impresión por inyección de tinta.
Los fotolitos se pueden utilizar tantas veces como se quiera si se tratan con mimo para que no se rayen. Yo los
guardo de uno en uno, entre dos hojas de papel, para que no se deformen ni se ensucien.
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Placa fotosensible positiva
Tomamos ahora nuestra placa fotosensible positiva
La placa que venden con el barniz fotosensible ya aplicado trae protegida la
cara o caras sensibles, por una lámina de plástico opaco, ya que la luz ambiente,
con el tiempo, ataca dicho barniz fotosensible. Al comprarla, es importante
fijarse en que ese plástico protector no tenga desgarros u otras imperfecciones
que hayan dejado al descubierto el barniz, ya que estas zonas habrán quedado
veladas. Si tenemos una placa con alguna imperfección, habrá que utilizarla de
forma que dicha imperfección quede en una zona del circuito en la que no haya
pistas, o simplemente no utilizar esa zona.
La insoladora.
La insolación consiste en transferir la imagen del circuito a la placa fotosensible. Básicamente, una insoladora
no es más que una fuente de luz ultravioleta. Para su construcción, normalmente se utilizan tubos fluorescentes
especiales, cuya luz es, en su mayor parte, ultravioleta. El tiempo de exposición será el que indique el fabricante.
Para comenzar la insolación retiraremos la protección de la placa fotosensible y colocaremos encima la
trasparencia teniendo mucho cuidado con no ponerla al reves. A continuacion colocaremos un cristal encima, lo
sujetamos con unas pinzas o papel celo, para que quede bien pegada la transparencia a la placa y comenzaremos la
insolación.
Liquido de revelado
Por favor respete la información de seguridad que se da a continuación. Es IMPORTANTÍSIMO tomar
todas las precauciones al trabajar con estos productos.
Siempre se almacenarán cerrados, bajo llave y FUERA
DEL ALCANCE DE LOS ESTUDIANTES. Si se
guardan en frascos no originales, el nombre del
producto que contienen y la indicación “PELIGROVENENO” deben estar claramente visibles en el envase.
Su manipulación se hará en un lugar ventilado y no
accesible para otras personas, usando E.P.I.S. para
PRODUCTOS QUIMICOS como guantes de goma,
gafas protectoras, etc.
En todo momento hay que tener disponible una fuente
de agua limpia abundante, lavaojos por si se producen
salpicaduras
en
los
ojos,
hay
que
lavarse
INMEDIATAMENTE con agua fría abundante, durante
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varios minutos. Nosotros recomendamos que en todo momento este presente un profesor/a supervisando dichas
operaciones.
El revelador es un líquido capaz de disolver muy rápido el barniz fotosensible cuando éste ha sido velado por
exposición a la luz, pero muy lentamente si no lo ha sido. Por tanto, al bañar la placa insolada en revelador, el
barniz desaparece de las zonas que no quedaron protegidas de la luz por el trazado del fotolito, pero permanecerá
en el resto, quedando una copia de barniz idéntica al fotolito.
Para fabricar el revelador hace falta sosa cáustica y agua. La sosa se compra en droguerías y viene en escamas
o en polvo, en paquetes de 250g a 1Kg.. Utilizaremos en cada
ocasión 12g de sosa, así que si no se dispone de una balanza de
precisión, necesitamos una cuchara de medida, por ejemplo de las
que vienen con las papillas para bebés. En sucesivas ocasiones sólo
habrá que echar las mismas cucharadas, así que es conveniente
apuntar cuantas eran y guardar la cuchara en el mismo bote que la
sosa.
El revelador se hará disolviendo en un litro de agua 12g de sosa.
El agua no debe estar muy fría, porque entonces la sosa no actúa.
Debería estar a unos 25ºC. De cualquier forma la temperatura no es
crítica, siempre que esté entre 18ºC y 35ºC. En esta agua se echan los
12g de sosa y se remueve de vez en cuando con algo de plástico.
Tarda unos 10 ó 15 minutos en disolverse, así que se debe hacer con tiempo, pero pierde actividad al cabo de unas
horas, por lo que tampoco es posible guardarlo ya mezclado.
Llene una bandeja con revelador fresco e introduzca la placa. Este
proceso de revelado debe ser asistido con pequeños movimientos
arriba y debajo de la placa. Por favor preste atención de no arañar la
capa fotoresistente.
Asumiendo una suficiente exposición, un completo revelado se
consigue en alrededor de 45 segundos, resultando una superficie
limpia de Cobre.
Será necesario un buen enjuagado bajo el grifo del agua después
del revelado. Previene de arañazos, las placas no deben ser secadas
antes del grabado. Nosotros recomendamos una bandeja con agua al
lado de la de revelado
Liquido atacante
El atacador, es un líquido que reacciona con el cobre de las zonas no protegidas hasta hacerlo desaparecer. En
las tiendas de componentes se encuentra de dos tipos. El que llaman atacador lento es cloruro férrico, que viene en
bolas o terrones para mezclar con agua. Es sucio y lento, nada
recomendable. El que venden como atacador rápido está
compuesto por dos líquidos, uno es ácido clorhídrico y el otro
agua oxigenada, ambos rebajados en una determinada
proporción. Este atacador es bueno, pero caro.
Nosotros recomendamos una mezcla de aguafuerte
(salfumant) y agua oxigenada (ambos para uso doméstico). Se
encuentran en droguerías y supermercados. El agua oxigenada
es mejor comprarla en botes pequeños, porque va perdiendo
efectividad al contacto con el aire. No hace falta mucha
cantidad. Por ejemplo, para una placa de 8cm x 15cm
pondremos 100ml de aguafuerte y 100ml de agua oxigenada.
Hay que mezclarlo en el momento de usarlo, porque en unas
horas pierde actividad.
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PRACTICA Nº: xx
1º Curso
Debemos mantener las medidas de seguridad que se dieron con el lçiquido de revelado. Es
IMPORTANTÍSIMO tomar todas las precauciones al trabajar con estos productos. Siempre se
almacenarán cerrados, bajo llave y FUERA DEL ALCANCE DE LOS ESTUDIANTES. Si se guardan en
frascos no originales, el nombre del producto que contienen y la indicación “PELIGRO-VENENO” deben
estar claramente visibles en el envase. Su manipulación se hará en un lugar ventilado y no accesible para
otras personas, usando E.P.I.S. para PRODUCTOS QUIMICOS como guantes de goma, gafas protectoras,
etc
En este momento tenemos la placa completamente libre de cobre salvo en las zonas protegidas, debemos ahora
lavar bien la placa con agua para que no queden restos del liquido de atacado. Para proteger las pistas de la
oxidación existen en el mercado unos barnices que le dan a las placas un aspecto mucho mas limpio. Debemos
tener en cuenta que en este momento las pistas están cubiertas del material fotosensible de la placa por lo que antes
de empezar la soldadura de componentes limpiaremos la placa con un poco de alcohol para eliminarlo.
El resultado final será:
A continuación exponemos los fallos más comunes y sus posibles causas:
Fallo:
Causa:
Al poner la placa en
revelador
no
se
ve
obscurecerse ni desprenderse
el barniz fotosensible en
ninguna zona.
La placa no ha sido correctamente insolada o revelada. Hay que asegurarse de
que la insoladora funciona, que hemos expuesto la cara fotosensible y que el
revelador tenga la adecuada proporción de sosa y no esté demasiado frío. Si
todo eso está bien, elevar el tiempo de exposición.
atacador, toda la superficie de
cobre queda de color dorado.
No se ha revelado la placa por las mismas causas que en el caso anterior.
revelador se obscurece y se
desprende todo el barniz
fotosensible.
La placa se ha velado por sobreexposición, ha estado demasiado tiempo en
revelador o éste tiene una temperatura o una concentración de sosa excesivas.
También puede ocurrir si la placa ha estado mal almacenada (una luz muy
tenue durante varios meses puede velarla). Otra causa puede ser que las zonas
oscuras del fotolito no sean suficientemente opacas.
Al poner la placa en La placa se ha velado por las mismas causas que en el caso anterior.
atacador, todo el cobre toma
un color rosa oscuro.
Al atacar la placa, el La placa ha estado poco tiempo insolándose o en revelador, o la temperatura o
trazado de pistas aparece más la concentración de éste son demasiado bajas.
grueso que en el fotolito y no
se elimina el cobre de algunas
zonas.
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Fallo:
Causa:
Al atacar la placa, el
trazado de pistas aparece bien
definido en color dorado y el
resto toma un color rosa
oscuro, pero no se elimina el
cobre de algunas zonas.
El atacador ha perdido actividad ó hace falta más atacador.
Normalmente es suficiente con añadir agua oxigenada nueva
Al atacar la placa, el
trazado de pistas aparece más
fino que en el original o con
algunas zonas perdidas.
La placa ha estado demasiado tiempo en la insoladora o en el revelador,
o éste estaba demasiado caliente o demasiado concentrado. Puede que la
cara impresa del fotolito no estuviera totalmente pegada a la cara
fotosensible de la placa.
La placa ha salido bien en
una zona y mal en otra.
El fotolito no estaba suficientemente presionado contra la placa o la
insoladora no distribuye bien la luz. Puede que la placa haya estado mal
almacenada y se haya velado parcialmente.
En las zonas cercanas a los
bordes de la placa, el trazado
está deformado.
No se eliminaron correctamente las rebabas producidas durante el corte
de la placa.
El
trazado
aparece
invertido o no coincide con el
de la otra cara.
Fallo en la orientación del fotolito.
7.3. Proceso de soldadura y montaje de componentes.
El primer paso es cortar las partes sobrantes de la placa si las hubiera. Con la ayuda de un punzón afilado
marcamos el cobre levemente en el lugar donde
habrá que hacer todos y cada uno de los taladros
(normalmente el centro de cada pad o bahía del
trazado) Estas pequeñas hendiduras nos van a
permitir hacer luego los taladros con precisión, sin
que la broca baile. Si se dispone de una columna de
taladrado miniatura, no hará falta tomar tantas
precauciones, pero en caso contrario es casi
imprescindible
Hacer los taladros en su sitio exacto no es sólo
una cuestión estética; por ejemplo, un zócalo forzado
puede dar lugar a falsos contactos que son muy
difíciles de localizar y corregir. Utilizaremos una
taladradora con columna.
Antes de pasar a la soldadura de los
componentes, se debe probar todos aquellos
componentes que tengan patas distintas de lo normal entren bien en sus agujeros, haciendo las rectificaciones
necesarias. Hacerlo cuando ya tenemos unos cuantos componentes soldados es mucho más engorroso.
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Antes de empezar a soldar es muy conveniente reunir todos los componentes en una cajita. De esta forma, si
nos equivocamos al colocar un componente, es más fácil detectarlo.
Por ejemplo, si ponemos una resistencia de 22K donde debería ir una
de 2K2, al final nos faltará una resistencia de 22K y nos sobrará una
de 2K2, con lo que será fácil localizar donde está el fallo.
El proceso de soldar un componente consta de tres pasos: insertar
el componente, soldar sus patas y cortar la parte sobrante de éstas. Si
el mecanizado de la placa se ha hecho bien, no habrá ninguna
dificultad en insertar los componentes. Sólo hay que darles forma a
las patas para que el componente entre con suavidad y hacer que
entren por los agujeros destinados a ellas.
Al insertar los componentes es muy importante ponerlos en la
postura que indica el esquema, ya que la mayoría tienen polaridad (de hecho, salvo las resistencias y algunos
condensadores, el resto tienen que ir en una postura determinada).
Sigue el siguiente procedimiento para soldar componentes sobre una placa de circuito impreso
1. Limpia las superficies de
los elementos que se van a
soldar.
4. Calienta simultáneamente
con la punta del soldador
los elementos a soldar.
2. Asegúrate de que el
soldador funde el estaño
con facilidad.
3. Pon los elementos que se
van a soldar juntos.
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5. Cuando la zona de soldadura está caliente,
acerca el hilo de estaño y deja que se funda
una pequeña cantidad suficiente para cubrir
las superficies a soldar. Retira el hilo de
estaño.
6. Tras un par de segundos retira el soldador.
8. Si la capa de estaño une bien las superficies y
tiene un aspecto brillante y cóncavo la soldadura
está hecha correctamente.
9. Si se calienta la patilla del componente, pero no
la pista, el aspecto que presentará la soldadura es
el siguiente. Hay que repetir desde el principio.
7. Espera a que se enfríe el estaño sin que se
muevan las superficies soldadas.
10. Si se calienta la pista, pero no la patilla del componente, el aspecto es el siguiente. Hay que
repetir el proceso desde el principio.
11. Si el aspecto de la superficie de unión es mate, se trata de una
unión fría. Es buena idea repetir la soldadura.
Consejos Práctico de soldaduras:
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Sobre la punta del soldador:
Mantén limpia la punta del soldador constantemente, con una esponja de caucho. No se debe utilizar
ningún sistema abrasivo, porque esto la estropearía.
Al soldar semiconductores:
Cuando termines de soldar una patilla, espera a que se enfríe bien antes de empezar con la siguiente.
Si son discretos, como transistores o diodos, es bueno dejar las patillas largas. De esta forma, no llega tanto
calor al material semiconductor y es más difícil que se estropee.
Si son circuitos integrados, hay que tener cierta seguridad al soldar. Si se quieren evitar problemas, es
mejor soldar un zócalo sobre la placa, y montar posteriormente el circuito integrado sobre el zócalo.
Algunos componentes como los CMOS pueden estropearse porque en ellos se produzca una descarga
electrostática. Cuando se trabaje con ellos es recomendable conectar a tierra cualquier cosa que pueda estar en
contacto con estos componentes, incluida la persona que los manipula.
Al soldar resistencias:
Si se trata de resistencias por las que pasa una corriente que las va a hacer calentarse deben estar separadas
de la placa de circuito impreso y en general del resto de componentes.
Medidas de seguridad
La temperatura que alcanza el soldador es suficientemente alta como para producir lesiones importantes o
deteriorar muchos materiales que pueden estar presentes en el entorno de soldadura. Por ello es necesario disponer de
un lugar seguro, como un soporte específico para dejar el soldador cuando está caliente.
Atención: Siempre se debe dejar el soldador en un soporte específico. El soporte estará colocado de forma que
cuando el soldador esté en él, esté apartado del usuario y de objetos que se puedan deteriorar. Cuando se realice la
soldadura no debe haber presente ningún elemento que no sea imprescindible.
Primeros auxilios
Si a pesar de haber mantenido todas las precauciones se produce una quemadura: Pon inmediatamente la zona de
la quemadura debajo de un chorro de agua fría y mantenla durante varios minutos. Coloca una gasa estéril sobre la
zona, para mantenerla limpia y evitar infecciones. Si se trata de una quemadura importante, no te olvides de visitar al
médico.
7.4.
Puesta en marcha y programación de microcontroladores
Nuestra aplicación esta basada en El módulo EZ Web Lynx que nos va a permitir la conexión
a una red Ethernet de cualquier sistema embebido de la manera más sencilla y económica posible.
Este sistema realiza las funciones de controlador, es decir, que podemos automatizar uno o varios
procesos basados en aplicaciones y telecontrolandolos desde cualquier parte del mundo sin
necesidad de adquirir grandes conocimientos de programación, diseño o telecomunicaciones.
La gran potencia de esta solución es poder dotar a cualquier sistema de capacidad para
monitorizar a través de una página Web el estado de señales analógicas o digitales, la temperatura
o cualquier información que podamos transmitir vía serie. Además a través de la propia página
Web, podremos controlar el estado de líneas digitales y transmitir información serie.
Las características del módulo Ez Web Lynx se describen a continuación:
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Puertos de comunicación
• Hasta 11 entradas/salidas digitales
• Hasta 5 entradas analógicas con una resolución de 0,01V
• Un puerto UART para comunicación serie con cualquier dispositivo
• Puerto I2C
• 256 registros (Volátiles/no volátiles) de 8 bits
• Puerto LCD alfanumérico
• Puerto ethernet 10Mbps (802.3) con conector RJ45
Protocolos soportados
• Servidor http que permite el hosting de un sitio Web con una memoria de hasta 927Kb.
• Interfaz de comandos UDP
• Permite el envío de alertas por correo electrónico ante ciertos eventos, a través de un servidor SMTP
• Descarga del sitio Web mediante protocolo TFTP
• ICMP para respuesta ante ping
• DHCP para autoconfigurarse en una red Ethernet
Primeros pasos
El modulo EZ WEB Lynx viene con la configuración por defecto de fabrica que debemos conocer y personalizar.
Para establecer esta primera la comunicación con el modulo la debemos de realizar a través de una interfaz RS232
(comunicación serie RS232 con el PC).
Si disponemos de un PIC School emplearemos dicha interfaz conectando el modulo de la siguiente manera:
Pin 14 a Gnd
Pines 13 y 12 a 5Vcc
Pin 9 a RxD (Interfaz RS232 del PIC’School)
Pin 8 a TxD (Interfaz RS232 del PIC’School)
Entorno de desarrollo EZ Web Lynx IDE
En nuestra placa de circuito impreso hemos habilitado una comunicación serie RS232 mediante un cable serie DB9
conector hembra. Tanto si empleamos un PIC School o realizamos la
comunicación a nuestra placa, vamos a emplear la aplicación de Windows
“hyperterminal”.
Abrimos “hyperterminal”, que se encuentra en el grupo de programas
de ACCESORIOS de INICIO en la opción COMUNICACIONES.
Asignamos un nombre a la conexión como se muestra en la imagen de la
derecha y damos a aceptar:
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Seleccionamos el puerto al que se lo hayamos conectado (generalmente COM1) y configuramos la conexión
del puerto serie:
Bits por segundo:
Bits de datos:
Paridad:
Bits de parada:
Control de Flujo:
9600
8
Ninguno
1
Ninguno
A partir de este momento estamos en
comunicación con el módulo EZWebLynx,
para testear la conexión tecleamos el comando
“AT” (sin comillas) y pulsamos “ENTER”. Si
la comunicación es correcta el módulo debe
enviarnos un “OK” como se visualiza en la
siguiente imagen.
Una vez comprobada la conexión, lo siguiente es habilitar o deshabilitar la utilización del servidor DHCP. Para
ello enviamos el comando “AT*DHCP?”
Si la res puesta es uno, quiere decir
que esta habilitado
Si queremos habilitarlo podemos
escribir en la línea de comandos:
“AT*DHCP =1”
y el módulo nos responderá con un
OK. Ya está configurado.
Para poner una dirección IP fija,
debemos desactivar el servidor DHCP con el
comando
“AT*DHCP =0”
Nosotros recomendamos fijar la dirección IP. Solicitaremos al administrador de sistemas una dirección IP
válida y la configuramos mediante el comando:
“AT*AIP=192.168.100.210” (192.168.100.210 es la dirección IP que trae por defecto el modulo)
Si queremos saber que dirección IP tiene escribimos: “AT*IP? ”
Para la Mascara de red y la Puerta de enlace:
“AT*ANMASK= 255.255.255.0”
“AT* AGW= 192.168.100.1”
Para la DNS: “AT*ADNS= 80.58.32.97”
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Al salir de la aplicación hyperterminal es conveniente guardar la conexión para futuras utilizaciones.
Para llevar a cabo las cargas de las páginas WEB de los proyectos o aplicaciones prácticas es recomendable
instalar el programa EZ WEB LYNX que se suministra con el modulo Aunque esta aplicación permite la edición de
página WEB en lenguaje HTML, recomendamos realizar la edición con aplicaciones de edición HTML que generen
páginas de carga rápida.
Para obtener una página de carga rápida, el peso de la página es, con mucho, el factor más importante en el
rendimiento de la carga de la página. La reducción del peso de la página a través de la eliminación de espacios en
blanco y comentarios innecesarios y de la ubicación en archivos externos de las secuencias de comandos y CSS en
línea puede mejorar el rendimiento de descarga y minimizar la necesidad de otros cambios en la estructura de la página.
Herramientas software pueden quitar automáticamente del código HTML válido las líneas y los espacios en blanco.
Otras herramientas pueden "comprimir" JavaScript cambiando el formato de la fuente u ofuscándola y reemplazando
los identificadores largos por versiones más cortas.
Ejemplo de estructura de página
· HTML
· HEAD
· LINK ...
Archivos CSS necesarios para que se muestre la página. Minimiza el número de
archivos para el rendimiento al mismo tiempo que mantienes las CSS no relacionadas
en archivos individuales para el mantenimiento.
· SCRIPT ...
Archivos JavaScript para funciones que se requieren durante la carga de la página,
pero ningún DHTML que sólo se puede ejecutar después de cargar la página.
Minimiza el número de archivos para el rendimiento al mismo tiempo que mantienes el
JavaScript no relacionado en archivos individuales para el mantenimiento.
· BODY
· Contenido de la página visible para el usuario en trozos pequeños (tablas / divs) que se puede
visualizar sin esperar a que se descargue la página completa.
· SCRIPT ...
Cualquier secuencia de comandos que se utiliza para realizar DHTML. La secuencia de
comandos DHTML normalmente sólo se puede ejecutar después de que la página se haya
cargado completamente y todos los objetos necesarios hayan sido inicializados. No hay
necesidad de cargar estas secuencias de comandos antes del contenido de la página. Lo único
que hace es retrasar la aparición inicial de la carga de la página.
Minimiza el número de archivos para el rendimiento al mismo tiempo que mantienes el
JavaScript no relacionado en archivos individuales para el mantenimiento.
Si alguna de las imágenes se utilizan para efectos de conversión, se recomienda que se carguen
previamente aquí después de que el contenido de la página se haya descargado.
El programa EZ WEB LYNX que se suministra con el modulo se debe utilizar para simulación del funcionamiento
de la misma, compilación para obtener una imagen binaria de esa página y la carga o grabación sobre el propio módulo
EZ WEB LYNX.
Aunque para usuarios avanzados no es necesaria la utilización del entorno EZ Web Lynx IDE, ya que la descarga
de ficheros puede realizarse a través de protocolo TFTP como se explica en el manual del fabricante, esta aplicación
permite ahorrar tiempo y simplifica el proceso. En la página https://www.ezweblynx.com podemos descargar la ultima
versión a través de la sección S/W Downloads (es necesario registrarse). El software dispone de un sencillo asistente de
instalación.
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Ahora solo cargar el proyecto ejemplo que trae el modulo y subirlo al módulo EZ Web Lynx, para ello vamos al
menú target y configuramos la conexión con el dispositivo pulsando sobre “select device”:
Aparecerá una ventana como la mostrada anteriormente con una lista de todos los módulos EZ Web Lynx
conectados a la red. Seleccionamos el adecuado y pulsamos sobre “select”. Desde este mismo menú, en la opción
“Change Settings” podemos modificar el identificador de cada módulo.
Sólo falta crear una imagen del módulo “Create Image” (podemos guardarla sobre la propia carpeta del proyecto) y
subir el proyecto al módulo “Upload Project”.
Ya está implementada la aplicación. Para probarla, abrimos un navegador de Internet (p.e. Internet Explorer) y
abrimos la dirección IP del módulo como se visualiza en la imagen:
8
Actividades de ampliación:
•
•
•
•
•
•
Como diseñar un circuito donde las salidas no fueran directamente a relé y si a transistor. ¿Qué componentes
emplearías?
Buscar por Internet otras aplicaciones.
Volver a diseñar el circuito en PCB para otro tamaño de placa.
Explicar como activar el servidor Web desde un equipo Wifi (Tipo Tablet)
Indicar los pasos necesarios para conectar a través de Internet el servidor Web.
Utilizando el Anexo VI diseñar circuitos para controlar alumbrado o elementos de corriente (motores, etc.)
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ANEXO I
Esquema Eléctrico
C2
5v
100nF
U1
7805
TR1
VI
VO
3
11
12
10
9
GND
1
3
C1+
C1-
T1IN
R1OUT
T2IN
R2OUT
T1OUT
R1IN
T2OUT
R2IN
2
BR1
U4
1
VS+
VS-
12v
U2
C2+
J6
14
13
7
8
2
6
C4
C2-
7812
CONN-D9M
G2SB20
1
VI
VO
4
100nF
3
GND
TRAN-2P2S
5
9
4
8
3
7
2
6
1
5
C1
MAX232
SW1
2
100nF
C3
SW-SPDT-MOM
U3
11
12
13
14
15
16
17
18
10
8C
7C
6C
5C
4C
3C
2C
1C
COM
5v
8B
7B
6B
5B
4B
3B
2B
1B
8
7
6
5
4
3
2
1
14
12
10
8
6
4
2
100nF
13
11
9
7
5
3
1
R1
R2
INPUT
J7
220R
7
6
5
4
3
2
1
R3 220R
ez web lynx
R4 220R
ULN2803
R5 220R
R6 220R
SIL-100-07
220R
5v
J1
J3
J2
R8
R9
R10
R11
R12
10k
10k
10k
10k
10k
10k
RL5
OMIH-SH-112D
3
2
1
OMIH-SH-112D
3
2
1
RL4
OMIH-SH-112D
3
2
1
RL3
OMIH-SH-112D
3
2
1
RL2
OMIH-SH-112D
3
2
1
RL1
R7
J5
J4
COM NC NO
COM NC NO
COM NC NO
COM NC NO
COM NC NO
OUT 1
OUT 2
0UT 3
OUT 4
OUT 5
Esquema modulo centralizado para servidor Ez Web lynx
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ANEXO II
Esquema PCB
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ANEXO III
Cara Pista PCB
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ANEXO IV
Fotolito
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ANEXO V
Diagrama conexiones EZ WEB LYNX
Las características del módulo Ez Web Lynx para puertos de comunicaciones son:
• Hasta 11 entradas/salidas digitales
• Hasta 5 entradas analógicas con una resolución de 0,01V
• Un puerto UART para comunicación serie con cualquier dispositivo
• Puerto I2C
• 256 registros (Volátiles/no volátiles) de 8 bits
• Puerto LCD alfanumérico
• Puerto ethernet 10Mbps (802.3) con conector RJ45
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ANEXO VI
Relés de alumbrado
Relés e corriente
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Práctica_Diseño y Montaje_Placa

Transcripción

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