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INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA CARLOS DE LA ROSA SÁNCHEZ

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PCB WIZARD

Pcb Wizard es un programa diseñado para el ámbito educativoque permite crear esquemas de circuitos electrónicos y a partirde estos, obtener de una manera sencilla el diseño del circuitoimpreso a una o dos caras. Además, es compatible con archivosgenerados con Crocodile Clips.

1. VENTANA DEL PROGRAMA

Al iniciar el programa, aparece una ventana similar a la mostradaabajo. La zona central de la ventana se denomina área de trabajoy dispone de una serie de puntos formando una rejilla (grid) quenos facilita la alineación de componentes. Esta rejilla se puedesuprimir o modificar. La parte superior de la ventana está formadapor una barra de título, una barra de menús y una barra deherramientas, siguiendo la disposición típica de cualquierprograma para Windows. En la parte derecha del área de trabajotenemos una ventana flotante denominada galería decomponentes y es donde se hayan todos los elementos quepodemos arrastrar para crear un circuito. A la izquierda del áreade trabajo se haya una barra de herramientas vertical cuyosbotones nos permiten modificar la forma en que se visualizanuestro circuito.

Barra demenús

Barra deherramientas

Opciones devisualización

Galería decomponentes

Área de trabajo

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2. REALIZACIÓN DE ESQUEMAS

Para comprender mejor el funcionamiento del programa, vamos arealizar un circuito paso a paso. Partimos del siguiente boceto:

Se trata de un indicador luminoso de temperatura estudiado enpáginas anteriores.El primer paso es emplazar los componentes en el área detrabajo. Para ello tenemos que acceder a la galería haciendoclic en y en el despelgable que aparece marcamos “circuitsimbol”. En la parte derecha del área de trabajo aparecerá unaventana donde seleccionaremos los componentes de nuestrocircuito y los arrastraremos a donde nos interese.Para seleccionar un componente, elegimos la carpeta que locontiene abriendo el desplegable superior. La batería se haya en“power supplies”, las resistecias en “pasive components”, elintegrado en “integrated circuits”, la NTC en “inputcomponents” y el LED en “output components”. Una vezemplazados los componentes podemos cerrar la galería paratrabajar más cómodamente. El circuito debe quedar como sigue:

10K 10K

10K NTC

0.5K

9V

8

7

6

5

+ -

7411

2

3

4





MODIFICAR LASETIQUETAS DE UNCOMPONENTE

Para modificar el nombre ovalor de un componente bastacon hacer doble clic sobre unade las etiquetas que llevaasociada, modificar los valoresen el cuadro de diálogo queaparece (similar al mostradobajo estas líneas) y pulsar elbotón “OK” situado a la derechade dicho cuadro.

A continuacion debemos girar la resistencia R4 y el LED. Paraello, seleccionamos haciendo clic sobre uno de los componentesy pulsamos sobre el icono girar a derechas o girar a izquierdas dela barra de herramientas.

Una vez reorientados los dos elementos podemos comenzar aunir componentes. Esta operación se realiza colocando el punterodel ratón sobre el extremo de un componente y cuando aparezcaun cuadrado se arrastra hasta el extremo del componente al quequeremos llegar y cuando aparecerá otro cuadrado soltamos,quedando realizada la conexión. Una vez realizadas todas lasconexiones el circuito quedará así:

Por último, solo queda cambiar el valor y nombre de loscomponentes. Para ello basta con hacer doble clic sobre lasetiquetas que queremos modificar y escribir los nuevos valores onombres en los cuadros de diálogo que aparecen. Una vezterminado el circuito, se puede cambiar su aspecto mediante labarra vertical izquierda. Abajo se pueden observar distintosestilos de visualización de esquemas.

Botonesde giro





CAMBIAR EL MODELO DEUN COMPONENTE

Para cambiar el modelo de uncomponente, sólo tenemos quehacer clic sobre el mismo conel botón derecho y seleccionardel menú emergente queaparece la opción “Model”. Alhacer esto, aparece una listadonde podemos seleccionar elmodelo exacto para elcomponente en cuestión. Siaplicamos lo dicho al LED delcircuito de la derecha, podemosseleccionar el color entre losque aparecen en la lista.

3. DISEÑO DE UN CIRCUITO IMPRESO A PARTIR DE UNESQUEMA

Partimos de un esquema que podemos dibujar del modoexplicado anteriormente, o abrirlo desde el menú File/Open.También podemos utilizar los montajes realizados con elprograma Crocodile Clips accediendo a ellos desde el menúFile/Open y seleccionando en Tipo de archivo “Crocodile ClipsDocument”.En este caso vamos a abrir el esquema realizado en el apartadoanterior:

Una vez abierto el esquema nos vamos al menú Tools, hacemosclic en la opción Convert y seleccionamos Desing to PrintedCircuit Board.

Al hacer esto aparece el siguiente cuadro de diálogo:

Como puedes ver aparecen dosopciones. La primera vamarcada por defecto y dejalibertad al programa para realizarla conversión. Si marcamos lasegunda opción podemosmodificar algunos aspectoscomo el tamaño y forma de laplaca. En este caso pulsamosNext sin modificar nada.





Al pulsar Next, aparece otro cuadro de diálogo que nos dice queel programa está generando nuestro circuito y que el procesopuede tardar un poco. Pulsamos Convert y el programacomienza a arrastrar los componentes y posteriormente a trazarpistas. Durante este proceso podemos ver como se mueven loscomponentes hacia la placa y finalmente aparece el circuitoterminado.

Podemos ver nuestro circuito de distintas formas pulsando losbotones situados a la izquierda del área de trabajo:

Normal. Es la vista queaparece por defecto.

Real Work. Muestra comoquedaría nuestro circuitouna vez terminado.

Artwork. Es la plantilla delcircuito impreso.

Unpopulated. Es la vistadel circuito impresoterminado.

Prototype. Muestra elcircuito terminado, sinreferencias de componentes.

Component Side Artwork.Solo muestra los discos desoldadura y los taladros.

Silk Screen Artwork. Enesta vista solo se muestrala disposición de loscomponentes.

Classic. Esta vistarecuerda a los programasde diseño profesionales.





INSERTAR PISTASMANUALMENTE

Se puede dibujar pistas, discosde soldadura o puentes decable manualmenteseleccionando las opciónesTrack, Pad o Wire,respectivamente en el menúInsert. También se puedeacceder a estos comandosdesde la barra de herramientasToolbox:

Para ver las opciones con las que podemos jugar a la hora dediseñar un circuito impreso, abrimos de nuevo el esquema quehemos utilizado anteriormente y en la opción Convert del menúTools seleccionamos Desing to Printed Circuit Board. En elcuadro de diálogo que aparece marcamos la segunda opción:

Al pulsar Next aparece un cuadro de dialogo en el que podemosseleccionar la forma y tamaño de la placa:

Volvemos a pulsar Next y aparece la lista de los componentes denuestro circuito. Si queremos eliminar alguno solo tenemos quehacer clic en la casilla que lleva a la izquierda y desaparecerá lamarca. De este modo, el elemento en cuestión no formará partede nuestro circuito. Si hacemos doble clic sobre un componente,el programa nos da la opción de modificar sus características.

Al seleccionar esta opción, elprograma nos deja interveniren el diseño del circuito,pudiendo elegir, entre otrascosas, el tamaño y la formade la placa.

En esta lista seleccionamosla forma de la placa.

Si queremos modificar lasdimensiones del circuitodebemos marcar esta casillapara que se activen loscontroles de abajo.

Insertartexto

Insertar áreade

Trazarpistas

Insertardisco

Dibujarplaca





Haciendo clic en el botón Next aparece un cuadro de diálogo quesolo hay que tener en cuenta cuando trabajamos con circuitosdigitales con fuentes ocultas. Como no es nuestro caso, nomarcamos nada, volvemos a pulsar Next y aparece el cuadrosiguiente:

Este cuadro nos permite jugar con las siguientes opciones:

Automatically components placement: Con esta opciónactivada, el programa distribuye los componentes sobre laplaca automáticamente. Si queremos emplazar loscomponentes manualmente debemos desactivar esta casilla.

Animate component placement: si marcamos la casilla deesta línea, el programa nos mostrará una animación de ladistribución de los componentes sobre la placa.

Allow components to be rotated: Si la casilla está activadapermitimos al programa girar los componentes. Esconveniente que esta opción esté siempre habilitada.

Automatic fit placement to board: Esta opción sirve paraque la distribución de los componentes sea más o menoscompacta. Si la desactivamos, los componentes quedaránmás espaciados.

Take into account symbol positions: Cuando esta opciónestá seleccionada, el programa respetará la posición queocupaban los componentes en el esquema original.

Minimun spacing: Mediante esta opción se puede fijar elespacio máximo que se deja entre componentes y solo estáhabilitada cuando se ha especificado previamente undeterminado tamaño de placa.





Al hacer clic en Next (siguiente) aparece otro cuadro de diálogo:

En este cuadro se muestran las distintas opciones de conexiónentre componentes:

Automatically route conections in your circuit: Estaopción está activada por defecto y permite que el programarealice las conexiones automáticamente.

Allow traks to be placed diagonally: Si activamos estacasilla permitimos el trazado de pistas en diagonal. Cuandoesta opción esta desactivada, todas las pistas seránhorizontales y verticales.

Allow wire links to be added when necessary: Activandoesta opción, Pcb Wizard realizará puentes entre loscomponentes que no pueda unir mediantes pistas.

Allow routing on both sides of the board: Esta casilla seactiva cuando queremos realizar un circuito con pistas en lasdos caras.Cuando diseñamos un circuito a doble cara obtenemos un esquema conlíneas verdes y rojas. Las líneas rojas simbolizan las pistas situadas en lacara de soldadura y las líneas verdes son las pistas ubicadas en la carade los componentes. Para obtener los circuitos de ambas caras porseparado hacemos clic en el botón de la barra vertical More yseleccionamos Solder side artwork o Components side artwork. Losresultados obtenidos se muestran abajo:

En Grid podemosseleccionar larejilla de nuestrocircuito y laanchura de pistasque queramosutilizar.





Pulsamos siguiente y aparece el último cuadro de diálogo,donde tenemos la opción Automatically add copper area(s)to the board, que está seleccionada por defecto y sirve paraañadir áreas de cobre entre las pistas (se puede ver elresultado en la imagen de la izquierda). La separación entreestas “islas” de cobre y las pistas de puede modificar en lacasilla Insolation gap. Si en nuestro diseño no queremosañadir áreas de cobre solo tenemos que desmarcar estaopción.

Pulsamos el botón siguiente y aparece un mensaje que diceque el programa está generando el circuito y que puedetardar unos instantes. Hacemos clic sobre el botón Convert yel programa comienza a colocar los componentes y a trazarlas pistas. En pocos segundos nuestro circuito estaráterminado:

En la imagen de arriba puedes ver tres vistas del circuitoterminado. La primera es la vista “Normal”, que muestra elprograma por defecto. La del centro es una recreación decómo quedaría el circuito una vez terminado (Real work) y elesquema de la derecha es el fotolito o plantilla para trasferiral cobre denominada “Solder side artwork”.Si queremos imprimir nuestro prototipo basta con ir al menúFile, seleccionar la opción Print y hacer clic en Print paraimprimir la vista que tenemos en pantalla o seleccionaralguna de las vistas que aparecen debajo de esta opción.





4. MODIFICACIÓN DE UN CIRCUITO

En el circuito obtenido en el apartado anterior es posiblerealizar modificaciones como mover o girar componentes,modificar el grosor de las pistas, cambiar el tamaño y formade la placa, insertar texto, objetos y relación de componentes.Basándonos en nuestro ejemplo, veamos cómo se realizanestas modificaciones:

a) Mover o girar componentes:Para mover un componente basta con arrastrarlo y paragirarlo solo hay que pulsar los botones de giro de la barra deherramientas después de seleccionar el componente encuestión. Si en nuestro ejemplo, queremos girar 90º ensentido contrario a las agujas del reloj y desplazar a laizquierda la resistencia R3 de 0.5 K, la seleccionamos,pulsamos y arrastramos el componente a su nuevaposición:En la imagen de la izquierda se puede ver el circuito departida a arriba y abajo el resultado obtenido. Como se puedever, han desaparecido las pistas de la resistencia y en sulugar aparecen unas líneas rectas de color verdedenominadas “Nets connections” que determinan lasconexiones entre componentes. Para trazar de nuevo laspistas que conectan la resistencia R3 al resto del circuito hayque ir al menú Tools, seleccionar Autoroute y hacer clic en laopción Route all Nets. Al hacer esto aparece un cuadro dediálogo como este:

En este cuadro podemos seleccionar si queremos pistasdiagonales, si queremos que se inserten puentes de cable osi nuestra placa va a tener dos caras. También podemosmodificar el ancho de pista y la pauta de la rejilla. En nuestrocaso, marcamos las dos primeras opciones y elegimos enGrid 0.050” grid with 0.020” tracks. Pulsamos OK y nuestrocircuito quedará más o menos así:

Prototipo antes de girar y moverla resistencia R3.

Resultado obtenido después demodificar la posición de R3.Nótese que han desaparecido laspistas rojas que unían elcomponente al resto del circuito yen su lugar, está conectado pordos líneas verdes. Para obtenernuevas pistas, es necesarioejecutar el comando Autoroute.





b) Modificar el grosor de las pistas:Para modificar el grosor de una pista de nuestro circuitohacemos clic sobre ella con el botón derecho para queaparezca el cuadro de diálogo donde seleccionaremos laopción Properties. Al hacer esto, emerge un nuevo cuadrode diálogo donde podemos elegir el nuevo grosor para lapista seleccionada:

c) Modificar el tamaño y forma de un circuito:El tamaño de una placa se modifica arrastrando los puntos decontrol que aparecen sobre el marco azul al seleccionarlo. Ennuestro ejemplo podemos ahorrar espacio reduciendo eltamaño de la placa. Al hacer esto el circuito puede quedarcomo el de la imagen situada a la izquierda de estas líneas.Para modificar la forma seleccionamos el marco azulhaciendo clic dentro de él y una vez seleccionado volvemos ahacer clic con el botón derecho del ratón. Al hacer esto,aparece una lista en la que elegimos Shape y emerge uncuadro de diálogo con todas las opciones necesarias paramodificar la forma de nuestro circuito.

d) Insertar texto, objetos y relación de componentes:Pcb Wizard nos permite insertar en nuestros circuitos texto ydiversos objetos. El texto se inserta eligiendo la opciónCopper label del menú Insert. Si queremos insertar unaimagen seleccionamos Picture dentro de este mismo menú.Mediante la opción Report del menú Tools podemos insertarde forma automática una lista de componentes, siempre ycuando esta operación se realice antes de convertir elesquema en circuito impreso. En la figura de abajo se puedeobservar el resultado obtenido:

Anchura dela pista

Separaciónentre pistas

Pista seleccionada

Así queda nuestro circuitodespués de modificar el grosor deuna de las pistas.

Resultado logradodespués de reducir almáximo el tamaño dela placa.



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