Aprovechar al máximo su pedido de PCB (y corregir errores): 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Al pedir PCB en línea, a menudo obtiene 5 o más PCB idénticos y no siempre los necesita todos. El bajo costo de tener estos PCB hechos a medida es muy atractivo y, a menudo, no nos preocupamos por qué hacer con los adicionales. En un proyecto anterior intenté reutilizarlos lo mejor que pude y esta vez decidí planificar el futuro. En otro Instructable, necesitaba un PCB para contener un par de placas de desarrollo de microcontroladores basados en Espressif y pensé que este sería el caso ideal para PCB reutilizables. Sin embargo, no todo sale según lo planeado.

Paso 1: diseño

Ese proyecto necesitaba una PCB para albergar una placa de desarrollo ESP32 y una placa de desarrollo ESP8266 tipo Lolin. Estas dos placas tienen bastantes pines IO útiles que no se iban a utilizar en ese proyecto en absoluto. Los tableros adicionales podrían ser bastante útiles más adelante si se pudiera acceder a más de esos pines no utilizados. También quería acomodar dos variantes de las placas de desarrollo ESP32. Tenía la versión de 38 pines y la de 30 pines. Comparando los pines de los dos, se puede ver que si el pin "1" de la variante de 30 pines está enchufado en la posición del pin 2 de la versión de 38 pines, entonces la mayoría de los pines del lado izquierdo coincidirían. Decidí que podría solucionarlo mediante el uso cuidadoso de algunos puentes.

En el lado derecho del tablero, no coincidieron muy bien. Los pines I2C (IO22 e IO21) estaban bien al igual que UART0 (TX0 y RX0), sin embargo, los pines SPI y UART2 estaban todos desplazados. Pensé que también podría arreglar esto con puentes. Entonces, ese plan era poder usar ambos tipos de placas ESP32 y también llenar la PCB con tantos encabezados de pines IO como pensé que podría usar algún día. También quería la posibilidad de usar las dos placas (ESP32 y ESP8266) por separado, por lo que el diseño tendría que permitir cortar la PCB.

Paso 2: el diseño de la PCB

Comencé con el diseño inicial (básico) que necesitaba para ese proyecto y luego decidí actualizarlo para acomodar tantos usos como razonablemente pudiera caber en la placa. Puede ver en el segundo esquema que está un poco más concurrido.

El PCB no podía ser más grande que 100 mm x 100 mm (más pequeño sería mejor), por lo que esto agregó un poco de limitación de espacio. Tenía el diseño inicial en Fritzing y decidí continuar con él, pero no me molesté mucho con la vista de la placa de pruebas, ya que puede ver que es casi ininteligible.

Configuré varios conectores de puerto I2C para las placas ESP32 y ESP8266, configuré cada uno para tener su propio conector de alimentación y saqué algunos de los pines IO digitales para ambos. Coloqué orificios de montaje adicionales para permitir que se corten y se monten por separado. Decidí que no me molestaría en absoluto con IO00, IO02 o IO15 y terminé con el diseño que se muestra.

Para usar con la placa ESP32 de 38 pines, los siguientes puentes deben estar en cortocircuito: JG1, JG2 y JG4

Para usar con placas ESP32 de 30 pines, estos puentes necesitaban un cortocircuito: JG3, JG5, JP1, JP2, JMISO, JCS, JCLK, JPT y JPR.

Paso 3: los PCB

Pedí los PCB a PCBWay, pero hay otros fabricantes que tienen servicios económicos y rápidos similares. Se veían geniales … hasta que miré más de cerca. El ancho de las huellas de las placas ESP32 y ESP8266 no era correcto. El ancho de la huella (entre pines) fue de 22,9 mm en lugar de 25,4 mm para la placa ESP32 y 27,9 mm para la placa ESP8266. El diseño del orificio del conector de alimentación de CC tampoco coincidía con mis conectores de alimentación (y los orificios eran demasiado pequeños). Esto no fue culpa del fabricante de PCB, fue todo mío. Debería haber verificado todos estos, por supuesto, y ahora tenía que encontrar una solución. También hice un corte de prueba para ver qué más problemas surgían y, por supuesto, arruinó la configuración del puente SPI (que, por cierto, no iba a funcionar como estaba planeado).

Descubrí que si doblaba los pines del cabezal hembra a 90 grados, podría soldarlos a la superficie de la PCB, lo que permitiría un ajuste de ancho. Después de soldar cuidadosamente los pines de las esquinas y verificar el ancho, los sueldo todos en su lugar y probé el ajuste. ¡Funcionó!

El conector de alimentación requería una solución similar, pero el resto de los encabezados encajan bien. Llené una PCB sin cortar y la probé con la configuración de mi servidor web y funcionó bien. Luego pasé a los PCB cortados. La placa Lolin ESP8266 funcionó bien, pero el espacio entre los orificios de montaje era un poco estrecho.

La placa ESP32 de 30 pines también funcionó bien, sin embargo, el puerto SPI no funcionaba y la única solución eran los cables de puente en la parte inferior de la placa.

Paso 4: Notas finales

En general, creo que valió la pena el esfuerzo para hacer que las placas fueran más reutilizables. y ya comencé a usar uno de los PCB cortados para probar un proyecto futuro. Lo prefiero a usar placas de prueba. Es probable que ya no use Fritzing, ya que no es fácil de usar para hacer huellas / símbolos en comparación con otros paquetes (por ejemplo, KiCad). Sin embargo, hace que las vistas de la placa de pruebas sean muy fáciles de leer, siempre que no sean demasiado complejas.

Las lecciones aprendidas son:

1. Siempre verifique las huellas de otras fuentes para asegurarse de que coincidan con la parte que está sosteniendo en sus manos.
2. Utilice el software EDA que permite modificar (razonablemente) fácilmente los símbolos y las huellas.
3. ¡Espere lo inesperado y aproveche al máximo!

Una nota adicional es asegurarse siempre de que los pines sean los mismos al buscar símbolos de terceros para su esquema. No tuve ningún problema con esto, pero en el pasado tuve un problema en el que un regulador de voltaje común tenía diferentes pines entre los fabricantes.