PROGRAMADOR PICKIT 2 CLONE
Nuestro primer proyecto está basado en el circuito del Programador PICKIT2 de Microchip, que nos servirá para realizar las prácticas con los microcontroladores de Microchip. Como su nombre lo dice, este dispositivo sirve para programar, o mejor dicho, grabar nuestros programas en la mayoría de los microcontroladores de Microchip. Este además presenta una conexión USB para poder conectarlo a cualquier computadora de cualquier casa y/o trabajo, ya que el puerto Serie ha quedado en desuso por las nuevas computadoras, notebooks, netbooks, etc.
Para diseñar la plaqueta utilizamos el software libre KiCad, con el que empezando por el esquemático, generamos una "netlist", y finalizamos con el diseño mismo del PCB.
La siguiente, es la lista de materiales necesarios para la realización del proyecto:
| Nomenclatura | Valor | Costo |
| C1 | 47uF x 25 V | $ 0,50 |
| C2 | 100 nF | $ 0,20 |
| C3 | 15 pF | $ 0,30 |
| C4 | 15 pF | $ 0,30 |
| C5 | 100 nF | $ 0,20 |
| C6 | 10 uF x 50V | $ 0,50 |
| C7 | 47 uF x 25 V | $ 0,50 |
| D1 | 1N4148 | $ 0,20 |
| D2 | 1N4148 | $ 0,20 |
| D3 | LED Verde 3mm | $ 0,50 |
| D4 | LED Rojo 3mm | $ 0,50 |
| J1 | Zócalo USB tipo B para plaqueta | $ 3,50 |
| J2 | Zócalo teléfonico RJ12 | $ 2,00 |
| L1 | Choque axial de 680 uH | $ 2,00 |
| Q1 | BC548 | $ 0,50 |
| Q2 | BC548 | $ 0,50 |
| Q3 | BC557 | $ 0,50 |
| Q4 | BC548 | $ 0,50 |
| R1 | 33 | $ 0,05 |
| R2 | 33 | $ 0,05 |
| R3 | 33 | $ 0,05 |
| R4 | 4K7 | $ 0,05 |
| R5 | 1K | $ 0,05 |
| R6 | 4K7 | $ 0,05 |
| R7 | 2K7 | $ 0,05 |
| R8 | 10K | $ 0,05 |
| R9 | 470 | $ 0,05 |
| R10 | 470 | $ 0,05 |
| R11 | 100K | $ 0,05 |
| R12 | 10K | $ 0,05 |
| R13 | 10K | $ 0,05 |
| R14 | 100 | $ 0,05 |
| SW1 | Pulsador para plaqueta a 90º | $ 1,00 |
| U1 | Microcontrolador PIC18F2550 | $ 35,00 |
| X1 | Cristal de 20 MHz | $ 4,00 |
Costo total: $ 54,10
Materiales e insumos necesarios para el realizado de la plaqueta
El procesado completo de la plaqueta, toma un cierto tiempo, debido a varios factores (calidad del ácido, temperatura del ácido, cantidad de cobre a procesar, etc.). Para nuestro caso, puede llegar a tardar unos 15 a 20 minutos. Nos daremos cuenta que está casi finalizado al proceso, ya que contra la luz se ven las pistas formadas de la plaqueta, mirando desde arriba. En ese punto, la retiramos cuidadosamente, y comprobamos que cada una de las pistas esté formado correctamente, de no ser así la colocamos de vuelta en el recipiente y esperamos unos minutos más.
Terminado el procesado, retiramos la plaqueta y la colocamos en un recipiente de agua para diluir los restos de ácido, y desechamos el percloruro del recipiente (no sin antes haberlo diluido en agua, ya que sigue teniendo poder de ataque contra los metales), o lo volvemos a colocar en la botella del percloruro, aunque tengamos en cuenta que su poder de ataque se verá reducido. Luego de haber limpiado la plaqueta, nos debería quedar de esta forma:
Materiales e insumos necesarios para el realizado de la plaqueta
| - Plaqueta virgen de cobre (epoxi o resina fenólica) de 5 x 10 cm. | |
| - Percloruro férrico | |
| - Papel fotográfico tipo glossy de entre 120 y 180 gramos | |
| - Recipiente plástico para colocar la plaqueta con un margen de 3 cm. | |
| - Mechas de acero rápido (0,75 mm - 1 mm - 1,25 mm - 1,5 mm - 2,75 mm - 3,25 mm) | |
| - Estaño de 0,5 - 0,8 mm de diámetro para soldado de componentes | |
| - Impresora láser | |
| - Plancha | |
| - Sierra, lima plana de grano fino y tela esmeril para cortado y pulido de la plaqueta | |
| - Agujereadora de banco | |
| - Soldador de 40-60 W - Barniz protector (Contacflux) |
Paso a paso: como realizar un PCB
Para empezar a realizar el PCB, necesitamos previamente tener las pistas de nuestro PCB impresas en uno de nuestros papeles fotográficos, del lado brillante, con una impresora láser. Teniendo ya la impresión, la recortamos a la medida de nuestra plaqueta de 5 x 10 cm, para poder apoyarla sin que sobresalga papel.
Para realizar la transferencia del papel fotográfico a la plaqueta, necesitamos de una plancha y algún trozo de papel común, además de la plaqueta y la impresión. Tener en cuenta que se va a trabajar con alta temperatura, por lo que la superficie de planchado es aconsejable que sea alguna madera resistente que no tenga uso alguno (no un mueble, ya que puede dañarse seriamente).
Colocamos la plaqueta sobre nuestra superficie de trabajo, con el lado cobre mirando para arriba, y encima nuestra PCB transferir, con el impreso contra el cobre. Ponemos un trozo de papel encima, y con la plancha previamente calentada al máximo de su temperatura, nos ponemos a "planchar" la plaqueta. Es importante que el calor se disperse por toda la plaqueta, para lograr la mejor transferencia posible. Luego de 5-10 minutos, notaremos que el papel encima tomo un color amarillento, esto nos indica que la plaqueta está casi "a punto". Le pasamos la plancha un par de minutos más, y cuidadosa y lentamente retiramos el papel fotográfico con algún perillero plano. Se espera un resultado parecido a este:
Revisamos cada una de las pistas, certificando que la transferencia se haya completado de manera satisfactoria. De haber demasiados errores, es recomendable pulir la impresión y realizar de nuevo la transferencia, ya que de esta manera se evitan muchos errores posteriores a la hora de comprobar el funcionamiento del circuito. En caso de que haya pequeños errores (alguna que otra pista cortada, "pads" mal transferidos), podemos utilizar un marcador fino e indeleble para realizar pequeñas correcciones.
Con la impresión ya transferida correctamente, podemos pasar a la etapa del procesado. Esto se realiza con percloruro férrico, y uno o dos recipientes plásticos, uno para el percloruro (indispensable) y otro para agua. El objetivo es eliminar los restos de cobre que no están cubiertos por la impresión, para dejar las pistas aisladas. Se colocan una cantidad considerable de percloruro en el recipiente, y se coloca la plaqueta del lado cobre como en la siguiente imagen:
El procesado completo de la plaqueta, toma un cierto tiempo, debido a varios factores (calidad del ácido, temperatura del ácido, cantidad de cobre a procesar, etc.). Para nuestro caso, puede llegar a tardar unos 15 a 20 minutos. Nos daremos cuenta que está casi finalizado al proceso, ya que contra la luz se ven las pistas formadas de la plaqueta, mirando desde arriba. En ese punto, la retiramos cuidadosamente, y comprobamos que cada una de las pistas esté formado correctamente, de no ser así la colocamos de vuelta en el recipiente y esperamos unos minutos más.
Terminado el procesado, retiramos la plaqueta y la colocamos en un recipiente de agua para diluir los restos de ácido, y desechamos el percloruro del recipiente (no sin antes haberlo diluido en agua, ya que sigue teniendo poder de ataque contra los metales), o lo volvemos a colocar en la botella del percloruro, aunque tengamos en cuenta que su poder de ataque se verá reducido. Luego de haber limpiado la plaqueta, nos debería quedar de esta forma:
Se corta la plaqueta a la medida deseada, y se pulen los bordes para dejar una buena terminación. Con la plaqueta así, pasamos a la agujereadora a realizar las distintas perforaciones para cada uno de los componentes. La mayoría de los componentes, entran perfecto con una mecha de 0,75 mm, por lo que la usaremos para perforar cada uno de los agujeros marcados. Las perforaciones correspondientes a las patas del pulsador, se hacen con una mecha de 1,5 mm, mientras que las de los zócalos, con una de 2,75 mm. La perforación del único tornillo que utilizamos, se hace con una mecha de 3,25 mm.
Ya con las perforaciones realizadas, pasamos a quitar el papel fotográfico con una lana fina de acero (virulana). Realizamos una limpieza con alcohol, para remover toda la suciedad y grasitud impregnada en el cobre. Limpia la plaqueta, se procede a pasarle una capa de barniz protector (Contacflux), ya sea en aerosol o en pincel. La idea es formar una película protectora para evitar que el cobre se oxide o ensucie, y el facilitar del soldado de los componentes. En este punto, la plaqueta nos estaría quedando así:
Tener en cuenta, que para vuestra comodidad, se puede optar por planchar la serigrafía (lado componentes), que nos puede facilitar a la hora de soldar los componentes, en todo lo que respecta sobre la ubicación de los mismos. El proceso es el mismo que para transferir el PCB, solo que se hace de una manera mucho más rápida, y obviamente, no utilizamos percloruro.
En este punto, pasamos a soldar todos y cada uno de los componentes. Se suelda siempre desde el componente de menor altura, al de mayor, para facilitar la tarea. Comenzamos por los puentes, realizados con fragmentos de alambre telefónico, seguimos por las resistencias, y así hasta terminar por los zócalos y los LEDs. La placa terminada, debería parecerse a la siguiente:
Luego de soldar todos los componentes procederemos a trabajar con el gabiente el cual es un Po10N.
Lo que haremos es realizar lo agujeros para los 2 LEDs, después proseguiremos a agujerear las cavidades de los zócalos y también la del pulsador. Estas son las imagenes del gabinete agujereado.
Ya con las perforaciones realizadas, pasamos a quitar el papel fotográfico con una lana fina de acero (virulana). Realizamos una limpieza con alcohol, para remover toda la suciedad y grasitud impregnada en el cobre. Limpia la plaqueta, se procede a pasarle una capa de barniz protector (Contacflux), ya sea en aerosol o en pincel. La idea es formar una película protectora para evitar que el cobre se oxide o ensucie, y el facilitar del soldado de los componentes. En este punto, la plaqueta nos estaría quedando así:
Tener en cuenta, que para vuestra comodidad, se puede optar por planchar la serigrafía (lado componentes), que nos puede facilitar a la hora de soldar los componentes, en todo lo que respecta sobre la ubicación de los mismos. El proceso es el mismo que para transferir el PCB, solo que se hace de una manera mucho más rápida, y obviamente, no utilizamos percloruro.
En este punto, pasamos a soldar todos y cada uno de los componentes. Se suelda siempre desde el componente de menor altura, al de mayor, para facilitar la tarea. Comenzamos por los puentes, realizados con fragmentos de alambre telefónico, seguimos por las resistencias, y así hasta terminar por los zócalos y los LEDs. La placa terminada, debería parecerse a la siguiente:
Luego de soldar todos los componentes procederemos a trabajar con el gabiente el cual es un Po10N.
Lo que haremos es realizar lo agujeros para los 2 LEDs, después proseguiremos a agujerear las cavidades de los zócalos y también la del pulsador. Estas son las imagenes del gabinete agujereado.
Esta es la foto del programador terminado, con la placa adentro del gabinete y todos los zócalos y el pulsador soldados.
El microcontrolador del programador, valga la redundancia, tiene que ser programado con otro programador. En nuestro caso, utilizamos el modelo de Microchip "PICSTART Plus", el cual cuenta con un zócalo ZIP (Zero Insertion Force), y un puerto serie para realizar la comunicación con la PC. El software utilizado para grabar es el MPLAB IDE v8.40. Para grabar un microcontrolador con este programa, hay que seguir los siguientes pasos:
- Ir a la opción "Configure" > "Select Device". Seleccionar el microcontrolador a grabar, y comprobar efectivamente que el programador que vayamos a usar puede grabar el PIC.
- Ir a la opción "Programmer" > "Select Programmer", y seleccionar el programador que vayamos a utilizar.
- Nos tendrá que aparecer una ventana llamada "Output", con un log que nos dirá que el dispositivo está listo para grabar y detectó el microcontrolador.
- Vamos a la opción "File" > "Import", y seleccionamos el .hex que queremos grabar en el uC.
- Entramos en la opción "Programmer" > "Program", y el programa procederá a grabar el PIC. Durante este tiempo no remover el microcontrolador, de lo contrario podría dañarse.
- Finalizada la grabación, nos aparece un log en la ventana Output, diciendonos que la programación del uC se realizó correctamente. En este momento, ya podemos remover el microcontrolador del PICSTART Plus.
Descargas
Proyecto para editar en KiCadMódulos utilizados
PCB PICKIT2
Serigrafia PICKIT2
Instalador KiCad
PICKit 2 v2.61 with NET Framework
Firmware PICKIT v 2.61
Tutoriales de uso del software KiCad
Tutorial para instalar librerías y módulos en KiCad
He aquí un pequeño tutorial para instalar nuevas librerías y módulos para el KiCad. KiCad por defecto trae galerías bastante básicas, que para alguien que requiera hacer trabajos de mediana envergadura probablemente les resulte insuficientes. Por lo tanto les dejo un tutorial para poder instalar cualquier librería que se dispongan a buscar, además de las usadas en los proyectos.
Los archivos que bajemos con la extensión .lib, agregaran símbolos de componentes. Estos pueden ser utilizados con el módulo Eeschema, y para añadirlos a la librería por defecto, hacemos lo indicado en la siguiente captura:
Los archivos que bajemos con la extensión .mod, agregaran los llamados "footprints", que son ni más ni menos que los componentes propiamente dichos. Estos claro está, se agregan en el módulo Pcbnew, como en la siguiente captura:
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