Visor 3D para placas de circuito impreso
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Departamento de Tecnología Electrónica
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UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERIAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automática Visor 3D para placas de circuito impreso Autor: Álvarez-Campana Medina, Daniel Tutor: Mena Rodríguez, José Manuel Departamento de Tecnología Electrónica Valladolid, Julio 2021
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 1 Agradecimientos Quisiera agradecer a todas las personas que me han brindado su apoyo durante la realización de este Trabajo de Fin de Grado: A mi tutor, José Manuel, por la guía y dedicación que me ha aportado durante este proyecto. Y también a mis amigos y familia, que me han ayudado cuando los he necesitado y que sin su apoyo emocional y comprensión, no hubiese logrado nunca llegar tan lejos.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 2 Resumen El objetivo final de este TFG es obtener un modelo tridimensional de una placa de circuito impreso, a partir de un archivo generado con el programa MicroSim 8.0 con formato .pca, el cual sólo puede diseñar PCBs en dos dimensiones. Haremos uso del programa KiCad, que cuenta con una funcionalidad que nos permitirá visualizar en tres dimensiones el modelo ya terminado, siempre que contenga toda la información necesaria en un archivo de formato .kicad_pcb. Para ello, hemos creado una herramienta que permite leer toda la información requerida del archivo generado por MicroSim, y reescribirla de manera automática en dicho formato, añadiendo todos los datos adicionales de los modelos tridimensionales de los componentes que se encuentren en su librería interna. Por último, la aplicación también permite generar y ampliar dicha librería de componentes y modelos, de forma que una vez añadidos, los reconocerá y procesará automáticamente para todas las futuras placas. Palabras clave Placa de circuito impreso, MicroSim PSpice, KiCad, visor 3D, componente electrónico.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 3 Abstract The final objective of this paper is to obtain a three-dimensional model of a printed circuit board, from a file generated with MicroSim 8.0 in .pca format, which can only design two-dimensional PCBs. We will make use of KiCad, which has a tool that allow us to visualize the finished model in three dimensions, as long as it contains all the necessary information in a .kicad_pcb format. For this purpose, I have created an application that allows to read all the required information from the file generated by MicroSim, and rewrite it automatically in that format, adding all the additional data for the three-dimensional models of the components included in its internal library. Finally, the application also allows to generate and expand the library of components and models so that, once added, it will automatically recognize and process them for all future boards. Keywords Printed circuit board, MicroSim PSpice, KiCad, 3D Viewer, electronic component.
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Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 5 Índice general Objetivos .......................................................................................................................................... 12 1. Diseño Electrónico .......................................................................................................................... 13 2. MicroSim PSpice ............................................................................................................................. 18 3. 3.1. Historia ......................................................................................................................... 18 3.2. Entornos de trabajo de MicroSim PSpice ................................................................... 19 KiCad ................................................................................................................................................ 22 4. 4.1. Historia ......................................................................................................................... 22 4.2. Entornos de trabajo de KiCad ..................................................................................... 22 Elementos de una PCB ................................................................................................................... 24 5. 5.1. Sistemas de coordenadas ........................................................................................... 24 5.1.1. MicroSim .............................................................................................................. 24 5.1.2. KiCad ................................................................................................................... 25 5.1.3. Transformación ................................................................................................... 25 5.2. Borde de la placa ......................................................................................................... 26 5.2.1. MicroSim .............................................................................................................. 26 5.2.2. KiCad ................................................................................................................... 26 5.2.3. Transformación ................................................................................................... 27 5.3. Líneas ........................................................................................................................... 27 5.3.1. MicroSim .............................................................................................................. 27 5.3.2. KiCad ................................................................................................................... 28 5.3.3. Transformación ................................................................................................... 28 5.4. Arcos ............................................................................................................................. 29 5.4.1. MicroSim .............................................................................................................. 29 5.4.2. KiCad ................................................................................................................... 30 5.4.3. Transformación ................................................................................................... 30 5.5. Textos ........................................................................................................................... 31 5.5.1. MicroSim .............................................................................................................. 31 5.5.2. KiCad ................................................................................................................... 32 5.5.3. Transformación ................................................................................................... 32 5.6. Pasantes....................................................................................................................... 32 5.6.1. MicroSim .............................................................................................................. 32 5.6.2. KiCad ................................................................................................................... 33 5.6.3. Transformación ................................................................................................... 33 5.7. Pistas ............................................................................................................................ 33 5.7.1. MicroSim .............................................................................................................. 33 5.7.2. KiCad ................................................................................................................... 34 5.7.3. Transformación ................................................................................................... 34 5.8. Vías ............................................................................................................................... 34 5.8.1. MicroSim .............................................................................................................. 34 5.8.2. KiCad ................................................................................................................... 35 5.8.3. Transformación ................................................................................................... 35 5.9. Componentes ............................................................................................................... 35 5.9.1. MicroSim .............................................................................................................. 35
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 6 5.9.2. KiCad .................................................................................................................... 38 5.9.3. Transformación ................................................................................................... 40 5.10. Referencias de Componentes ..................................................................................... 40 5.10.1. MicroSim .............................................................................................................. 40 5.10.2. KiCad .................................................................................................................... 41 5.10.3. Transformación ................................................................................................... 42 5.11. Pads .............................................................................................................................. 42 5.11.1. MicroSim .............................................................................................................. 43 5.11.2. KiCad .................................................................................................................... 44 5.11.3. Transformación ................................................................................................... 45 Funcionamiento nivel usuario de la aplicación ............................................................................. 46 6. 6.1. Instalación .................................................................................................................... 47 6.2. Cargar Archivo .............................................................................................................. 49 6.3. Selección de Modelos .................................................................................................. 51 6.4. Guardar Archivo ........................................................................................................... 54 6.5. Visualización de Resultados ........................................................................................ 55 6.6. Rotación de Componentes .......................................................................................... 58 6.7. Selección de idioma ..................................................................................................... 63 6.8. Guía de Usuario ............................................................................................................ 63 6.9. Añadir componentes a la librería ................................................................................ 64 Funcionamiento interno de la aplicación ....................................................................................... 72 7. 7.1. Diagrama de flujo ......................................................................................................... 72 7.2. Lectura de archivo ....................................................................................................... 73 7.3. Transformaciones ........................................................................................................ 73 7.4. Selección de Modelos .................................................................................................. 74 7.5. Rotación........................................................................................................................ 75 7.6. Rotación Permanente .................................................................................................. 76 7.7. Guardar Archivo ........................................................................................................... 76 7.8. Añadir Componente ..................................................................................................... 77 Posibles mejoras para futuras versiones ....................................................................................... 79 8. Resultados y conclusiones .............................................................................................................. 80 9. Bibliografía y referencias ................................................................................................................ 85 10. Anejos ............................................................................................................................................... 86 11.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 13 Diseño Electrónico 2. En la rama de la electrónica, una placa de circuito impreso es una superficie formada por rutas o pistas de un material conductor laminadas sobre una base no conductora. El circuito impreso es utilizado para conectar eléctricamente a través de las pistas un conjunto de componentes electrónicos. Generalmente las pistas están fabricadas de cobre, mientras que la base está constituida de resinas, cerámica, plástico, teflón u otros polímeros. En el diseño de placas de circuito impreso se pueden distinguir 5 pasos claros antes de alcanzar el producto final. Dichas etapas son: Establecer las especificaciones de nuestro diseño, crear el circuito electrónico que cumpla los objetivos, realizar una serie de simulaciones y pruebas para comprobar el correcto funcionamiento, construcción de un prototipo físico, y por ultimo, volver a realizar de nuevo las pruebas y tests correspondientes a fin de garantizar su correcto funcionamiento. Ilustración 1: Pasos del diseño de PCBs
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 14 a) Especificaciones de diseño: Es fundamental definir bien las bases para no tener problemas durante su diseño. Empezaremos por comprender el problema y analizar los requerimientos del cliente/usuario. Después estableceremos de manera precisa el cometido de nuestra placa de circuito impreso y las especificaciones concretas que debemos cumplir. En caso necesario también estudiaremos diversos factores, tales como el espacio disponible que ocupara nuestro PCB, el presupuesto o la gama de componentes a utilizar. Otras consideraciones pueden ser el rendimiento energético, o el plazo del que disponemos. Valorando todos estos factores, realizaremos diversas propuestas de diseño, eligiendo la que más se ajuste a nuestras necesidades. b) Creación de esquemáticos: Una vez aclarado el diseño realizaremos un diagrama de flujo que defina los distintos bloques que compondrán nuestra placa, como podrían ser la fuente de alimentación, sensores, conversores, filtros o actuadores por nombrar algunos. A continuación iremos bloque a bloque definiendo su diseño a nivel circuito. Exploraremos diversas topologías y calcularemos componentes de los circuitos individuales, investigando y seleccionando el componente que mejor se adecúe, teniendo en cuenta que tienen que interactuar y ser compatible con el resto de bloques, para mantener una coherencia y un correcto funcionamiento. Para nuestra suerte, hoy en día existen una gran variedad de programas de diseño electrónico que nos facilitan en gran medida nuestro trabajo, como pueden ser los dos con los que vamos a trabajar: MicroSim y KiCad. Ambos cuentan con una gran variedad de librerías de componentes con todas sus propiedades bien definidas, que nos permitirán luego realizar las simulaciones. En caso de que el componente no esté definido en las librerías básicas, siempre podremos buscarlo online o crear nosotros mismos su modelo.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 15 Ilustración 2: Esquemático de un motor paso a paso c) Simulación del circuito: Este paso consiste en comprobar y asegurar que nuestro circuito cumple con todos los requerimientos definidos en la primera fase. Para ello diseñaremos una serie de simulaciones y test para verificar una a una todas las especificaciones. Debemos comprobar tanto el funcionamiento de cada bloque por separado, como el del circuito completo. Los programas de diseño vienen equipados con una amplia variedad de test y pruebas, que nos permiten simular el comportamiento real de un circuito en determinadas condiciones establecidas por el usuario. Esto facilita enormemente el trabajo de los ingenieros, al no tener que realizar una gran cantidad de tediosos cálculos y minimizando así el error humano. Deberemos analizar los resultados obtenidos, comprobando que concuerdan con lo esperado. En caso de no estar conformes, se produce un reajuste del diseño y la repetición de las pruebas hasta que todo sea satisfactorio. d) Montaje: Estos programas cuentan con una aplicación para el diseño de la placa de circuito impreso. Deberemos definir el tamaño y forma de la placa y colocar de manera ordenada nuestros
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 16 componentes, para facilitar en mayor medida el auto enrutado. Las pistas son uniones de cobre que conectan de manera física los pines de los componentes, creando así los circuitos. El principal problema reside en que estas pistas no se pueden intersecar, porque crearía cortocircuitos y un mal funcionamiento. En caso de no ser posible, utilizaríamos pistas por ambas caras de la placa. Una vez resuelta la disposición de la placa con todos sus componentes, sólo nos queda realizar el prototipo físico. Ilustración 3: Diseño terminado de una PCB
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 17 Ilustración 4: Prototipo PCB e) Test de comprobación: Deberemos verificar el emplazamiento de todos los componentes y sus conexiones. Para finalizar volveremos a realizar todos los test necesarios para reafirmar el cumplimiento de requisitos y objetivos marcados y comprobar que coincide con los resultados obtenidos en la simulación. En caso de que algún elemento no cumpla las expectativas, realizaremos un estudio para determinar la causa y efectuaremos un rediseño del circuito, retornando a la fase de diseño de esquemáticos.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 18 MicroSim PSpice 3. 3.1. Historia El origen se produce en la Universidad de California, Berkeley, cuando Larry Nagel y Donald Pederson desarrollan en el laboratorio de electrónica la primera versión de SPICE, ‘Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis’, un simulador pensado para trabajar en estaciones de trabajo y grandes ordenadores, que podía analizar circuitos analógicos sin tener la necesidad de construirlos físicamente. SPICE trabajaba con un fichero de texto, en el cual se alojaban una serie de declaraciones y comandos que eran leídos por SPICE, y tras comprobar que no existían errores en la sintaxis y conexiones declaradas, permitía hacer la simulación. Además incluía la opción de dejar ciertos parámetros sin especificar, tomando valores que se asignaban por defecto. Debido a su gran utilidad, alcanzo gran fama, originándose multitud de versiones y programas similares, teniendo de base el diseño de SPICE. Una de ellas, fue creada por MicroSim Corporation en el año 1984, especialmente diseñada y adaptada para ordenadores personales y no solo entornos de trabajo en laboratorios. Una de sus versiones más usadas es la MicroSim PSpice 8.0, que es con la que trabajaremos nosotros.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 19 3.2. Entornos de trabajo de MicroSim PSpice MicroSim Pspice dispone de distintos entornos de trabajo, cada uno de ellos dedicado a un campo específico del diseño de placas de circuito impresas. Vamos a nombrar las más importantes: a) PDesign, también conocido como DesignLab o Design Manager. Se trata de un gestor de proyectos, facilitando la gestión de los ficheros utilizados y agrupando todos los ficheros generados por las distintas herramientas a un mismo proyecto al que están asociados. En la parte izquierda de la ventana, tendremos el acceso rápido a todas los demás entornos de trabajo . Ilustración 5: Ventana de trabajo de PDesign b) Schematics: Esta aplicación gira entorno a la captura de esquemáticos. Con ella se pueden crear, editar y modificar circuitos eléctricos, definiendo los componentes y sus conexiones. Cada uno de los componentes, representados por símbolos gráficos, tienen asociado una serie de atributos, que rigen su comportamiento y características. Es fundamental asegurarse de que están correctamente definidos, para poder luego realizar las simulaciones y test y obtener resultados válidos.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 20 Desde Schematics se pueden ejecutar distintos análisis del circuito, como podrían ser barridos en AC, barridos en DC, Análisis de MonteCarlo y análisis transitorios, entre otros. Ilustración 6: Aplicación Schematics c) PSpice A/D: Es la herramienta de simulación de MicroSim Pspice. Con ella podemos simular circuitos tanto analógicos como digitales. Lee los circuitos generados por Schematics junto con las opciones de simulación escogidas por el usuario, genera una serie de datos como resultado. Ilustración 7: Ventana de simulación
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 21 d) PCBoards: En este entorno haremos la transición del esquema electrónico realizado anteriormente a un plano del modelo físico final. Definiremos el tamaño y forma de la placa, así como la disposición de todos sus componentes y como estarán interconectados entre ellos mediante pistas. Dispone de una herramienta DRC (Design Rule Check) que comprueba que se cumplen unas reglas básicas de diseño, como que estén todos los elementos bien conectados o evitar que existan pistas con muy poco espacio entre ellas. También posee un enrutador automático que genera un posible diseño de las pistas. Ilustración 8: Ventana de trabajo de PCBoards
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 22 KiCad 4. 4.1. Historia KiCad es un programa de software libre cuyo propósito es el diseño de circuitos impresos y su posterior conversión a placa de circuito impreso. Fue desarrollado en 1992 por Jean-Pierre Charras, cuando trabajaba en la IUT (“Instituts Universitaires de Technologie”) de Grenoble, Francia. Desde entonces ha ido evolucionando gracias a colaboradores voluntarios y donaciones externas, entre las que cabe destacar el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear. 4.2. Entornos de trabajo de KiCad Este programa usa un entorno integrado para las distintas etapas del proceso de diseño: Capturas esquemáticas, diseños de circuitos impresos y visualización de componentes. Se pueden añadir librerías con componentes, incluyendo su información importante como características, propiedades, huella, medidas del componente físico,… Estas aplicaciones cumplen las mismas funcionalidades que sus homólogas de MicroSim PSpice. Ilustración 9: KiCad project manager
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 29 Capa de MicroSim Capa equivalente de KiCad SilkTop F.SilkS SilkBot B.SilkS Solder B.Cu Otras Dwgs.User Tabla 1: Equivalencia de tablas 5.4. Arcos Los arcos son segmentos de una circunferencia, definidos a partir de sendos puntos sobre dicha circunferencia. 5.4.1. MicroSim En MircroSim se definen a partir del origen de la circunferencia (origenX, origenY), el radio de dicha circunferencia (R), y sus ángulos inicial y final: alfa, omega (α, Ω). Ilustración 19: Definición de un arco en MicroSim Su manera de representarlo es la siguiente: *arc capa origenX origenY R α Ω grosor 0 OrigenX e origenY se corresponden en la Ilustración 19 con xo e yo respectivamente. Ilustración 20: Ejemplo de arco en MicroSim
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 30 5.4.2. KiCad En KiCad los arcos se definen de una manera distinta, con el origen de la circunferencia (origenX, origenY), radio (R), punto inicial de la circunferencia (posX, posY) y ángulo del arco (β): (gr_arc (start origenX origenY) (end posX posY) (angle β) (layer capa) (width grosor)) Ilustración 21: Definición de un arco en KiCad OrigenX e origenY se corresponden en la Ilustración 21 con xo, yo, y posX e posY con x1, y1 respectivamente. 5.4.3. Transformación Para realizar la transformación, además del cambio de unidades y sistemas de referencia, deberemos aplicar unos simples cálculos trigonométricos. Ilustración 22: Ejemplo de arco en KiCad
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 31 Ilustración 23: Representación trigonométrica para la transformación Δx = R ∗ cos α Δy = R ∗ sen α Operando y sustituyendo tenemos entonces: 𝑝𝑜𝑠𝑋 = 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑒𝑛𝑋 + 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 ∗ cos α 𝑝𝑜𝑠𝑌 = 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑒𝑛𝑌 + 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 ∗ sen α β = Ω − 𝛼 𝑝𝑜𝑠𝑋𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +240 −25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑌𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =190 −25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑜𝑟𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑜𝑟𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 5.5. Textos En este apartado englobamos todos los textos añadidos por el usuario. No se incluyen las referencias de los componentes o su modelo, si vienen fijadas al propio componente. 5.5.1. MicroSim La estructura del texto en MicroSim es la siguiente: *text 0.006 @attribute TEXT= texto display [capa] capa posX posY alineación ángulo tamaño_letra grosor 0 0 0 Ilustración 24: Ejemplo de texto en MicroSim
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 32 5.5.2. KiCad El texto toma la siguiente forma: (gr_text “texto” (at posX posY angulo) (layer capa) (effects (font (size tamaño_letra tamaño_letra) (thickness grosor)))) Ilustración 25: Ejemplo de texto en KiCad 5.5.3. Transformación Para la correcta transformación usaremos los cambios de coordenadas y el cambio de unidades: 𝑝𝑜𝑠𝑋𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +240 −25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑌𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =190 −25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑙𝑡𝑜 á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜_𝑙𝑒𝑡𝑟𝑎𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 = 25.4 ∗ 𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜_𝑙𝑒𝑡𝑟𝑎𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑜𝑟𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 = 25.4 ∗ 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑜𝑟𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 Para las capas, véase la Tabla 1. 5.6. Pasantes Los pasantes, o taladros, son agujeros mecanizados que atraviesan la placa de un extremo a otro. Se utilizan principalmente para anclar la placa a otras superficies. 5.6.1. MicroSim Las pasantes se definen como: *hole Component Solder posX posY radio 0.005 Las capas Component y Solder son las capas origen y final, como siempre van a ser pasantes, es decir, atraviesan todas las capas, siempre van a ser las capas más externas.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 33 Ilustración 26: Ejemplo de pasante en MicroSim 5.6.2. KiCad En KiCad no se dispone de un símbolo del circuito electrónico para representarlo. La solución es incluir un componente llamado “Mounting Hole” que hemos adaptado a nuestras necesidades. Ilustración 27: Ejemplo de pasante en KiCad 5.6.3. Transformación Aplicando la misma transformación de coordenadas y unidades: 𝑝𝑜𝑠𝑋𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +240 −25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑌𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =190 −25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 = 25.4 ∗ 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 5.7. Pistas Una pista es un camino de material conductor (cobre) sobre una base no conductora, que conecta físicamente los pines de los componentes en una placa, de manera que exista continuidad eléctrica entre ellos. 5.7.1. MicroSim La forma de definir las pistas en MicroSim: @seg Solder posXo posYo posXf posYf grosor 0.025 - Ilustración 28: Ejemplo de pistas en MicroSim
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 34 5.7.2. KiCad Las pistas en el fichero .kicad_pcb se describen de la siguiente forma: (segment (start posXo posYo) (end posXf posYf) (width grosor) (layer B.Cu)) Ilustración 29: Ejemplo de pistas en KiCad 5.7.3. Transformación Aplicando la misma transformación de coordenadas y unidades: 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑜𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑜𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +240 −25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑓𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑓𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +240 −25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑜𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =190 −25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑜𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 + 25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑓𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =190 −25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑓𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑜𝑟𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑜𝑟𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 5.8. Vías Son agujeros, o puentes, cuyo diámetro interior está recubierto de material conductor. Se utilizan para conectar eléctricamente pistas de distintas capas de la placa de circuito impreso. 5.8.1. MicroSim Su estructura es: @via Component Solder posX posY tipo_pad angulo De la variable tipo_pad hablaremos más adelante. Ilustración 30: Ejemplo de vía en MicroSim
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 35 5.8.2. KiCad En KiCad se define de la siguiente manera: (via (at posX posY) (size radio_ext) (drill radio_int) (layers F.Cu B.Cu) (net 0)) Ambos radios vienen determinados por el tipo de pad. Por ejemplo: Ilustración 31: Ejemplo de vía en KiCad 5.8.3. Transformación Aplicando la misma transformación de coordenadas y unidades: 𝑝𝑜𝑠𝑋𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +240 −25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑌𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =190 −25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑙𝑡𝑜 5.9. Componentes Son los dispositivos que forman los circuitos electrónicos, conectados entre sí mediante pistas. Cada uno realiza una función concreta, según el tipo de componente. 5.9.1. MicroSim En MicroSim, los componentes vienen definidos en dos partes. La primera es el “footprint” o huella. Esta huella corresponde con la representación gráfica del componente en los circuitos y planos electrónicos. Por norma general, suele coincidir con la planta del dispositivo, es decir, con la proyección ortogonal de la cara superior.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 36 Ilustración 32: Vista de un footprint en Pcbnew Las huellas se definen como un conjunto de líneas que permiten definir esa representación gráfica. Ilustración 33: Ejemplo de footprint en KiCad
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 37 Esta huella va asociada a todos los componentes DIP8 en este caso. Ahora necesitamos saber las coordenadas y orientación de cada componente dentro de la placa. Ilustración 34: Ejemplo de datos de componente de MicroSim Los datos que buscamos se encuentran en la primera línea. *component nombre_componente nombre_footprint nombre_referencia posX posY angulo Component NONE Nombre_componente corresponde al nombre del modelo del componente físico. En este ejemplo es un 555B dentro de los integrados de 8 patillas. Ilustración 35: Encapsulado de 8 patillas Nombre_footprint es el nombre de la huella utilizada para representar gráficamente a este componente. En este caso utilizará el footprint denominado DIP8. Nombre_referencia es un nombre que se asigna a cada componente individual para poder distinguirlos y diferenciarlos en el caso de que existan múltiples unidades de ese modelo. En este ejemplo se le ha llamado Um1. posX, posY y ángulo sirven para definir la posición y orientación del componente. Un dato muy importante a tener en cuenta, es que (posX , posY) marcan la posición del pin 1 ( o pad) en la PCB. Todas las líneas que definen el footprint usan este mismo pad como origen de coordenadas.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 38 5.9.2. KiCad En KiCad de igual manera tenemos el footprint definido como un conjunto de líneas, y también tienen como origen de coordenadas la posición de su pad 1 correspondiente. En la segunda línea podemos ver la información de posición y orientación del componente. Esta posición corresponde de nuevo a la posición donde encontraremos el pad 1. (at posX posY angulo) Ilustración 36: Ejemplo de footprint en MicroSim Recordemos que nuestro objetivo final es obtener una imagen tridimensional de la placa final, y los footprint solo nos proporcionan la representación plana. Para solucionarlo, tendremos que incluir para cada componente la ruta donde está guardado el modelo en 3D de dicho componente, junto a unas variables para ajustar en caso de que sea necesario, tales como posición, escala de tamaño o rotación.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 45 5.11.3. Transformación Aplicando la misma transformación de coordenadas y unidades: 𝑝𝑜𝑠𝑋𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑋𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +240 −25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑌𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 =190 −25.4 ∗ 𝑝𝑜𝑠𝑌𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 +25.4 ∗ 1 2∗ 𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑑𝑖𝑚1𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 = 25.4 ∗ 𝑑𝑖𝑚1𝑀𝑖𝑐𝑜𝑆𝑖𝑚 𝑑𝑖𝑚2𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 = 25.4 ∗ 𝑑𝑖𝑚2𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚 𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝐾𝑖𝐶𝑎𝑑 = 25.4 ∗ 𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝑀𝑖𝑐𝑟𝑜𝑆𝑖𝑚
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 46 Funcionamiento nivel usuario de la 6. aplicación En este apartado vamos a explicar el funcionamiento de nuestra aplicación desarrollada paso a paso, de manera clara y concisa. Para apoyarnos usaremos como ejemplo práctico un archivo “.pca” correspondiente al diseño de un interruptor dinámico, como se muestra en la Ilustración 43. Ilustración 43: Diseño de un intermitente dinámico en MicroSim
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 47 6.1. Instalación Para poder trabajar con el programa, lo primero que deberemos hacer es ejecutar el instalador y seguir las instrucciones pertinentes. Ilustración 44: Ventana del instalador de la aplicación El instalador permite crear un acceso rápido en el escritorio para su fácil acceso, y nos permitirá elegir la ruta de instalación. A mayores requiere la descarga e instalación de Matlab Runtime, una serie de librerías que permiten el correcto funcionamiento de la herramienta. Este paso de la instalación requiere de una conexión a internet y tarda varios minutos. En caso de que la máquina donde estemos realizando la instalación, ya posea estos archivos, el instalador lo detectará automáticamente. Ilustración 45: Detección de Matlab Runtime en la máquina
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 48 Ilustración 46: Estado de la instalación El programa necesita una carpeta que utiliza como destino para guardar toda la información interna, incluyendo las librerías de componentes. Para ello se crea la ruta C:\CacheMatlab y con una variable de entorno se fija como la ruta que utiliza de memoria cache. El propio programa gestiona automáticamente todos estos pasos la primera vez que se ejecuta. Una vez finalizado el proceso, ya podremos hacer uso de la aplicación desarrollada. Ilustración 47: Icono de acceso directo
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 49 6.2. Cargar Archivo En el panel de carga (figura X) tenemos todo lo necesario para leer los archivos “.pca” que hemos generado con PcBoards de MicroSim. Ilustración 48: Ventana principal de la aplicación Lo primero es pulsar el botón “Seleccionar Fichero”. Se abrirá una ventana pidiendo seleccionar el archivo que queremos cargar, donde podremos navegar a través de los directorios para encontrar dicho archivo. Sólo se admitirán archivos con el formato correcto, es decir, “.pca”. Ilustración 49: Pantalla de selección de fichero
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 50 Buscaremos el directorio donde se encuentre el archivo a convertir, en nuestro caso será INT_DINAM_2021.pca y hacemos clic en Abrir. Ilustración 50: Selección de archivo Ahora el programa ya tiene localizado el fichero, y aparecerá su ruta completa en el campo de la derecha. Asimismo, el botón de “Cargar Fichero Seleccionado” pasará a estar habilitado. Ilustración 51: Carga de fichero
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 51 Ya solo nos queda pulsar en el botón “Cargar Fichero Seleccionado” para que la aplicación lea toda la información necesaria y la guarde internamente. En el panel de “Configuración” aparecerán todos los componentes encontrados en la lista de la izquierda, y también se habilitarán las opciones de rotación y de selección del archivo creado. 6.3. Selección de Modelos Ahora centraremos nuestra atención en las dos listas del panel central “Configuración”. Como hemos mencionado, en la lista de la izquierda aparecerán nombrados todos los componentes que se han encontrado en la librería interna de nuestro programa. Este nombre corresponde al nombre asignado a ese componente en MicroSim PSpice. En la lista de la derecha se mostrarán todos los modelos de KiCad asociados al componente de la lista izquierda seleccionado actualmente. Ilustración 52: Lista de componentes y modelos asociados En la mayoría de los casos, para cada componente de MicroSim corresponde un único modelo de KiCad. Sin embargo, puede ocurrir que haya varios que correspondan al mismo footprint. Esto es debido a que MicroSim trabaja con planos (dos dimensiones) y nosotros queremos obtener un modelo tridimensional. Como no tenemos datos sobre la altura de los componentes o su forma pueden existir varios modelos que encajen en las dimensiones del footprint. Un caso claro son los condensadores verticales, de los cuales conocemos su diámetro y su distancia entre pines, pero puede haber varios de distintas alturas.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 52 Ilustración 53: Modelo de un condensador En nuestro ejemplo, nos pasa un caso similar con el condensador CK05. Ilustración 54: Selección de modelos Durante la creación del prototipo de la placa de este interruptor dinámico, percibimos que este componente disponía de dos tipos disponibles que encajaban en nuestro footprint: Encapsulados y de disco. Ilustración 55: Distintos encapsulados
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 53 Ilustración 56: Modelo 3D de encapsulado Ilustración 57: Condensadores de disco Ilustración 58: Modelo 3D de un condensador de disco Al disponer de ambos modelos en nuestra librería, tenemos la libertad de poder escoger que modelo queremos aplicar a cada placa.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 54 Por defecto siempre aparecerá seleccionado el primer modelo disponible de la lista, pero siempre es aconsejable revisar todos los componentes y comprobar que, si hubiese varios modelos, seleccionamos el más acorde a nuestros intereses. 6.4. Guardar Archivo Una vez satisfechos con nuestras elecciones, vamos a guardar el archivo final para comprobar los resultados obtenidos. Para ello tenemos en el panel de “Guardado de Fichero” dos botones. Ilustración 59: Guardar fichero El primero creará una ventana que nos pedirá el nombre y la ruta del archivo que creará el programa, de manera muy similar a seleccionar el archivo que cargábamos. Ilustración 60: Nombre del archivo final
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 61 Ilustración 73: Potenciómetro en su posición correcta Ilustración 74: Cara superior del modelo 3D de la placa corregida
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 62 Ilustración 75: Cara inferior del modelo 3D de la placa corregida Una vez confirmado que la rotación es la acertada, podemos utilizar el botón “Aplicar en librería” para que ese modelo seleccionado siempre aparezca con esa rotación por defecto, corrigiendo así el problema inicial. Este ángulo no marca la orientación final, si no que se suma al ángulo inicial que tenga marcado en la librería, por defecto 0º. A continuación mostramos en la Ilustración 76 una imagen del prototipo físico construido a partir del archivo utilizado en este ejemplo, para que podamos apreciar la precisión del modelo tridimensional con el resultado final. Ilustración 76: Prototipo físico final
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 63 6.7. Selección de idioma El programa viene implementado en dos idiomas, castellano e inglés. Para cambiar de idioma, tan sólo habrá que pulsar en la bandera correspondiente, situadas en la esquina superior izquierda, bajo la barra de herramientas. Ilustración 77: Selección de Idioma Ilustración 78: Ventana principal traducida al inglés 6.8. Guía de Usuario En la barra de herramientas, dentro de “Ayuda”, encontramos la opción “Guía de Usuario”, que nos abrirá automáticamente un PDF con un manual de usuario donde poder aprender el funcionamiento de esta herramienta. Ilustración 79: Guía de Usuario
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 64 6.9. Añadir componentes a la librería Puede darse el caso de que alguno de los componentes existentes en la placa no se encuentren definidos en la biblioteca actual. Cuando esto ocurra, al presionar el botón de “Cargar fichero seleccionado” aparecerá una ventana emergente advirtiéndonos sobre ello, y enumerando todos los componentes que no se hayan encontrado. Ilustración 80: Mensaje de componentes no encontrados La herramienta está diseñada para poder ampliar su librería de forma progresiva, de modo que una vez añadido un nuevo componente ya lo reconocerá de manera automática para todos los futuros archivos con los que trabajemos. A continuación se describirá el proceso para añadir un nuevo componente. Lo primero que necesitamos es el modelo de KiCad que corresponda con el footprint de MicroSim que estamos buscando. Tenemos dos posibles sitios donde buscarlo. El primero es dentro de las propias librerías básicas de KiCad. Para ello, abrimos el KiCad Eeschema y añadimos cualquier componente, por ejemplo una resistencia. Ahora accedemos a “Asignar Huellas…” dentro de la opción “Herramientas” de la barra de opciones superior.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 65 Ilustración 81: Asignación de huellas Tras cargar todos los modelos de la librería, proceso que puede llevar unos minutos, aparecerá la siguiente ventana. Ilustración 82: Librerías de footprint de KiCad En la parte izquierda, bajo la etiqueta “Librería de huellas”, se hayan distintas categorías de componentes para facilitar la búsqueda, como pueden ser resistencias, condensadores, diodos, conectores, etc. En la parte derecha, bajo “Filtered Footprints” se encuentran los modelos dentro de esas categorías. También se pueden filtrar y buscar modelos por palabras clave o número de patillas.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 66 En nuestro caso estamos buscando RL07, que es una resistencia THT, asique seleccionamos esa categoría. Para saber cuál es el modelo correspondiente de los muchos existentes, necesitamos saber las medidas de su footprint. Para ello, lo podemos medir desde PcBoards de MicroSim. Ilustración 83: Footprint de RL07 en MicroSim Recordemos que MicroSim trabaja en pulgadas, y KiCad en milímetros. Para que no haya confusiones vamos a “Tools” y pinchamos en “Options”. Ilustración 84: Menú de herramientas Dentro de la ventana emergente, marcamos como unidad de medida los milímetros.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 67 Ilustración 85: Mediciones en milímetros Ahora usaremos la funcionalidad de medida, dentro de “Tools” y “Measure”, o Ctrl+M como acceso rápido. Ilustración 86: Herramienta de medición en MicroSim Con las medidas de nuestro componente anotadas, volvemos a la asignación de huella de KiCad. Aunque la mayoría de los modelos tienen nombres significativos incluyendo sus medidas, es mejor asegurarse. Para ello, una vez encontrado el posible candidato hacemos clic derecho sobre él y “View footprint”.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 68 Ilustración 87: Ver footprint detallado En la nueva ventana podremos estudiar el footprint con detenimiento y utilizar una regla de la barra de herramientas izquierda para poder verificar que todas las medidas se corresponden con nuestro footprint de MicroSim. Ilustración 88: Herramienta de medición en KiCad También tenemos una herramienta en la parte superior para poder ver su modelo en tres dimensiones.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 69 Ilustración 89: Herramienta Visor 3D Ilustración 90: Modelo 3D de la resistencia RL07 Una vez encontrado el modelo debemos ir a la ruta donde se encuentra ese archivo. Para ello vamos al directorio donde esté instalado KiCad y seguimos el siguiente camino: C:\Program Files\KiCad\share\kicad\modules Ahora vamos a la carpeta de la categoría donde se encontraba el modelo y lo buscamos.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 70 Ilustración 91: Archivo de la librería de KiCad Deberemos copiar ese archivo y pegarlo en la carpeta “_Libs” dentro del directorio de nuestra herramienta. La ruta completa es: C:\CacheMatlab\mcrCache9.1\Conver0\Archivos\_Libs Esta ruta es fácilmente accesible desde la aplicación, accediendo a “Abrir ruta de librería” dentro del menú “Ajustes”. Ilustración 92: Abrir ruta de librería Ahora que ya tenemos el modelo sólo queda volver a la ventana principal y el menú “Ajustes”, hacer clic en “Añadir Componente a Librería”.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 77 posición y orientación. Buscamos la línea que contenga la palabra REF**, y sustituimos esa y la siguiente por todos los datos del nombre de referencia correspondientes. También modificamos todas las líneas que incluyen información de los pads, con la que hemos leído y modificado del fichero .pca, prestando especial cuidado con usar el formato correspondiente según el tipo y forma de los pads, asegurándonos también que todos los giros que se aplican al componente (orientación en la placa, rotación inicial de la librería y rotación aplicada por el usuario) se aplique también de manera correcta a la orientación de los pads. Cuando ya están todos los elementos escritos sólo nos queda escribir el cierre del archivo para que mantenga el formato correcto. 7.8. Añadir Componente Esta funcionalidad se encarga de añadir los nombres introducidos por el usuario en el fichero de Correspondencias.txt mencionado anteriormente. Este fichero puede ser modificado de manera manual abriéndolo con cualquier editor de texto, pero hay que tener cuidado de mantener el formato intacto. Si no encontramos el componente en las librerías básicas de KiCad, tendremos que buscarlo online. Buscando el nombre del modelo, por lo habitual, aparecerán varias páginas web de proveedores donde nos permiten descargar el modelo 2D (el footprint) y el modelo 3D. Necesitaremos ambos. Recordemos que los footprint tienen que guardarse en la carpeta “_Libs” de nuestra aplicación, mientras que los modelos 3D se guardan en su carpeta correspondiente dentro de la ruta: C:\Program Files\KiCad\share\kicad\modules\packages3d Como ejemplo, añado un enlace a un proveedor que nos permite descargarnos los modelos de un conector de 10 pines: IPT1-120-09-S-D footprint & symbol by Samtec | SnapEDA Otros problemas que pueden surgir, es que el modelo aparezca en la librería de KiCad, pero no exista modelo tridimensional, porque aún no están completos o implementados. Añado un enlace a una página donde se encuentra la mayoría de dichos componentes. También podemos descargarlos de proveedores, como hemos explicado.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 78 kicad-library/modules/packages3d at master · KiCad/kicad-library · GitHub Otra opción es acudir a bibliotecas de modelos 3D, donde podremos encontrar diversos modelos, por ejemplo la siguiente: Popular models | 3D CAD Model Collection | GrabCAD Community Library Por último destacar que, con todos los conocimientos de cómo se definen las líneas, arcos y pads, el usuario podría modificar modelos ya existentes e incluso crearlo de cero. Mientras tome de referencia la estructura de los otros modelos, nuestro programa será capaz de interpretarlos y añadirlos a la placa de forma satisfactoria.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 79 Posibles mejoras para futuras versiones 8. Al haberse diseñado y programado la aplicación de una manera tan lineal y organizada, es muy sencillo implementar más funcionalidades que complementen la estructura base creada. Una posible mejora sería añadir una ventana donde mostrar una imagen del modelo actualmente seleccionado, para que el usuario tuviera una guía más visual que facilitase su elección. Dicha ventana podría integrarse justo debajo del menú de rotación y cargaría imágenes que deberían descargarse y guardarse de la misma forma que los modelos de la biblioteca. Ilustración 97: Posible localización de pre visualización de modelos Otra funcionalidad que podría ser de ayuda al usuario, es añadir una opción dentro de la barra de herramientas que abriese en una ventana de Windows la carpeta donde se encuentra la librería interna de la aplicación, para ahorrar al usuario el tiempo y esfuerzo de tener que buscarla manualmente.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 80 Resultados y conclusiones 9. Una vez creada la aplicación, se realizaron pruebas con distintas placas para asegurarnos de su correcto funcionamiento. Pudimos observar que, con tan solo añadir los componentes que no estuviesen en nuestra librería, el programa generaba la placa tridimensional con total precisión. Con el uso, esta librería crecerá de manera gradual, aumentando así la probabilidad de que la herramienta genere el fichero final con menor esfuerzo por parte del usuario. A continuación mostramos varios ejemplos de las placas generadas con MicroSim 8.0 y los resultados finales obtenidos por ambas capas para apreciar todos los detalles. Ilustración 98: IC_TFG_1.pca en MicroSim
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 81 Ilustración 99: Visualización cara superior IC_TFG_1.kicad_pcb en KiCad Ilustración 100: Visualización cara inferior IC_TFG_1.kicad_pcb en KiCad
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 82 Ilustración 101: IC_2021.pca en MicroSim Ilustración 102: Visualización cara superior IC_2021 en KiCad
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 83 Ilustración 103: Visualización cara inferior IC_2021 en KiCad Ilustración 104: Prototipo físico final de la placa IC_2021
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 84 Consideramos que los objetivos han sido alcanzados, puesto que la aplicación desarrollada cumple con su función de obtener la vista tridimensional de la placa de circuito impreso original manteniendo todos sus elementos y características. Además, la interacción creada entre la herramienta y la librería de modelos creada soluciona de manera eficaz el problema de tener que contar con una base de componentes limitados, sin tener que acceder al código base para ampliar el número de componentes. Las funcionalidades adicionales, como el reajuste de orientación de componentes, añadir nuevos modelos a la librería desde la aplicación o la variedad de idiomas, permite al usuario un uso más completo, sencillo e intuitivo de la herramienta. Por otra parte, el estudio en profundidad realizado sobre los archivos de formatos “.pca” y “.kicad_pcb” me han permitido llegar a entender, saber interpretar e incluso modificar dichos archivos con soltura sin tener que acceder a sus interfaces correspondientes.
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 85 Bibliografía y referencias 10. DPTO. ELECTRÓNICA Y ELECTROMAGNETISMO. Introducción a MicroSim PSpice®: Descripción del entorno, Universidad de Cádiz Design_Eval_8.fm (mfbarcell.es) MicroSim Schematics User Guide Schematics User's Guide (mfbarcell.es) DPTO. ELECTRÓNICA Y ELECTROMAGNETISMO. Simulación de circuitos con Pspice, Universidad de Sevilla 01Intro_Microsim.PDF (csic.es) Electronic Design Methodology In Lab Experiments Universidad de Sevilla. Escuela Universitaria Politécnica 002.p65 (csic.es) FABIÁN ACQUATICCI. Introducción al Diseño de Circuitos Electrónicos, Universidad de Buenos Aires intro1_v13 (uba.ar) Miguel Pareja Aparicio. Diseño y desarrollo de circuitos impresos con KiCad, 2010 Creating a 3D model for Kicad Creating a 3D model for Kicad - Workshopshed
Visor 3D para placas de circuito impreso Daniel Álvarez-Campana Medina Página - 86 Anejos 11. En los anejos adjuntos a esta memoria podemos encontrar: 1. El código fuente de la aplicación. Esto incluye la función principal y todas las funciones secundarias que utiliza, así como los diversos archivos necesarios para su funcionamiento (como guía de usuario, o logos utilizados en la interfaz). 2. El archivo “Instalador.exe”. Se trata de un ejecutable que permite la instalación completa de la aplicación para cualquier usuario. 3. El archivo “Manual_Usuario”, donde se describe paso a paso todo el funcionamiento de la aplicación de manera clara y concisa. 4. El archivo “Lista_Modelos.xlsx”, un Excel que contiene en una tabla todos los componentes comprendidos actualmente en la librería interna del programa.