PCB + Arduino, funcionará? (novato)

Buenas tardes,

Primero que nada agradecer tu tiempo al leer este post. Es fantástico poder aprender de gente con más experiencia como la que frecuenta estos foros.

Al grano:

Tengo un proyecto algo especial, la función principal del proyecto es detectar el orden en el cual se efectúa una serie de movimientos de un imán. Estoy usando 9 módulos sensor Hall KY003 (para las 9 posiciones válidas del imán). De forma adicional, tengo un módulo ESP8266 para notificar la actividad del imán a un servidor broker en mi red local, un convertidor de voltaje linear LD1117T a 3.3v para el ESP8266, un arduino Nano, y dos salidas para 2 tiras de led 2812b (alimentados desde la misma PCB). En protoboard el proyecto funciona de lujo, pero usé para él dos de enchufe normal de 12v y los convertí a 5v con un "buck converter" para protoboard.

Hasta aquí correcto, mi duda es la siguiente: Dado lo aparatoso que era usar los dos tranformadores decidí pasar a una fuente de alimentación (Switched Power supply ) a 5v y 6A de salida:

Bien, resulta ser que esta fuente solo tiene un borne positivo y otro negativo de salida regulada, mi intención es sacar dos pares de cables de cada uno de los terminales para poder conectarlos al PCB que diseñé mediante conectores de tornillo normal (3A rated). Así también dividir la corriente que circulará por cada una de mis traces y evitar aumentar el peso en cobre y así también el precio de producción.

El ancho de mis traces en la PCB es el correcto (según algunos "trace widht calculators" que encontré por internet) y teniendo en cuenta que por cada trace circulará un máximo de 2A cuando los LEDS estén a máximo brillo en color blanco.

Al diseñar la PCB y leer bastante por internet vi que utilizar un "Ground plane" era lo más util y más facil para evitar pasar muchas traces por la PCB, intenté usar sobre todo la capa más de arriba de la PCB y así dejar la segunda capa para un ground plane, pero en alguna de las conexiones me fue imposible y tuve también que usar la parte de abajo.

La conexión de 12v out es simplemente para conectar una cerradura eléctrica, tiene un ground plane aparte.

Funcionará el circuito? Tendré problemas de alimentación? Creeis que el diseño en general será estable?

Cualquier consejo se agradece, al igual de cualquier nota informativa que me ayude a mejorar y a entender mejor todo este fantástico mundo de la electrónica digital.

Adjunto diagramas y vistas del PCB

Espero no hayas enviado a hacer ese PCB no porque este MAL sino porque podría estar mejor.

Hay cosas en el routeo que no comparto, se nota que usaste el AUTOROUTER porque pistas como la que sale del pin +5V del NANO no tienen sentido ya que el DRC deberia haberte dado una advertencia de que estaba demasiado proxima a A7.
Asi mismo veo otros problemas similares.

Las tiras tmb deberian tener capacitores de desacople porque tendrán picos de corriente importantes y debes evitar que todo eso se propague en el PCB.

Otra ruta que para mi esta mal es D3 a DIN del Relay. Sale muy inclinada y condiciona al pin de 3.3V
Las pistas pueden salir rectas a 90 grados y luego con tranquilidad girar.

Ya que el conector KY-003 solo conecta los sensores de efecto HALL que problema habria en hacer un impreso mas simple sin vias entre ambos layers y distribuir los sensores D6 a 10 de manera invertida?

Son detalles y no constituyen errores.
Las pistas que salen inclinadas si son errores y deberías corregirlas.

Buenas noches Surbyte,

Muchas gracias por tu respuesta!

Mejoraré el PCB con tus consejos, preguntarte/aclarar alguna cosa:

Los capacitores para las tiras están puestos, entre el + y GND de cada una de las dos tiras. O te refieres a algún otro tipo de capacitor y mi falta de conocimiento me está jugando una mala pasada?

Toda la razón con las pistas que incomodan, lo cierto es que no hice autorouteo sino que es un fallo mío (novato...), las corregiré!
Había leído que hay que evitar las pistas a 90º, es cierto eso?

Con respecto a los ky003 cambiaré el layout de los pins para evitar las vias, había pensado en ello pero quería hacer pruebas y ver si eso también sería valido según el criterio de alguien que sepa más que yo.

Con respecto a la alimentación, funcionará sin problemas de la manera descrita arriba?

Gracias por todo, en cada respuesta aprendo algo!

No hay problema en que las pistas estén a 90°, lo que no es aconsejable es que quede el "codo" en punta para evitar lo que se llama justamente "efecto punta". Un excelente ejemplo de como debería ser es como lo hiciste con la pista que sale del pin D7, justo antes de lo que sería un quiebre a 90°, hacer uno pequeño a 45° para evitar que quede en punta.

Revisa, porque no se si es correcto, que la masa de los terminales 12VOUT y T3 está aislada del resto.

Edito: Si veo que es correcto de acuerdo a los esquemas pero no sé si es correcto funcionalmente.

Hi,
Otra sugerencia es de tratar de poner los conectores en linea a la orilla de abajo de la tarjeta para que se te haga mas facil hacer las conecciones. Por ejemplo poner todos en una linea T1,T2 ,T3, 12 vols, 8 leds 16 leds y si es posible el conector KY003 . Tambien anadirle un condensador de .1 ufd lo mas cercano al pin de Vcc y ground. Este elimina los ruidos de alta fecuencia que se genera cuando ties switching digitales como los micro.Solamente una sugerencia.

Buenas tardes expertos,

He seguido alguno de vuestros consejos y he llegado a que la PCB se viera como la que adjunto, creo que está bastante mejor, muchas gracias!

De forma adicional, gracias tauro y gatul por vuestros comentarios. Con respecto a los 12v con +/- aparte lo hice así a propósito ya que de ahí alimentaré una cerradura eléctrica de 12v, accionada por el relay conectado a Arduino.

Al estar el relay y arduino compartiendo GND no debería haber problema, cierto? Considerándolo como un circuito aparte que, sin el relay, está abierto hasta que le de la señal al relay.

Aún así, sigo sin saber si mis líneas están correctas con respecto a la alimentación desde la fuente que mencionaba (sacando dos cables de cada terminal y conectándolos a la PCB), o si mi ancho de línea es el indicado. He usado 1,1mm para las conexiones de los leds teniendo en cuenta que es capa exterior, que la longitud de las traces no es mayor a 30mm y que el amperaje máximo que circulará por ahí será de 2A COMO MUCHO, y durante unos segundos.

Como siempre, agradezco vuestro gran esfuerzo y dedicación a solucionar las dudas de los que aún estamos aprendiendo poco a poco :slight_smile:

Un saludo!

Hi,
Sugerencia rota el C1 y C2 a la derecha y hacercalos mas cerca de los terminales TY y T2 esto te va permitir conectar los voltajes + y negativos con una line horizontal con los conectores.Luego mueve el U2 a la izquierda para que los positivos queden en una linea resta y los unes.Otra cosa es que los eyelets cuadrados indican el positivo tienes que invertilos. Luego mueves la linea del voltaje 5 voltios que va al micro ponla en forma de linea recta y conecta la linea del 5 voltios que va desde el relay a los 5 voltios penpendicular a la linea del los 5 voltios que va al micro.Esa coneccion parece una via de tren como la tienes. Tambien tienes que considerar que posiblemente tengas que anaadirle un hetasink al regulador porque es posible con la carga que pueda tener vaz a necesitar un disipador de calor y donde esta se ve un poco dificil de hacerlo.Otra sugerencia en vez de usar el regulador que tienes usar un LM338 que es bien robusto de 5 amperios pero necesita un resistencia de 270 ohmios una variable de 1K para adjustarlo al voltaje requerido. Yo uso el LM338 en todos mis projecto pues casi siempre terminas anadiendoles mas componentes. Es solamente una sugerencia. La mayoria hace los projectos para hoy pero no piensan si en futuro tienen que anadirle mas componentes. Estas son solamente sugerencias.

Porque no subes el archivo PCB e indica con qué programa lo has hecho.
Asi @tauro, @gatul y yo te damos nuestras "versiones".
Creo que será altamente instructivo para ti tener visiones diferentes a cómo lo haces.

Estoy muy de acuerdo con @tauro en tenes mejor distribuidos los conectores de manera má comoda.
Creo que estas consumiendo demasiado PCB inutilmente y aún se pueden mejorar algunas pistas.
SOn detalles, estoy seguro que todo funcionará bien, pero en el afan de pulir siempre se puede sacar mas brillo.

Buenas noches compañeros,

Genial idea surbyte! gracias por tu colaboración!
Adjunto json para importarlo en EasyEDA.

@tauro el regulador de voltaje tiene espacio para un heatsink, de ahí que el espacio que hay hasta el esp8266 sea tan grande, lo único que me queda un poco “cerca” (unos 8mm) del Nano. Lo que hice fue imprimir el circuito en papel y colocar componentes por encima del routeo, para ver si todo cuadraba.

Utilizo el LD1117T ya que es un proyecto que seguro no se moverá y se quedará tal y como es, el hecho de que me de un voltaje estable de 3,3v sin fructruaciones y con tanta simplicidad me es muy útil como novato que soy. En su tiempo leí sobre el LM338 pero esto me pareció más práctico.

No tengo palabras para agradecer suficiente vuestro esfuerzo en que aprenda mejor.

Un saludo,

PCB_2020-12-05_18-05-59_2020-12-08_00-16-21.zip (23.5 KB)

Buenas tardes expertos,

Habéis podido mejorar el circuito? Ando muy pendiente ya que tengo el proyecto parado pendiente de seguir aprendiendo y seguir vuestros ejemplos en futuras PCB.

Gracias!

Buenas tardes,

Me encuentro con la siguiente duda de novato:

Tengo un proyecto el cual quiero realizarlo en una PCB de 2 capas como máximo. Quiero usar también un ground plane para evitar ruidos entre mis sensores. Debido a limitaciones de espacio y de layout, tengo que usar una pequeña parte de mi ground plane para pasar traces a los sensores por medio de vias (Las traces de los sensores es imposible pasarlas por una sola capa sin que hagan intersección entre ellas).

Sería posible hacer esto? Sé como hacerlo desde el punto de vista de diseño en EASYEDA, pero no sé si será muy funcional "cortar" ese ground plane de mi segunda capa del PCB para enrutar mis componentes a la vez.

Gracias de antemano,

Es perfectamente válido.
Incluso podrías plantearte la conveniencia de hacer el ground-plane con una lámina de cobre (similar al papel aluminio de cocina) que puedes adherir a la placa (con algún aislante, claro) y luego soldar a algún punto de masa.
Ground-planes de ese tipo puedes encontrar bajo la pantalla de los celulares, por ej..

Buenas noches,

Muchas gracias por tu respuesta @gatul.

He seguido esa idea de diseño y me ha salido lo adjunto.

La idea es usar los conectores rj45 para evitar cablear 4 sensores MFRC522 (RFID) que se comunican entre ellos mediante SPI (no estoy usando I2C). Cada uno de los conectores lleva las 7 conexiones necesarias para hacer funcionar cada uno de los módulos. El nano se encarga de la lectura del monitor serie y hace a la vez de driver para unos LEDS 2812b(5v).

He usado líneas de 1,1mm para alimentación (Lo voy a conectar a un "Switched power supply" de 5v) con conexión directa a la fuente mediante terminales de tornillo. Aparte, alimentaré los 12v desde un transformador de pared de los normales y corrientes de toda la vida (esta conexión de 12v está separada ya que ahí conectaré una cerradura eléctrica). He hecho mis cálculos para el ancho de las traces a temperatura ambiente según amperaje y 1,1mm está algo por encima de lo mínimo requerido asi que no debería haber problema. Lo he dividido en diferentes lineas directamente desde el PSU para no tener que ensanchar las traces al tener que cargar más amperaje para los LEDS.
He usado un par de condensadores de cerámica de 100nf para el desacople tanto en el esp como en el arduino.
Los condensadores de la linea de LEDs son de 1000uf electroíticos (que es lo que recomienda la datasheet).

De manera adicional, un convertidor de voltaje lineal a 3.3v para los módulos RFID y para un módulo ESP8266-s1 que estará comunicando los inputs de los lectores al Nano y a su vez a un servidor broker en mi red local.

He usado 10mil como enrutado para mis lineas de data (las más finas de la PCB) y 16mil para las líneas que van a los módulos.

En la capa de fondo tengo un ground plane entero (cortado donde iría la antena del ESP8266).
Como mencioné en mi primer post, imposible routear los puertos rj45 sin "invadir" el ground plane. Creará esto algún problema debido a las vias y al enrutado de la parte de abajo del PCB?

Si ves algún fallo o me podrías dar algún consejo para mejorar siempre es de agradecer.
Un saludo,

Seria bueno que ademas de mostrar una captura del pcb subas el archivo para poder enviarte alguna sugerencia.
Cierto es que con las fiestas no pude responderte. Empecé con la tarea y luego la interrumpi porque llevaba mucho tiempo y tenía que continuar con trabajos personales.

Adjunta el archivo para poder ayudarte, incluye tambien el esquema.
Creo que comentes algunos errores mas alla que este bien el PCB en líneas generales.
Esto es lo que no haría:

  1. puentes en diagonal.
  2. No pasaría tan cerca de vías.
  3. Siempre salir a 90 grados y no en ángulo de un pin.

Resolviste el PCB?

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