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Diseño de una Punta Logica

Resumen: En el ámbito de circuitos digitales, como en el de analógicos, es necesario contar con un dispositivo que permita la visualización de su comportamiento concreto.(V)
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Autor: CollegePark

Objetivo

 

Después de haber llevado satisfactoriamente la sección el participante conocerá:

 

  • Lo que es una punta lógica y sus aplicaciones.
  • Lo que es un circuito impreso.
  • Métodos principales para la construcción de circuitos impresos.
  • Material y equipo necesario para la construcción de un circuito impreso por el método de laboratorio.
  • La técnica y construcción de un circuito impreso por el método de laboratorio.

Introducción Teórica

 

En el ámbito de circuitos digitales, como en el de analógicos, es necesario contar con un dispositivo que permita la visualización de su comportamiento concreto.

Mientras  que en los circuitos de carácter analógico, el dispositivo adecuado es por lo común un multímetro, en cualesquiera de sus versiones, en los circuitos digitales, ya que solo se tienen dos niveles de potencial de corriente continua designados cero lógico (aproximadamente cero volts) y uno lógico (con un valor de tensión de 5 o mas volts)  En general, solo es necesario disponer de un dispositivo que permita detectar y presentar en forma adecuada la presencia de estos dos niveles de energía.

 

El dispositivo que lleva a cabo las funciones anteriores es designado punta lógica, y empezara construyendo el circuito impreso que servirá de base para el montaje final de proyecto.

 

Circuitos Impresos

 

Definición. Desde hace bastante tiempo, la forma rápida y muy practica de realizar las conexiones entre las diferentes componentes de un circuito eléctrico, es el circuito impreso.

 

Esta construido a partir de una placa de material aislante de aproximadamente 1.6 milímetros de grosor que tiene depositado en uno de sus lados una fina capa de cobre. Este material recibe el nombre de fenolico.

 

Las componentes se montan físicamente del lado aislante y se hacen pasar sus terminales a través de perforaciones que se realizan en la placa de material fenolico.

 

La conexión eléctrica se lleva a cabo utilizando pistas conductoras del lado de cobre que se diseñan y procesan para tal fin utilizando diferentes métodos; dependiendo principalmente esto ultimo de la cantidad y calidad deseada.

Construcción de Circuitos Impresos

 

En general, para la elaboración de los circuitos impresos se emplean  técnicas de serigrafía, fotográficas o de laboratorio, de acuerdo a las necesidades particulares del usuario.

 

Sin embargo, el procedimiento en general es el mismo y consiste en proteger de laguna forma la superficie de las pistas conductoras ya diseñadas y someter dicha placa a una solución química que reacciona con el cobre que no esta protegido y que al eliminarlo, forma las pistas deseadas del lado conductor.

 

Construcción de un Circuito Impreso por el Método de Laboratorio

 

a) Justificación de su Empleo.

Este método se aplica cuando se desea hacer una sola pieza en forma rápida y sin importar la calidad de la misma.

Generalmente es usado en el laboratorio, en el desarrollo de algún proyecto.

En esta sesión el participante construye un circuito impreso por este método como parte introductoria a este campo.

 

b) Materia y Equipo Necesario.

Para la elaboración de un circuito impreso por este método se requiere el siguiente material y equipo. (lista siguiente).

 

Material y Equipo Utilizado.

 

1.- El diseño de las pistas conductoras.

2.-Una pieza de material fenolico de las dimensiones requeridas.

3.- Una broca de medida 1/22 de pulgada.

4.- Lija para madera fina.

5.- Lija de agua fina.

6.- Percloruro de hierro en solución liquida.

7.- Un marcador de tinta permanente.

8.- Dos recipientes con solvente (thinner).

9.- Un recipiente de material plástico para procesar.

10. Un par de guantes protectores.

11.- Una servilleta de papel o pedazo pequeño de estopa.

12.- Un taladro eléctrico o manual.

13.- Una navaja delgada y afilada.

14.- Un arco con segueta de diente fino.

15.- Cautin Eléctrico. (40 watts)

16.- Soldadura Eléctrica.

17.- Pasta para Soldar.

 

Componentes utilizados

 

1 resistencia 150 ohms 1/4 de watt.

2 resistencia 470 ohms 1/4 watt.

1 resistencia  82 Kilo ohms 1/4 watt.

1 Transistor bipolar MPS2222

1 Diodo Emisor de luz. Color verde.5MM

1 Diodo Emisor de luz Color Rojo. 5MM

1 Circuito integrado 74LS02.

1 Base para circuito integrado

2 Caimanes (rojo/negro)

1 Punta (banana).

Desarrollo

 

1. Cortar un pedazo de material fenolico de las dimensiones deseadas (2.5 x 8 cm)

2. Con la lija para madera quitar las asperezas del contorno del material ocasionadas por el corte.

3. Con la broca realizar las perforaciones requeridas para montar los componentes de acuerdo al diseño de las pistas.

4. Con la lija de agua fina, pulir la superficie del lado de cobre de la placa.

5. Limpie con un poco de estopa o un trozo de servilleta. la superficie de cobre pulida, a fin de eliminar las partículas de cobre resultantes.

6. De aquí en adelante no debe tocarse el material fenolico del lado del cobre.

7. Transferir el diagrama eléctrico al material fenolico utilizando un marcador de tinta indeleble para dibujar las pistas

8. Revisar perfectamente el circuito eléctrico impreso en el material fenolico, si esta correcto, colocarlo en el recipiente para procesarlo. Si se encuentra algún error en el dibujo corregirlo cuidadosamente con el filo de la navaja.

9. Vaciar en el recipiente de plástico una cantidad d percloruro férrico. Suficiente para cubrir totalmente la placa a procesar.

10. Agitar periódicamente el recipiente con movimientos delicados, a fin de acelerar el proceso (1 hora).

11. Cuando el proceso haya terminado observe que las pistas quedan libres entre si.

12. Con precaución y utilizando los guantes sacar el circuito del recipiente y lavarlo con agua para eliminar la sustancia química empleada.

13. Una vez seca la placa, introducir la mitad de ella a uno de los recipientes con thinner, sosteniéndola por el extremo opuesto y agitando suavemente para remover la tinta. repetir el procedimiento para el otro extremo.

14. Humedecer una bola pequeña de estopa o servilleta con thinner limpio del otro recipiente de solvente y limpiar los residuos de thinner entintado de la placa.

15. Dejar secar la placa limpia al aire libre.

16. Una vez que se verifica el buen estado del circuito impreso (material fenolico), se procede a localizar la posición de los elementos eléctricos, mediante el diagrama eléctrico y pictórico.

17. Una vez localizada la posición de cada uno de los elementos, se montan en el circuito impreso fabricado.

18. Usando soldadura eléctrica de estaño y cautin eléctrico (40 watts max.), se soldan los componentes, verificando antes la polaridad de los diodos (led), la correcta polarización de transistor y el montaje de circuito integrado.

19. Una vez realizado lo anterior, se procede a efectuar pruebas para verificar su buen funcionamiento.

20. A continuación proceda a efectuar las mediciones de voltaje y componentes de la hoja de reporte.

 

Diagramas

 

Diagrama Eléctrico

 

Diagrama Físico

  R3 resistencia 150 ohms 1/4 de watt.

R1 resistencia 470 ohms 1/4 watt.

R2 resistencia 470 ohms 1/4 watt.

R4 resistencia  82 Kilo ohms 1/4 watt.

T1 Transistor bipolar MPS2222

D1 Diodo Emisor de luz. Color verde.5MM

D2 Diodo Emisor de luz Color Rojo. 5MM
IC1
Circuito integrado 74LS02.


Guia para el dibujo de las pistas del lado de cobre, y entintado de las mismas para economizar solucion quimica.

 

 

 

Conclusiones

 

 

Es muy necesario el contar con herramientas necesarias para revisar, diseñar, etc los circuitos electricos o electronicos, algunas de estas herramientas son el voltmetro, el ampermetro, el ohmetro o conjuntamente que seria el multimetro, y una nueva herramienta aunque no tan comun de ver es la punta logica, esta nos sirve para ver los estados de los circuitos integrados (CI) lo que son los "0" y "1" (verdadero o falso), es muy necesaria pues nos ayuda a determinar el funcionamiento de los CI.

Esta herramienta es muy sencilla de armar y el costo es minimo, en la primera sesion de la elaboracion de esta, primeramente hay que dibujar el circuito donde van a ir soldados los componentes, este procedimiento es sencillo aunque laborioso debido a que hay que tener cuidado de que nuestras pistas o lineas de conexión no vayan a hacer circuito corto, en el caso de las pistas las mas dificiles de dibujar son las cercanas al CI debido a que tenemos muy poco espacion entre terminal y terminal.

Una vez dibujadas, perforadas la tablilla de material fenolico se pone en el acido para que se elimine el cobre. Es recomendable solo poner la tablilla y hacer que el acido haga su parte durante una hora para tener el mejor resultado.

 

Ya lista la tablilla solo es seguir el esquema fisico y poner los componentes verificando que el CI este en posicion correcta y de igual forma el transisitor, hay que determinar cual terminal corresponde a la base, colecto y emiso; y en el caso de los leds observar cual seria la terminal positiva y negativa.

Se procede a soldar todos los componentes y a provar

Para la mdedicion de la ganancia del transistor, no se encontro en el manual que se tenia la ganancia que especifican los fabricantes, y en el caso de la medicion por medio del multimetro, este valor esta en duda y esperando que el maestro le de el visto bueno debido al las undidades que nos marca el multimetro, este procedimiento se hizo con diferentes multimetros del laboratorio de electrotecnia dandonos en todos el mismo valor, solo que se tiene duda de si la lectura y puesta del multimetro hayan sido correctas.

Cuestionario

 

1 La función de la punta lógica es:

Detectar estados lógicos en circuitos digitales.

 

2. El tamaño de la broca empleada en las perforaciones del fenolico es:

1/32 de pulgada.

 

3. El marcador de tinta indeleble es utilizado para:

Dibujar las pistas conductoras.

 

4. Debe evitarse tocar la solución química empleada porque:

Es corrosiva y destruye los tejidos.

 

5. Una vez lijada la superficie de cobre, no debe tocarse porque:

Se impregna de grasa y dificulta el proceso de eliminación de cobre.

 

6. La función de la navaja es:

Corregir dibujo de las pistas.

 

7. Se emplean dos recipiente con solvente para:

Procesar el fenolico y el otro para limpiar la placa.

 

8. Ya con la placa en procesamiento, se agita la solución para:

Acelerar la reacción.

 

9. El método empleado es designado:

Procesamiento de impresos por método de laboratorio.

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