AGESCI Veneto
Cittadella (PD) 28 - 29 marzo 2015
CAMPETTO DI SPECIALITA'
ELETTRONICO
Copyright - Tutti i diritti sono riservati
La copia di alcune parti o totale è vietata se non autorizzata dallo staff organizzatore. Il libretto creato è di libera
consultazione per scopi didattici e per specialità di elettronico
Reparto San Giorgio Cittadella 2
36
Questo libretto è di: _______________________________
1
I vostri capi:
Indice
Prefazione.……………………………………………………………………….. pag
3
Storia dell’elettronica……………………………………………………….. pag
4
Alcuni componenti base dell’elettronica…………………………… pag
5
Realizzazione di un PCB (circuito stampato)……………………… pag 12
Cosma Stefano
Dimensionamento dei componenti…………………………………… pag 21
Fabris Francesca
Bizzotto Francesco
Dove trovare le caratteristiche di un componente? …………. pag 23
Sviluppo del software……………………………………………………….. pag 24
Inserire il bootloader nei microcontrollori vergini…………….. pag 25
Caricare lo sketch sul microcontrollore…………………………….. pag 28
Appunti…………………………………………………………………………….. pag 29
Sgarbossa Pietro
I vostri capi campetto……………………………………………………….. pag 31
Bosa Valentina
I vostri cambusieri:
Nardo Ilenia
2
Zuolo Filippo
35
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
34
Prefazione
Questo libretto parla brevemente dell’elettronica e dei suoi dispositivi ed
è stato realizzato per il campetto di specialità di Elettronico tenuto a
Cittadella (PD) in data 28-29 marzo 2014.
Non parleremo delle leggi fisiche come quelle di Kircchoof, o dei generatori equivalenti di Thevenin, Norton e Milmann e nemmeno dei componenti. Vogliamo infatti far vedere, anche attraverso quello che costruiremo assieme, come l’elettronica sia appassionante e divertente, senza
soffermarci troppo sulla teoria, che può esser affrontata tranquillamente
a casa.
Tratteremo molti argomenti in modo più specifico nel nostro sito
www.scoutcittadella2.it/elettronico/approfondimenti
Buona consultazione e buon lavoro!!
3
Appunti
L
Storia dell’elettronica
e prime realizzazioni dell'elettronica sono state i circuiti radio riceventi e
trasmittenti; senza dubbio Guglielmo Marconi fu un pioniere, ma le sue
prime radio non avevano nulla che non si potesse considerare più di una applicazione dell'elettrotecnica ad un problema nuovo. Il vero salto di qualità avvenne per
opera dell'ingegnere britannico John Ambrose Fleming dell'University College di
Londra, che nel 1904 inventò il primo dispositivo elettronico a due terminali, il diodo a vuoto, cioè la prima valvola termoionica. Seguì a breve (1906) il primo componente elettronico a tre elettrodi di Lee De Forest, il triodo a vuoto, che permetteva
anche di amplificare un segnale.
Dopo la prima guerra mondiale l'elettronica si sviluppò rapidamente, soprattutto
per merito della radio, che in quel periodo era la sua applicazione di punta; nella
teoria dei circuiti una pietra miliare fu nel 1927 l'invenzione del primo circuito a
reazione, che permetteva di raggiungere con pochi componenti prestazioni nettamente superiori, mentre gli apparecchi radio si facevano sempre più sofisticati passando dai primi semplici schemi circuitali omodina, o sincrodina, a più complessi
schemi eterodina e supereterodina, che garantivano una migliore separazione fra le
stazioni radio e minor rumorosità.
Una nuova svolta si ebbe dopo la seconda guerra mondiale con l'invenzione del
transistor, componente attivo che poteva assolvere le stesse funzioni delle valvole
termoioniche ad una frazione del costo, dell'ingombro e della potenza necessari alle
valvole: inoltre, più transistor possono essere integrati in dispositivi complessi, i
circuiti integrati appunto, che possono contenere oggi anche molti milioni di transistor (e altri componenti come resistori, condensatori, diodi ecc) e quindi possono
svolgere così funzioni molto complesse con costi e ingombri contenuti.
Con i transistor prima e con i circuiti integrati poi, l'elettronica conosce un vero
boom, che a tutt'oggi non è ancora terminato.
Tratto da Wikipedia
4
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
33
Alcuni componenti base dell’elettronica
Glossario
Resistenza
Tensione: differenza di potenziale elettrico fra due punti
Corrente: passaggio di elettroni attraverso un conduttore, per aver
questo devo avere un circuito elettrico chiuso.
Il resistore è il più semplice componente presente in elettronica.
Bipolo o n-polo: dispositivo avente due nel primo caso e più terminali nel secondo dove n sta per il numero
Questo componete a due morsetti (detto bipolo bidirezionale, non avendo un verso obbligatorio di percorrenza) segue una precisa legge fisica detta legge di ohm, dal suo creatore.
Unidirezionale: dispositivo che ha un solo verso di utilizzo, il contrario è il bidirezionale che in qualsiasi verso si utilizzi è corretto.
V=RxI
Piedini: terminali dei vari componenti
Footprint: caratteristiche fisiche del componente per la realizzazione
del un PCB
PCB: Printed Circuit Board o Circuito Stampato
Fogli PnP: Fogli Press n Peel, sono dei speciali fogli antiaderenti dove
è possibile stampare solo con una stampante laser per creare il master del PCB
Basetta ramata: lastra di vetronite dove si è incollata una lamina di
rame molto sottile.
Applicando una differenza di potenziale (detta “Tensione”) al componete
passerà una corrente definita da I = V/R. Il valore di R si chiama
“resistenza” e ha un valore definito da un codice colori stampa-to sopra,
mostrato nella figura sottostante.
Per fare un esempio possiamo riferirci
all’ idraulica che segue leggi simili a
quelle dell’elettronica. Pensiamo ad una tubo dove passa del liquido, che
abbia un raccordo più piccolo al suo centro, che strozza il flusso. In
elettronica il processo è lo stesso: la strozzatura rappresenta la resistenza che più è alta, più “strozza” il flusso di elettroni.
Top e Bottom: sopra e sotto della basetta ramata
Datasheet: manuale di un componente elettronico
Master: copia del circuito stampato in questo caso su foglio PnP
Bootloader: programma interno al microcontrollore, fondamentale
per utilizzare arduino. Viene elaborato all’accensione del dispositivo
Sketch: programma sviluppato per implementare le piattaforme arduino
32
5
Simulazioni a computer del PCB - Scheda di controllo
Condensatori
Il condensatore è un bipolo che
presenta due morsetti e, a
differenza della resistenza, troviamo due tipologie generali: quelli unipolari, più comuni, che devono
esser utilizzati rispettando il verso positivo e negativo e quelli bipolari
che non hanno versi di posizionamento.
Vi sono moltissime tecniche produttive e composizioni di condensatori,
ma ci soffermeremo su quelli principali: gli elettrolitici (unipolari) e quelli
in ceramico (bipolari). Questi condensatori variano in base alla loro capacità e alla tensione ai capi. Normalmente quelli elettrolitici sono molto
più piccoli a causa delle loro caratteristiche di tensione e capacità.
Il condensatore può esser visto come un grande recipiente d’acqua che
possiamo riempire e svuotare quando ne abbiamo bisogno, una sorta di
accumulo di energia.
Tutti i condensatori sono costituiti da due armature alle quali sono collegati i morsetti, separati da un dielettrico (isolante): la sua presenza provoca un accumulo di elettroni. Più il dielettrico è efficiente e le armature
grandi e vicine tra loro, più aumenta la possibilità di immagazzinare
energia.
Condensatore elettrolitico
Uno dei più comuni condensatori è costituito da un foglio
metallico avvolto da una speciale carta imbevuta di acido
per aumentarne la dielettricità. Questo componete è provvisto di una fascia bilaterale che indica il piedino negativo.
Sopra al cilindro è presente una specie di X: quando questa
si espande e indica malfunzionamento e inversione di polarità ,rilasciando l’acido presente al suo interno. Più grande è il condensatore e più alta è
la differenza di potenziale ai suoi capi, più la
forza dell’esplosione del componete è elevata.
Questo tipo di condensatore è utilizzato come filtro livellatore, tenendo costante la tensione ai suoi capi.
6
Simulazioni a computer del PCB - Striscia di led rgb
31
Condensatore ceramico
PCB - Scheda di controllo
Questo condensatore viene utilizzato principalmente per creare reti di
oscillazione mediante quarzo, o come filtro per piccoli carichi. Condensatori di questo tipo possono sopportare differenze di
tensioni positive e negative senza rompersi o perdere
acido, sempre però nei limiti di utilizzo descritti dal
produttore.
Qui di lato vediamo una serie di condensatori.
Induttanza
L’induttanza è un componente a due morsetti
bipolare che consiste in un filo avvolto su se
stesso o su un materiale ferromagnetico: questo consente di aumentarne le proprietà (un esempio ne è il trasformatore). E’ utilizzata anche per accumulare energia (reattore dei neon).
E’ importante ricordare che qualsiasi filo o pista elettrica è in realtà
un’induttanza e un condensatore.
PCB - Striscia di led rgb
30
7
Schema elettrico - Scheda di controllo
Il diodo è un bipolo unidirezionale composto da due semiconduttori drogati (a
cui sono state aggiunti elementi chimici)
di tipo P e N, che, se uniti, permettono al
flusso di corrente di scorrere in un solo
verso e con una differenza di potenziale
di 0.6 volt per il silicio e 0.3 volt al germanio.
Il morsetto collegato al semiconduttore
drogato di tipo P viene chiamato anodo, mentre l’altro, di tipo N, viene
chiamato catodo.
Anche in questo caso vi sono moltissimi tipo di diodi, a seconda delle
necessità del programmatore.
Ci soffermiamo su di un tipo molto noto di diodo: il led.
8
VCC
5V
T1
T2
T3
U8
NET_3
VCC
5V
X1
1
28
2
27
3
26
4
25
5
24
6
23
7
22
8
21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
14
15
R2
47kΩ
T3
U4
NET_2
U5
NET_2
U1
NET_4
100Ω
R4
100Ω
R3
39Ω
VCC
5V
LINE
VREG
VOLTAGE
C4
47µF
R1
47kΩ
R5
BLUE
RED
U3
NET_2
5V
R6
47kΩ
T2
BLUE
GREEN
RED
VCC
5V
U6
NET_2
GREEN
U2
LM7805CT
VCC
5V
T1
DIP28
C3
47µF
COMMON
3
2
X5
DIP4
4
1
3
2
X4
DIP4
4
1
3
2
DIP4
4
1
3
2
DIP4
X3
4
1
3
DIP4
X1
4
2
Schema elettrico - striscia di led rgb
X2
Il diodo LED (Light Emitting Diode) o diodo ad emissione luminosa
E’ un bipolo unidirezionale molto
usato di questi tempi per l’illuminazione a risparmio energetico,
scoperto per caso unendo due
giunzioni di tipo P e N di Arseniuro di gallio GaAs. Superata una
soglia di differenza di potenziale,
in base al diodo scelto, è possibile illuminare il dispositivo.
Nel nostro progetto utilizzeremo
dei diodi led un po’ particolari detti RGB, che
invece di avere di avere due morsetti ne hanno
quattro. Questo ci permette di illuminare tre diodi interni, uno rosso, uno verde e uno blu, collegati ai singoli anodi. I catodi saranno invece collegati tutti e tre assieme.
VCC
1
Diodi
29
Transistor
Caricare lo sketch sul microcontrollore
Caricare lo sketch sul microcontrollore
I programmi che noi sviluppiamo con l’ambiente di sviluppo di arduino
vengono chiamati sketch e vengono caricati sostituendo il microcontrollore presente su arduino oppure mediante questo schema elettrico.
Quest’ultima soluzione richiede però di togliere il microcontrollore dalla
scheda arduino.
A questo punto mantenendo le impostazioni di prima ( Strumenti > Programmatore > Arduino as ISP ), verifichiamo il programma scritto con la
spunta sotto il menu e poi senza caricarlo in maniera normale, cliccando
sulla freccetta affianco alla funzione di verifica, andiamo nel menu File >
Carica tramite un programmatore .
Fatto questo possiamo scrivere tutti i microcontrollori che vogliamo (se
hanno già il bootloader) cliccando su File > Carica tramite un programmatore oppure Ctrl + Maiusc + U.
28
Questo importantissimo componente ha rivoluzionato il mondo dell’elettronica, in quanto ha sostituito le valvole elettroniche, che consumavano moltissimo, erano grandi e costose. Con l’avvento del transistor è
stato possibile ridurre la grandezza e aumentare l’efficacia nelle funzioni
svolte, permettendo di realizzare canali di 12 nano-metri e di inserire 1,3
miliardi di transistor in un singolo processore.
Ma in realtà a cosa servono?
I transistor possono esser utilizzati come amplificatori di potenza o come
interruttori. L’elettronica digitale utilizza i transitori come interruttori di
tipologia mosfet, mentre quella analogica li utilizza per interruttori e amplificatori, utilizzando mosfet di potenza o bjt, o altre tipologie di altissima potenza come gli igbt
Queste sono le tipologie più famose:
- BJT (transistor a giunzione bipolare) è un transistor composto da tre
semiconduttori di tipo PNP o NPN. I morsetti
vengono chiamati “collettore” quello superiore,
“base” quello centrale ed “emettitore” quello
inferiore. Quello più utilizzato è il NPN che, mediante la configurazione a emettitore comune,
permette di realizzare un amplificatore mentre,
se presenta la base comune, può essere utilizzato come regolatore di flusso tra collettore ed emettitore. Questi ultimi
non vengono molto utilizzati perché richiedono una corrente in
base al transistor, e quindi una
“carica” per il circuito.
9
- MOSFET (transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo), più utilizzato del primo, è composto sempre da tre semiconduttori, ma realizzati mediante
un deposito di ossido, creando così dei condensatori che, non assorbendo corrente,
sono molto più efficaci e consumano poco.
In questo caso la parte sopra si chiama drain, quella centra gate e quella sotto source. Vi sono moltissimi tipi di mosfet
in base alle esigenze; in questo campetto non li useremo, ma è utile sapere che esistono.
Oscillatore al Quarzo
Dopo aver realizzato lo schema
elettrico sopra con una breadboard (basetta di sviluppo) possiamo inserire il bootloader
aprendo il programma di sviluppo di arduino e nel menù
File > Esempi > Ardui-noISP
compiliamo e lo inseriamo nella
scheda arduino premendo i due
pulsanti sotto il menù, prima
quello della spunta e poi la
freccetta.
Fatto questo andiamo sempre
sul menù Strumenti > Programmatore > Arduino as ISP e infine Strumenti > Scrivi il bootlader.
Infine verifichiamo sotto al terminale che tutto sia andato per il verso
giusto.
Il quarzo è un bipolo bidirezionale e un circuito elettronico composto da
due condensatori; è possibile utilizzare la risonanza meccanica di un cristallo piezoelettrico vibrante per ottenere un
segnale elettrico caratterizzato da una frequenza molto precisa. Questa frequenza serve a
scandire le istruzioni che il micro
10
27
LM7805
Questo componete a tre morsetti, data in ingresso una differenza di potenziale fra 6 e 20 volt, la riduce a una differenza di potenziale costate di
5volt.
Microcontrollore ATMEL ATmega328P-PU
Il microcontrollore è un componente avente micro-processore, ram e
eeprom (che possono esser ri-scritte elettricamente)
al suo interno. E’ possibile programmarlo più volte e
con un prezzo abbordabile si riescono a creare moltissimi sistemi integrati. Noi utilizzeremo solamente
una piccola parte di questa grande capacità.
Il microcontrollore ha bisogno di un’alimentazione ai piedini 7 e 20 di
5volt continui e come riferimento a massa (GND) i piedini 8 e 22. Per
scandire le istruzioni abbiamo realizzato una rete di clock da 16MHz, utilizzando un quarzo e due condensatori.
Realizzeremo una soluzione con il microcontrollore, perché richiede pochi componenti ed, essendo molto semplice da utilizzare, è perfetto per
chi è alle prime armi, permettendo comunque un ottimo risultato!
26
11
Realizzazione di un PCB (circuito stampato)
Per realizzare un circuito stampato, detto anche PCB, abbiamo bisogno
di un programma per disegnare lo schema elettrico e di uno per tracciare
le piste che ci servono. Vi sono molti programmi che possono fare ciò.
Alcuni sono a pagamento, come:

CadSoft EAGLE PCB Design Software

OrCAD PCB Solutions

NI Multisim—National Instruments
Ve ne sono altri gratuiti come:

FreePCB

Fritzing
Noi utilizzeremo il Ni Multisim – National Instruments, di facile utilizzo.
Cominciamo a disegnare il nostro schema elettrico:
Scaricando dal sito
di Arduino il programma di sviluppo
è possibile scrivere e
compilare il programma e trasferirlo
sul microcontrollore.
Compilare in linguaggio informatico
significa convertire
un linguaggio in un
altro: in questo caso
il linguaggio sorgente è il C (molto simile
a quello umano),
definito “ di alto livello”, in uno linguaggio che è quello
della macchina, definito “di basso livello”.
Premendo sulla √ è possibile compilare il file e premendo sulla freccetta
affianco lo trasmetteremo alla scheda arduino.
Il programma interno è formato da una funzione setup, che imposta le
uscite, gli ingressi e altre funzioni e da un’altra funzione loop che continua a eseguire le istruzioni all’infinito. Tutti i linguaggi di programmazione seguono in modo sequenziale le istruzioni che noi inseriamo, quindi
state attenti all’ordine che date alle istruzioni.
Inserire il bootloader nei microcontrollori vergini
Perché dobbiamo svolgere questo prima di programmare i microcontrollori? I microcontrollori in questione, se vengono utilizzati dalla scheda di
sviluppo arduino, per funzionare devono avere al loro interno un altro
programma, che si chiama bootloader. Vediamo come inserirlo :
12
25
Fatto ciò dobbiamo impostare i footprint dei componenti (dimensione
reale del componenti) che abbiamo, quindi prendiamo ogni componente e cliccando Control + M apparirà questa schermata
Sviluppo del software
Per lo sviluppo e la programmazione del
microprocessore Atmel328PU utilizziamo
una scheda di sviluppo molto nota, chiamata Arduino UNO. Il progetto Arduino è italiano ed è nato da alcuni frequentatori del bar
“Arduino d’Ivrea” (re d’Italia nel 1002): nato
per settori hobbistici e didattici è uno dei
primi step nel mondo della programmazione su microcontrollore.
Il sito del progetto è www.arduino.cc .
Il linguaggio di programmazione su cui si basa il programma è il C++, un
linguaggio orientato agli oggetti, molto utilizzato e conosciuto, su cui però non ci soffermeremo molto durante questo campetto.
Per creare un buon programma, se la complessità è elevata, è utile disegnare un diagramma di flusso per capire le problematiche e per rendere
il programma più fluido.
A questo punto andiamo sulla sezione “Value” e su “Edit Footprint”
In questo caso il nostro programma sarà:
Infine selezioniamo “Select from Database” e si aprirà la seguente
24
13
finestra dove selezioniamo il nostro footprint adatto
Dove posso trovare le caratteristiche di un componente?
E’ possibile trovare le caratteristiche di ogni componente in documenti
PDF forniti dal costruttore, denominati “datasheet” : si possono trovare
liberamente su internet scrivendo il nome del modello seguito dalla parola datasheet.
Dopo aver svolto questo procedimento con tutti i componenti, torniamo
nella prima finestra e nel menù cerchiamo “Transfer” e poi ”Transfer to
Ultiboard” e ”Transfer to Ultiboard 12.0”.
Salviamo il file creato. A questo punto si aprirà il secondo programma
“Ultiboard” per la creazione del layout del PCB. Se non tutto è stato
svolto correttamente, non si presenterà alcun errore e possiamo premere su “OK”.
Posso farne a meno? Molte volte utilizzando componenti simili tra loro o
molto comuni queste informazioni non servono, ma è sempre bene dare
una letta a questi documenti; anche se molto difficili da decifrare le prime volte, possono evitare problematiche dovute alla progettazione. Meglio progettare bene in più tempo, e poi risolvere qualche errore, che
farlo velocemente e male, e trovarsi con mille errori e senza non saper
da dove ripartire.
Adesso disponiamo i componenti in base alle nostre necessità (evitare
lunghe tratte per evitare interferenze e capacità parassite).
14
23
Un altro modo per aumentare la luminosità senza passare direttamente
per il microcontrollore è di “affidare” il compito ad un transistor utilizzato come interruttore come in figura sotto.
Dopo aver disposto i componenti nel miglior modo possibile tracciamo il percorso delle piste premendo Control + Maiusc + L , selezioniamo la parte sotto della scheda (in rosso detto Copper Bottom) o la
parte sopra della scheda (in verde detto Copper Top) e la larghezza.
VCC
5V
R1
LED1
porta_microcontrollore
R2
U1
IRL3103pbf
1.0kΩ
Il transistor viene utilizzato come un interruttore o come un relè ad alta
velocità (non dobbiamo superare le caratteristiche tecniche in frequenza). Quando all’uscita della porta del microcontrollore vi sono 5 volt, il
transistor chiude il collegamento fra il led e massa, altrimenti questo rimarrebbe aperto.
Stampa
Stampiamo ora il progetto premendo Control + P (se abbiamo eseguito
tutto correttamente non verrà visualizzato alcun messaggio di erro-re) e
quindi proseguiamo selezionando la stampante impostando No Color,
sulla sezione Zoom mettiamo 100% (altrimenti i nostri footprint non saranno corretti) e selezioniamo il layout:
- solo bottom per basette a singola faccia
- bottom e poi top per quelle a doppia faccia.
Clicchiamo su Preview, controlliamo se ci sono errori e infine stampiamo
su carta normale cliccando su Stampa.
Fatto questo verifichiamo se effettivamente i nostri componenti hanno la
stessa grandezza che sul foglio stampato.
22
15
Fatto ciò sul foglio stampato andiamo a ritagliare un foglio PNP un po’
più grande del circuito che abbiamo realizzato. I fogli PNP sono degli speciali fogli antiaderenti che possono esser trasferiti mediante calore. Posizioniamo sopra al circuito stampato precedentemente il foglio PNP tagliato con la parte più lucida a contatto con il foglio bianco: la parte più ruvida verrà a contatto
con il toner della seconda stampa. Fissiamo il foglio ai bordi con dello scotch e ristampiamolo.
Questo processo è possibile solo utilizzando una
stampante laser. In internet troviamo altre soluzioni, come ad esempio quella di utilizzare i fogli
di carta da forno come fogli PNP.
Creare il master PNP sulla basetta
Prendiamo ora un ferro da stiro (con il consenso della mamma!! :) ), lo
impostiamo alla massima temperatura ( tessuto Lino) e attendiamo che
la raggiunga.
Aspettando prepariamo la basetta ramata, tagliandola in base alle nostre
necessità (attenzione che la vetronite è un materiale molto duro e quindi
difficile da tagliare). Fatto ciò prendiamo una paglietta d’acciaio e rendiamo lucida la parte ramata in modo da togliere tutto l’ossido, ci appoggiamo sopra il foglio PNP creato precedentemente, con la parte del toner
verso la basetta ramata, e lo fissiamo con dello scotch ai bordi. A questo
punto prendiamo il ferro da stiro caldo e, inserendo un foglio di carta
sopra la basetta, ci appoggiamo sopra il ferro da stiro, facendo un po’ di
pressione sulla basetta
(attenzione a metterci
un materiale resistente
al calore sotto, ad esempio un pezzo di legno).
Attendiamo per qualche
minuto. Attenzione a
non lasciare troppo il
ferro da stiro sopra alla
basetta, altrimenti le
16
Dimensionamento dei componenti:
Resistenze dei led
Per scegliere le opportune resistenze da utilizzare
Utilizziamo come massima corrente per i led 40mA perché le porte del
microcontrollore possono fornire al massimo questo valore. E’ possibile
realizzare un’altra soluzione utilizzando dei transistor per pilotare le uscite del microcontrollore, ma non lo faremo in questo caso perché la scheda sviluppata aumenterebbe di volume e di prezzo.
Utilizzeremo per tutte e tre le uscite del microcontrollore solo resistenze
da 100 ohm, per diminuire la dissipazione sull’integrato LM7805 che si
scalderebbe eccessivamente.
21
Verifica del circuito stampato
Per verificare il nostro circuito stampato cominciamo dal multimetro impostato nella funzione “ohm” per trovare il valore delle resistenze; con
un puntale su una pista di massa e l’altro puntale sulla pista di alimentazione (VCC in questo caso) verificheremo che il valore non sia troppo
basso. In questa condizione i multimetri digitali suonano, e questo indica
che vi è un corto: dobbiamo ricercare la pista che crea un contatto con
le altre.
Dopo di questo verifichiamo ad occhio nudo o mediante una lente se si
sono interruzioni nelle piste: eventualmente le correggeremo saldandole.
Se siete più esperti e avete un gran numero di PCB da realizzare, potete
creare un sistema di verifica gestito da microcontrollore: utilizzando le
porte d’ingresso e di uscita che il microcontrollore possiede, potete collegarle nei piedini utilizzati e verificarle mandando alternativamente ten-
piste cominceranno a rovinarsi. Se vediamo che in qualche parte della
nostra basetta il foglio PNP non si è attaccato bene, possiamo ripassare
con il ferro da stiro, sempre facendo un po’ di pressione.
Lasciamo raffreddare la basetta e poi possiamo togliere il foglio PNP lentamente, se il foglio si è staccato male dalla basetta, passiamo più volte
con il pennarello indelebile le parti danneggiate o da definire meglio e
lasciamo asciugare.
Incisione mediante acido
I principali acidi che vengono utilizzati sono:
- Cloruro Ferrico (FeCl3)
- Persolfato di sodio
Noi utilizzeremo quest’ultimo. Questo sale deve esser disciolto in acqua
con una proporzione di 500g di acido in 2 litri di acqua. Non serve utilizzare tutto l’acido a disposizione, ma quello che vi serve facendo qualche
proporzione. Questo sale è inizialmente incolore e esaurendosi diventa
di colore azzurro. Cerchiamo di prestare attenzione nel maneggiarlo:
essendo un sale richiede l’utilizzo di guanti e di occhiali di protezione.
Prendiamo ora la basetta prodotta e immergiamola nella soluzione,
attendendo fin tanto che non si siano dissolte le piste scoperte (in base
alla concentrazione normalmente ci vorranno dai 30 minuti alle 2 ore).
Attenzione a non lasciare oltre il dovuto la basetta sotto acido, altrimenti
anche le piste che ci servono verranno
corrose.
Fatto questo passiamo la basetta
sotto l’acqua corrente e passiamo con
del diluente per togliere lo strato di
PNP che ora non ci serve più.
20
17
Foratura
Siamo vicini ad avere il nostro PCB. Utilizzando un trapano ad alti giri, utilizziamo
una punta da 0.8mm per fare i buchi per
le resistenze e per gli altri componenti con
i “piedini” piccoli. Utilizziamo una punta
da 1mm per quelli più grandi. Attenzione:
le punte, molto piccole e sottili, si possono
rompere molto facilmente. Se non trovate
punte da 0.8 o volete andare sul sicuro
comprate solo punte da 1mm.
Stagnatura
La stagnatura, o saldatura, è una delle fasi
più complicate dell’intero processo: è un’arte che richiede calma e
attenzione, ma soprattutto esercizio.
Il saldatore deve esser
appoggiato con la punta sul piedino del componente per qualche secondo, senza aggiungere lo
stagno, in modo tale che si scaldi la piazzola e il reoforo. Quindi aggiungere lo stagno velocemente, e portare la punta del saldatore verso la
fine del reoforo e poi tagliamo il terminale in eccesso.
Riscaldare la piazzola
Attendere che lo stagno si sciolga
Aggiungere lo stagno
Lasciate raffreddare , tagliare il piedino
Il saldatore va spesso pulito con una spugna imbevuta d’acqua, per togliere l’ossido che si viene a creare.
18
19