16

Cómo funciona el Desarrollo de Hardware: Diseño Mecánico, Circuitos y Arduino

121133Puntos

hace 2 años

Fundamentos de Desarrollo de Hardware con Arduino
Fundamentos de Desarrollo de Hardware con Arduino

Fundamentos de Desarrollo de Hardware con Arduino

Comprender los fundamentos del desarrollo de hardware te brinda las herramientas para crear proyectos increíbles de electrónica, automatización y hasta robótica. En este curso aprenderás las bases necesarias para explotar tu creatividad al utilizar Arduino en tus propios proyectos.

Los Circuitos Electrónicos o Tarjetas PCB son el núcleo de todo producto electrónico. No los vemos, pero los encontramos por dentro de muchos dispositivos: televisores, computadoras, consolas, celulares, etc.

La función de estos circuitos es conectar componentes (Resistencias, Interruptores, Capacitores y Cables) para transmitir o generar algún tipo de información: Imágenes, Música (ondas de sonido), Vídeo, Código, etc.

Desarrollo de Hardware

Antes de construir nuestros prototipos es necesario estudiar todo el proceso que hay detrás de la fabricación y distribución de hardware:

  1. Objetivos: ¿Qué vas a construir?
  2. Diseño: No solo nos ocupamos de dibujar. Debemos preparar todos los elementos electrónicos y mecánicos para funcionar en conjunto, no queremos por ningún motivo tener errores en la etapa de fabricación.
  3. Pruebas y Manufactura: Una vez terminado nuestro diseño podemos hacer un prototipo. Este es una versión física de nuestros diseños con el fin de encontrar nuevos errores que no consideramos en la etapa de diseño.

Cómo funciona un Circuito Electrónico

Diseño de Circuitos Electrónicos por Adi Goldstein

Los circuitos funcionan a través de un flujo de electricidad proveniente de una fuente de alimentación: una batería o un cable USB conectado a nuestra computadora, por ejemplo.

Componentes de un Circuito:

  • Capas: Son las distintas láminas de cobre que encontramos dentro de la PCB. Las capas más básicas tienen una sola lámina, mientras que las más comunes tienen dos. Conocemos como Multicapa a los productos más sofisticados que necesitan grandes cantidades de PCBs, este es el caso de los celulares.

  • Sustrato: Son el material base de la PCB, lo encontramos entre las láminas de cobre. Existen los Laminados de Papel (muy económicos pero con menos características), los Laminados de Fibra de Vidrio (los más comunes y utilizados con el mejor balance de costo y calidad) y los Laminados Mixtos.

  • Pistas: Son los caminos de cobre dibujados en la PCB.

  • Huecos: Como su nombre lo indica, son huecos dentro de nuestro tarjeta donde podemos colocar componentes.

  • Vías: También son huecos pero, en vez de utilizarlos para acomodar componentes, lo utilizamos para unir nuestras tarjetas (en láminas multicapa por ejemplo).

  • Huellas: Es la representación en dos dimensiones de los componentes de nuestra tarjeta. Son una guía para la organización de nuestros componentes.

  • Antisolders: Pintura normalmente verde de la tarjeta, facilita la soldadura de los componentes de nuestra tarjeta.

  • Screen: Pintura normalmente blanca con la referencia del componente, el nombre del autor o el logotipo de la empresa.

Diseño de Circuitos

Los Diagramas Esquemáticos son la representación gráfica de un circuito electrónico, muestran los diferentes componentes del circuito de manera simple.

Las principales herramientas que nos ayudan a construir estos diagramas son kicad y Altium Designer.

  • Altium Designer: Es el más utilizado en el desarrollo de hardware empresarial. Es un software de tipo licenciado, lo que significa que debemos pagar por el uso de esta herramienta.

  • kicad: Es casi tan bueno como Altium Designer, pero con la ventaja de que es una herramienta open source y gratis. Esta es la mejor herramienta para aprender a diseñar circuitos electrónicos y por lo tanto la herramienta que vamos a utilizar en el Curso de Circuitos Electrónicos.

Arduino

Arduino Uno on bench by Harrison Broadbent

Arduino es una tarjeta de prototipos flexible para desarrollar proyectos interactivos de Hardware. Su objetivo es facilitar el trabajo a principiantes en electrónica para poder aprender y crear nuevos proyectos.

Gracias a Arduino tenemos los componentes suficientes para programar nuestros proyectos. Su tarjeta por defecto nos provee la integración de muchos componentes.

Arduino también nos aporta un IDE, una plataforma para programar con un lenguaje similar a C++. Nos facilitará la programación de nuestra aplicación y la comunicación entre nuestra computadora y el Arduino.

Diseño Mecánico

Diseño mecánico

El diseño mecánico es la parte del desarrollo de hardware donde, además de diseñar las dimensiones del producto, vamos a definir las características y materiales que debemos utilizar en nuestros dispositivos.

Un celular, por ejemplo, además de caber en nuestras manos, también debe ser liviano, resistente y ergonómico. El diseño mecánico también se encarga de los actuadores de nuestros dispositivos: sistemas con motores, alarmas, sonidos, soportes, estructuras, etc.

SolidWorks es una de las herramientas más populares en la industria, pero existen otras alternativas con enfoques un poco diferentes, estas son AutoDesk Inventor o AutoCAD.

Conclusiones

Ahora que sabes cómo funciona el Desarrollo de Hardware te invito a tomar la Carrera de Internet of Things de Platzi. Vamos a aprender desde cero a crear Circuitos Electrónicos y a explotar tu creatividad para utilizar Arduino en tus proyectos.

#NuncaParesDeAprender 🤓💚

Robot tocando el piano
Fundamentos de Desarrollo de Hardware con Arduino
Fundamentos de Desarrollo de Hardware con Arduino

Fundamentos de Desarrollo de Hardware con Arduino

Comprender los fundamentos del desarrollo de hardware te brinda las herramientas para crear proyectos increíbles de electrónica, automatización y hasta robótica. En este curso aprenderás las bases necesarias para explotar tu creatividad al utilizar Arduino en tus propios proyectos.
Juan David
Juan David
juandc

121133Puntos

hace 2 años

Todas sus entradas
Escribe tu comentario
+ 2
Ordenar por:
3

Excelente aporte con una sintesis muy útil del contenido de los cursos

2
16438Puntos
2 años

Si me gusto por eso, se ve que se tomo su tiempo.

3
2578Puntos

Excelente artículo, una introducción a cómo desarrollar un producto integrando software, hardware y diseño, toda una invitación a aplicar IoT.
Saludos!

2

Buen articulo, debo decir que en el Antisolders, el color verde es el mas común, como tu dices, no es el único, su misión es prevenir cortocircuitos y errores de soldadura.

Hay varias teorías sobre dicho color, una de ellas dice que las primeras tarjetas PCB fueron diseñadas para el ejercito, uno de los requisitos era que tuvieran ese color.

También he leído que este color de pintura es de mayor y fácil acceso, así como también, bajo costo.

Aunque la teoría que para mi es mas valida, tiene que ver con los estudios que demuestran el nivel muchísimo menor de fatiga visual, cuando observamos este color.

1
121133Puntos
2 años

Excelente. ¡Gracias por el aporte! 😬👌

2

Muy bien. Esto es una explicación muy clara de lo que es Arduino y de lo que puedes hacer muy burdamente con él. Me agradó mucho esta entrada.

2
936Puntos

Muy buen aporte. Sólo por mencionar, existe otro software muy utilizado en la industria “OrCAD de Cadence”. También es otra opción para el diseño de PCBs y simulaciones con PSPICE.

2
un año

También está MultiSIM y básicamente casi lo que sea que venda National Instruments, Texas Instruments y Siemens