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.
Aprende más sobre: Qué es un PCB.
Desarrollo de Hardware
Antes de construir nuestros prototipos es necesario estudiar todo el proceso que hay detrás de la fabricación y distribución de hardware:
- Objetivos: ¿Qué vas a construir?
- 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.
- 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
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:
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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.
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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.
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Pistas: Son los caminos de cobre dibujados en la PCB.
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Huecos: Como su nombre lo indica, son huecos dentro de nuestro tarjeta donde podemos colocar componentes.
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Vías: También son huecos pero, en vez de utilizarlos para acomodar componentes, lo utilizamos para unir nuestras tarjetas (en láminas multicapa por ejemplo).
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Huellas: Es la representación en dos dimensiones de los componentes de nuestra tarjeta. Son una guía para la organización de nuestros componentes.
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Antisolders: Pintura normalmente verde de la tarjeta, facilita la soldadura de los componentes de nuestra tarjeta.
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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.
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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.
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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 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
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 🤓💚
Fundamentos de Desarrollo de Hardware con Arduino
