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UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA SEDE VIÑA DEL MAR, JOSÉ MIGUEL CARRERA

Técnico Universitario en Electrónica

Autor: Jorge Andrés Nuñez Nuñez

GUÍA CREACIÓN DE PCB EN PROTEUS PARA USO EN CNC

I. Objetivos.

Esta guía pretende enseñar a cómo realizar el PCB acorde a las especificaciones de la

máquina CNC desde el previo diseño del esquemático.

II. Materiales.

PC.

Diseño de esquemático listo.

Software Proteus 8.4

III. Introducción.

La utilización de aplicaciones para el desarrollo de circuitos electrónicos es muy común ya que

permiten la simulación, diseño PCB y posterior fabricación de circuitos con medidas exactas para

cada componente y/o placas.

Estas aplicaciones además de contar con librerías llenas de componentes comunes, también contienen

componentes más profesionales o incluso la capacidad de construir componentes según la necesidad

de cada diseño.

IV. PCB en Proteus.

Al tener listo un proyecto, se debe abrir y pasar al modo de trabajo PCB haciendo clic sobre “PCB

Layout” ubicada en la barra de herramientas superior.

Automáticamente se abrirá la pestaña PCB Layout mostrando los nombres de los componentes

utilizados en la simulación.

Ilustración 1 Ubicación de PCB Layout




Antes de comenzar a diseñar el PCB es necesario configurar el

grid snap (separaciones dentro del área de trabajo) con valores

conocidos, para poder situar de forma más exacta los

componentes y conocer las dimensiones de estos. Hacer clic en la

pestaña “Technology” y luego en “Set Grid Snaps”.

Aparecerá la pestaña “Grid Configuration”. Fine Snap debe quedar en 0.1mm para ajustes más

precisos. 0.5, 5 y 10 mm para configuraciones más grandes como el tamaño de la placa o las

separaciones entre pistas. Después de ingresar los valores apretar OK.

Ilustración 2 Nombres de componentes utilizados

Ilustración 3 Ubicación de las configuraciones para Grid Snap

Ilustración 4 Pestaña Grid Configuration con valores




Para realizar un PCB se debe ir trabajando por capas, las más utilizadas son Botton copper, Top

copper, Top Skil y Board edge.

Botton copper: Es la cara inferior de la placa de cobre. Es decir, los componentes que se ingresen a la

placa quedan por arriba de esta y se unen a la capa Botton copper con estaño.

Top copper: Corresponde a la cara superior, donde se encuentran los componentes. Normalmente se

utiliza esta capa para la fabricación de circuitos doble faz.

Top Silk: Son todos los nombres de componentes o espacios a ocupar. Normalmente esta cara se

obvia para realizar el PCB solo se utiliza para anotaciones.

Board Edge: Corresponde a la capa de la placa en sí, de qué tamaño será y la forma que tendrá.

Para trabajar en las capas ya mencionadas se debe seleccionar desde la esquina inferior izquierda de

la aplicación.

Ilustración 5 Ventana para la selección de capa




Para escoger el tamaño de la placa se puede ir variando el grid snap con el fin de lograr el tamaño

deseado. Para insertar la placa se debe seleccionar la herramienta “2D Grafic Mode” ubicada en la

barra de herramientas izquierda y luego escoger la capa “Board Edge”.

Para este ejemplo se realizó una placa de 40x35mm por lo tanto, el grid snap a utilizar fue de 10mm

para alcanzar 40x30mm y luego se cambió al grid snap de 5mm para lograr los 40x35mm.

Para seleccionar el grid snap se debe apretar la pestaña “View” y seleccionar el grid snap a utilizar.

Ilustración 6 Ubicación herramienta "2D Grafic Mode"

Ilustración 7 Selección de grid snap




Ya con todo lo necesario (Capa “Board Edge”, herramienta “2D Box Mode” y grid snap), hacer clic

en el área de trabajo y arrastrar tantas separaciones para formar el rectángulo del tamaño deseado.

Después cambiar grid snap dependiendo del tamaño deseado. En este caso se cambió al grid snap de

5mm, luego se presionó el rectángulo para seleccionarlo y poder ajustar nuevamente el tamaño.

Ilustración 8 grid snap de 10mm, 4 cuadros por 3 cuadros equivalen a 40x30mm

Ilustración 9 Grid snap de 5mm y la placa de 40x35mm




Es muy importante iniciar la placa desde el punto azul que se observa en el centro del área de trabajo

ya que la CNC requiere tener el punto de origen.

Para medir y revisar si las medidas son exactas, existe una herramienta llamada “Dimension Mode”

ubicada en la barra de herramientas izquierda.

Ilustración 10 Punto de origen

Ilustración 11 Ubicación de herramienta "Dimension Mode"




Para poder medir se debe seleccionar la herramienta “Dimension Mode” y cambiar la capa a “Top

Silk”. Hacer clic desde el punto de inicio, luego al punto final.

Normalmente entrega las medidas en th, por lo tanto se deben pasar a mm o cm haciendo doble clic

sobre las flechas y luego seleccionar “Edit Properties”. Si se quiere mm se tiene que modificar el

parámetro %T por %m dentro de la casilla “Format String”. Si se desea cm, basta con modificar el

parámetro existente por %c.

Ilustración 12 Medición del tamaño de la placa en th

Ilustración 13 Ventana "Edit Dimension Object"




Con el tamaño de la placa listo, se deben insertar y ubicar los componentes. Para poder insertar

componentes hay que dirigirse a la herramienta “Component Mode”.

Ilustración 14 Medición del tamaño de la placa en mm

Ilustración 15 Lista de componentes en "Component Mode"




Seleccionar el componente y hacer clic dentro del área de trabajo. Para poder ubicar bien el componente

se necesita utilizar el grid snap de 0.1mm.

Automáticamente aparecen las conexiones de cada pista, por lo que solo queda acomodar a gusto,

configurar el tamaño de los pads y luego unir.

Se debe configurar el tamaño de los pads que corresponden a la superficie donde se soldará el

componente. En la ilustración 17 se pueden identificar los pads ya que estos son de color rosado. Los

integrados en Proteus poseen orificios pequeños por defecto, cuando el circuito sea llevado a la CNC

la broca romperá todo el cobre de los pads ya que la broca es más grande que estos.

Ilustración 16 Componentes dentro del área de trabajo




Para poder configurar los pads, dirigirse a la herramienta “Roud Through-Hole Pad Mode” y hacer clic

en “C”.

Ilustración 17 Componentes ubicados en la placa

Ilustración 18 Ubicación de "Round Through-hole Pad Mode"




Al presionar “C” se abrirá una nueva pestaña llamada “Create New Pad” donde se creará el Pad

necesario para la CNC. Se debe escoger el Nombre y el estilo, en este caso será redondo.

Hacer clic en OK para continuar con las configuraciones. Aparecerán nuevos parámetros: Diameter,

Drill Mark, Drill Hole y Guard Gap.

Diameter corresponde al diámetro del Pad, Drill Mark al tamaño de la marca del orificio en el centro

del Pad y Drill Hole corresponde al tamaño del orificio en sí.

Para que no exista problemas con la CNC, el diámetro será de 2.1mm, la marca del orificio y el tamaño

serán de 1mm.

Ilustración 19 Creación de nuevo Pad

Ilustración 20 Configuración Pad para CNC




Si se desea tamaños más grandes para otros componentes, solo se deben crear al igual que este ejemplo.

Al hacer clic en OK quedará seleccionado el nuevo Pad automáticamente. Para cambiar el tamaño de

los Pads se debe hacer clic encima del Pad a modificar.

Si el tamaño de los Pads es más chico que el de este ejemplo, existirán problemas con la CNC por lo

que se debe buscar si o si este tamaño.

Si al agrandar los Pads queda un espacio pequeño entre los pines existe una forma de mover los Pines

individualmente.

Antes de realizar las uniones entre pistas se debe insertar el nombre del alumno, el curso, grupo,

asignatura y el año. Dirigirse a “2D Graphics Text Mode”, cambiar la capa a “Bottom Copper” y hacer

clic en el área de trabajo.

Ilustración 21 Circuito con Pads para CNC




Al hacer clic en el área de trabajo, aparece automáticamente la ventana “Edit 2D Graphics Text” en

donde se puede insertar el texto, la justificación, cambiar el estilo de letra y el tamaño. Para el ejemplo

se escogió Arial y un tamaño de 3mm

Ilustración 23 Configuraciones para insertar texto

Al presionar OK aparecerá el texto en espejo con respecto al eje x. Esto se debe a que se encuentra en

la capa “Bottom Copper” y está bien por lo que no hay que modificarlo, solo ubicarlo en donde se

quiera.

Ilustración 22 Selección de "2D Graphics Text Mode"




Para hacer las pistas dirigirse a “Tack Mode” y hacer doble clic en default, se abrirá una ventana llamada

“Edit Trace Style” donde se puede configurar el grosor de la pista. Para el uso de la CNC se utilizara

pistas de 1mm como mínimo.

Ilustración 24 Texto ubicado en PCB

Ilustración 25 Configuración pistas




Con la pista ya configurada, hacer clic en algún Pad y automáticamente indicará hacia donde tiene que

conectarse. Para hacer las conexiones es necesario el grid snap de 0.5mm ya que las separaciones entre

pista deben ser de 1mm como mínimo.

Si alguna pista debe quedar pegada a otra se debe dar una separación mínima o cercana a 1mm. En el

ejemplo se puede observar un snap de 0.5mm y la separación de las pistas es de 1mm.

Ilustración 26 Conectando componentes




Para poder unir de mejor manera las pistas, algunos componentes fueron desplazados de sus lugares

originales quedando de la siguiente manera:

Ilustración 27 Separación entre pistas




Existe una herramienta para ver la tarjeta desarrollada en 3D y poder visualizar con más detalle la

placa final. Dirigirse a “3D visualizer”.

Ilustración 28 Circuito PCB terminado

Ilustración 29 Herramienta 3D Visualizer




Automáticamente aparecerá la ventana donde se puede apreciar la placa en 3D, pudiendo voltear

desde todos los ángulos.

Ilustración 30 Placa 3D

Al finalizar la creación del PCB solo queda exportar a GERBER que es la extensión que utiliza la

CNC para trabajar. Dirigirse a la pestaña “OUTPUT” y seleccionar “Generate Gerber”.




Ilustración 31 Pestaña OUTPUT

Aparecerá una pestaña llamada PCB Layout que revisa que los componentes estén bien conectados y

busca errores, seleccionar “No”.

Inmediatamente se abrirá la ventana “CADCAM” con distintas casillas en donde se pueden seleccionar

las capas a utilizar.

Ilustración 32 Ventana CADCAM




Como el circuito solo trabaja en la capa Bottom Copper solo se necesita seleccionar Bottom Copper,

Drill (perforaciones para soldar los componentes), Mech1 y Edge (borde de la placa).

La rotación se mantiene en X Horizontal, INF en imperial, la reflexión en normal y el Gerber format

en RS274X.

Ilustración 33 Ventana CADCAM con pestañas a utlizar seleccionadas

Luego de seleccionar todo lo mencionado hacer clic en OK, aparecerá una pestaña llamada Gerber

View que corresponde a un visualizador de este formato. No es necesario por lo que se puede presionar

en Cancel y listo, enviar diseño al encargado de la CNC y placa finalizada.

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