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PCI: Transforme a sua ideia em um protótipo eletrônico

keyphase PCI

Olá entusiasta, profissionais e amantes do mundo da eletrônica aqui nesse blog vamos aprender mais sobre os passos para desenvolver a sua ideia criar um layout de placa de circuito impresso (PCI), migrar o layout para uma placa e produzir o seu protótipo. Dessa forma, serão apresentadas noções, dicas e regras que o irão ajudar no desenvolvimento do seu protótipo eletrônico, desde a concepção da ideia até o produto final.

Como começou?

O seu projeto começou com a sua ideia de criar um produto eletrônico destinado a uma finalidade específica. Primeiramente, você deve definir a finalidade do protótipo e analisar as condições de contorno:

  • Onde o produto será utilizado?
  • Como ele será utilizado?
  • O que o produto não vai fazer?

É importante se atentar nessas condições e entender as peculiaridades do seu produto. Á visto disso, um protótipo desenvolvido para atuar num ambiente interno, à temperatura ambiente terá exigências diferentes à um produto a ser usado num ambiente externo, com altas temperatura.

Devemos igualmente analisar as funcionalidades do projeto e entender em que momento elas devem atuar e como. O exemplo de uma funcionalidade seria a comunicação Wifi ou o uso do display, então devemos identificar quando essas funcionalidades serão usadas e como. Além disso, é bom tentarmos prever situações anormais como:

  • Falha na comunicação
  • Perda de alimentação
  • Aumento de temperatura
  • Entre outras

Com isso você conclui a primeira fase do projeto. O uso de um diagrama de blocos durante essa etapa costuma ser muito útil.

Hora de fazer os cálculos e dar vida ao projeto

Em seguida, com a ideia bem definida cabe agora a você dimensionar o seu circuito, criar o desenho esquemático, desenvolver o firmware se necessário e usar um software de simulação para testar o bom funcionamento do projeto desenvolvido.

Existem diversos softwares de simulação no mercado que você poderá utilizar, de gratuitos a pagos cada um trazendo recursos e peculiaridades diferentes. Uma ferramenta de simulação de circuitos elétricos e eletrônicos muito utilizada e gratuita é o LTspice.

Durante essa etapa você deverá escolher quais componentes usar (SMD x PTH) e avaliar o mercado desses componentes atentando os seguintes quesitos:

  • Fornecedores
  • Preço
  • Quantidade
  • Disponibilidade

Com isso, podemos então determinar a facilidade de obter os componentes em tempo hábil, o custo benefício, a disponibilidade de peças para produção em massa e preparar para a construção da nossa placa.  

Quase lá!!!

Agora você tem uma decisão importante para fazer. Como e onde prototipar? Desse modo, uma escolha inicial caso o seus componentes sejam PTH seria com o uso de uma placa de ensaios (protoboard).

Essa placa é muito útil pois permite você montar o seu circuito de maneira rápida e prática. Ademais, possui a grande vantagem dos componentes serem removíveis facilmente, o que auxilia na inserção ou troca de componentes e também na correção de erros de montagem.

Entretanto, essa placa apresenta vários problemas de mau contato, poderá apresentar problemas causadas por capacitâncias parasitas e o uso torna-se ineficaz quanto maior a complexidade do seu circuito. Como o próprio nome diz a placa é útil para ensaios.

Dessa maneira, pensando em corrigir os problemas apresentados pelo protoboard você poderá escolher então montar o seu projeto numa placa de circuito impresso. Você pode contratar uma empresa especializada que irá te ajudar no desenvolvimento do layout, na confecção da placa e até mesmo na solda dos componentes ou fazer esse processo você mesmo num laboratório em sua casa.

Criando as trilhas

PCI

Agora você deve usar um software de design de circuito impresso para o auxiliar na criação do seu layout. Mas atenção algumas regras técnicas e de layout devem ser seguidas, de modo a garantir o bom funcionamento do seu produto.

A largura da trilha, por exemplo, dependerá da corrente que passará por ela. Portanto, atentamos a isso devido a resistência elétrica da trilha e a perda por efeito de Joule, influência do material e das características construtivas. Face aos efeitos de capacitância parasita a distância entre as trilhas será determinada pela tensão aplicada no circuito.  E o diâmetro das ilhas dependerá do diâmetro dos pinos dos componentes, mas via de regra geral recomenda-se que o diâmetro seja o dobro da largura das trilhas.

As ferramentas de design poderão ajudar você nesse processo de maneira automático, porém você também poderá usar as tabelas abaixo como guias.

Corrente (Amperes) 1A 2A 3A 4A 5A 6A
Largura das Trilhas 0.5mm 1.0mm 1.5mm 2.0mm 2.5mm 4.0mm
Tensão (Volts) 0-30  31-50 51-100 101-170 171-250 251-500
Distância entre Trilhas 0.3mm 0.6mm 1.5mm 3.5mm 6.5mm 12.5mm

Regras de design

Agora que estamos cientes sobre a importância que devemos dar ao tamanho das trilhas e os espaçamentos entre elas, bem como o raio das ilhas, devemos ressaltar outras regras de design que garantem o bom funcionamento do nosso protótipo.

Na imagem abaixo obtida do “Laboratório de Projetos de Eletrônica” verificamos um resumo geral de tais regras.

Em síntese, seguindo essas regras você consegue produzir o layout da sua placa e migrar para a última etapa.

Por fim o protótipo

Estamos aqui na etapa final.

Dessa maneira, você pode optar por contratar uma empresa que confecciona a placa e faça o processo de montagem e solda dos componentes para você. Ou  podemos fazer tudo isso de maneira artesanal com ferramentas e materiais fáceis de encontrar, na sua casa ou num laboratório maker.

Como a IPRO Jr. pode te ajudar em tudo isso?

Acesse o nosso site e venha conhecer nossos serviços de consultoria e design de layout de circuito impresso. Com o auxílio dos nossos parceiros e os professores altamente qualificados da PUC Minas, nós te ajudaremos a retirar todas as suas ideias do papel.

Ademais, está interessado em conhecer mais sobre as áreas de engenharia, arquitetura  e gestão? Continua aqui conosco nesse blog para matar a sua sede de conhecimento.

Autor: Mário Lima

Referências
http://www.ezuim.com/pdf/protoboard.pdf
https://laboratoriodeprojetosdeeletronica.wordpress.com/2018/07/13/confeccao-de-placas-de-circuito-impresso/

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