Diseños

Tenemos un ganador. Resultados de las pruebas en PCB test 2


LibreServo enviando datos por RS485 a Arduino

Tras varias pruebas y análisis, el hardware de LibreServo ya está finalmente elegido y funcionando, ¡incluso el puente en H que me daba muchos problemas! En general todas las partes de LibreServo se quedan como estaban, porque ya funcionaban correctamente, salvo lo comentado en este artículo.

Nueva PCB Test v2 para LibreServo


Hola Mundo en PCB test v2 de LibreServo

Hace un mes analizaba los resultados y conclusiones obtenidos con la placa de test v1 de LibreServo e intentando no perder el impulso en este mes he diseñado, he mandado a fabricar y ¡ya he montado la placa de test v2 de LibreServo! 🥳

Es la primera PCB que diseño de 4 capas para LibreServo y espero que eso mitigue ciertos problemas con el puente en H que creo que vienen, en parte, por el ruido electrónico. Por lo demás, es una PCB en la que ya están los componentes finales, es más cercana al diseño final y en la que me he obligado a poner los componentes lo más cerca posible entre sí para ver el límite real entre lo que se diseña y lo que luego se puede soldar fácilmente sin complicar en exceso las cosas, el papel lo aguanta todo pero luego hay que llevarlo a la realidad.

Resultados y conclusiones de las pruebas

RS-485 9 Mbps Hola Mundo
RS485 Hola mundo a 9 Mbps

Tras analizar todas las partes de LibreServo, he decidido realizar de nuevo varios cambios de diseño. Estoy contento con los resultados obtenidos con la placa de test ya que sin ella hubiera sido imposible analizar todos los componentes por separado y detectar todos los errores y fallos que he encontrado, es algo que tendría que haber hecho desde un primer momento y que me hubiera ahorrado muchísimo tiempo. Los temas a tratar son:

  • Sensor de Corriente
  • Protección ante cambio de polaridad de alimentación
  • Nueva alimentación, mpm3610
  • Sensor de temperatura NTC
  • Nuevo led RGB más compacto
  • Comunicación serie RS-232 vs RS-485
  • Nuevo sensor magnético AEAT-8800
  • Puente en H
  • Próxima PCB (4 capas)

Análisis alimentación (MPM3610 + Ferrita + AP2112)

Circuito MPM3610 y AP2112 con Ferrita Circuito MPM3610 y AP2112

Una de las partes que más he cambiado y pensado en las versiones de LibreServo es la alimentación. En versiones anteriores fue un regulador lineal que reduje de tamaño, pero la verdad es que no estaba para nada agusto ya que si LibreServo era alimentado con tan sólo 12V, el regulador lineal debería de disipara hasta 1,74 Watios y en 16v 2,54 Watios... algo que era realmente irreal que pudiera hacerlo.

Hace unos meses descubrí el MPM3610, y esto hizo que por fin pudiera diseñar la alimentación como quería. Este diminuto componente es un más que potente step-down de 1,2A que admite hasta 21V de entrada y que ¡además tiene la bobina y el diodo incorporado! Es esto último lo que lo hace perfecto para mi diseño, por el reducido espacio utilizado, siendo el único step-down que se fabrica que tenga integrado bobina y diodo en el mismo encapsulado. La diferencia entre usar un step-down y un regulador linel es que un regulador lineal de 3,3V a 12V da una eficiencia de un 35%, mientras que el step-down del 80% o superior, el resto se disipa en calor, con lo que uno es mucho más propenso a sobrecalentarse que el otro. Lo malo de usar un step-down es que son bastante ruidosos y su salida no es tan limpia como la de un regulador lineal.

Análisis del sensor de corriente ZXCT1010

Circuito básico ZXCT1010 con protección Zener MMSZ5226BS Circuito básico ZXCT1010 con protección Zener

El primer componente que voy a analizar en mi nueva placa para testear LibreServo es el sensor de corriente ZXCT1010, el cual es una versión mejorada del sensor ZXCT1009. La mejora sobre todo es en la parte baja del sensor, cuando hay poca caída en Rsense, parte en la que quería estar ya que no quiero que se desperdicie tensión en Rsense. Además, aparejado al sensor de corriente está el diodo Zener MMSZ5226BS para evitar que la tensión de salida del sensor de corriente pueda superar los 3,3V y quemar el microcontrolador.

Manual primer proyecto STM32. Parte 1: Diseño Electrónico

Hace años me costó bastantes dolores de cabeza tener todas las piezas claras y como sé que el artículo más visitado de LibreServo es Software para programar STM32, voy a intentar realizar un artículo que conglomere todos los pasos necesarios para poner a funcionar desde cero un microcontrolador STM32, tanto a nivel de diseño electrónico, como de programación. Como LibreServo está basado en el microcontrolador STM32f302K8, todo irá referenciado a éste microcontrolador por facilidad, pero los pasos son exportables a todos los microcontrolador más comunes de la familia STM32 ARM Cortex de ST, de hecho, si es tu primer proyecto no sería la mejor opción con la que empezar, más que nada por el encapsulado que trae. El STM32F302C8 sería el gemelo pero en un encapsulado mucho más sencillo de soldar. Pero hay literalmente decenas de microcontroladores según lo que cada uno requiera.

Esquema electrónico mínimo para STM32 Esquema electrónico mínimo para STM32

Nuevos diseños para el futuro

Encóder magnético vs potenciómetro

Llevo un tiempo dándole vueltas y desde el primer momento que me plantee LibreServo había un componente que me generaba dudas... el potenciómetro. En Selección de componentes para LibreServo ya lo comenté y hasta ahora siempre había más ventajas en utilizar el potenciómetro de Murata que un caro encóder magnético, al menos para una primera versión de LibreServo. Pero puede que eso haya cambiado.

Diseños, esquemas y PCB

Tras detectar el error en el diseño en la parte de comunicación serie como comenté en las prisas, esa mala consejera, tuve que actualizar los diseños y por lo tanto, los diseños anteriormente compartidos aquí y aquí están desactualizados. Como esto podría ocurrir más veces en adelante, y como también quiero compartir los ficheros en sí, dejo en ésta entrada la última edición de los diseños en foto y además, en Github dejo los ficheros subidos. Del fichero del diseño de la PCB, hay 4 versiones. Las versiones a, b y c corresponden a las versiones especiales que mandé a fabricar como comenté y expliqué en la entrada de mi primer pedido de LibreServo.

Esquemas y diseños
Buses

Diseños, PCB

No es objetivo de esta entrada explicar las decisiones de "routing" que se han llevado a cabo, eso sí, apuntar que todo el routado lo he realizado a mano. Comentaré sólo ciertos aspectos generales.

Debido al estrechísimo espacio que dispongo, me veo obligado a usar 3 placas separadas interconectadas por un "bus" de siete pines formado por una tira de pines con paso de 2mm, y por otros dos pines. Además, el potenciómetro es tan "grande", que a dicho nivel sólo se subirán los pines necesarios.

Buses en LibreServo
Buses

Diseños, esquemas

Sin poder entrar en todos los detalles y decisiones tomadas, en el propio diseño electrónico y esquemático, se ha seguido siempre el propio datasheet de los componentes seleccionados, en algún caso aumentando los condensadores de desacoplo. Dejo a continuación el esquema general completo (se ha corregido a posteriori algún detalle), y comentaré las partes en los que ha habido algún pequeño cálculo.

Primer diseño esquemático de LibreServo
LibreServo sch