Come nasce una scheda di piena linea.

Schemi elettrici - interconnessioni elettriche - sezioni di blocco.
Avatar utente
Edgardo_Rosatti
Socio GAS TT
Messaggi: 4537
Iscritto il: venerdì 28 ottobre 2011, 0:59
Nome: Edgardo
Regione: Lombardia
Città: Muggiò
Età: 56
Stato: Non connesso

Come nasce una scheda di piena linea.

Messaggio da Edgardo_Rosatti »

Apro questo topic per mostrare come viene realizzata la scheda più usata nel nostro impianto modulare e per avere anche qualche consiglio o critiche in merito.

Lo schema elettrico che ha ispirato il modulare deriva dalle norme NEM/FIMF, le quali hanno in catalogo gli schemi di base per realizzare un impianto modulare. Qui la versione attuale modificata, in quanto quella ufficiale prevede una linea secondaria che noi non usiamo.
Al posto della linea secondaria è stata prevista l'alimentazione della linea aerea, per ora molto improbabile da attuare nel nostro impianto. Tuttavia essa esiste ed è bene che si sappia per eventuali sviluppi futuri.
In un modulo di piena linea vi sono due circuiti elettrici distinti che sono:
- alimentazione;
- circuiti di binario.

Questi 2 circuiti insieme formano una scheda di piena linea.

Schemi elettrici:

Alimentazioni:
Immagine

Piena linea e circuiti di binario:
Immagine

I due schemi sono messi in serie tra loro, cioè sono racchiusi in un'unica scheda, il cui layout è visibile qui:

Layout scheda di piena linea:
Immagine

Nella parte bassa c'è il "bus", cioè l'insieme dei 15 fili che formano la condotta. Il termine bus è tipicamente inglese, come tutte le definizioni riferite agli schemi elettrici, in quanto l'inglese è una lingua standard che bene o male dobbiamo adottare. Anche "layout" lo è e significa più o meno "schema di base".
Nella parte alta vi sono i morsetti che portano i fili al modulo, cioè i punti dove collegheremo i fili ai binari o agli accessori del modulo.

Il layout della scheda è stato disegnato con il programma Corel Daw che ha la caratteristica di lavorare in grafica vettoriale. Rispetto ai programmi come il classico Paint o il più evoluto Photoshop che lavorano in "bitmap", Corel Draw memorizza gli elementi grafici con coordinate X/Y come un CAD. Questo consente di disegnare in modo preciso ed in perfetta scala un progetto che poi verrà usato realmente.
Non entro più di tanto nel merito di queste applicazioni, ma sono sicuro che avrete compreso di cosa sto parlando.

Eravamo rimasti al layout dello schema e stampando su un foglio di acetato il circuito stampato (CS) otteniamo questo:

Disegno su acetato:
Immagine
76,69 KB

La foto è un po' sovraesposta, ma si vedono gli schemi stampati; quello superiore è per la scheda sperimentale, quello inferiore per la scheda di piena linea trattata in questo post.

Ora inizia il bello e posizioniamo il foglio di acetato sul vetro del bromografo con la parte stampata verso l'alto:

Bromografo:
Immagine
86,45 KB

Il bromografo è una scatola che contiene delle lampade fluorescenti a raggi ultravioletti dotata di temporizzatore.
La sua struttura è simile a quella di un comune scanner e serve per impressionare i circuiti stampati peresensibilizzati con fotoresist per trasferire l'immagine di un circuito stampato disegnato su acetato sulla lastra in forma positiva.

Cioè, tutto il disegno in nero non verrà impressionato.

Disposizione del CS sul bromografo:
Immagine
88,15 KB

Il tempo di esposizione è di circa 3 minuti (180 secondi), dopo l'esposizione inizia il lavoro chimico vero e proprio per lo sviluppo.
Io ho la fortuna di usare un lavandino dedicato a questo scopo e consiglio a chiunque intenda intraprendere questa tecnica di fare altrettanto. Gli acidi usati non perdonano e purtroppo i loro effetti sono irreversibili.
Quindi massima cautela.

Dopo l'esposizione della lastra ai raggi UV dobbiamo sviluppare il disegno e per questo si usa una soluzione acquosa di soda caustica diluita al 2% in comune acqua. In commercio vendono dei prodotti concentrati che vanno a loro volta diluiti e che funzionano per molte applicazioni:

ISviluppo del disegno:
Immagine
98,53 KB

Quando il disegno è ben visibile sulla lastra e non ci sono più residui di fotoresist si procede con un abbondante lavaggio in acqua.
Ora abbiamo la basetta con il disegno del circuito pronta per la corrosione:

Basetta:
Immagine
156,21 KB

Questa è una fase molto delicata e che usa il cloruro ferrico, un acido che macchia qualsiasi cosa tocca. Il cloruro corrode il rame esposto lasciando protette le zone coperte dal disegno.
Solitamente uso una vaschetta in plastica e dopo averci versato il cloruro inserisco la scheda da corrodere facendola galleggiare con la faccia da corrodere rivolta verso il basso.
Tuttavia vi sono altri modi per fare questa operazione che possono essere valutati.

Scheda appena immersa nel cloruro:
Immagine
115,82 KB

Dopo circa 20 minuti, dipende molto dalla temperatura ambiente, abbiamo la scheda pronta per lo strippaggio.

Schede corrose:
Immagine
144,86 KB

Qui vi sono alcuni difetti causati da bolle d'aria, ma con un successivo passaggio in cloruro possono essere eliminati.

Quando la scheda è priva di difetti va effettuato lo strippaggio, che è la pulitura del fotoresist residuo e va fatta con del comune diluente nitro.

Si effettuano i fori per il passaggio dei reofori dei componenti con punte che variano da 0,8 a 1 mm. e si inizia il montaggio vero e proprio.

Montaggio:
Immagine
150,95 KB

Per arrivare alla fine del processo con tutti i componenti installati:

Scheda completa:
Immagine
87,83 KB

Per le schede di blocco il lavoro è doppio, in quanto le schede sono a doppia faccia (una superiore e una inferiore) e anche il montaggio dei componenti è più compesso.

Ho voluto spiegare tipo tutorial come realizzo le schede per rendervi in un certo senso complici dell'impegno che viene portato per la realizzazione delle schede, che come potete ben vedere è notevole.

L'ideale sarebbe quello di fare dei file gerber con Eagle o altri programmi di CAD per circuiti stampati, in modo tale da farceli fare da ditte specializzate. E' da poco che mi sto avvicinando a queste tecniche e putroppo non so come fare, quindi se qualcuno ha qualche idea in merito che si faccia avanti per risolvere il problema anche solo con suggferimenti costruttivi.
Grazie :grin:


ED
237
11101101
Avatar utente
roy67
Socio GAS TT
Messaggi: 6429
Iscritto il: domenica 27 gennaio 2013, 8:13
Nome: Roberto
Regione: Emilia Romagna
Città: Parma
Ruolo: Moderatore
Stato: Non connesso

Messaggio da roy67 »

Bravo Edgardo. Un tutorial ben fatto.
Chiunque si volesse avvicinare all'elettronica, costruendosi i circuiti, potrà trarne sicuramente ottimi consigli.

Fino ad agosto dello scorso anno, c'era un azienda a Parma che produceva PCB in serie. Non era necessario il file Gerber, ma solo lo schema elettrico del circuito.
Ovviamente pensavano a tutto loro.. a patto che il "lucido" rimanesse nel loro archivio.... Purtroppo ha chiuso... :sad:

Sto cercando un azienda che produca PCb in serie a costi "decenti".. ma purtroppo si hanno "sconti" solo su enormi quantità d'ordine... Ma sono ancora alla ricerca. :wink:
Ciao. Roberto Alinovi - L'uomo non teme ciò che in lui non c'è. (Hermann Hesse)
Avatar utente
Andrea
Socio GAS TT
Messaggi: 22606
Iscritto il: mercoledì 26 ottobre 2011, 19:42
Nome: Andrea
Regione: Lombardia
Città: Segrate
Ruolo: Amministratore
Stato: Non connesso

Messaggio da Andrea »

Grazie Ed per la condivisione.
Ottima guida e molto chiara.
:cool:
Andrea - “I fermodellisti sono tanti e legati da un'amicizia sincera, che esplode in una cordialità ormai rara nel mondo rumoroso ed incerto di oggi”. La valle incantata
Avatar utente
Digtrain
Messaggi: 1620
Iscritto il: giovedì 20 dicembre 2012, 23:47
Nome: Walter
Regione: Lombardia
Città: Casarile
Stato: Non connesso

Messaggio da Digtrain »

Ciao ragazzi, :grin:

per la produzione di PCB provate a guardare questo sito: http://www.pcbcart.com/.

Mi e' stato consigliato da un amico che lo usa abitualmente.

Provate a fare della simulazioni.

Il file deve essere in formato Gerber.

In circa 10 giorni avete i PCB a casa.

Ciao Walter :geek:
Walter - Club Modellismo Pavese - Steamtown National Historic Site - Het Spoorwegmuseum Utrech - Loxx Berlino - "Il mio fisico è stato scolpito e modellato nelle migliori trattorie della Lomellina"
Avatar utente
Edgardo_Rosatti
Socio GAS TT
Messaggi: 4537
Iscritto il: venerdì 28 ottobre 2011, 0:59
Nome: Edgardo
Regione: Lombardia
Città: Muggiò
Età: 56
Stato: Non connesso

Messaggio da Edgardo_Rosatti »

Grazie a tutti :grin:

Walter, grazie infinite per il link, purtroppo non riesco a collegarmi :smile: , non mi funziona...
Sto cercando un laboratorio per qualche preventivo.

Comunque ho avuto una dritta di una azienda che fa PCB dal fornitore al quale mi rivolgo per l'acquisto dei componenti che è in zona e proverò ad informarmi.

Nel frattempo ho provato con Express SCH consigliato dall'amico Mario e ho fatto una prova.

Qui il disegno dello schema della scheda che è praticamente identico al mio, ma più professionale.

Schema piena linea e alimentazioni:
Immagine
64,06 KB

Successivamente l'ho passato a Express PCB per realizzare il disegno della basetta a doppio strato.

Layout PCB:
Immagine
90,68 KB

Il risultato è una scheda più compatta della mia che contiene gli stessi componenti, cioè solo dei semplici connettori.
Tuttavia vanno valutate bene ancora le dimensioni delle piste per non avere cadute di tensione.

Il programma Express PCB offre un servizio online in grado di stimare dei preventivi a piacimento, facendo qualche prova il risultato è stato
questo: per 10 schede a doppio strato complete di photoresist e serigrafia siamo sui 190 euro. Cioè circa 19 euro a scheda.
A questo vanno sommati il costo dei componenti ed il montaggio, altri 8-10 euro circa a scheda.

Questa è solo una prova che ho fatto, il programma Express PCB non lo conosco bene e non vorrei aver sbagliato qualcosa.
Se qualcuno lo ha già usato e può darmi qualche dritta posto i file del progetto in zip così da aiutarmi nella valutazione di questa possibilità.

I costi purtroppo aumentano, ma il prodotto è sicuramente migliore.
ED
237
11101101
Avatar utente
Riccardo
Socio GAS TT
Messaggi: 5590
Iscritto il: domenica 11 dicembre 2011, 9:26
Nome: Riccardo
Regione: Lombardia
Città: Lombardia
Età: 11
Stato: Non connesso

Messaggio da Riccardo »

Caspita Edgardo,
guida molto bella e dettagliata,
:smile:
Riccardo
Avatar utente
Edgardo_Rosatti
Socio GAS TT
Messaggi: 4537
Iscritto il: venerdì 28 ottobre 2011, 0:59
Nome: Edgardo
Regione: Lombardia
Città: Muggiò
Età: 56
Stato: Non connesso

Messaggio da Edgardo_Rosatti »

Digtrain ha scritto:

Ciao ragazzi, :grin:

per la produzione di PCB provate a guardare questo sito: http://www.pcbcart.com/.

Mi e' stato consigliato da un amico che lo usa abitualmente.

Provate a fare della simulazioni.

Il file deve essere in formato Gerber.

In circa 10 giorni avete i PCB a casa.

Ciao Walter :geek:


Ciao Walter,
con molto ritardo, ma molto, devo dire che PCB Cart l'ho usato per le marmotte in TT e che lavorano in modo molto professionale, alla fine sono riuscito a discricarmi nei processi di produzione dei pcb.

Basta anche dargli il file in formato tipico di Eagle che loro estrapolano i vari file Gerber. Fanno anche la pannellizzazione che consente di risparmiare molto sul prodotto finale e offrono un servizio di montaggio dei componenti anche SMD.

I processi sono un po' complessi, in quanto all'inizio va fornito un file (tabella) chiamato BOM (Bill Of Materials), lista della spesa, poi se c'è qualcosa che non va ti consigliano su come risolvere il problema.
Qui dipende molto dai componenti usati, che nel mio caso erano solo un tipo di led e una resistenza in SMD.

Tuttavia, per fare solo le basette il BOM non serve, ma visto che nel mio caso volevo i componenti SMD ho fatto fare a loro il lavoro di montaggio.

Registrandosi al loro sito si può fare un preventivo gratuito come dici, o simulazione, poi se si vuole la produzione effettiva si paga prima con PayPal, ma ti seguono con professionalità fino alla fine del processo produttivo.

Mi è anche capitato di aver pagato più del preventivo fatto inizialmente (per le marmotte in TT), in quanto sono riusciti ad ottimizzare di molto il lavoro e mi hanno pure rimborsato tempestivamente la differenza sempre con PayPal.

Attualmente il nostro modulare ha tutte le schede operative (linea e blocco) che fino ad ora sono riuscito a fare artigianalmente, ma sicuramente, d'ora in poi credo che mi rivolgerò proprio a questo service per eventuali produzioni future.

Qui stiamo valutando con il consiglio come muoverci e sicuramente, le prossime schede saranno più professionali.

Grazie per la dritta, anche se l'ho recepita con molto ritardo [:I]

Ciao
Edgardo
ED
237
11101101
Avatar utente
Digtrain
Messaggi: 1620
Iscritto il: giovedì 20 dicembre 2012, 23:47
Nome: Walter
Regione: Lombardia
Città: Casarile
Stato: Non connesso

Messaggio da Digtrain »

Ciao Edgardo, :grin:

perfetto, sono contento che l'esperienza sia stata positiva.

Ciao Walter :geek:
Walter - Club Modellismo Pavese - Steamtown National Historic Site - Het Spoorwegmuseum Utrech - Loxx Berlino - "Il mio fisico è stato scolpito e modellato nelle migliori trattorie della Lomellina"
Avatar utente
Andrea
Socio GAS TT
Messaggi: 22606
Iscritto il: mercoledì 26 ottobre 2011, 19:42
Nome: Andrea
Regione: Lombardia
Città: Segrate
Ruolo: Amministratore
Stato: Non connesso

Messaggio da Andrea »

Anticipo l’amico Edgardo sperando di fare cosa gradita.
Ed ha apportato alcune modifiche alla scheda di piena linea dotandola di ottime possibilità di espansione.
Ha curato molto anche il fattore estetico, che anche se da punto di vista elettrico è irrilevante, dà alle schede quel tocco di design tale de renderle molto professionali.
Elettricamente la scheda è perfettamente compatibile con quelle di vecchio tipo e include ben 12 nuovi morsetti che ci consentiranno di poterla espandere in futuro.
Ecco le nuove caratteristiche introdotte:
- sezionamento dell'alimentazione servizi per inserire più alimentatori per blocco elettrico e accessori (SS su polo numero 9);
- sezionamento dei poli 11 e 12 per la gestione del blocco elettrico anche sui moduli di piena linea;
- sezionamenti sui poli 13, 14 e 15 per sviluppi futuri e che attualmente non sono utilizzati.

Tutti questi sezionamenti, se non utilizzati saranno bypassati con un semplice filo che fungerà da cavallotto.
In pratica ora ci sono e li si potranno usare in futuro.
Parte estetica:
Ed ha chiesto espressamente una soldermask di colore blu. La soldermask è la vernice che protegge il pcb dalle ossidazioni e dalle errate saldature.

Si è anche preferito differenziare i colori delle schede che saranno:
- blu per la piena linea;
- rosso per la scheda madre di blocco;
- altro colore per quella della plancia di blocco a scelta tra diversi colori standard.
Il pcb di blocco sarà oggetto di altra discussione.

Serigrafia:
Sono tutte le scritte utili al modellista per il cablaggio della scheda sul modulo e che verranno elencate in apposito file di istruzioni.

Ed è anche riuscito anche ad inserire il logo GAS TT in bella mostra e dal momento che non ha costi aggiuntivi perchè farà parte della lavorazione. Tutta la serigrafia sarà di colore bianco e sul lato superiore (componenti a vista) della scheda.

In merito alla parte economica, ogni singola scheda avrà un prezzo assolutamente alla portata, ne acquisteremo 30 come associazione e le daremo a chi ne farà richiesta.

Un grazie naturalmente a Ed per la sua incondizionata disponibilità.

PCB_alimentazioni _e_linea:

Immagine

Piena_Linea:

Immagine

Schema_alimentazioni_e_linea:

Immagine

<font color="red">Ed, abbiamo pubblicato in contemporanea... continuiamo quindi a parlarne QUI:
</font id="red">
topic.asp?TOPIC_ID=11280
Andrea - “I fermodellisti sono tanti e legati da un'amicizia sincera, che esplode in una cordialità ormai rara nel mondo rumoroso ed incerto di oggi”. La valle incantata

Torna a “PARTE ELETTRICA”