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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
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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
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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
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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
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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
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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"
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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"
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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"
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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
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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"
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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
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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
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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"
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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
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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
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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
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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
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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”.
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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
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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.