Diferencia entre revisiones de «Shield CC»

Revisión actual del 14:53 14 ene 2015

Shield para Motores de Corriente Contínua

Un "Shield" podríamos decir que es una plaqueta secundaria que se anexa o se "enchufa" sobre otra placa principal para agregarle alguna funcionalidad. En este caso el Shield CC es una placa que se agrega al USB4Butiá para utilizar motores de Corriente Contínua en lugar de los AX12.

Principio de funcionamiento: Esta plaqueta utiliza un circuito integrado (L298) que contiene en su interior un conjunto de transistores conectados de tal forma que nos permite controlar, usando algunos pines de la USB4Butiá, el giro de los motores de CC. Esta placa utiliza los HackPins 5, 6, 7 y 8 de la USB4Butia para controlar los motores de CC que mueven al butiá.

Para que desde TortuBots se pueda controlar a los motores de CC con la misma sencillez que se hace con los AX12, es decir con comandos simples como Adelante, Atras, etc, es necesario tener:

• la versión 20 de TortuBots
• la versión 1.9 o superior de placa USB4Butia
• la versión 7.0 de firmware en la usb4butiá.

Lista de materiales:

Para realizar el shield es necesario adquirir los siguientes componentes:

Placa PCB:

Hay dos versiones de la placa, originalmente pensadas para las versiones vertical y 90º del L298 (L298n, y L928hn respectivamente).

La placa del L298hn es doble faz, lo que dificulta su ejecución a mano:

Especificaciones de la placa pcb:

• FR4 Material
• 1.6MM Thickness
• HASL Lead Free Surface Finish
• 1oz Copper Thickness
• Green Solder Mask
• White Silkscreen
• Archivos gerber para fabricación

La placa del L298n puede ejcutarse en simple faz agregando unos puentes (en rojo).

Especificaciones de la placa pcb:

• Cualquiera simple faz
• Archivos gerber para fabricación

Construcción a mano

Para el método manual existen 2 pdf con las respectivas versiones (para el L298n y para el L298hn):

* L298N
* L298HN

Se puede utilizar a modo de ejemplo el instructivo utilizado para la USB4Butiá: Tutorial USB4Butiá

Otra alternativa es enviando los archivos gerber a (SeedStudio: [1]).

• Montar los componentes como están en la foto:

Acondicionamiento del shield

Una vez construido el shield (siguiendo análogamente los pasos de construcción de la USB4Butiá), se debe colocar pasta térmica para poder disipar el calor que se genera al trabajar y evitar que el shield se recaliente. Para ello quitamos el tornillo que se encuentra sobre el disipador, y lo levantamos cuidadosamente para no dañar nada.

Luego de colocar la pasta térmica ponemos nuevamente el tornillo y apretamos. Se debe tener el cuidado de no apretar mucho, y hay que asegurarse de que no quede aire entre el disipador y el pcb. Para finalizar limpiamos el excedente de pasta térmica que quedó al rededor del disipador.

En caso de tener una USB4Butiá con una versión anterior a la 1.9: La versión R29052013 v1.0 tiene un problema en el diseño donde los dos pines que van puenteados del pin K2 tienen las pistas separadas. Esto se resuelve juntando con una gota de estaño estas dos patas, desde el lado opuesto a la serigrafía (Mirando desde el lado mencionado, serán los dos pines de la derecha). Esto tiene que quedar soldado al plano de tierra, hay que raspar un poco el barniz en la PCB cerca del punto de soldadura hasta que se vea el cobre, y unir con estaño.

Utilizando el shield

Para que la placa USB4Butiá reconozca el shield, deberá tener:

• Firmware v7 (o posterior)

• Utilizar TortuBots v20 (o posterior)

Versión con disipador de calor

Debido a que el consumo de corriente de los motores del robot aumenta considerablemente cuando las ruedas del robot se bloquean en forma permanente, por ejemplo cuando choca contra un objeto y se mantiene allí, el circuito integrado L298 puede calentarse de manera excesiva.

Para mejorar la disipación de calor del circuito integrado L298 se puede colocar un disipador de calor realizado con una planchuela de aluminio de 20mm x 3mm, para lo que es necesario modificar el diseño de la placa. Esta versión de la placa es de una sola cara y los anchos de las pistas están optimizados teniendo en cuenta no solo la fabricación de la placa en forma casera (pistas de señales no demasiado finas, 20mil, con cuidado es posible lograr pistas en forma casera de 10mil), sino también las corrientes que circulan (pistas de conexión a los motores suficientemente gruesas, 30mil para 2A bajo ciertas condiciones). Para los grosores de las pistas se tomo el doble de lo que seria razonable teniendo en cuenta que son para fabricacion en forma casera.

Se debe tener en cuenta que en esta versión de la placa de circuito impreso el "footprint" (conjunto de islas de soldadura de un componente y sus perforaciones en caso de ser necesarias, dimensiones, ubicaciones, etc.) del circuito integado L298 tiene las dimensiones adecuadas para el modelo L298N de colocación vertical (separación entre los pines delanteros y traseros de 5,08mm) y no el L298HN de colocación horizontal (separación entre los pines delanteros y traseros de 2,54mm).

Fotos de la colocación del disipador de calor en el shield modificado.

Como siempre, para la colocación de un circuito integrado en un disipador se debe utilizar grasa siliconada para mejorar la transferencia de calor entre ellos.

Proyecto Kicad con el diseño de la placa: Archivo:Shield L298 modificado - disipador.zip

Otros datos

Ver Hoja de datos del integrado L293: [2]

Ver Archivos fuente (Kicad) para realizar el circuito impreso:[3]

Imagen para imprimir y realizar el circuito manualmente (ver Construcción a mano)