Obtención de su primer PCB con Raspberry PI y Fritzing

Una vez que su primer circuito electrónico esté funcionando y estable, a veces puede necesitar moverlo a una placa impresa para hacer conexiones fijas y evitar que los cables se alejen de su placa. Con Raspberry PI y Fritzing, puede replicar su proyecto en un diseño digital y enviarlo a los fabricantes de PCB para la producción en vivo.

En este tutorial, le mostraré cómo diseñar su PCB con Raspberry PI y Fritzing, y luego exportaré los archivos necesarios para que se produzcan.

Que es Fritzing

Por sí mismo, Fritzing es una iniciativa de hardware de código abierto que tiene como objetivo hacer posible que la comunidad haga que la electrónica sea accesible para todos. Además de los diferentes servicios, ofrecen un software excelente y muy fácil de usar que le permite dibujar su circuito con una GUI de arrastrar y soltar e incluye por defecto una gran cantidad de componentes.

A veces, si su componente no está disponible en la base de datos de Fritzing, puede buscar en Google los ya creados de la comunidad o crear uno.

Para este tutorial, usaré un circuito RC simple con una resistencia y un capacitor. Este es uno de los circuitos más simples y, por supuesto, no vale la pena pedir un PCB. Pero es un ejemplo muy claro que nos permite entender cómo usar Fritzing y cómo obtener el diseño de PCB.

Lo que necesitamos

Como de costumbre, sugiero agregar desde ahora a su carrito de compras de comercio electrónico favorito todo el hardware necesario, para que al final pueda evaluar los costos generales y decidir si continúa con el proyecto o los elimina del carrito de compras. Entonces, el hardware será solo:

Consulta precios de hardware en los siguientes enlaces:

Procedimiento paso a paso

Prepare el sistema operativo Raspberry PI e instale Fritzing

Comience a instalar el sistema operativo Raspberry PI. Este tutorial requiere un entorno de escritorio, por lo que deberá instalar Raspberry PI OS Desktop.

Una vez finalizado el proceso de instalación, actualice su sistema operativo. Desde la terminal, emita el siguiente comando:

sudo apt update -y && sudo apt upgrade -y

Ahora podemos instalar Fritzing de una forma realmente sencilla desde la terminal. El comando será simplemente:

sudo apt install fritzing

Una vez instalado, podrá ejecutar Fritzing en su sistema operativo Raspberry PI desde el menú «Programación»:

Lanza Fritzing. Por defecto, abre la página de Bienvenida:

Las vistas Fritzing

Hay 3 vistas principales que puede seleccionar desde la ventana de Fritzing:

La vista Protoboard le mostrará las conexiones físicas entre las partes de su proyecto. Esta es la vista principal donde puede comenzar a ensamblar sus piezas de acuerdo con su prototipo físico y comienza siempre desde una placa de pruebas vacía (aunque también puede conectar sus piezas sin usar la placa de pruebas):

Será más fácil entender las otras 2 pestañas más adelante, una vez que comencemos a agregar nuestras piezas al proyecto.

Agregar partes a su proyecto

Otra nota importante, en el menú del lado derecho ya puede ver las piezas disponibles por defecto en la base de datos de Fritzing. También hay un icono de lente que le permite realizar una búsqueda de texto en su base de datos de piezas local. Puede arrastrar y soltar cada elemento desde aquí en su protoboard de Fritzing para incluir la pieza en su proyecto:

Con la pieza colocada en la protoboard, las líneas conectadas se resaltarán en verde para que las conexiones sean visibles. Además, con la pieza seleccionada, encontrará en el menú de la derecha el «Inspector»: esto le permitirá configurar su pieza cuando haya múltiples opciones disponibles (por ejemplo, con resistencias puede cambiar el valor de la resistencia).

Con la pieza añadida, un clic con el botón derecho del ratón también permitirá rotar la pieza.

Ahora, agregue un condensador dentro de la placa de prueba, seleccionando la pieza de su menú. Colóquelo de acuerdo con la siguiente imagen:

Como está marcado, nuestro circuito tiene el correspondiente Vin, Vout y GND.

También puede agregar cables (cuando sea necesario) a su circuito, seleccionando la parte genérica de «Cable» o creándolos a partir de los orificios de la placa de prueba y colocándolos para unir los orificios necesarios.

La vista esquemática de Fritzing

Pasando a la vista esquemática, obtendrá una imagen de su circuito con una disposición bastante aleatoria. Puede mover las partes (y rotarlas) para obtener una mejor vista:

La línea discontinua muestra cuáles son las conexiones en su protoboard, incluso si las trazas de PCB relacionadas aún no se han «enrutado»: pasar de un diseño de circuito a un diseño de PCB generalmente requiere declarar explícitamente (o dibujar) las trazas que pueden tener diferentes rutas dependiendo de cómo se eliminen las piezas. Realizaremos este paso en el siguiente capítulo. Desde aquí, puede verificar que su circuito se adhiera a su idea de circuito.

También tenga en cuenta que las conexiones Vin, Vout y GND aún no son explícitas.

La vista de PCB Fritzing

La siguiente vista muestra cómo su PCB será física.

Al principio, todas sus piezas se desecharán al azar, por lo que necesitará un poco de trabajo manual para reorganizarlas y colocarlas correctamente:

Como puede ver, a nuestra PCB todavía le faltan las huellas y los encabezados (dónde conectar los PIN de Vin, Vout y GND). Podemos comenzar a agregar los encabezados, buscando en la base de datos de piezas de Fritzing el artículo relacionado y colocándolo en nuestra PCB (voy a agregar el «Encabezado 3», que ya está configurado con 3 encabezados). También puede agregar texto seleccionando la parte «Logotipo de serigrafía». El resultado debe ser como el siguiente:

Ahora puede agregar las trazas de PCB dibujándolas manualmente (desde un pin cualquiera al que está conectado) o usando la función Enrutamiento -> Autoroute. Esta última función será útil para proyectos complejos, ya que enviará en diferentes capas los trazos que se van a cruzar entre sí. Para nuestro caso simple, cambiar la posición de las piezas y cablear manualmente los cables será fácil:

Puede reducir el plano de la placa de circuito impreso arrastrando las esquinas al espacio requerido para que su placa de circuito impreso sea grande solo para lo que se necesita.

Comprobación de las reglas de diseño

En este punto, nuestra PCB está bastante lista. Hemos creado todas las conexiones de piezas necesarias.

Antes de enviar a producción, debemos verificar que se respeten las reglas de diseño. Las reglas de diseño identifican los requisitos mínimos para fabricar un PCB como, por ejemplo, la distancia mínima entre elementos de cobre.

Por supuesto, estas reglas pueden variar dependiendo de la tecnología del fabricante y puede actualizarlas desde el menú «Enrutamiento» -> «Configuración de enrutamiento automático/DRC…», eligiendo «Personalizar» si necesita agregar las suyas.

Ahora puede ejecutar la función de menú «Enrutamiento» -> «Comprobación de reglas de diseño» para que las reglas se verifiquen automáticamente antes de enviar su placa a producción. Un mensaje le dará el resultado:

Exportación de proyectos Fritzing

Exportar proyectos con Fritzing es una tarea sencilla. Ambos pueden exportar como imágenes con el menú relacionado:

Cuando necesite enviar la placa de circuito impreso a un fabricante, es posible que prefiera exportar un archivo Gerber, que es un formato que incluye toda la información necesaria para producir su placa de circuito impreso:

La exportación de archivos Gerber creará una lista de archivos con diferentes formatos:

Comprima todos los archivos juntos para obtener un solo archivo «.zip». Ahora puede usar el visor en línea de PCBWay para obtener una vista previa de su PCB:

Ahora está listo para obtener una cotización de su PCB para producirla.

Ahora puede resultarle difícil administrar la cantidad de configuraciones requeridas por los fabricantes de PCB. Una ayuda proviene del tutorial Pedido de su PCB: una guía para principiantes para las opciones del fabricante.