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#001i: Progetto completo con PCBWay: “Staccato Controller” – Guida completa

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Introduzione

Lo scopo di questo articolo è di fornire una veloce e pratica guida all’utilizzo di PCBWay per la realizzazione di circuiti stampati, con solo pochi click. Personalmente mi sono trovato molto bene con PCBWay, per la professionalità, l’elevata qualità dei circuiti stampati e soprattutto l’ottima qualità a bassissimo costo. Qualche anno fa non era possibile realizzare circuiti stampati a queste condizioni. Il progetto che ho scelto come pilota per testare le caratteristiche di PCBWay https://www.pcbway.com/ è lo “Staccato Controller”, ossia un circuito temporizzatore che permette la generazione di impulsi temporizzati, con la possibilità di variarne la frequenza di ripetizione ed il duty cycle. Questo circuito può trovare molte applicazioni pratiche. Nel mio caso lo utilizzo come driver per una bobina di Tesla di tipo VTTC (Vacuum Tube Tesla Coil), ma può essere utilizzato per parzializzare la tensione anche a carichi di potenza come motore elettrici, perché al suo interno contiene un SCR. Esiste anche la possibilità di collegare un interruttore esterno. La scheda è stata realizzata seguendo lo standard meccanico di Arduino UNO, in modo che possa essere facilmente integrato in progetti in ambito Arduino.

DESCRIZIONE DELLO SCHEMA STACCATO CONTROLLER

Il circuito “STACCATO CONTROLLER” implementa un temporizzatore che permette di regolare i periodi di accensione e spegnimento della bobina VTTC tramite un diodo SCR, che funziona da interruttore della corrente anodica. Il temporizzatore è sincronizzato con la tensione di rete per innescare SCR proprio quando il picco della tensione di rete è al massimo e quindi anche la tensione presente all’anodo è massima. La frequenza di ripetizione delle scariche è regolabile tramite il potenziometro R13, che permette di ottenere diversi effetti sonori al variare della frequenza, come quelli prodotti da un elicottero o da un cannone. Infatti la bobina mentre scarica comprime l’aria, proprio come farebbe una cassa sonora.

Il circuito è alimentato da una tensione di 12V alternati a 50Hz derivati dalla 230V di rete tramite un trasformatore abbassatore. I due regolatori di tensione IC3 e IC4 provvedono a creare due tensioni continue stabilizzate di 12V e 5V. La temporizzazione di accensione del SCR è regolata da due timer 555. Il primo timer IC1 è impostato come multivibratore monostabile e ha come trigger di innesco la tensione di rete raddrizzata a semi-onda, in quanto viene preso come riferimento un ramo della tensione alternata a 12V dal ponte B1. IC1 crea quindi un impulso di accensione del SCR T1 ad una frequenza pari alla metà della tensione di rete e cioè a 25Hz. Il secondo timer IC2 configurato sempre come multivibratore monostabile regola invece l’inibizione della generazione degli impulsi del primo timer agendo sul pin di RESET del primo timer. La temporizzazione di IC2 può essere variata tramite il potenziometro R13, da un minimo di 0.8Hz fino ad un massimo di 25Hz.

Lo schema è stato realizzato con un pin-out compatibile con lo standard Arduino, poiché Staccato Controller potrà essere montato in futuro su una scheda madre, che possa montare indifferentemente Staccato Controller o un Arduino vero e proprio che possa agire come controller delle interruzioni o modulatore audio per produrre della musica utilizzando le scariche della bobina.

Figura 1: Schema Elettrico dello Staccato Controller

COME Creare i circuiti stampati con PCBWay in pochi semplici passi

  • Per prima cosa collegarsi al sito https://www.pcbway.com/ e registrarsi scegliendo un nome utente ed una password.

Figura 2: Schermata di accesso di PCBWay

  • Inserire le informazioni sulle dimensioni del circuito stampato, le quantità dei PCB che si desidera realizzare, il numero di layers e lo spessore e cliccare sul bottone “Quote Now”. Nel mio caso lo stampato misura 68×52.07mm ha 2 layers ed ho scelto 1.6mm di spessore e 10 prototipi.
  • Poi è necessario finalizzare le informazioni sui parametri tecnici dei PCB, quali distanze tra le piste, minima dimensione delle hole, il colore della solder mask, il colore del silkscreen, i gold fingers, il trattamento di finitura e le specifiche sul rame delle piste. Esiste inoltre un box testuale in cui si può inserire qualche informazione addizionale sul PCB, quali note sulle fresature ad esempio o caratteristiche peculiari dello stampato, impedenza controllata, etc, etc

Figura 3: Schermata di selezione parametri di PCBWay

Figura 4: Schermata di selezione parametri di PCBWay

  • A questo punto se si spinge il bottone “Calculate” viene preparato il preventivo, come ad esempio illustrato nella seguente figura:

Figura 5: Schermata di calcolo circuiti stampati di PCBWay

  • Dopo aver spinto sul bottone “Add to Cart” appare una finestra, dalla quale è possibile fare l’upload dei files gerber.

Figura 6: Upload del file gerber

  • Adesso bisogna spingere sul bottone “Submit Order Now” el’ordine viene mostrato nella lista ordini, come indicato nella seguente figura

Figura 7: Invio dell’ordine

  • A questo punto il progetto si trova in fase di review e nel giro di pochi minuti, arrverà il responso da parte di PCBWay, che confermerà o meno l’ordine.
  • Ora supponiamo di aver fatto un errore nel design del PCB. Gl ingegneri di PCBWay effettuano un controllo scupoloso del PCB ed identificano errori o potenziali criticità. Ad esempio nel mio caso avevo inviato un file gerber relativo alle forature vecchio che aveva una serie di fori errati. PCBBway notifica questa incoerenza spiegando tecnicamente il motivo e allega una immagine con i riferimenti dell’errore. Nella figura seguente si può notare gli errori nel file drill, segnalati con le frecce rosse,

Figura 8: Revisione del progetto da parte di PCBWay

  • Questa anomalia viene segnalata sempre via email tramite una notifica di “failed review”, come indicato nella immagine seguente.

Figura 9: Notifica della revisione del progetto da parte di PCBWay

  • A questo punto ho corretto l’errore e rinviato il file tramite upload nel sito PCBWay ed ho subito ricevuto la notifica del corretto ricevimento dei file aggiornati, come indicato nella immagine seguente.

Figura 10: Notifica della possibilità di produrre

  • Ora è necessario procedere al pagamento on-line ed avvenuta transazione si riceve una email con l’aggiornamento, come indicato nella immagine seguente.

Figura 11: Notifica di avvenuto pagamento e tracking dell’ordine

  • Dopo circa un giorno arriva la notifica che la spedizione è partita ed arriva anche il tracking number del corriere, nel mio caso DHL.

Figura 12: Tracking dell’ordine

Figura 13: Tracking dell’ordine

  • Dopo circa quattro giorni lavorativi (incredibile!!) arriva il pacchetto PCBWay e devo dire che la qualità di realizzazione è assolutamente soddisfacente !!

Figura 14: Arrivo del pacchettocon corriere

Figura 15: PacchettoPCBWay corriere

Figura 16: 11 Prototipi

Figura 17: Top view

Figura 18: 11 Bottom view

Figura 14: Arrivo del pacchettocon corriere

Figura 15: PacchettoPCBWay corriere

Figura 16: 11 Prototipi

Figura 17: Top view

Figura 18: 11 Bottom view