Minha Primeira Placa de Circuito Impresso

Bem, não exatamente. Na minha adolescência eu fiz várias plaquinhas, mas de forma artesanal. Esta é a primeira vez que eu faço o layout no computador e envio para fabricar.

O Circuito

Aqui tem uma historinha, que começa oito anos atrás. Foi quando montei um kit de Capacímetro da Sparkfun (acredito que o kit era chinês e apenas revendido pela Sparkfun). Embora o circuito estivesse na documentação, os fontes do firwmare do ATmega48 não estavam disponíveis.

Daí veio a ideia de projetar algo equivalente, usando um ATmega328 a 12MHz. Em 2012 eu tinha o firmware feito e o circuito montado em protoboard e fiz uma oficina onde eu explicava o funcionamento e os participantes montavam o circuito. A montagem era razoavelmente trabalhosa para uma atividade deste tipo. No começo deste ano eu adaptei o meu projeto de Capacímetro para ser montado usando um Arduino.

Outro tipo de oficina, que eu faço com frequência, é a de solda. Nestas oficinas eu uso kits que eu acho no Mercado Livre ou na China (e, mais recentemente, kits do Franzininho). Um kit que despertou interesse inesperado junto à criançada foi um kit de relógio.

Quando eu comecei a planejar uma placa para o projeto, eu percebi que a maior parte do circuito é comum aos dois projetos. O que eu fiz foi:

• Partir do meu circuito do Capacímetro, usando um cristal de 16MHz para poder usar o bootloader padrão do Arduino UNO.
• Acrescentar três botões e um buzzer
• Coloquei um conector para ligar um adaptador serial USB TTL
• Incluir um regulador de 5V para alimentar com uma fonte de 9V

Projetando a PCI

O projeto foi feito com o Kicad. O desenho do circuito não foi muito difícil (depois que acostumei com as teclas de atalho). Os sinais de alimentação são um pouco mais complicados, pois é preciso usar marcá-los com um "power flag", um processo meio confuso. 

Uma preocupação minha era o display, mas a biblioteca do Kicad tem um modelo igual ao que eu usei na protoboard. Um passo importante antes de rotear as trilhas é escolher o formato (footprint) correspondente aos componentes que serão usados (felizmente a minha placa não tem nada muito estranho).

O processo de roteamento foi complicado para mim, em parte por ser uma novidade (e eu não lembrei nada do que vi no curso Kicad Like a Pro). Muitas vezes o jeito era fazer uma procura na internet por instruções para certas tarefas. Um dúvida que tinha era qual largura de trilha usar. No final a maioria das trilhas tem largura de 0,5mm. Pelo que pesquisei, é mais que suficiente para as baixas correntes envolvidas, mas tem uma aparência de fina, 

O Kicad tende a usar somente ângulos múltiplos de 45 graus e colocar as trilhas próximas entre si. Eu mexi em várias delas para espaçar mais, o resultado foram alguns trilhas com aparência estranha. Eu acabei descartando o primeiro roteamento e fazendo de novo com o objetivo de evitar passar trilha entre os pinos do ATmega. No final sobrou uma, que teve que ser afinada para 0,3mm (eu conseguiria evitar dando uma volta imensa com a trilha, o que achei que seria pior).

A visão 3D do Kicad para o projeto

Eu não economizei área de placa, espacei bem os componentes para poder deixar as trilhas mais espaçadas. Fiz questão de colocar furos de fixação nos cantos (uma reclamação minha com a maioria dos kits) e coloquei conectores, display e botões nas bordas.

O Resultado

A placa funcionou! Mas tem algumas coisas para rever:

• Faltou indicar a orientação do capacitor eletrolítico
• O transistor que eu usei tem pinagem diferente do usado no layout. Eu não sabia, mas a pinagem do 2N222 (ou 2N2222A) varia conforme o fabricante.
• Parece que morreu o regulador 78L05. Esta foi a primeira parte que eu montei e testei e estava funcionando. A partir daí eu só alimentei pelo conector de programação. Preciso investigar.
• Ainda sobre o regulador, uma opção seria trocar por um conector USB, como na Franzininho. Este tipo de conector é um pouco mais difícil de achar, mas fontes de 5V com conector USB ("carregador de celular") estão virando padrão para alimentação de projetos.
• Estudar direito os requisitos para ser "open hardware" e colocar o logotipo correspondente.

A placa montada

Arquivos

Estou colocando (aos poucos) o projeto e softwares no github e estou preparando um vídeo com o unboxing, montagem e teste das placa (me sigam no Youtube!).