Hay muchas formas de hacer las cosas y entre todas esas formas elijo casi siempre entre dos opciones: hacerlas bien o simplemente hacerlas. La elección de una u otra manera de trabajo depende de varios factores y condiciones cuya breve lista expongo a continuación:
- Tiempo disponible
- Dinero necesario
- Experiencia personal en el tema
- Experiencia de terceros en el tema (a quienes pueda consultar)
- Ayuda/Asistencia ofrecida
- Información sobre el tema
- Disponibilidad de herramientas/materiales
- Momento del día
- Estado de ánimo (esto puede ser: al borde del pánico, con culpa por haber dejado todo para el último momento o completamente enyoguizado)
- Si tengo suficiente tiempo disponible → alguna experiencia personal y de terceros → información accesible → pero sin herramientas adecuadas →al mediodía → y al borde del pánico: las cosas simplemente se hacen.
- Si tengo suficiente tiempo disponible → cuento con dinero necesario para tercerizar parte del trabajo → cuento con experiencia personal→ dispongo de información → mis herramientas están a la altura de la labor →aislado en mi lugar de trabajo desde las 6:00 de la mañana → y en armonía conmigo y con el mundo: las cosas se hacen perfectamente bien.
- Sin tiempo disponible →sin experiencia personal o de terceros → con escasa o nula información sobre el tema → con algunas buenas herramientas →siendo interrumpido cada 30 minutos → y tratando de terminar otros asuntos que dejé para último momento: las cosas se hacen y salen como quién tira maíz a las gallinas.
2. ¿Para qué sirve?
La implementación del sensor de aceleración en el proyecto tiene por objetivo la medición de los ángulos de oscilación en el plano x-y de la carga útil del puente grúa.
3. Piedra, papel o tijera
La elección del sensor quedó determinada principalmente por problemas de disponibilidad en el mercado, económicas y por características técnicas. Existen diversas opciones con rangos de precios muy por encima del presupuesto del proyecto, aunque muchas de ellas presentan dificultad para adquirirlas. En cuanto a las características técnicas se pueden encontrar los siguientes modelos:
Memsic 2125 que comercializa Parallax. Es un sensor de 2 ejes, con salida PWM, montado sobre PCB para una fácil instalación, a u$s 30 en el exterior más impuestos.
MMA7455 de freescale. Sensor triaxial, con salida digital SPI/I2C y encapsulado LGA.
ADXL203 de Analog Devices. Sensor de 2 ejes, con salida modulada de frecuencia ajustable, encapsulado LCC, a u$s 10 en el exterior más impuestos.
AIS326DQ de STMicroelectronics. Sensor triaxial, con salida digital SPI/I2C y encapsulado QFPN-28.
MMA7260QT de freescale. Sensor triaxial, con salida analógica y encapsulado QFN-16, a u$s 3 en el exterior más impuestos o u$s 10 en distribuidores locales.
Además, la selección del sensor debe estar fundada de acuerdo con los siguientes criterios para acotar el rango de posibilidades:
Salida analógica como interfaz con la placa adquisidora ADQ12-B.
Dos ejes de sensado como mínimo o tres como máximo para una mejor resolución.
Encapsulado PDIP, DIP o similar para un montaje sencillo.
En consecuencia, de las opciones listadas, sólo 1. y 5. resultaron convenientes. En el caso del sensor comercializado por Parallax encontramos que la salida PWM (se podría considerar un filtro RC para una frecuencia de ~100 kHz) y su elevado precio, a pesar de su sencilla implementación, dieron lugar a la segunda opción. Con el sensor de freescale, cumplimos con las dos primeras condiciones sumado a su bajo precio (aproximadamente u$s 4,50 en la puerta de mi casa, gracias a un grupo de personas que realizan compras por internet).
De ésta manera, se consiguieron 3 integrados MMA7260QT, a riesgo de sufrir complicaciones con la soldadura del componente. Entonces, en un intento por combatir la ignorancia en asuntos de montaje superficial, hicimos una recorrida por distintos sitios donde los avezados exponen su experiencia con el encapsulado QFN.
Algunos interesantes ejemplos caseros se pueden encontrar aquí y aquí.
4. La base está
En el paso 27, se publicó el diseño electrónico y el PCB del circuito para la medición de los ángulos, al que se le hicieron algunos retoques, debido a errores en las librerías de componentes para Kicad.
Por un lado, el footprint para el acelerómetro no se encuentra adaptado para montaje superficial (me di cuenta de éste detalle justo en el momento de comenzar a soldar el componente). Por lo tanto, se tuvo que armar la versión 2.0 de la placa. La librería adicional para Kicad se puede conseguir en (http://library.oshec.org/).
Por el otro, el PCB para el regulador de tensión LM317 tiene sus patas OUT y ADJ invertidas (incluso las tiene numeradas tanto el esquema como en el pcb para el encapsulado TO-220). Esto significó que las patas tuvieron que ser dobladas y adaptadas al PCB ”on-the-fly” ya que no había tiempo para una nueva placa. Afortunadamente existen los protoboards en donde poder pulir estos asuntos, aunque una buena inspección hubiese sido lo recomendable.
5. Los utensilios
Para llevar la tarea a cabo, son necesarias las siguientes herramientas y materiales:
Horno para soldar o un buen soldador de punta fina
Flux
Estaño
Soporte
Microscopio
¿Qué nos faltó? Bueno, básicamente todo. Ni horno ni buen soldador. El microscopio ni en figuritas, apenas una lupa y gracias. Olvidaba mencionar que unas buenas copitas del alcohol que más les guste, ya que uno debe estar medio mamado para soldar ésta porquería (en alguna página que no logro recordar lo recomiendan). Para tener una dimensión de lo que estoy hablando, pasen y vean las figuras 1 y 2.
Figura 2
¿Qué nos sobró? Para ser moderados, coraje, paciencia, pulso y un buen manejo de insultos en habla hispana. Me remito a Fontanarrosa.
6. Las manos en la masa
En la introducción hablaba de los distintos factores que influyen en el resultado final de un trabajo. En nuestro caso, se combinaron la desesperación por terminar una tarea clavada desde hace más de un año, el horario de madrugada y la falta de herramientas adecuadas para terminar haciendo algo que, como premio consuelo, funciona y no preguntemos más.
Los pasos realizados fueron los siguientes:
Una horita y media después de cenar, tipo 11:00 de la noche, poner la pava y preparamos la primera tanda de mates.
Para empezar, pegamos el integrado con los pads mirando hacia arriba.
Cortamos varios filamentos finos de un cable y cambiamos la yerba.
Pasamos flux por los cables y preestañamos. Esto puede demandar unos minutos, así que preparamos la segunda pava.
Pasamos flux por los pads del integrado y preestañamos.
Soldamos uno a uno los pads de relevancia: Vdd, Vss, g1, g2, sleepmode, x, y, z. Los pads restantes los dejamos intactos, salvo uno para hacer una primera prueba. Al terminar será mejor que cambiemos la yerba y preparemos la tercera pava.
El resultado puede verse en las figuras 3 y 4.
En un protoboard verificamos el estado del sensor, si te da hambre luego de tanto mate, podemos picotear alguna galletita. Figuras 5 y 6.
Preparamos el PCB del inclinómetro para montar el integrado, con una base de 4x4 mm sobrante de la misma placa. Figura 7.
Le cortamos los flecos al integrado y luego doblamos las patas “artificiales” para luego soldar al impreso. Figura 8.
Nuevamente pasamos flux a la placa y pines y soldamos con cuidado. CUIDADO, en éste paso se nos puede caer algo de pelo y alguna que otra puteada, nos podemos quemar con el soldador e incluso se puede desoldar alguna pata del integrado cuando las restantes se encuentran en su sitio. Figuras 9 y 10.
Tipo 6:30 am tendremos los ojos como duraznos en compota y la placa debería estar terminada, hacemos las primeras pruebas. Ojo, la pata sleepmode debe estar conectada a Vdd para que el sensor se encuentre operacionalmente activo. Figura 11.
Voilà!
7. Tomando serias medidas
Improvisando un banco de pruebas, sujetamos la placa y verificamos el comportamiento de cada salida frente a la variación de la posición angular, sobre todo prestando atención a los extremos del rango p a -pi.
Para un ángulo de inclinación cercano a cero, la salida debería estar en aproximadamente 1,60 V. Nuestros resultados arrojaron 1,496 V sin calibración. En resumidas cuentas, para cada eje se obtuvo lo siguiente:
Eje x, sentido positivo: 1,902 V.
Eje x, sentido negativo: 0,938 V.
Eje y, sentido positivo: 2,050 V.
Eje y, sentido negativo: 0,781 V.
Eje z, sentido positivo: 2,146 V.
Eje z, sentido negativo: 0,832 V.
8. Conclusiones
Evidentemente, pese a la falta de habilidades técnicas para soldar componentes QFN, sin herramientas apropiadas y con escaso tiempo, alcanzamos el objetivo y la cosa se hizo y funciona. Con eso me voy a dormir contento.
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