dis8644-2025-1

sesion-06a

Proyecto 01

Grupo 6

Félix Rodríguez

Izhak Villegas

Antonia Fuentealba

Sofía Pérez

PREMISA/PLANTEAMIENTO

¿Cómo podríamos modificar un APC para que sea lo más parecido posible a un instrumento musical tradicional?

En este proyecto nos planteamos la idea y la duda de cómo las frecuencias de las notas musicales podrían ser replicadas, a través de un circuito electrónico a partir de un Atari Punk Console.

¿Cómo se genera una nota musical?

Una nota musical es una vibración del aire a una cierta frecuencia (medida en Hertz). Por ejemplo, la nota La (A4) vibra a 440 Hz.

La APC genera ondas cuadradas con frecuencias variables. Esas ondas sonoras entran en un altavoz, el cual vibra a esa frecuencia, y nuestro oído lo percibe como una nota.

Es por esto que nuestra decisión fue modificar el APC para generar notas musicales a través de cables que conectan ondas eléctricas de distintos objetos, ya sean orgánicos o metálicos, simulando de esta forma una especie de teclado, que gracias a la suma de resistencias genera una frecuencia más grave o más aguda dependiendo del objeto que transmite la onda. Esto a través de un circuito que sería astable, debido a sus estados de on/off, al momento de presionar botones y accionar los clables en contacto con objetos. Además es un circuito robusto, que no es frágil en su fisicalidad, ya que cuenta con una carcasa exterior impresa ne 3d que protege el circuito solsdado en la pcb.

“Cada nota musical tiene una frecuencia principal, que indica cuántas veces por segundo vibra el elemento que la produce. La frecuencia producida por un temporizador 555 en modo astable depende de los valores del condensador (C) y dos resistencias (R A y R B )” Instructables. (2024, 6 marzo). Simple Electronic piano. Instructables. https://www.instructables.com/Simple-Electronic-Piano/

Esta relación es:

formula frecuencia

ANATOMÍA FÍSICA, DIAGRAMAS, ILUSTRACIONES, TEXTO.

CAJA NEGRA (ANATOMÍA FÍSICA)

Teclado musical APC

Cuenta con una carcasa, con 5 orificios (sin contar el parlante), por donde salen cables que se conectan a caimanes y a su vez, a objetos metálicos y orgánicos, también un botón, cables y un potenciómetro, que al accionar cada uno de estos, genera una frecuencia distinta, la cuales son capaces de oírse a través de una bocina o parlante. La carcasa contiene el circuito soldado a la placa perfboard con todos los componentes utilizados (BOM)

[Imágenes del teclado musical y sus partes]

objeto_impreso

objeto_impreso(2)

objeto_interior

DIAGRAMA

A continuación se presenta el esquemático realizado para la construción del circuito e ilustraciones del planteamiento de cómo sería esta esquematización.

proceso esquematico

proceso esquemático 2

esquema PCB v01

atariPunk_tinkercad

BITÁCORAS

[Bitácora Sofía]

bitácora( 1)

bitácora (2)

bitácora (3)

bitácora (4)

[Bitácora Anto]

proceso esquematico

ilustraciones+pauta

experimentaciones

esquemático+resistencias

diagrama_de_flujo

[Bitácora Izhak]

bitacoraa(1)

bitacoraa(2)

bitacoraa(3)

bitacoraa(4)

bitacoraa(5)

bitacoraa(6)

bitacoraa(7)

bitacoraa(8)

[Bitácora y proceso Félix]

pcb-b 01

pcb-b 02

pcb-b 03

pcb-b 04

pcb-f 01

pcb-f 03

pcb-f 04

PROCESOS

collage

[Videos de muestra del proceso en Proto]

https://github.com/user-attachments/assets/790efdef-d78c-4d19-b25d-af472468af7d

https://github.com/user-attachments/assets/fc261a51-aa6d-4029-83d4-fa57e76a6de4

ESQUEMÁTICO ELÉCTRICO, BILL OF MATERIALS, CITAS Y REFERENCIAS

esquemático final

BILL OF MATERIALS (B.O.M)

Tipo Cantidad Nombre Valor
Perforated board 1 PB  
Batería 1 BAT. 9 V
Resistencias 8 R1, R2, R3, R5, R6, R7, R8 1k
    R4 10k
Condensador cerámico 3 C1, C2, C4 100nF
Condensador      
electrolítico 1 C5 100uF
Condensador 1 C3 470nF (474)
Jumpers 12-17    
Bocina 1 Speaker 0.5W/8Ω
Caimanes 5    
Circuito integrado 2 Chip 1, Chip 2 555

Para nuestro proceso nos referenciamos en el piano electrónico creado por Joshua Brooks.

“La electrónica puede producir sonidos muy fácilmente con solo unas pocas piezas”.

https://www.instructables.com/Simple-Electronic-Piano/

CONCLUSIÓN

Finalmente a la hora de probar por primera vez nuestro circuito nos dimos cuenta que no funciona ¿qué errores hay?, ¿son solucionables?, ¿se puede llegar al resultado deseado? Pedir retroalimentación.

encargo-12: instalar kicad

Instalar software Kicad en su computador personal, incluir información sobre la instalación, la versión que están usando, el sistema operativo que usan, los idiomas que están usando, las carpetas en donde instalas la app y cualquier otra biblioteca o archivos relacionados, además de cualquier otro dato relevante.

APUNTES VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=hn_pk0nWDns

Programa open source gratuito especial para el diseño de PCBs, opciones a esto es Eagle y Altium

Workflow: flujo de trabajo.

Primero se abre el .sch, tiene el nombre del archivo y el nombre de Kicad.

Protools (para audio)

Parámetros del bloque del título:

Esto queda declarado en la parte inferior derecha del documento.

Diseño de Atari Punk Console, 555 circuito timer se configura para que sea astable o una configuración monostable. Revisar 555 timer circuits https://www.555-timer-circuits.com/

Se selecciona y se cargan “librerías”.

En las librerías están todos los componentes, por ejemplo resistor. A la derecha se previsualiza la forma que tiene el dibujo, de manera que nosotros podamos leerlo.

Resistencia tiene 2 R, la primera R es un nombre por ejemplo, R1 R2 R3, se hace automáticamente, no es necesario alterarlo. Se pueden cambiar los nombres de los componentes.

Cuando uno busca un chip 555 salen diferentes esquemáticos en diferente orden, buscar el más pertinente para nuestro circuito. Visualizar el orden de los pines.

Escribiendo C, aparecen condensadores polarizados o condensadores no polarizados.

Conectar alimentación: “jack.DC” barrel jack switch, diferentes formas, tiene 3 ranuras, fijarse en el nombre del componente, el diámetro.

Buscar switch para botones pulsadores switch spst “single pole single throw” cuando se suelta no cae en ninguna parte, spdt “_single pole double throw” cae en dos puntos distintos, estos se usan para el ON/OF también está sp3t y dpdt “double pole double throw”.

Colocando el mouse arriba y presionandoc “C” se copia, se arrastra y se pega. Si tengo un componente encima de otro se tiene que clarificar la selección entre múltiples opciones.

“Potentiometer” o POT Potenciómetro, reostatos. Símbolo américano “R_POT US” línea en zig-zag y europeo “R_POT” bloque.

Para mover un componente “M”, se arrastra y se clickea, también se puede rotar en medio de la selección con “R”, se puede realizar con todos los componentes.

Para borrar se coloca el mouse encima y se unsa “Supr” (suprimir), en Mac es “Fn” + retroceso “<-“.

Parlante de 8Ω, los parlantes suelen poseer cable rojo y negro, se les busca por “speaker”.

“Connector” conn_01x01 (siendo el primer número el n° de filas y el segundo el n° de pines que posee) 01x02 01x03, 04, 05, 06, 07 suele demonminarse “male” o “female”. Ejemplo sería “Conn_01x01_Male”.

Voltaje: VCC genérico de 5 o 9V, dos pilas de 1.5V quedan en 3V. 0V o GND, GND significa GROUND o TIERRA. Tierra analógica, digital, de power, de referencia, de señal, tierra real, de chasis ¿En qué se diferencian?

Se ven dos líneas, una verde y una azul. La azul sirve para separar cosas por dibujo, la verde sirve para hacer conexiones eléctricas. Cada click es una curva, ¡No se arrastra!.

La función de un esquemático es que sea legible y claro. Que se vea ordenado. Con doble click se cierra la conexión, si sale un cuadrado significa que está mal hecha, no se puede sobrar la conexión, suele salir un cuadrado encima de la ranura, hay que ser preciso.

Punto verde: hay conexión de entre distintos puntos que se entrelazan, si no lo hay, no hay conexión. El punto verde va en el entramado del cobre, deben compartir línea de cobre. En un esquemático las líneas no son líneas sino puntos, para los electrones es una distancia ínfima.

¿Cómo se mueven varios componentes al mismo tiempo? Si seleccionamos un bloque se mueven todos los componentes seleccionados. “G” de grab se puede mover un componente y se mantiene conectado el cable. Si ponemos G sobre una malla hay que presionar click derecho y “agarrar”.

Orientación, se pueden reflejar los componentes según eje x y eje y presionando “X” e “Y” respectivamente.

Entramado de puntos que son el mismo punto cuando coloco un GND (ground), solo funciona con los componentes que son de “power”, “power flag”.

Se puede puentear 2 y 3 o se puede colocar X “símbolo de no conexión”, ese pin no hay que conectarlo, estamos seguros de que aquella ranura no conecta con ninguna parte. Es una decisión de que algo no esté conectado, no igual a cuando es un error, una línea que no está conectada a ninguna parte, los circuitos deben ser para Kicad lazos cerrados.

“LED”. Ahora se nombran valores y cantidades.

Valor de componente se pone encima con la letra “V” de value o valor, así se puede establecer si coloco 1k a una resistencia. Pueden ser valores referenciales, no necesariamente reales. No es necesario ponerle Ohm a una resistencia porque se asume que está medido en Ohms.

Debe colocarse los mismos tipos de valores para los componentes, no se puede colocar una k minúscula con una K mayúscula porque al final el programa nos entrega una lista en donde se diferencian ese tipo de detalles.

En Getting started de Kicad aparece el Workflow

E-eschema: Anotar esquema, si está todo en verde está todo bien. El programa enumera los componentes del diagrama. Así podemos utilizar una lista de materiales para poder comprarlas en una tienda de electrónica.

El botón de bicho “bug” nos muestra cada error que podamos tener en nuestro circuito en relación a nuestros componentes. En realidad no son errores sino avisos.

Por ejemplo: “el pin 1 de tal componente no está conectado a GND”.

“Los pines de alimentación no están alimentados”.

Uno puede ver la información de cada componente con la letra “E”. Orientación, tamaño, nombre.

Resistencias medidas en watts además de ohms.

Huellas y símbolos no son lo mismo. Símbolo no es algo real, son denominaciones semánticas, son íconos.

Cargar librería de huellas. Asignarle una huella en la placa, quiere decir, el espacio que utiliza en dicha placa.

Aparecen muchas librerías a la izquierda, al centro los componentes de nuestro diseño y a la derecha las huellas filtradas. Además una ventana negra que muestra los componentes que seleccionamos en el filtro. Hay que medirlos en mm. “C_Rect_L7.0mm_W4.5mm_P5.00mm” Con W de ancho, P de pitch es la distancia que hay entre las patas. 10U electrólitico, radiales “CP_Radial_D6.3mm_P2.50mm”, “LED_D5.0mm”, “Barrel Jack”, Speaker buscar capacitor, por ejemplo el connector pinheader de 1.5 Pinheader Horizontal, Vertical, Vertical en SMD, Ejemplo: PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical. Se puede referenciar símbolo, pines, entre otros datos.

Resistencias: Shift + click seleccionamos varias, se puede buscar en librerías en resistor, componente en true hold. Resistencia de 1/4 watt, medición en mm. SMD, THT. Ejemplo: R_Axial_DING207_L6.3mm_D2.5mm_P10.16mm_Horizontal. Si hago doble click con todas las seleccionadas se aplica la misma huella a todos los componentes.

Potenciómetro, el que comunmente se vende es Potentiometer_Alps_RK163_Single_Horizontal.

Botton switch, Botón pulsador SW_PUSH_6mm_H5mm se diferencian en la altura del botón.

Switch ON/OFF o push DIP switch SW_DIP_SPSTx01_Slide_6.7x4.1mm_W7.62mm_P2.54mm_LowProfile.

555, buscador de librería “package” o “houssings” entre versión 4 o 5 les cambiaron el nombre “resistor” y “resistors”. Package DIP de 8 pines width de 7.62mm los LongPads son más fáciles de soldar que los comunes: DIP-8_W7.62mm_Socket_LongPads.

Esquemático y medir el objeto en persona y aplicar la huella, también se pueden descargar huellas o se pueden crear.

¿Existe la huella? No> se puede crear, se puede buscar en internet.

Click derecho en componente> editar huella> y se aplica.

Generar Netlist. Genera una lista de redes, le coloca un nombre a cada uno de nuestros cables.}

Ejecutar PCBnew > “Update PCB from schematic”. Si quiero volver a modificar la esquemática, hay que volver a llamarlo y ajustar la actualización de huellas.

Definir el tamaño que tendrá nuestra placa desde ya, aparece una cuadrícula, puede ser por ejemplo de 5mm que es la cuadrícula más ancha, es parte de la interfaz de navegación. Se puede asignar el hotkey de + y - (zoom).

Administrador de capas, una placa PCB está compuesta por capas. Baquelita o Fibra de vidrio. Capas: lineas de cobre front y back. Líneas blancas de componentes, nombres y texto.

Lámina verde encima del componente, es una máscara de protección de soldadura, soporta más calor del que suele generar un cautín.

Necesitamos una capa de corte que es el tamaño físico, la capa arriba y abajo. Figura de línea.

Edge Cuts Parto del 50 (por ejemplo de 50 a 150). Placa física sería de 5 x 10 cm. Arrastro los componentes, se puede cambiar visualemente en el adminsitrador de capas, se desactivan las líneas aéreas.

Generalmente se coloca el integrado en el medio porque es el corazón del circuito. En Mac Command + “F” de find se puede hallar por ejemplo el switch n1, n2. Así se ajusta físicamente.

Hay que verificar que las distancias sean ergonómicas y aptas para la utilización del chip, existe una regla, herramienta regla. por ejemplo “<——> 14mm”. También se puede ocupar como guía la capa margin sirve para dibujar líneas de referencia. Sirve para ubicar, por ejemplo, el centro de la capa.

Click derecho> cambiar huella, sin embargo borra cambios (no recomendado) mejor editar huellas atrás y luego actualizar.

Una placa de 10x10cm es más barata enviarla a hacer a China.

Criterio de distribución, si voy a colocar componentes directos a placa es importante que queden en la posición que quiero que queden finalmente, ubicar inicialmente los componentes que quiero sí o sí que tengan una ubicación específica. Hay que revisar el esquemático para entender una composición coherente de la placa. Denominación de pistas a los cables.

Enrutar pistas, que la pista por defecto sea roja y de 0.25mm, una placa a mano que sea de ancho 0.7 u 0.8mm. Pista > pre-defined size, y editar tamaño, así entonces se dibuja, línea roja, dibujo de cobre. Placa de un solo lado.

VCC, el programa y el encargo a China aguanta colocar varias conexiones, sin embargo, cuando uno taladra manual puede romper la pista, lo que es recomendable es dibujar un canal.

Vía, pequeño pedacito de alambre que conecta la placa de arriba con la placa de abajo. En vez de ir horizontalmente va d euna placa a otra placa. Los “agujeros” son vías que van de una placa a otra placa, tienen tamaños predefinidos, por ejemplo 2mm y el taladro 1,2mm con la “V” agrego una vía, se tiene que seleccionar arriba que vía estamos usando una customizada o una predeterminada.

Ejemplo alimentación gruesa y resto de componentes conectados con líneas más delgadas, seguir líneas blancas recomendadas por el programa.

Autoruter o autorouter, puede determinar las rutas de la placa, sin embargo puede generar problemas, no es recomendable, además que enlazar y dibujar la placa no es un tema tan engorroso.

Retroceso, backspace y cambiar la ruta, el dibujo lo aguanta pero puede ser arriesgado cuando hacemos una placa a mano. Con una cuadrícula más pequeña podemos tener mejor criterio para tomar estas decisiones.

Salvo que se usen señales de muy alta frecuencia, no hay problemas con circuitos que sean en línea recta, a los de alta frecuencia les cuesta doblar en aquellos circuitos.

Diseño de PCB paciente y de optimización. La “V” de vía hace que se puedan atravesar las otras rutas.

Conectar GND: zona de relleno, ¿rellenar la capa de frente o de abajo? ¿Qué red se marca? con “B” se rellena.

Ver, Visualizador 3D. Se puede mandar a hacer a China, se puede hacer a mano o se puede hacer en CNC, pero a considerar que a mano y en CNC las diferencias quizás no las aguante, es difícil hacer placas de 2 caras a mano, hay que considerar todo eso en el primer momento en el que diseñamos la placa.

Para previsualizar un objeto que no está en nuestro modelo 3D: “E” encima de un componente en la placa impresa hay que añadir un modelo 3D importado. Se descarga y se agrega.

Se puede hacer la placa impresa con el botón imprimir placa. ¿Qué capas voy a imprimir? ¿Me interesa la de cobre de adelante? ¿Me interesa la de abajo (verde)? ¿Me interesa la capa de texto?

Acetona, quitaesmalte, limón (suave). ¿Cómo funcionan las capas de las placas?

Problema: me puede quedar invertido, vista inferior del circuito. Ver> Voltear visualización de placa.

Para no perderse en la orientación podemos colocar una capa de texto, lo importante es en qué capa quiero que quede. Tamaño. Con la “B” se ajusta a la capa de la placa para transferirlo.

Importante agregar: un botón para añadir huellas. Mounting hole M3 MountingHole_3.2mm_M3 agujero para enganchar, con tornillos, se puede descargar y añadir un modelo 3D con un tornillo. Se puede renderizar el modelo 3D, pero exige más. Perspectivas isométricas. Añadir el mounting hole al esquemático.

Capas extras se pueden añadir más informaciones por ejemplo añadir una serigrafía.

Criterio de ancho de 0.6mm para hacerlos a mano para que no sea tan estrecho. Ancho de la pista.

Terminología de PCBs.

Se pueden importar dibujos externos, importarlas como borde a la placa PCB.

Glosario Terminología de diseño en PCB

https://docs.google.com/document/d/1uwGN5jmR22pYjSk9IIKY-icggmpqQSC4HyakQe322rQ/edit?tab=t.0

encargo-13

Ver el documental Sisters with transistors Escoger artista favorita del documental y escuchar algún concierto o disco de ella.

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