domenica 22 novembre 2015

Internet Relay Board v2

Questo post e' la continuazione del mio precedente post intitolato  Internet Relay Board v1

In questo post realizzo esattamente la Internet Relay Board ma su PCB anziche' su basetta millefori.


BoM

I componenti usati sono:

  • 1x modulo ESP8266 (nel mio caso ESP8266-01)
  • 1x modulo relay a 3V (SRD-03VDC-SL-C)
  • 4x resistenze da 1K ohm
  • 2x led
  • 1x diodo 1N4007
  • 1x transistor BC547 (NPN)
  • 1x 5V To 3.3V DC-DC Step-Down Power Supply Buck Module AMS1117 800MA
  • 2x morsetti screw-terminal
  • 1x switch a due posizioni
  • 1x pin header maschio (3 pin)
  • 4x file metallici per ponticelli
  • 1x basetta ramata
  • 1x flacone di acido muriatico
  • 1x flacone di acqua ossigenata 36 volumi
  • 1x paglietta per pentole
  • acetone per unghie

Per alimentare la board uso un caricatore riciclato 5V output 1A. 


Schema PCB


Come negli altri post ho utilizzato Fritzing per disegnare lo schematico del PCB
Ho inizialmente utilizzato il routing delle piste automatico e man mano che aggiungevo componenti e piste ho utilizzato il routing manuale per ridurre il numero di ponticelli



Come si vede dalla fiura ho anche aggiunto 4 punti di allineamneto che mi saranno utili nei passaggi successivi

Una volta terminato lo schema del PCB con Fritzing l'ho esportato in PDF e poi stampato con una stampante laser su un foglio di carta fotografica.

NOTA:
Per il procedimento che ho usato io per trasferire il PCB su piastrina ramata e' fondamentale stampare lo schema PCB tramite una stampante laser (NO ink jet) e su un supporto cartaceo poco assorbente (carta fotografica)

NOTA2: 
Ho provato la prima stampa su un foglio di carta trasparente oleata ma ha assorbito troppo il toner e ne ha impedito il corretto trasferimento su piastrina ramata

Qui sotto il circuito esportato da Fritzing 


NOTA:
Quando si esporta il PCB Fritzing genera molti file differenti.
Io ho usitlizzato (quello qui in figura) il file con nome XXXX-etch_copper_bottom.pdf


e qui il circuito stampato su carta fotografica tramite stampante laser




Preparazione PCB


Ci sono molti modi di realizzare un PCB. Ognuno puo' scegliere il metodo piu' adatto alle sue esigenze.
Qui descrivo brevemente il metodo che o usato io con successo.


Pulizia piastrina

Siccome la piastrina ramata si ossida facilmente ne ho pulito la superfice con una paglietta/spugnetta per la pulizia delle pentole




non abbiate paura se il rame si graffia un pochino, cio' sara utile dopo nel processo di corrosione.

Trasferimento stampa PCB


Una volta pulita la piastrina ho ritagliato il la stampa del circuito PCB seguendo il borod nero piu' esterno.

Successivamente ho capovolto la stampa e l'ho applicata sopra la piastrina ramata.

Ho applicato un paio di striscioline di scotch per tenere ferma la stampa sulla piastrina

A questo punto ho fatto riscaldare molto bene un comune ferro da stiro, impostandolo in modo che non generi vapore.

Una volta che il ferro ha raggiunto la massima temperatura ho applicato un panno sopra la stampa/basetta (un comune fazzoletto di cotone va benissimo).

A questo punto ho appoggiato il ferro caldo sopra il panno ed ho esercitato una moderata pressione per 3-4 minuti.

In questo modo il calore del ferro da stiro fa staccare il toner dalla carta fotografica e lo fa depositare sulla piastrina ramata.

A questo punto dopo aver rimosso il ferro da stiro, ho lentamente ed accuratamente rimosso lo scotch e la carta fotografica.

E' importante fare attenzione a non tirar via anche le piste di toner.

Si puo' anche fare questa operazione sotto l'acqua del rubinetto in modo che la carta si stacchi piu' facilmente

NOTA: La piastrina si scalda moltissimo, state attenti a non bruciarvi. Se preferite attendete qualche minuto in modo da farla raffreddare un po'.

Ci sono molti tutorial su Internet. Un esempio e' questo https://www.youtube.com/watch?v=yb7NOmOaXhg

Questo e' il risultato che ho ottenuto io




Come potete vedere alcune tracce non sono perfettamente stampate.

Nesusna paura: con l'ausilio di un pennarello indelebile (quello che si usava per scrivere su CD per chi si ricorda :) ) correggiamo le tracce incomplete in modo da avere un tratto il piu' continuo e coprente possibile




Chiaramente il risultato e' molto migliorabile, ma comunque per un semplice procedimento casalingo senza l'uso di particolari strumenti ritengo che sia piu' che buono. :)


Taglio basetta


In funzione delle dimensioni della basetta ramata utilizzata puo' essere necessaria ritagliarla o rifilarla.

Io ho utilizzato un traforo per legno. Un paio di seghetti si sono spezzati ma comunque sono riuscito a completare il taglio




PS: per essere onesti con queste parte prettamente meccaniche sono un po' scarso, quindi mi sono fatto aiutare da un maestro del traforo :) :)


Erosione PCB


A questo punto, se tutto e' andato bene, abbiamo una basetta delle dimensioni volute con su stampato le tracce del circuito

Adesso e' ora di erodere il rame in eccesso.

Per far cio' ho usato una semplicissima soluzione di acido muriatico ed acqua ossigenata (36 o piu' volumi)



Come notate questo metodo impiega strumenti ed elementi di facilissima reperibilita' e poco costosi.

Ho miscelato i sue liquidi al 50%. Meta' acido muriatico e meta acqua ossigenata

NOTA:  vi consiglio di utilizzare un paio di guanti in plastica per preparare e maneggiare questa soluzione. E' ALTAMENTE corrosiva


A questo punto ho messo la miscela in una vaschetta di plastica ed vi ho immerso la piastrina legata con un filo di ferro.



Il filo di ferro non e' obbligatorio. Io l'ho usato per recuperare la piastrina senza doverla toccare

Lasciate la piastrina nella soluzione per 2-3 minuti o comunque il tempo necessario per erodere tutto il rame non coperto dal toner nero. Se vuoi ogni tanto muovi la piastrina.

Una volta erosa completamente, estraete la piastrina e lavatela bene sotto un flusso d'acqua fredda e corrente

Se tutto ha funzionato bene avete adesso ottenuto il PCB correttamente eroso.



COme vedete tutto il rame e' stato rimosso (si vede il giallo del supporto di plastica) tranne sotto le piste  ricoperte di toner nero.

Come ultimo passo rimuovete il toner con un batuffolo di cotone imbevuto nell'aceto per unghie.
Il toner viene via facilmente e senza nessuno sforzo.

Rilavate nuovamente la piastrina sotto acqua corrente.

Foratura piastrina


A questo punto per completare la preparazione del circuito PCB e' necessario effettuare i fori con una punta da 1 mm di diametro.

Io ho utilizzato un trapano a colonna ma non e' strettamente necessario.
Si ottiene anche una buona foratura con un mini trapano da hobbista.





Montaggio componenti


A questo punto nonci resta che iniziare a montare i componenti sul PCB e ad effettuare le saldature a stagno.






Questo e' il risultato finale che ho ottenuto io





Sostituzione controllo remoto caldaia


A questo punto ho rrealizzato una basetta custom che mi permette di rimpiazzare completamente tutti i componenti usati per il mio  controllo remoto caldaia con raspberry pi come descritto nel post specifico.






In questa versione di controllo remoto con raspberry ho utilizzato una serie di componenti e in figura si vede lo spazio occupato nella scatola nel vano caldaia

Rimpiazzando il rasperry con il modulo ESP8266 ho implementato la stessa funzione ma in uno spazio nettamente inferiore, con un costo inferiore e con un consumo energetico inferiore





Conclusioni


Con questo post concludo il mio ciclo di post sulla realizzazione del controllo caldaia da remoto.

Ho raggiunto il mio obiettivo di poter controllare (ON/OFF) la mia caldaia da riscaldamento tramite il mio smart-phone o via web.

Ovviamente l'Internet Relay Board qui descritta puo' essere utilizzata in una serie variegata di situazione. In sostanza si puo' utilizzare in tutte le situazione in cui c'e'' un carico da controllare (ON/OFF).

Esempio: luci/lampadari di casa, motori elettrici, sistemi di riscaldamento o raffreddamento, etc

Come sempre ogni commento e miglioramento e' ben accetot.

Fatemi sapere se trovate utile queso post e se posso ulteriormente migliorarlo