Montaje del prototipo de tablero electrónico de 91 celdas

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Pues finalmente he conseguido recopilar todos los componentes y montar el primer prototipo completo de tablero (ya hice unas pruebas anteriormente para validar los drivers de leds SPI en Primer prototipo del tablero de juego electrónico Helvetios). La escasez de componentes ha retrasado el montaje 6 meses hasta que he conseguido algunos componentes críticos, principalmente el driver de leds TLC5947 y el regulador DC/DC TPS561201.

Inicialmente contacté con varios montadores en china para que me hicieran los prototipos, pero el coste de los componentes a principio del 2022 era prohibitivo. Así que pedí los circuitos y la plantilla de la cara inferior en JLCPCB, y fui recopilando los componentes en los siguientes meses hasta conseguirlos todos y poder montar yo los circuitos.

El montaje lo hice a mano (a falta de tener un horno SMD como el que usé para los circuitos de LifeLinker), usando pasta de soldadura, una pistola de calor y mucha paciencia. Para la cara inferior usé la plantilla SMD ya que es donde había más integrados y algunos con pads térmicos como el driver de leds. De esta forma la distribución de la pasta quedaría mejor.

El circuito se diseñó para tener un tamaño muy contenido y así ser más económico el montaje de los primeros prototipos por el precio del circuito y de los acrílicos necesarios para el difusor y el separador de celdas. Así podremos crear todo el firmware necesario para el control de los leds y la gestión de la comunicación USB. Los siguientes diseños seguirán el concepto de circuitos por filas como se explica en Helvetios, así podremos crear tableros con las celdas más grandes y con mayor número de ellas.

Algunas fotos del proceso de montaje:

Circuitos Helvetios
Los circuitos tal cual llegaron.
Detalle pads
El tamaño de los pads para los drivers de leds es realmente pequeño.
Circuito inmovilizado
Circuito inmovilizado para usar la plantilla y aplicar la pasta de soldadura.
Componentes colocados
Componentes colocados para proceder a la soldadura con aire caliente.

Para la puesta en marcha del prototipo usé una placa de desarrollo NUCLEO-F103RB, que ya usé en el Primer prototipo del tablero de juego electrónico Helvetios. Esta vez usé la placa de desarrollo para programar el circuito, usando el conector que permite programar mediante SWD otro circuito. Así pude conectarme al tablero de juego y debuggar el código que controla los drivers de leds y los sensores Hall:

Setup de desarrollo y debug del firmware.

Además de la placa de desarrollo para programar, usé un pequeño analizador lógico de 8 canales y 24Mhz. Con este dispositivo y el software Pulseview del proyecto de software libre Sigrok es fácil poder ver que señales se generan y ver si es correcto el direccionamiento a los drivers de leds. Además interpreta varios protocolos como SPI y I2C y es muy útil para determinar la velocidad de refresco del sistema.

Captura de Pulseview

Durante la programación del código de control de los drivers de leds fui probando el resultado con difusores diferentes:

Difusor acrílico Opal Hielo 3mm
Difusor acrílico 33% 2mm

Y finalmente un video mostrando el funcionamiento de la detección de las celdas con algunos ejemplos de color.

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