PCB

Hello World in LibreServo PCB test v2

A month ago I was analyzing the results and conclusions obtained with the LibreServo test PCB v1 and trying not to lose momentum this month I have designed, I have ordered new PCBs and I have already assembled the LibreServo test PCB v2! 🥳

It is the first PCB that I have designed with 4 layers for LibreServo and I hope that this will mitigates some issues with the H-bridge that I think comes, in part, from electronic noise. For the rest, it is a PCB with the final components, it is closer to the final design in which I have forced myself to put the components as close as possible to each other to see the real limit between what is designed and what can be easily welded without overcomplicating things, everything holds up on paper but then you have to bring it to reality.

LibreServo test PCB

It has been a long time since my last update, a pandemic in between and many changes. Be that as it may, LibreServo continues moving forward, little by little, but it moves 💪.

During the previous versions of LibreServo I have continually encountered different problems in the design and without knowing exactly how different components were going to behave, in addition, later trying to debug the board being so compact and without extra space to be able to even solder a cable to be able to see the signs, always complicated everything too much.

Hace años me costó bastantes dolores de cabeza tener todas las piezas claras y como sé que el artículo más visitado de LibreServo es Software para programar STM32, voy a intentar realizar un artículo que conglomere todos los pasos necesarios para poner a funcionar desde cero un microcontrolador STM32, tanto a nivel de diseño electrónico, como de programación. Como LibreServo está basado en el microcontrolador STM32f302K8, todo irá referenciado a éste microcontrolador por facilidad, pero los pasos son exportables a todos los microcontrolador más comunes de la familia STM32 ARM Cortex de ST, de hecho, si es tu primer proyecto no sería la mejor opción con la que empezar, más que nada por el encapsulado que trae. El STM32F302C8 sería el gemelo pero en un encapsulado mucho más sencillo de soldar. Pero hay literalmente decenas de microcontroladores según lo que cada uno requiera.

Esquema electrónico mínimo para STM32

Ya tengo la primer LibreServo v1.c soldada y estas son las impresiones tras soldar los componentes.

Hice varios cambios en el diseño para facilitar soldar los componentes con encapsulado QFN, como el microcontrolador y el driver de mosfets, alargando los pines de los footprint y la mejora ha sido notoria. Mucho más fácil soldar y comprobar que todo está bien soldado.

También hice cambios con la elección de componentes, el más evidente fue con el regulador lineal. El nuevo regulador lineal y su nueva disposicion, han conseguido reducir la "altura" mínima de LibreServo ¡en 1.9mm! Ahora es mucho más compacto.

Primer LibreServo v1.c soldado

Tras 2-3 semanas ya tengo la nueva versión de LibreServo v1.c. A primera vista, lo que mejor se aprecia es el texto en las placas, ahora muchísimo más claro y conciso que en las anteriores ediciones.

Tenía bastante miedo con el fresado (corte interno en la panelización), pero ha quedado perfecto. Estoy muy contento por ese lado.

Pedido de LibreServo v1.c

Como comenté en nuevo diseño y pedido de LibreServo, realicé el último pedido el domingo 7 de Octubre. Desgraciadamente el martes 9 de octubre fue cancelada la compra y me devolvieron el dinero.

Había mandado el mismo diseño que había mandado anteriormente, pero según propias palabras de jlcpcb, en el primer pedido hacen un poco de manga ancha y dejan pasar muchos diseños que en órdenes posteriores van a bloquear por no ajustarse a sus estándares de fabricación.

Tras cruzas 16 emails con jlcpcb, ya tengo el diseño final:

Diseño final en fabricación de una de las PCB

Tras un mes desde que detecté el error, cómo corre el tiempo..., ¡ya tengo una nueva versión de LibreServo y ya están fabricándose en JLCPCB!.
Ahora mismo ando con muy poco tiempo, pero la tardanza no sólo ha sido por mi poco tiempo, también he decidido introducir varios cambios y mejoras:

• Cambiar tamaño y limpieza de textos
• Cambiar encapsulado del regulador lineal
• Cambiar condensadores y resistencias para que no entorpezcan
• Modificar el valor de las resistencias del led RGB
• Poner agujeros pasantes para un futuro encóder
• Modificar footprint de varias resistencias y condensadores para optimizar el espacio
• Modificar pistas serie para que sean curvas
• Modificar cableado conectores (orden al revés)
• Mover el gateMosfet para que no coincida con el conector
• Agrandar footprints de los gateMosfet y del microcontrolador
• Generar dos pines de alimentación
• Añadir normbre y versión a la placa

LibreServo v1.c

With the website finished, I finally had time to continue programming and testing my LibreServo, but the joy was short-lived.

After soldering the three PCBs together, I proceed to power the LibreServo for the first time from a battery instead of the ST-link programmer ... and a white smoke preceded by sparks made an appearance. The STM32F302 microcontroller has been completely blown up, and there is a huge short between ground and the 3.3V line. After looking closely, I see that there are tin chips between the legs of my microcontroller, right between vdd and vss! Is it possible that when welding the three PCBs I was not careful enough and some "chips" has ended up where it should not?

Design error

El título lo dice todo... ¡he soldado la primera LibreServo!

Al final, no sé si por suerte o por gracia divina, soldar el stm32F302 ha sido relativamente fácil. Puse mucho flux, incluso pensé que había puesto demasiado y tendría que limpiar y repetir todo, pero fue hasta demasiado fácil soldar el microcontrolador. Curiosamente los "gate drivers" FAN3227TMPX, que también tienen los pines debajo del propio encapsulado, me dieron muchos más problemas, pero en principio a falta de probarlos, están bien soldados.

PCBs LibreServo v1b soldadas

Tengo que decir que estoy ciertamente asombrado de manera muy positiva con JLCPCB. No me han cobrado absolutamente ningún extra por la fabricación (a pesar de que panelicé 6 circuitos en cada PCB), el transporte ha sido muy rápido y sin incidencia alguna en ambos pedidos y ¡hasta me han regalado bolígrafos! En tan sólo dos semanas las han fabricado y ya las tengo aquí en mi casa. ¡Muy buen trabajo!

PCBs LibreServo v1b