Diseño y validación experimental de un sistema de cosecha de energía del cuerpo humano

Proyecto Fin de Carrera Ingeniería de Telecomunicación Formato de Publicación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Autor: F. Javier Payán Somet Tutor: Juan José Murillo Fuentes Dep. Teoría de la Señal y Comunicaciones Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2013 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías de Telecomunicación Diseño y validación experimental de un sistema de cosecha de energía del cuerpo humano Autor: Salvador Olmo García Tutores: Eduardo Galván Diez y María del Mar Elena Pérez Dpto. Ingeniería Electrónica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías de Telecomunicación Diseño y validación experimental de un sistema de cosecha de energía del cuerpo humano Autor: Salvador Olmo García Tutores: Eduardo Galván Diez Catedrático de Universidad María del Mar Elena Pérez Profesora contratado doctor Dpto. Ingeniería Electrónica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 Trabajo Fin de Grado: Diseño y validación experimental de un sistema de cosecha de energía del cuerpo humano Autor: Salvador Olmo García Tutores: Eduardo Galván Diez y María del Mar Elena Pérez El tribunal nombrado para juzgar el trabajo arriba indicado, compuesto por los siguientes profesores: Presidente: Vocal/es: Secretario: acuerdan otorgarle la calificación de: El Secretario del Tribunal Fecha: Agradecimientos Se acerca el final de la meta, y no podría haber llegado hasta aquí sin mi familia, en especial sin mis padres. Gracias por todo el apoyo que me han dado, por celebrar los aprobados y sufrir los suspensos tanto como yo, por creer en mí cuando ni siquiera yo lo hacía. Quisiera agradecer a mis tutores Mar y Eduardo por todos los correos, tutorías y horas en los laboratorios. Gracias a vosotros he aprendido y hecho cosas que jamás hubiera imaginado que sería capaz de hacer. Sin vosotros no podría haber llegado hasta donde lo he hecho. Muchas gracias a mis amigos de siempre, en especial a Dulce y Mamen, ya que a pesar de la distancia siempre me habéis apoyado y he podido contar con vosotros como si la distancia que nos separa fueran metros y no kilómetros. Por último, darles las gracias a los amigos que he hecho durante la carrera. Cuando llegué a Sevilla, no creía que podría encontrar personas tan excepcionales e imprescindibles en mi vida. A los telep* por todo lo que hemos vivido juntos, los días interminables en la biblioteca, las risas, las quedadas. Agradecer también a Paula y Cristina por las tardes de estudio en el Parque de los Príncipes, lugar que siempre será especial para mí, los "descansitos" de hora y media, las cervezas de los viernes, tan míticas este último año. Todos habéis hecho de este camino uno que, aunque sea duro, repetiría sin dudar. Salvador Olmo García Sevilla, 2023 I Resumen El estudio previamente realizado sobre la implementación de tres circuitos de recolección de energía del cuerpo humano presentó resultados positivos, por lo que se quiere comprobar si en un experimento real se replicarían estos resultados. Para ello se ha hecho un estudio para realizar un adecuado diseño de estos circuitos y validar su funcionamiento. Para ello, se diseñan y simulan los circuitos, y posteriormente se fabrican para estudiar en el laboratorio su comportamiento. III XÍndice 3.2 Protocolo de pruebas 32 3.2.1 Equipos utilizados 32 3.2.2 Pruebas que se pretene realizar 33 3.3 Matriz de pruebas 33 3.3.1 Medición de valores de los componentes 33 3.3.2 Alimentación a la entrada, salida abierta 33 3.3.3 Alimentación a la entrada, salida conectada a supercondensador, modo Start-Up 34 3.3.4 Alimentación a la entrada, salida conectada a supercondensador, modo Normal Operation 35 4 Conclusiones 37 4.1 Conclusiones 37 4.2 Líneas de investigación futuras 38 Índice de Figuras 39 Índice de Tablas 41 Bibliografía 43 Índice alfabético 45 Glosario 45 Notación TFG Trabajo Fin de Grado PCB Placa de circuito impreso BOM Bill of materials TEG Generador termoeléctrico MPPC Control de punto de máxima potencia EMI Interferencia electromagnética SMD Dispositivo de montaje superficial THD Dispositivo de orificio pasante XI 1 Introducción Es te Trabajo Fin de Grado titulado "Diseño y validación experimental de un sistema de cosecha de energía del cuerpo humano" pretende seguir las bases y estudios realizados por Mario Palmero Delgado en su TFG titulado "Análisis/estudio de los sistemas de cosecha de energía en el cuerpo humano" [ 1 ]. En dicho trabajo se llevó a cabo un estudio teórico sobre los diferentes métodos de cosecha de energía del cuerpo humano, centrándose en el uso de celdas solares, componentes termoeléctricos y piezoeléctricos para la recolección de dicha energía. Las conclusiones obtenidas en ese trabajo establecen la dirección a seguir en este, donde se verificará si los resultados obtenidos en el análisis teórico coinciden con los resultados obtenidos en un experimento real. 1.1 Motivación La presencia de la tecnología en el ámbito de la salud es más relevante que nunca, abarcando desde mejoras en los métodos de cirugía hasta el cuidado diario de las personas. Este trabajo se centra en este último aspecto, donde la tecnología se utiliza para mejorar la calidad de vida de las personas. Debido a que los estudios previos realizados por Mario Palmero solo se centraban en un enfoque teórico, era imprescindible llevar a cabo la implementación práctica de dichos sistemas para validarlos correctamente. Para lograrlo, fue necesario aplicar gran parte de los conocimientos y habilidades adquiridas durante el grado, desde el diseño y simulación de los sistemas hasta todo el trabajo de laboratorio requerido, incluyendo la fabricación y las pruebas realizadas en este contexto. 1.2 Objetivos y alcance del proyecto Al igual que en el trabajo previo, el objetivo de este proyecto es validar experimentalmente tres circuitos de cosecha de energía del cuerpo humano. Cada circuito utiliza un medio de obtención de energía diferente: celda solar, termoeléctrico y piezoeléctrico. Para lograr este objetivo, se llevará a cabo el diseño de los tres circuitos utilizando componentes disponibles en el mercado, lo que requerirá una exhaustiva búsqueda de los componentes necesarios. Una vez completado el diseño, se realizarán simulaciones de los circuitos para prever su comportamiento y establecer los requisitos eléctricos que deben cumplir los componentes. También se procederá al diseño de la PCB, la cual deberá ser compatible con los tres circuitos. Una vez diseñada, se fabricarán las placas y se realizarán las pruebas necesarias para validar los circuitos correctamente. El objetivo principal de este trabajo es implementar y validar los tres circuitos de cosecha de energía del cuerpo humano. Se realizará una comparación entre los resultados obtenidos y el coste de cada modelo, evaluando las características y el precio para determinar la opción más favorable. El alcance del proyecto se centra en la implementación y validación de los circuitos, así como en el análisis de los resultados y la evaluación económica. 1 2Capítulo 1. Introducción 1.3 Organización del trabajo El trabajo se divide en cuatro capítulos, este de introducción y otros tres más. En este capítulo, titulado "Introducción", se presenta una visión general del proyecto, incluyendo su punto de partida, enfoque y alcance. Se exponen las motivaciones y objetivos que impulsaron la realización de este trabajo. En el capítulo 2, denominado "Modelado y Diseño", se inicia con la descripción detallada del convertidor seleccionado, abordando su funcionamiento y características de diseño. A continuación, se llevan a cabo las simulaciones de los circuitos para establecer los requisitos de los componentes y, así, realizar la búsqueda correspondiente, lo cual culminará en la elaboración del BOM (Bill of materials) de los circuitos. Por último, se aborda el diseño de la PCB, donde se define su estructura y disposición de componentes. En el capítulo 3, denominado "Pruebas en Laboratorio", se proporciona una descripción detallada del proceso de fabricación de las placas, incluyendo el montaje de los componentes. Además, se detallan las pruebas llevadas a cabo en las placas fabricadas, con el objetivo de evaluar su funcionamiento y rendimiento. Por último, en el capítulo 4, "Conclusiones", se expondrán los resultados obtenidos, comparándolos y debatiendo cuál de las opciones presenta mejores prestaciones en función de los objetivos establecidos. 1.4 Diagrama de Gantt En la Figura 1.1, la Figura 1.2 y la Figura 1.3 se presentan los diagramas de Gantt correspondientes, donde se muestran las tareas y subtareas realizadas durante la realización del trabajo, así como la duración estimada de cada una de ellas. El trabajo realizado se ha dividido en cuatro tareas principales, las cuales a su vez se han desglosado en subtareas más específicas. A continuación se exponen las tareas y subtareas, una breve descripción y su duración. •Diseño del circuito: – Estado del arte: Incluye tanto el estudio realizado en el trabajo previo, como la búsqueda del convertidor empleado. El riesgo de esta tarea se ha marcado como medio, ya que la búsqueda del convertidor era una tarea crítica en la realización del trabajo, pues el diseño del circuito dependía de este componente. El tiempo empleado en esta tarea fue de unos 32 días. – Búsqueda de componentes: El tiempo empleado para esta tarea se estima en unos 32 días, pues fue necesario tener los resultados de las simulaciones para poder finalizar la búsqueda. – Simulaciones: Las simulaciones comentadas con anterioridad se realizaron en un plazo de 20 días. – Diseño de la PCB: El diseño de la PCB requería de un cuidado especial debido a las limitaciones presentadas al fabricar las placas en los laboratorios. Es por ello que el riesgo asignado a esta tarea es de un nivel medio. A causa de las múltiples modificaciones realizadas en el diseño, el tiempo requerido fue de 26 días. •Fabricación de los circuitos: – Fabricación de las placas: En un solo día se fabricaron las placas. El riesgo se establece como bajo, ya que se tomaron todas las precauciones necesarias en el diseño de la PCB, pero aún así existía riesgo de que se produjesen cortocircuitos en el diseño. – Soldar componentes: El alto riesgo es debido exclusivamente al convertidor, debido al tamaño y tipo de encapsulado de este. El tiempo empleado en esta tarea también fue de un día. •Pruebas en laboratorio: – Montaje solar: Las pruebas se realizaron en 3 días. – Montaje termoeléctrico: Para este montaje también se emplearon 3 días para realizar las pruebas. – Montaje piezoeléctrico: Como se comentó en el apartado 2.2.4, este montaje era el que más problemas podría presentar, es por eso por lo que se le asigna un riesgo alto. Al igual que los otros dos, fueron necesarios 3 días para realizar las pruebas. 1.4 Diagrama de Gantt 3 • Redacción de memoria: La memoria se redactó en 54 días, siendo esta la última tarea en estar terminada. Figura 1.1 Diagrama de Gantt parte 1. Figura 1.2 Diagrama de Gantt parte 2. Figura 1.3 Diagrama de Gantt parte 3. 2 Modelado y Diseño El estudio realizado para el diseño de los circuitos propuestos comenzó por la búsqueda del elemento que sería el núcleo sobre el que se compondría el resto del circuito, el convertidor elevador DC/DC. Debido a las particularidades de los sistemas de generación de energía para nuestros circuitos, se llevó a cabo una exhaustiva investigación de los diversos modelos disponibles en el mercado. Se descartó el uso de convertidores convencionales y se centró la búsqueda en convertidores especializados diseñados específicamente para aplicaciones de recolección de energía, conocidos como harvester. Esta selección se basó en la necesidad de contar con dispositivos que se adapten de manera óptima a las características y requerimientos de nuestros circuitos de cosecha de energía. 2.1 Convertidor LTC3105 El convertidor elegido se trata del modelo LTC3105 [ 2 ] del fabricante Analong Device, elección basada en las características presentadas en la Tabla 2.1. Tabla 2.1 Características eléctricas LTC3105. Parámetro Valor mínimo Valor máximo Unidades Tensión de entrada 0.225 5 V Tensión de Start-up 0.4 V Tensión de salida ajustable 1.6 5.25 V Corriente de pico límite 0.4 A El convertidor LTC3105 es un eficiente convertidor DC/DC diseñado para operar con tensiones de entrada extremadamente bajas, como se indica en la Tabla 2.1. Cuenta con un modo de control de punto de máxima potencia(MPPC) que permite maximizar la extracción de energía de fuentes como celdas fotovoltaicas o generadores termoeléctricos (TEGs). Todas las figuras proporcionadas en este apartado han sido obtenidas del datasheet del fabricante. Figura 2.1 Vista superior LTC3105. La Figura 2.1 muestra la vista superior del dispositivo, identificando los pines de este, los cuales son: 5 6Capítulo 2. Modelado y Diseño •FB(Pin1): Entrada FB del convertidor. Debe de conectarse al divisor resistivo de VOUT . • LDO(Pin2): Salida del regulador LDO. Se debe conectar un condensador de 4.7µF entre LDO y GND. • FBLDO(Pin3): Entrada FBLDO. Con un divisor resistivo se puede configurar la tensión en LDO. Si se conecta directamente a tierra la salida de LDO se configura a 2.2V. • SHDN(Pin4): Entrada Shutdown controlada mediante nivel lógico. A nivel bajo, el integrado está desactivado, nivel alto lo activa. • MPPC(Pin5): Entrada de activación del modo MPPC. Una resistencia debe conectarse entre esta y GND para programar este modo. Para desactivar el circuito MPPC, conectar directamente con tierra. • V IN (Pin6): Pin de entrada. Se debe conectar un condensador de desacoplo entre este y tierra. La traza en la PCB entre este y el condensador debe ser tan corta y ancha como sea posible. Si la entrada es una celda solar, debe emplearse un condensador de 10µF. • SW(Pin7): Pin switch. Debe colocarse una inductancia entre este y V IN . Las trazas en la PCB deben ser lo más cortas posibles para evitar problemas de EMI. • PGOOD(Pin8): Indicador de Buen Funcionamiento de la Fuente de Alimentación. La resistencia pull-up se desactiva cuando la tensión V OU T la tensión definida por el divisor resistivo en el pin FB. También se desactiva cuando el IC está en modo apagado o inicio. • V OU T (Pin9): Pin de salida. Un condensador de 10µF tiene que implementarse entre este pin y tierra. Las trazas entre el condensador y el pin deben de ser tan cortas y anchas como sea posible. • AUX(Pin10): Pin de salida auxiliar. Se debe de conectar un condensador de 1µF entre este pin y GND. Este pin es usado por el circuito de inicio para generar un voltaje que alimenta a la circuitería interna hasta que la salida alcance la regulación. AUX y V OU T se conectan internamente una vez AUX es superada por VOU T . •GND(Pin11): Pin de tierra. Figura 2.2 Secuencia de inicio del convertidor. La Figura 2.2 muestra la secuencia de inicio típica por la que pasa el convertidor, pasando del modo Start-Up al modo Normal Operation. 2.1.1 Modo de operación VIN > VOU T El dispositivo permite mantener la regulación en caso de que V IN iguale o supere a V OU T . En este caso, los rectificadores síncronos se desactivan, reduciendo la eficiencia. 2.1 Convertidor LTC3105 7 2.1.2 Modo de operación Start-Up Durante el inicio, la salida AUX se carga con los rectificadores síncronos desactivados hasta que V AUX alcance los 1.4V, momento en el que se abandona este modo y se pasa al modo de operación normal. El modo MPPC no está activo durante este proceso, sin embargo, las corrientes internas se limitan lo suficiente, de forma que el inicio se puede realizar a partir de fuentes de entrada pequeñas. Además, mientras se realiza el inicio, el switch interno entre AUX y OUT está desactivado, estando también inactiva LDO. 2.1.3 Modo de operación normal A este modo se accede una vez se supera el modo de inicio. El convertidor sigue cargando V AUX hasta que LDO este alcanza el valor deseado, momento en el que se empieza a cargar el pin V OU T . V AUX se mantiene a un nivel suficiente que permita mantener el valor de LDO. Cuando V AUX alcanza valores mayores de los necesarios para mantener LDO, la carga se transfiere desde la salida AUX a la salida OUT. Si V AUX disminuye mucho, la corriente pasa de cargar a VOUT para alimentar a VAU X . Una vez V OU T sobrepasa a V AUX , ambas salidas se conectan. Si V I N superase a alguna de estas dos, o alcanzase valores menores a 1.2V, los rectificadores síncronos se deshabilitan, operando el convertidor en modo de conducción crítica. En este modo, el MOSFET tipo N que se encuentra entre SW y tierra se habilita hasta que el inductor alcanza el valor límite de corriente permitido. Cuando el voltaje de salida es mayor al de entrada, o mayor que 1.2V, los rectificadores síncronos se habilitan. El MOSFET tipo N que se encuentra entre SW y tierra se habilita hasta que el inductor alcanza el valor límite de corriente permitido, momento en el que se apaga y el MOSFET tipo P que hay entre SW y la salida se activa. Este permanece encendido hasta que el inductor alcanza el valor mínimo de corriente, momento en el que se repite el ciclo. Una vez V OU T alcanza el punto de regulación, los MOSFET se apagan y el convertidor entra en modo de suspensión. 2.1.4 Modo salida auxiliar LDO El pin LDO proporciona una salida regulada de 6 mA que permite, por ejemplo, alimentar microcontroladores o sensores externos. Cuando la entrada supera los 225 mV, LDO se carga con la salida AUX, permitiendo que alcance el punto deseado mientras la salida permanece cargándose. LDO posee una corriente máxima de 12 mA y una fase de inicio lento interno de 1 ms para eliminar las corrientes de arranque. El voltaje de salida proporcionado por LDO se establece con el pin FBLDO. Si se conecta un divisor resistivo a este pin, la tensión vendrá establecida por la relación de estas resistencias. Si FBLDO se conecta directamente a tierra, LDO utiliza unas resistencias internas de 2M Ω que proporcionan una salida de 2.2 V. LDO debe programarse de forma que proporcione una tensión menor a la de VOU T . Cuando el convertidor entra en modo de apagado, LDO se fuerza a un modo de bloqueo inverso con una corriente inversa limitada a menos de 1µA. Después de que ha concluido el apagado, LDO se mantiene en modo de bloqueo inverso hasta que VAUX supere el voltaje de LDO. 2.1.5 Modo de operación MPPC Este modo permite establecer el punto de operación óptimo de voltaje de entrada para una fuente determinada. El circuito MPPC regula dinámicamente la corriente del inductor para evitar que la tensión de entrada caiga por debajo del umbral de MPPC. Cuando V I N está por encima del voltaje MPPC, la tensión del inductor se incrementa hasta que la tensión disminuye lo necesario. En el caso contrario, si V I N es menor que la tensión MPPC, la corriente se reduce lo suficiente hasta que esta tensión se eleva al punto establecido por el MPPC. 2.1.6 Modo ajuste automático de potencia El LTC3105 cuenta con la capacidad de maximizar la eficiencia en casos de cargas bajas y proporcionar una mayor capacidad manejo de potencia para cargas elevadas ajustando la corriente del inductor en función de esta carga. Al reducir las corrientes de a 100mA en el caso de carga baja, se logra una mayor eficiencia al evitar las pérdidas por conducción. A medida que aumenta la carga, la corriente aumenta hasta un valor máximo de 500mA. En cargas intermedias, el valor oscila entre los 100 y 500mA. En modo de operación MPPC esta funcionalidad de anula, actuando en el caso de que la fuente de alimentación proporcionase más potencia de la requerida por la carga. 14 Capítulo 2. Modelado y Diseño Figura 2.13 Pestaña de simulación. 2.2.2 Modelo solar Para implementar el modelo descrito en el datasheet, se ha seleccionado el modelo BSC4430B6 del fabricante TDK (véase la Figura 2.14), cuyas características se encuentran detalladas en la Tabla 2.2. Vale la pena destacar su notable flexibilidad, lo cual lo hace idóneo para su aplicación en diseños que requieran adaptarse al cuerpo humano, ya sea en prendas de vestir o accesorios. Figura 2.14 Panel BSC4430B6 [3]. Tabla 2.2 Características eléctricas BSC4430B6. Parámetro Valor Unidades Número de celdas 6 Corriente en el punto de operación (IMPP) 30 µA Tensión en el punto de operación (VMPP) 2.6 V Tensión de circuito abierto (VOC) 4.2 V La curva característica I-V del dispositivo, tal como se presenta en el datasheet, se muestra en la Figura 2.15. Esta representación gráfica corresponde al panel completo, el cual consta de 6 celdas. Por lo tanto, al realizar la simulación, es necesario considerar únicamente una celda en lugar de todo el panel. 2.2 Simulaciones 15 Figura 2.15 Curva característica del BSC4430B6. El circuito correspondiente a este modelo se muestra en la Figura 2.16. Este circuito es el resultado de la modificación de un archivo proporcionado en la página del vendedor, el cual implementaba otro montaje propuesto en la hoja de características. De dicho archivo se han rescatado el componente LTC3105 y el modelo de la celda fotovoltaica. Dado que cada celda proporciona una tensión de 0.5V, se conectan 5 celdas en serie para obtener una tensión de 2.5V, que está cerca del punto de máxima potencia de la placa, que es de 2.6V. Debido a que el objetivo de estas simulaciones es prever el funcionamiento de los circuitos, así como las tensiones y corrientes en los diferentes componentes para establecer los requisitos de compra, tanto en este caso como en los demás, se realizarán las simulaciones de la forma más cercana posible a la realidad. No se busca realizar simulaciones perfectas, ya que el enfoque principal de este trabajo es la validación experimental de los circuitos en su montaje real. Figura 2.16 Modelo solar en LTSpice™. Se realiza un análisis transitorio de 30 ms para verificar cómo el circuito se establece y proporciona la salida deseada. La Figura 2.17 muestra el resultado de las señales V IN y V OUT después de la simulación. Se puede observar que, para una entrada de 2.5V, se obtiene una salida de 3.2V. Este comportamiento es el esperado para el circuito, ya que su configuración ajusta la salida para obtener dicho valor. 16 Capítulo 2. Modelado y Diseño Figura 2.17 VIN y VOU T de la simulación del modelo solar. Una vez verificado que el comportamiento del circuito es el esperado, se procede a comprobar las tensiones en el resto de los nodos del circuito con el fin de establecer las tensiones, corrientes y potencias que soportarán cada componente. De esta manera, se definirán los requisitos que deben cumplir los componentes que formarán la Tabla 2.8. La Figura 2.18 muestra estas tensiones, las cuales también se recogen en la Tabla 2.3. Tabla 2.3 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo solar. Nodo Valor VAUX 5.25V VFB 1.02V VSW 6.25V VLDO 1.8V VMPPC 0.4V Figura 2.18 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo solar. 2.2 Simulaciones 17 2.2.3 Modelo termoeléctrico El modelo de termoeléctrico elegido es el CP40136 [ 4 ] del fabricante CUI Devices, el cual es un modelo Peltier. La Figura 2.19 muestra la apariencia de dicho componente, mientras que la Tabla 2.4 recoge los parámetros eléctricos del mismo. Tabla 2.4 Características eléctricas CP40136. Parámetro Valor Unidades Voltaje de entrada máximo 3.8 V Corriente de entrada máxima 4 A Resistencia interna (±10%) 0.8 W QMAX de salida (para 27ºC) 8.1 W ∆TMAX de salida (para 27ºC) 66 ºC Figura 2.19 Termoeléctrico CP40136 . La Figura 2.20 muestra cómo una variación entre la temperatura caliente y la temperatura fría, en función de la intensidad requerida, proporciona una tensión determinada. Aunque típicamente el funcionamiento de este Peltier sería el de una máquina de calor cuyo objetivo es enfriar una de sus caras, debido al montaje del circuito y su aplicación específica, se busca que la diferencia de temperatura sea la que genere una tensión, la cual alimentará al convertidor para cargar las baterías. Figura 2.20 Gráfica tensión frente a un incremento de temperatura. 18 Capítulo 2. Modelado y Diseño Para la simulación de este circuito, se utilizó el mismo archivo utilizado para el modelo solar, extrayendo únicamente el modelo del convertidor. Para la simulación, se empleó un pulso con una tensión inicial de 0V y una tensión final de 1.5V, con un tiempo de subida de 1s. Estos valores, juntos los obtenidos en la simulación del piezoeléctrico, permitiran determinar los requisitos eléctricos que deben de cumplir los componentes que se van a comprar. La Figura 2.21 muestra el circuito simulado. Figura 2.21 Modelo termoeléctrico en LTSpice™. Como puede observarse, se realiza un análisis transitorio, al igual que en el caso anterior, pero esta vez de 15 segundos. En la Figura 2.22 se muestra el resultado de la simulación para los nodos VIN y VOU T . Figura 2.22 VIN y VOU T de la simulación del modelo termoeléctrico. 2.2 Simulaciones 19 Los valores de tensión en el resto de los nodos, Figura 2.23, se encuentran en la Tabla 2.5. Tabla 2.5 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo termoeléctrico. Nodo Valor VAUX 2.67V VFB 1.1V VSW 6.12V VLDO 2.2V VMPPC 0.3V Figura 2.23 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo termoeléctrico. 2.2.4 Modelo piezoeléctrico En el análisis previo al trabajo, se empleó como ejemplo un modelo de piezoeléctrico diseñado para ser colocado en la plantilla de zapatos, de manera que al dar una pisada, la deformación generara una tensión. Sin embargo, debido a las dificultades que implica la fabricación de un elemento similar y a la escasa disponibilidad de componentes que se ajusten perfectamente a este ejemplo, se optó por seleccionar un piezoeléctrico de audio, específicamente un altavoz. De esta forma se estudiará la forma de implementar este con el objetivo del trabajo. El dispositivo elegido es el P20036-2, Figura 2.24, de la marca DB Unlimited, cuyas características eléctricas aparecen en la Tabla 2.6. Tabla 2.6 Características eléctricas P20036-2. Parámetro Valor Unidades Frecuencia de resonancia 3600 Hz Tensión máxima 30 V Resistencia interna (±10%) 600 W Capacitancia 27000 pF 20 Capítulo 2. Modelado y Diseño Figura 2.24 Altavoz P20036-2 [5]. Para simular este modelo, como se mencionó anteriormente, se utiliza un pulso con valores de 0V y 5V, con una frecuencia de 2Hz, ya que se estima que se dan 2 pasos por segundo. En la Figura 2.26 se muestra el modelo implementado en LTSpice™. Figura 2.25 Modelo piezoeléctrico en LTSpice™. Los valores obtenidos para V IN y V OU T en la simulación, mostrados en la Figura 2.26, revelan que al someter el circuito a una tensión tan elevada y una frecuencia tan alta, no responde de la misma manera que el modelo termoeléctrico, a pesar de ser el mismo circuito. Esto se debe a que el circuito originalmente estaba diseñado para un termoeléctrico, que tiene una salida más constante. Durante el desarrollo del trabajo se verificará si la implementación física de este modelo proporciona resultados positivos, o si no es posible llevar a cabo dicha implementación. De este caso extremo se obtienen los valores de tensión en los nodos restantes del circuito, representados en la Figura 2.27 y recogidos en la Tabla 2.7. 2.2 Simulaciones 21 Figura 2.26 VIN y VOU T de la simulación del modelo piezoeléctrico. Tabla 2.7 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo piezoeléctrico. Nodo Valor VAUX 4.65V VFB 2.4V VSW 6.25V VLDO 2.2V VMPPC 0.3V Figura 2.27 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo termoeléctrico. Estos valores, junto con los de la Tabla 2.5, establecerán los requisitos que los componentes deberán de cumplir. 22 Capítulo 2. Modelado y Diseño 2.3 BOM: Bill of Materials Como se comentó en el apartado anterior, las simulaciones realizadas permitieron definir los requisitos que debían cumplir los componentes a utilizar en los tres montajes. Esto nos permitió realizar un estudio del mercado y llevar a cabo una búsqueda exhaustiva de los componentes que serían utilizados para implementar en la realidad los circuitos propuestos para el LTC3105. 2.3.1 Modelo solar Los componentes requeridos para la implementación de este circuito son aquellos que se presentan en la Figura 2.6. En la Figura 2.18 se muestran las tensiones en los distintos nodos del circuito, lo que permitió establecer los requisitos que debían cumplir dichos componentes. La Tabla 2.8 muestra los componentes elegidos, requisitos, características, precio, huella y enlace de compra. Los conectores utilizados para la señal de entrada y de salida ya se encontraban en el laboratorio donde se realizó el trabajo. Tabla 2.8 Componentes elegidos para el modelo solar. Componente Requisitos Características Precio Huella Enlace CIN Valor = 10 µF Tensión máxima > 5V SMD Tolerancia : 5% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 0805 Dieléctrico X7R 0.88€C0805 CAUX Valor = 1 µF Tensión máxima > 5.5V SMD Tolerancia : 5% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 0805 Dieléctrico X7R 0.27€C0805 COU T Valor = 10 µF Tensión máxima > 3.2V SMD Tolerancia : 5% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 0805 Dieléctrico X7R 0.88€C0805 CLDO Valor = 4.7 µF Tensión máxima > 1.8V SMD Tolerancia : 5% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 0805 Dieléctrico X7R 0.53€C0805 R1Valor = 1.02 MW Potencia > 4.7*10−3mW SMD Tolerancia : 0.1% Potencia nominal=1/10W Encapsulado 0805 0.61€ M0805 R2Valor = 470 KW Potencia > 2.17*10−3mW SMD Tolerancia : 0.5% Potencia nominal=1/8W Encapsulado 0805 0.44€ M0805 R3Valor = 1 MW Potencia > 0.63*10−3mW SMD Tolerancia : 0.1% Potencia nominal=1/4W Encapsulado 0805 0.39€ M0805 R4Valor = 1.27 MW Potencia > 0.8*10−3mW SMD Tolerancia : 1% Potencia nominal=1/8W Encapsulado 0805 0.12€ M0805 RMPCC Valor = 40.2 KW Potencia > 3.98*10−3mW SMD Tolerancia : 0.1% Potencia nominal=1/4W Encapsulado 0805 0.38€ M0805 L1Valor = 10 µH ISAT > 450mA SMD Tolerancia : 20% INOMINAL=800mA ISAT = 1A 0.4€1210 Celda Solar 5.25€ 2.3 BOM: Bill of Materials 23 2.3.2 Modelo Termoeléctrico Los componentes elegidos para el diseño de este montaje se encuentran en la Tabla 2.9, en la que al igual que en el caso solar está formada por las siguientes columnas: componente, requisitos de diseño, características del componente, precio, huella y enlace de compra. Los requisitos pudieron establecerse a partir de las simulaciones mostradas en la Figura 2.23. Tabla 2.9 Componentes elegidos para el modelo termoeléctrico. Componente Requisitos Características Precio Huella Enlace CIN Valor = 100 µF Tensión máxima > 5.5V SMD Tolerancia : 20% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 1210 Dieléctrico X5R 1.01€C1210 CAUX Valor = 1 µF Tensión máxima > 5.7V SMD Tolerancia : 5% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 0805 Dieléctrico X7R 0.27€C0805 COU T Valor = 1 µF Tensión máxima > 5.5V SMD Tolerancia : 5% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 0805 Dieléctrico X7R 0.27€C0805 CLDO Valor = 4.7 µF Tensión máxima > 2.2V SMD Tolerancia : 5% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 0805 Dieléctrico X7R 0.53€C0805 CFF Valor = 22pF Tensión máxima > 2.8V SMD Tolerancia : 5% Tensión de ruptura=10V Encapsulado 0805 Dieléctrico COG 0.09€C0805 R1Valor = 1.10 MW Potencia > 7.13*10−3mW SMD Tolerancia : 0.1% Potencia nominal=1/10W Encapsulado 0805 0.56€ M0805 R2Valor = 787 KW Potencia > 9.26*10−3mW SMD Tolerancia : 1% Potencia nominal=1/4W Encapsulado 0805 0.1 M0805 RMPCC Valor = 30.1 KW Potencia > 5.32*10−3mW SMD Tolerancia : 1% Potencia nominal=1/4W Encapsulado 0805 0.1€ M0805 L1Valor = 10 µH ISAT > 450mA SMD Tolerancia : 20% INOMINAL=800mA ISAT = 1A 0.4€1210 Termoeléctrico 15€ 30 Capítulo 3. Pruebas en Laboratorio 3.1.2 Proceso de fabricación • Exposición a luz ultravioleta: Esta etapa se lleva a cabo colocando la placa en la insoladora junto con la máscara que contiene el diseño del circuito impreso, tal como se muestra en la Figura 3.1. El temporizador de la insoladora se programa para que el proceso dure 2 minutos y medio. La resina que recubre la placa es positiva, por lo que las zonas iluminadas serán eliminadas en procesos posteriores. Las áreas no iluminadas se conservarán durante el proceso de fabricación. Figura 3.1 Exposición de la placa a luz ultravioleta en la insoladora. • Revelado: Después de exponer la placa a la luz ultravioleta en la insoladora, el siguiente es introducir la placa en el revelador. El revelador elimina la fotoresina de la zona iluminada. La Figura 3.2 muestra el proceso de revelado de la placa. Una vez que la placa se sumerge en el revelador, este disuelve la fotoresina y elimina las zonas iluminadas, mientras que las zonas no iluminadas mantienen la fotoresina. Tras el proceso de revelado, la placa se enjuaga con agua para eliminar cualquier resto de revelador. Figura 3.2 Revelado del circuito. 3.1 Fabricación de las PCBs 31 • Grabado químico: Este proceso implica sumergir la placa en un ácido atacante, como se muestra en la Figura 3.3. Se prepara la solución de ácido mencionada en el 3.1.1, y una vez lista se sumerge la placa en ella. El tiempo de exposición depende del circuito, pues si se deja más tiempo del necesario el ácido podría atacar por los laterales de las pistas, eliminando el cobre de las pistas del diseño, pudiendo provocar cortocircuitos en el diseño. El ácido ataca las zonas no protegidas por la fotoresina eliminando el cobre no deseado y dejando las pistas del circuito utilizado como máscara. Figura 3.3 Eliminación del cobre no deseado usando el ácido atacante. • Limpieza de la placa: Después de haber realizado el grabado químico es necesario limpiar la placa para eliminar los restos del ácido utilizado. Para limpiar la placa, se enjuaga con agua corriente para eliminar los residuos del ácido, evitando que las pistas del circuito o los componentes de este puedan dañarse. Tras el enjuagado es necesario secar la placa de manera efectiva para evitar problemas de humedad que pudieran surgir. Una vez seca, la placa de circuito impreso está lista para avanzar al siguiente paso del proceso de fabricación. La Figura 3.4 muestra el resultado de esta limpieza. Figura 3.4 Placa limpia tras el revelado y grabado. 32 Capítulo 3. Pruebas en Laboratorio • Soldadura: Una vez limpia la placa, se procede a soldar los componentes. Este es el punto más crítico del trabajo, debido a la dificultad que presenta el encapsulado del integrado, pues una mala soldadura provocaría la inutilidad del circuito. Primero, ya que los conectores son de orificio pasante, through-hole o THD, se taladran los puntos marcados. Una vez taladrada la placa, se procede a soldar el integrado. Para ello, se aplica una capa de flux antes de aplicar el estaño, ya que este ayudará a que el estaño se desplace hacia las pistas para intentar evitar que se produzcan cortocircuitos. Una vez depositado el flux, se añade estaño sobre la huella del componente, que se coloca encima de este una vez se enfría, y con una pistola de calor se alcanza la temperatura necesaria para que el estaño se funda y el integrado se suelde. El resto de componentes se sueldan utilizando estaño y un soldador. El resultado final es el que aparece en la Figura 3.5. Figura 3.5 Circuito soldado. 3.2 Protocolo de pruebas 3.2.1 Equipos utilizados •Osciloscopio: Permite medir la forma de onda de la señal que se encuentra entre sus terminales. • Multímetro: Dispositivo utilizado para medir tensión, valores de resistencia y capacidad, además de la continuidad entre dos puntos del circuito. • Fuente de alimentación: Equipo con el que se puede caracterizar las tensiones que se emplearán para alimentar el circuito, permitiendo determinar la tensión aplicada y limitar la corriente que proporciona. Además, muestra la corriente y potencia proporcionadas. •Cables banana cocodrilo: Empleados para conectar la fuente de alimentación con la placa. • Sonda de osciloscopio: Utilizada en x10, se usa para poder medir con el osciloscopio la señal deseada. •Sonda de coriente: Permite realizar una mejor medida de las corrientes del circuito. • Sonda de medición: Con una punta de metal en uno de sus extremos y un conector de tipo banana en el otro, se emplea para medir con el multímetro en el circuito. • Protoboard: En ella se conectarán los diferentes componentes ajenos al circuito, como resistencias y los supercondensadores. •Cables de protoboard: Permiten realizar la conexión de los elementos de la protoboard. 3.3 Matriz de pruebas 33 3.2.2 Pruebas que se pretene realizar • Medición de valores de los componentes: Antes de alimentar los circuitos, se miden los valores de los componentes soldados para comprobar que son los correctos, además de verificar que se encuentran bien ubicados en la placa y que no hay cortocircuitos. • Alimentación a la entrada, salida abierta: Se desean comprobar los valores de tensión en los diferentes nodos del circuito cuando este se alimenta, pero en la salida no hay nada conectado. • Alimentación a la entrada, salida conectada a supercondensador, modo Start-Up: Se ajusta la tensión del supercondensador para trabajar en este modo. Se miden las tensiones de los nodos para comparar su comportamiento con la Figura 2.2 y la simulación realizada. • Alimentación a la entrada, salida conectada a supercondensador, modo Normal Operation: Esta prueba es similar a la anterior, ya que se carga el supercondensador para que entre en este modo y se realiza la comparación de los resultados obtenidos con la Figura 2.2 y la simulación realizada. 3.3 Matriz de pruebas 3.3.1 Medición de valores de los componentes • Objetivo: Tal y como se comentó en el apartado anterior se miden los valores de los componentes soldados a las placas, debiendo de tener los valores correctos, siempre que este componente se pueda supponer aproximadamente aislado del resto del circuito. Se debe medir si hay continuidad entre tierra y alimentación antes de alimentar el equipo, para evitar posibles cortocircuitos. • Resultados: En todos los circuitos el resultado es positivo, comprobándose que los componentes empleados se corresponden con los valores previamente definidos y que no hay cortocircuitos en las alimentaciones. 3.3.2 Alimentación a la entrada, salida abierta • Objetivo: Al alimentar los circuitos, estos deben presentar tensión en algunos de sus nodos. Se mide la resistencia R MPPC , ya que al alimentar el circuito debe haber una caída de tensión en esta, independientemente del modo en el que se encuentre el convertidor. La fuente de corriente que alimenta dicha pata, Figura 3.6, provoca esta caída. Figura 3.6 Circuito del integrado. 34 Capítulo 3. Pruebas en Laboratorio • Resultados: Tras realizar esta prueba, ninguno de los tres circuitos presenta tensión en este nodo, por lo que se repasan las soldaduras realizadas y se intenta mejorar la soldadura del integrado, soldando un poco de estaño entre las patas de este y las pistas. Solo la placa correspondiente al montaje solar presenta resultados positivos en esta prueba, por lo que el resto de las pruebas se realizarán solo en esta placa. 3.3.3 Alimentación a la entrada, salida conectada a supercondensador, modo Start-Up •Objetivo: Comprobar que el comportamiento del circuito es similar al esperado. • Resultados: El escenario planteado fue el siguiente: el supercondesador se encuentra cargado a 1.2V, y la entrada se alimenta con 3V. Esta entrada se mantiene para la siguiente prueba, por lo que se realiza la simulación de la Figura 3.7 en LTSpice, en la que se recrea este escenario. Figura 3.7 Escenario del laboratorio en LTSpice. Los resultados obtenidos de la simulación están reflejados en la Figura 3.8, mientras que en la Tabla 3.2 se encuentran recogidos los valores obtenidos experimentalmente. Figura 3.8 Resultados de la simulación para el modo Start-Up. 3.3 Matriz de pruebas 35 Tabla 3.1 Tensiones medidas en la placa para modo Start-Up. Parámetro Valor VOU T 1.3V VMPPC 0.395V VSW 3.007V VLDO 65mV VAUX 0.519V VSHDN 2.5V El comportamiento es muy parecido al esperado, ya que tanto en la simulación como en la Figura 2.2 se muestra que la tensión en LDO no empieza a aumentar hasta que V AUX no supera los 1.4V, y en el experimento realizado esa tensión todavía no se ha alcanzado y V LDO es prácticamente 0. Además, la tensión V MPPC es casi 0.4V, valor correcto para este nodo. También parece observarse que el supercondensador se carga en este estado, pasando su tensión de 1,29995V a 1.30003V en un breve instante de tiempo. Se ha tratado de medir la tensión con la sonda de corriente, pero debido a su bajo valor, del orden de los microamperios, no se ha podido realizar ninguna medición. Para comprobar que se estuviese suministrando corriente a la entrada, se ha colocado una resistencia de 25KWentre la fuente de tensión y el pin de entrada, midiéndose una caída de tensión en la resistencia, lo que indica que hay una corriente de entrada, aunque esta es muy baja. A pesar de esto, la inductancia no presenta el comportamiento en régimen transitorio esperado. Tras revisar la placa, se observa que la pata de entrada y la de inductor están en corte. Una vez limpiadas las patas y retirado el corto se vuelve a realizar la prueba, obteniendo el mismo resultado. Esto puede ser debido a que al alimentar el integrado con el cortocircuito, elementos internos de este se hayan dañado, por lo que aunque el comportamiento del circuito sea más o menos el esperado, no termina de ser el correcto. Además se comprueba que hasta que V OU T no supera los 1.6V, valor mínimo de tensión que proporciona el integrado, VAUX no alcanza su valor. 3.3.4 Alimentación a la entrada, salida conectada a supercondensador, modo Normal Operation • Objetivo: Al igual que antes, obtener el mismo comportamiento en el caso experimental que en las simulaciones y los datos proporcionados por el fabricante. Para eso, se carga el supercondensador a 2.25V, manteniendo la entrada • Resultados: Los resultados de la simulación son los mostrados en la Figura 3.9 y los valores experimentales se recogen en la Tabla 3.2. Los valores de tensiones obtenidos prácticamente se comportan del modo deseado, siendo V AUX igual a V OU T , V LDO alcanzando el valor de tensión al que se había configurado, y siendo V SHDN mayor que 0, lo que indica que el integrado se encuentra activo. A pesar de eso, el supercondensador no se carga, sino que se descarga muy poco a poco. Esto indica que aunque parece que todo funciona correctamente, la salida no es capaz de cargar al supercondensador, probablemente debido al error previamente comentado. Tabla 3.2 Tensiones medidas en la placa para modo Normal Operation. Parámetro Valor VOU T 2.25V VMPPC 0.395V VSW 3.007V VLDO 1.794mV VAUX 2.253V VSHDN 2.5V 36 Capítulo 3. Pruebas en Laboratorio Figura 3.9 Resultados de la simulación para el modo Normal Operation. De esta forma, y como conclusión de las pruebas realizadas, debido a los problema presentados al soldar el integrado el circuito no ha podido funcionar tal y como se esperaba, aunque se ha podido medir gran parte de su funcionalidad, consiguiéndose para estas medidas resultados satisfactorios. 4 Conclusiones En el presente capítulo se establecerán los resultados y conclusiones obtenidas. Además, se expondrán futuras líneas de investigación. 4.1 Conclusiones Como se indicó en el apartado anterior, la soldadura de los componentes, en especial la del integrado, es la parte más crítica del proyecto, cosa que se ha visto reflejada en los resultados obtenidos. De los tres circuitos fabricados, solo uno de ellos ha conseguido mostrar un funcionamiento muy parecido al esperado, pero debido al cortocircuito presente en dos de los pines del integrado, este ha acabado dañado y no ha podido funcionar correctamente. Para poder comprobar el funcionamiento del circuito, se ha realizado una simulación en la que se reproduce el mismo escenario planteado en el laboratorio. Junto con la hoja de características, se han establecido diferentes puntos para comprobar cómo funciona el circuito. Se han estudiado los modos de Start-Up y Normal Operation del integrado, y se han replicado tanto en el laboratorio como en la simulación. Se ha comprobado que en ambos modos, el comportamiento del modelo experimental se correspondía con la simulación y los datos ofrecidos por el fabricante. En el modo Start-Up, hasta que la tensión del nodo AUX no superara los 1.4V, V LDO debía permanecer en 0V. Tanto la simulación como la prueba realizada en el laboratorio muestran este comportamiento. Sin embargo, en el experimento no se observa el régimen transitorio esperado en el nodo SW. Esto se debe, como se comentó en el párrafo anterior, a que tanto este nodo como el nodo de entrada IN estaban en corte. En cuanto al modo Normal Operation, se ha comprobado experimentalmente que las tensiones en los nodos MPPC, LDO y SHDN son correctas. V AUX y V OU T alcanzan el mismo valor, y V SW alcanza el valor de la tensión de entrada. Estos comportamientos se ven reflejados en el datasheet y en la simulación, por lo que se puede intuir que el funcionamiento del integrado es correcto. A pesar de ello, no se ha podido medir una carga en el supercondensador en este modo. Debido a los daños sufridos durante el proceso de soldadura, el integrado ha acabado dañado, y aunque presenta un comportamiento correcto en ambos modos, no es capaz de cargar el supercondensador. El desarrollo de este proyecto ha puesto a prueba los conocimientos sobre electrónica adquiridos durante la carrera, afianzando muchos de ellos. Además, ha permitido aprender cómo llevar a cabo un desarrollo hardware, desde el estudio previo para poder realizar un diseño satisfactorio, pasando por la realización de simulaciones sobre dicho diseño para prever cómo será su funcionamiento, la búsqueda de componentes en las principales distribuidoras de material electrónico, y concluyendo con la construcción de dicho sistema, incluyendo la fabricación y soldadura de las placas. También ha permitido aprender cómo diseñar un protocolo de pruebas, detallando los materiales y pruebas necesarias. 37 38 Capítulo 4. Conclusiones 4.2 Líneas de investigación futuras Como futuras líneas de investigación se propone el diseño de estos circuitos utilizando otro encapsulado, preferiblemente que tenga los pads accesibles. Además, se propone que los circuitos se manden a fabricar, para evitar problemas con la soldadura. También se puede plantear un nuevo diseño de estos circuitos empleando otro convertidor que proporcione unas características similares al empleado en este trabajo. Respecto a la validación del sistema en el cuerpo humano, se propone diseñar un circuito de menores dimensiones, ya que al tener que ser construido a mano en el laboratorio, no se podían utilizar componentes de menor tamaño. Una vez diseñado, se prueba a conectar diferentes fuentes de energía, como las comentadas en este trabajo, y se estudia cómo se comporta el circuito ante los estímulos provocados por el cuerpo humano. Se podría realizar un estudio sobre cómo la radiación afecta a la carga del dispositivo elegido, o cómo una variación de temperatura entre el cuerpo humano y el ambiente genera la energía suficiente como para cargar una batería. Índice de Figuras 1.1 Diagrama de Gantt parte 1 3 1.2 Diagrama de Gantt parte 2 3 1.3 Diagrama de Gantt parte 3 3 2.1 Vista superior LTC3105 5 2.2 Secuencia de inicio del convertidor 6 2.3 Configuración VOUT 8 2.4 Configuración VLDO 9 2.5 Configuración VMPPC 9 2.6 Carga de batería NiMH a partir de una celda solar 10 2.7 Carga de un super condensador a partir de un generador termoeléctrico 11 2.8 Menú inicio LTSpice™ 11 2.9 Pantalla nuevo esquemático LTSpice™ 12 2.10 Selección de componente 12 2.11 Configuración V1 13 2.12 Circuito junto a directiva spice 13 2.13 Pestaña de simulación 14 2.14 Panel BSC4430B6 [3] 14 2.15 Curva característica del BSC4430B6 15 2.16 Modelo solar en LTSpice™ 15 2.17 VIN y VOU T de la simulación del modelo solar 16 2.18 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo solar 16 2.19 Termoeléctrico CP40136 17 2.20 Gráfica tensión frente a un incremento de temperatura 17 2.21 Modelo termoeléctrico en LTSpice™ 18 2.22 VIN y VOU T de la simulación del modelo termoeléctrico 18 2.23 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo termoeléctrico 19 2.24 Altavoz P20036-2 [5] 20 2.25 Modelo piezoeléctrico en LTSpice™ 20 2.26 VIN y VOU T de la simulación del modelo piezoeléctrico 21 2.27 Tensiones en el resto de los nodos para el modelo termoeléctrico 21 2.28 Botón EasyEDA Designer 25 2.29 Página de inicio de EasyEDA™Designer 25 2.30 Esquema vacío 26 2.31 Esquema del circuito completo 26 2.32 PCB del circuito completo 27 3.1 Exposición de la placa a luz ultravioleta en la insoladora 30 3.2 Revelado del circuito 30 3.3 Eliminación del cobre no deseado usando el ácido atacante 31 3.4 Placa limpia tras el revelado y grabado 31 39