No paramos de recibir emails de amigos preguntando cuándo vamos a publicar el proyecto

Creemos que por fin el próximo lunes (23 de febrero) si todo va bien (cruzar los dedos) podréis ver TwinTeeth.

Lo cierto es que vamos un poco retrasados con respecto al plan previsto pero es que había mucho que hacer: corregir pequeños Bugs en el software, escribir la web en inglés y castellano, hacer fotos, filmar un video, montarlo, preparar los ficheros con los planos, circuitos, software, etc.

!Muchas gracias por vuestro interés!

Sí. Hemos cambiado el nombre del proyecto a TwinTeeth. ¿Por qué? Porque no nos gustaba MKII y también porque dicha palabra nos ha inspirado en el diseño de robot. No os queremos aburrir ahora con los detalles así que explicaremos la historia completa cuando publiquemos el proyecto por enero/febrero.

También hemos acuñado un nuevo término para definir el robot: mini-fábrica de PCBs. Hace un año tuvimos la visión de un robot que nos ayudara a fabricar pequeños prototipos de PCBs en casa. Durante su desarrollo pensamos en algunas posibles definiciones para este concepto y ahora creemos que "mini-factoría de PCBs" es la mejor.

Más noticias: hemos probado la nueva PCB "profesional" del Pickup Driver y los resultados son ¡!fantásticos!!

El ruido eléctrico casi ha desaparecido y podemos enfocar con el diodo IR fácilmente y sin emborronar la película UV que era nuestro principal objetivo. También fuimos capaces de encender/apagar el diodo rojo, pero con algo de miedo por si lo destruíamos, así que además de la resistencia limitadora que pusimos, hemos limitado también la intensidad del diodo por firmware.

Echa un vistazo a las fotos que hemos tomado con un microscopio 20x. Corresponden a algunos detalles de la PCB del Pickup Driver.

En esta última se puede apreciar las pistas del conector FPC (0.5mm de pitch). Es la cosa más pequeña que hemos impreso hasta ahora.

Seguiremos probando la calidad de impresión, pero podemos decir que esta etapa ha sido casi superada.

Próximas etapas: tenemos que imprimir en 3D algunas piezas que rediseñamos con mejoras y luego vamos a probar el proceso de "mini-fabricación" de una PCB de doble cara, incluyendo: diseño, fotograbado, taladrado de vias y agujeros, grabado en acido y  también dispensar pasta de soldar en los pads SMD. Al mismo tiempo comprobaremos la facilidad de uso y funcionamiento del software. Ya probamos el cabezal de impresión 3D, pero tal vez también lo probaremos un poco más. También nos gustaría probar a fresar/tallar materiales blandos como el poliestireno expandido o la cera. Puede ser útil para hacer moldes de silicona, por ejemplo.

Esperamos que si todo va bien la funcionalidad de la mini-fábrica de PCBs será la siguiente:

• Fotograbar con láser  – consiste en dibujar el circuito de  la PCB en una  película sensible o PCB preparada para ello mediante un láser UV o IR.
• Taladrar – permite la perforación de vias y agujeros usando cualquier mini-herramienta tipo Dremmel o Proxxon.
• Fresar/Tallar/Grabar – usando la misma herramienta, el robot puede también fresar, tallar  materiales blandos o grabar el circuito en el cobre de la PCB con una fresa en v.
• Dispensar pasta de soldar – con un dispensador basado en una jeringa, puede depositar con precisión pasta de soldar sobre los pads SMD de la PCB.
• Plotear – si prefieres este método, puede trazar el circuito con un rotulador permanente.
• Imprimir en 3D – la mini-fábrica incluye también una impresora 3D del tipo FFD, así que puedes hacer mandos de potenciómetros, cajas, paneles, etc. con filamento PLA o ABS. También puede imprimir circuitos con filamento conductor o con en el futuro con filamento de grafeno!!.
• Y mucho más... porque es extensible y puede utilizar cualquier otra herramienta que se pueda acoplar en ella.

Toda esta funcionalidad está apoyada por un firmware especialmente adaptado a estas funciones y una nueva consola de gestión muy fácil de usar que hemos estado desarrollando durante este año. Ambos nos ayudarán a usar y controlar la mini- fábrica fácilmente.

También hemos detectado otras posibles aplicaciones:

• Impresión 3D en resina UV – ya hemos hablado de esto en el blog. Es el conocido método de estereolitografía (SLA). Consiste en imprmir objetos 3D con un láser UV en resina foto-sensible. Tenemos ya algunos bocetos usando el pickup como fuente láser y probablemente será nuestro próximo proyecto.
• Impresión 3D en bio-polímeros – consiste en imprimir en 3D sobre un bio-polímero para hacer ingeniería de tejidos. Parece fácil, je, je: sólo hay que añadir un foto-iniciador UV a un hidrogel e imprimir en 3D con el rayo láser. La ventaja de usar el Pickup está basada en la precisión debido a que el láser está perfectamente enfocado y muy cerca de la superficie del hidrogel. Hay laboratorios y universidades en todo el mundo trabajando ya en esto, pero de momento ninguna utiliza un Pickup.
• Aplicaciones Microscópicas – no tenemos demasiado tiempo para más investigar en más áreas, pero soñamos con este tipo de proyectos. Consiste en usar el pickup como microscopio láser o para realizar unas pinzas moleculares. En teoría el rayo laser UV mide 0.5um de diámetro así que se podría realizar algo a dicha escala.

Finalmente nos comprometimos a publicar el documento del Dr. Futai. Aquí está:

http://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/287/MLX75012.php

Es el manual de referencia del fotodiodo que creemos usa el pickup. Este documento nos confirma la funcionalidad de algunos de los pines que descubrimos el año pasado y nos descubre otros que no teníamos ni idea de ellos. También nos ha permitido tener un mejor control de los diodos láser del pickup.

Todavía hay un montón de funcionalidad por descubrir. Espero que nuestro proyecto haya inspirado a otras personas para investigar más pines y terminar nuestro trabajo. Para nosotros es suficiente de momento, ya que hemos cubierto nuestro objetivo, y vamos a seguir con nuestro proyecto real: la mini-fábrica de PCB.

Suena bien el nombre, ¿no?

Hoy nos han llegado las muestras de PCB que pedimos a fábrica. Tienen un aspecto profesional. En cuanto podamos vamos a soldar una y a probarla.

Pedimos algunas PCBs a fabrica porque queríamos comprobar que el circuito funcionaba bien reduciendo el grosor de las pistas, separaciones, diámetro de las vías y dimensionamiento en general. La calidad de los prototipos que podemos hacer en casa, incluso con el robot, está lejos de la que podemos obtener con estos servicios profesionales. Pero como el circuito es muy sensible al ruido eléctrico queríamos comprobar si funcionaba mejor haciéndolo más compacto.

Esta PCB está basada en la versión más reciente del controlador del circuito...

Estábamos a punto de tirar la toalla con el tema de enfocar con el diodo rojo cuando se nos ocurrió probar con el infrarrojo. Tenemos unos cuantos pickups con el diodo rojo quemado, pero los diodos infrarrojos parece que siguen vivos. Cuando descubrimos la forma de encender los diodos azul y rojo, también vimos que podíamos encender el infrarrojo (bueno realmente no lo vimos ya que la luz infrarroja es invisible al ojo humano pero se puede ver a través de cualquier cámara de vídeo) pero por alguna razón no obteníamos ninguna onda en la señal FE cuando intentábamos enfocar con él.

Revisando manuales antiguos de CD/DVD vimos que el fotodiodo normalmente está divido en dos patrones uno para DVD y otro para CD lo que nos hizo pensar que algún pin del pickup tenía que tener la función de cambiar de un array de fotodiodos a otro. Y así fue: hay un pin que permite cambiar del modo Blu-ray/DVD al modo CD y si no se utiliza con el diodo infrarrojo, éste se enciende, pero no se obtiene señal al enfocar.

Hemos cambiado ligeramente el circuito y ahora somos capaces de enfocar también con el diodo infrarrojo y la buena noticia es que limitando la corriente con una resistencia parece que no se auto-destruye. Todavía tenemos que probar más pero tiene buena pinta.

Por otro lado hemos diseñado y construido el cabezal para dispensar pasta de soldar. La idea es que el robot automatice también esta tarea.

Hemos utilizado un pequeño motor de pasos, un eje lineal con una varilla roscada y una jeringa que contiene la pasta. Hace unas semanas diseñamos también el programa ULP para Eagle Cadsoft que nos permite generar el g-code para depositar la pasta....

Seguimos luchando con el ruido eléctrico. Como dijimos en anteriores entradas del blog este problema esta afectando a la señal de enfoque.

Estamos utilizando la electrónica del PHR-803T y el método astigmático para enfocar el láser en la PCB. Para obtener la “S-Curve” calculamos y amplificamos las señales A, B, C, D obtenidas del fotodiodo del pickup y generamos con ellas una señal analógica (FE o Focus Error) que leemos desde un puerto del Arduino. De forma similar los reproductores de DVD o Blu-Ray enfocan el rayo láser en la superficie del disco, pero utilizando circuitos más complejos, ya que tienen que hacerlo en tiempo real según la música o la película se están ejecutando. En nuestro caso sólo enfocamos el rayo láser cuando empezamos a imprimir la PCB así que nuestro circuito es más sencillo.

Hemos desarrollado todo este método y la electrónica necesaria el año pasado, y estaba funcionando muy bien en la MKI, pero en la MKII cometimos el error de mezclar los circuitos analógicos y digitales en la misma placa. Así que los circuitos digitales inducen ruido en las señales analógicas que son muy sensibles y eclipsan la “S-Curve”.

Creemos que la solución pasa por aislar los circuitos analógicos y digitales en diferentes áreas de la PCB y usar diferentes líneas de GND y VCC conectadas en una configuración en estrella a un punto común. También reducir al mínimo las pistas por las que viaja el PWM, aislar los pines de los conectores y desacoplar todo con algunos condensadores de tantalo que son más adecuados para la gama de frecuencias que estamos tratando. También hemos incluimos un choke por si filtra algo las frecuencias ruidosas de la fuente de alimentación.

Hemos rediseñamos el circuito y la PCB, y aquí está: (cortesía de ZofzPCB 3D Gerber viewer)

El área más pequeña es el circuito digital: el “vecindario ruidoso”