P03 - Diseño jerárquico de un esquema con LEDs

UP01 - Introducción a KiCad

ℹ️ Empieza aquí:

En esta práctica diseñarás tu primer esquema electrónico funcional organizado de forma jerárquica en KiCad.
Representarás varios LEDs de diferentes colores, cada uno conectado a una tensión distinta, calculando sus resistencias limitadoras.
Además, aprenderás a documentar los cálculos directamente en el esquema, a introducir conectores de alimentación en una hoja jerárquica separada, y a añadir un condensador de desacoplo para mejorar la estabilidad de las alimentaciones.

🚀 Objetivos

• Diseñar un esquema electrónico jerárquico con varias hojas organizadas.
• Introducir conectores de pines como entrada de alimentación.
• Realizar y documentar cálculos de resistencias para LEDs de diferentes colores.
• Aplicar un condensador de desacoplo en la línea de alimentación.
• Verificar el esquema con ERC y generar un esquema limpio y profesional.

🧩 Contenidos trabajados

• Creación y gestión de hojas jerárquicas.
• Inserción de conectores de pines como elementos de entrada de alimentación.
• Cálculo de resistencias limitadoras y anotación de resultados en el esquema.
• Uso de condensadores de desacoplo en líneas de alimentación.
• Organización con etiquetas jerárquicas y globales.
• Anotación automática y comprobación de reglas eléctricas (ERC).

💻 Materiales y recursos

• Software KiCad (versión 7 o superior).
• Hoja de trabajo personalizada (Práctica 01).
• Hoja de pruebas de las distintas funciones del editor de esquemas (Práctica 02).

🧭 Desarrollo de la práctica

1. Creación de las hojas jerárquicas

1. Crea un nuevo proyecto llamado P03_LEDs_ApellidoNombre.
2. En la hoja principal, crea dos subhojas jerárquicas:
  - Alimentaciones.
  - Iluminación_LED.

2. Subhoja Alimentaciones

1. Inserta los conectores para las tensiones externas (3V3, 5V, 12V y GND).
2. Asigna las etiquetas jerárquicas correspondientes.
3. Documenta con un texto la función de este conector: “Entrada de tensión de 5V para LEDs”.

💡 Recuerda:
Al trabajar con hojas jerárquicas, debes conectar los pines de salida de esta hoja a los pines de entrada correspondientes.

3. Subhoja Iluminación_LED

1. Inserta al menos tres grupos de dos LEDs de distinto color.
2. Conecta cada LED a su alimentación correspondiente (3V3, 5V, 12V) junto con una resistencia en serie.
3. Coloca una nota de texto junto a cada grupo de LEDs explicando el cálculo realizado:
  Ejemplo: R = (5V – 2V) / 0.02A = 150Ω.
4. Añade un condensador de desacoplo de 100nF entre 5V y GND, próximo al nodo de alimentación.

⚠️ Importante:
En este ejemplo, los cálculos deben estar claramente visibles en el esquema para mantener toda la documentación en un solo lugar.
Esto te permite aprender a generar la documentación técnica necesaria en el propio diseño de la hoja del esquema.

4. Finalización del esquema

1. Anota automáticamente todos los componentes (R1, D1, C1, etc.).
2. Ejecuta el ERC y corrige las advertencias o errores detectados. En el caso de que no haya errores, fuerza la aparición de al menos dos de ellos. Realiza una captura de pantalla donde se vea el ERC y el error en pantalla.
3. Guarda el proyecto con todas las modificaciones realizadas.
4. Entrega el archivo la carpeta de proyecto comprimida en .zip junto con una impresión PDF a color de todas las hojas que forman el esquema y las capturas de pantalla de los errores detectados con el ERC.

✅ Criterios de evaluación

Resultados de aprendizaje	Criterios de evaluación
RA1: Dibuja esquemas de circuitos electrónicos, interpretando especificaciones de diseño y manejando software específico de CAD electrónico.	c) Se han establecido jerarquías. f) Se han ubicado componentes utilizando librerías. g) Se han dibujado alimentaciones y tierras. h) Se han dibujado líneas y/o buses de conexión entre los componentes. i) Se han identificado los componentes por sus nombres y/o valores. j) Se ha verificado que el esquema está libre de violaciones eléctricas.
RA2: Simula el funcionamiento de circuitos electrónicos, contrastando los resultados obtenidos con las especificaciones y realizando propuestas de mejora.	b) Se han comparado los resultados obtenidos (cálculo manual vs valores comerciales). c) Se han elaborado propuestas de modificaciones (ej.: variar resistencia y analizar corriente).