O desenvolvimento da Primeira PCB: Inovação em Medição de Deslocamento Linear e Controlo de Suspensão

PT

Há precisamente sete anos, embarquei num projeto que viria a ser um marco significativo na minha carreira em Engenharia Industrial (Mecatrónica): o desenvolvimento da minha primeira Placa de Circuito Impresso (PCB). Este projeto envolveu a criação de um sistema avançado para aquisição de dados de dois transdutores LVDT (Transdutor Linear Variável Diferencial), com funcionalidades adicionais de controlo de ganho e medição de temperatura. Além disso, a placa foi projetada para controlar um amortecedor magneto-reológico.

Detalhes Técnicos

Ferramentas de Desenho: Utilizei o KiCad, um software open-source amplamente reconhecido na indústria para o desenho de circuitos eletrónicos. O KiCad permitiu-me criar esquemas detalhados e layouts precisos da PCB, garantindo uma integração eficiente de todos os componentes necessários.

Processo de Fabrico: A produção da PCB foi realizada através do método de corrosão com uma solução química o Percloreto de Ferro. Este método, embora tradicional, oferece uma maneira eficaz de fabricar PCBs personalizadas em pequenas quantidades. O processo envolveu a transferência do desenho (pistas e furações) da placa para uma placa FR4 fotossensível, revestida de cobre, seguido da aplicação de luz UV e pela imersão em ácido para remover o cobre não desejado, deixando apenas as pistas condutoras necessárias.

Funcionalidades e Aplicações

Aquisição de Dados e Controlo de Ganho: A PCB foi desenvolvida para captar dados extremamente precisos do deslocamento linear utilizando dois transdutores LVDT. Além disso, incluía um sistema de controlo de ganho que ajustava a sensibilidade dos transdutores, permitindo medições precisas em diversas condições operacionais.

Medição de Temperatura: Incorporei sensores de temperatura para assegurar que as medições de deslocamento não fossem afetadas por variações térmicas, garantindo a integridade dos dados recolhidos.

Controlo do Amortecedor Magneto-Reológico: A inovação mais notável foi a capacidade de controlar um amortecedor magneto-reológico. Este tipo de amortecedor ajusta a sua viscosidade em resposta a um campo magnético, permitindo adaptações rápidas às mudanças no terreno e melhorando significativamente a performance e a segurança.

Reflexão e Impacto

Este projeto foi um exercício rigoroso no desenho de circuitos e integração de sistemas mecatrónicos. Não só me proporcionou uma compreensão aprofundada das técnicas de fabrico de PCBs, mas também expandiu os meus conhecimentos em controlo de sistemas e processamento de sinais.

Desenvolver esta PCB foi uma experiência que viria a lançar as bases para a minha evolução profissional subsequente. O projeto demonstrou a importância da precisão e da inovação em engenharia e destacou o potencial dos sistemas mecatrónicos na melhoria de tecnologias existentes.

Convido os colegas e profissionais da área a partilharem as suas experiências e a discutirem inovações tecnológicas que moldaram as suas carreiras. Continuemos a explorar novas fronteiras na engenharia e a impulsionar o progresso tecnológico.

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EN

Seven years ago, I embarked on a project that would become a significant milestone in my career as a Mechatronics Engineer: developing my first Printed Circuit Board (PCB). This project involved creating an advanced system for data acquisition from two Linear Variable Differential Transducers (LVDT), with additional functionalities for gain control and temperature measurement. Furthermore, the board was designed to control a magneto-rheological damper, a crucial component in suspension systems.

Technical Details

Design Tools: I utilized KiCad, a widely recognized open-source software for electronic circuit design. KiCad allowed me to create detailed schematics and precise PCB layouts, ensuring efficient integration of all necessary components.

Manufacturing Process: The PCB was produced using the acid etching method. Although traditional, this method offers an effective way to manufacture custom PCBs in small quantities. The process involved transferring the board design onto a copper-clad laminate, followed by acid immersion to remove unwanted copper, leaving only the necessary conductive traces.

Features and Applications

Data Acquisition and Gain Control: The PCB was developed to capture precise linear displacement data using two LVDT sensors. Additionally, I incorporated a gain control system that adjusts the sensitivity of the transducers, allowing for accurate measurements under various operational conditions.

Temperature Measurement: Temperature sensors were integrated to ensure that displacement measurements were not affected by thermal variations, thereby maintaining the integrity of the collected data.

Magneto-Rheological Damper Control: The most notable innovation was the ability to control a magneto-rheological damper. This type of damper adjusts its viscosity in response to a magnetic field, enabling rapid adaptations to changing terrain conditions and significantly enhancing the performance and safety.

Reflection and Impact

This project was a rigorous exercise in circuit design and mechatronic systems integration. It not only provided me with an in-depth understanding of PCB manufacturing techniques but also expanded my knowledge of system control and signal processing.

Developing this PCB was a formative experience that laid the groundwork for my subsequent professional development. The project demonstrated the importance of precision and innovation in engineering and highlighted the potential of mechatronic systems in enhancing existing technologies.

I invite colleagues and professionals in the field to share their experiences and discuss technological innovations that have shaped their careers. Let us continue to explore new frontiers in engineering and drive technological progress.