Conectando Raspberry Pi a una protoboard

En esta nueva entrada vamos a conectar nuestra flamante Raspberry Pi a una placa de prototipado (Protoboard) para poder experimentar con distintos montajes y módulos electrónicos (sensores, actuadores, reloj en tiempo real,E/S digitales,etc).

Existe una muy amplia variedad de módulos que se venden en forma de kit, o totalmente montados, que podremos integrarlos al Rasberry Pi (en adelante, la nombraremos indistintamente RPi o RasPi) a través del conector GPIO (General Purpose Input/Output) de 26 pines.
Al disponer de mucha información técnica, de un precio muy aquilatado, de unas prestaciones muy atractivas y de una comunidad muy activa, el equipo se está extendiendo y popularizando muy rápidamente, lo que ha propiciado la creación de todo un mercado auxiliar de módulos, periféricos y accesorios de todo tipo para ser conectados al RasPi.
Para conectar una placa de prototipado al RasPi podríamos optar 1) por comprar una tarjeta de expansión mínima o 2) realizarla nosotros mismos. La segunda opción es la que hemos seleccionado y es lo que vamos a exponer en esta entrada. Pero antes comentaremos lo que podemos encontrar en el mercado.

Lo que hay en el mercado

Para los que quieran decantarse por la compra de una tarjeta de expansión existe una muy amplia variedad, fácil de encontrar si se busca en Internet. En el apartado de enlaces he puesto algunas tiendas online donde poder comprar este tipo de producto.

Los tres ejemplos de la imagen anterior corresponden a productos que se pueden comprar, los dos primeros, en forma de kit de montaje o, como el último, totalmente montado.

Material necesario

La tarjeta de expansión que vamos a implementar, similar a las que se pueden comprar en el mercado, nos permitirá conectar el puerto GPIO del RasPi  con la placa de prototipado (protoboard) mediante un cable plano de 26 conductores.
Para su implementación dispondremos de los siguientes materiales:

• un conector macho de 2x13 pines.
• una tira de al menos 26 pines pines.
• un pedazo de circuito impreso para prototipado, con perforaciones.

y, también, nos hará falta un par de conectores IDC hembra de 2x13 pines que uniremos con un cable plano de 26 conductores, y de longitud adecuada ¿15 cm? la suficiente para poder manipular convenientemente la protoboard en donde insertaremos nuestra tarjeta de expansión.
Como herramientas, utilizaremos un soldador de poca potencia y estaño.

Diseño de la tarjeta de expansión

Para el diseño de dicha tarjeta hemos utilizado el programa Fritzing que nos ha servido para crear un componentes que después podremos utilizar fácilmente para hacer nuestros montajes sobre la protoboard.

La imagen es una vista del aspecto que tendrá el montaje, y una réplica del componente que se utilizará en Fritzing, en vista protoboard. También he diseñado las vistas Esquema y PCB, utilizando como vista icono la vista de protoboard. Este componente está disponible para su utilización aquí.
De la imagen, podemos observar que el circuito impreso estará formado por una matriz de 6x17 perforaciones en donde insertaremos los componentes, tamaño que resultar de incluir 2 filas de perforaciones alrededor del conector macho de 2x13 pines.

Montaje de la tarjeta de expansión

1) Separamos dos subtiras de 13 pines de la tira de pines.
2) Desplazamos totalmente todos los pines hacia el lado por donde más sobresalen.

3) Insertamos las dos subtiras en el circuito impreso, por el lado contrario al cobre, dejando libre entre ambas subtiras 4 filas de perforaciones, y 2 filas de perforaciones en sus extremos. Las 2 filas de perforaciones centrales y libres serán para insertar el conector de 2x13 pines.

4) Soldamos las dos subtiras al circuito impreso, comprobando que no se ha creado ningún cortocircuito entre pines.
5) Insertamos el conector macho de 2x13 pines por el lado contrario al cobre.

6) Soldamos todos los pines del conector macho, evitando crear cortocircuitos entre sus pines.
7) Finalmente, y con mucha paciencia, unimos cada pin del conector con su correspondiente pin de la subtira adjunta, a base de depositar el suficiente estaño que permita crear un puente entre cada par de pines asociados.

Existe otro tipo de placas de circuito impreso para prototipado en el que el cobre viene dispuesto en tiras perforadas. Utilizando este tipo de circuito impreso, nos evitaríamos el tener que soldar puenteando los pines asociados...pero yo no disponía de este tipo de placa y resultó que el montaje me resultó algo más complicado...pero lo conseguí.
Y éste es el montaje final de la tarjeta de expansión sobre la protoboard y unida por un cable plano a la tarjeta Raspberry Pi.

Enlaces

- Tarjetas expansoras
- ModMyPi | Raspberry Pi Expansion and Breakout Boards
- Adafruit Pi Cobbler Breakout Kit for Raspberry Pi
- Fritzing electronic made easy
- RaspPi2 Header 13x2.fzpz