SmartPet

🐾 SmartPet — Collar Inteligente para Mascotas (Smart Pet Collar PCB)

SmartPet es una solución de hardware embebido de grado industrial para collares inteligentes de mascotas (pet wearables). Diseñado en KiCad 10, integra procesamiento ultrarrápido con conectividad Wi-Fi / Bluetooth Low Energy (BLE), posicionamiento satelital GNSS/GPS con antena de parche integrada, sensores de actividad e inclinación triaxial (IMU), medición de temperatura corporal (NTC) y un sistema completo de gestión de batería LiPo con recarga USB-C.

📸 Vistas del Diseño de PCB

A continuación se presentan las vistas vectoriales de alta resolución del circuito impreso de 2 capas:

Cara Superior (F.Cu & Serigrafía)	Cara Inferior (B.Cu & Ruteo 45°)
Top Layer: ESP32-C3, Módulo GPS, Cargador LiPo, IMU y Conectores	Bottom Layer: Sensor NTC, Pistas de Cruce y Plano GND de Retorno

📄 Documentación Gráfica y Planos de Fabricación:

• 🗺️ Diagrama Esquemático Vectorial (SVG): docs/SmartPet.svg
• 📑 Layout de PCB con Capas Combinadas (PDF): docs/SmartPet_PCB_Layout.pdf
• 📦 Paquete Completo de Gerbers RS-274X y Taladros Excellon: fabrication/gerbers/
• 📐 Reglas de Diseño Customizadas para Autorouter: SmartPet.kicad_dru

⚙️ Clases de Red y Reglas de Ruteo (NetClasses & Autorouter Rules)

El proyecto cuenta con NetClasses jerárquicas preconfiguradas según las normas IPC-2152 e IPC-2221 para garantizar un ruteo manual o automatizado (Autorouter / Freerouting) óptimo:

1. 🏗️ Arquitectura General del Sistema

graph TD
    subgraph ALIMENTACIÓN & GESTIÓN DE ENERGÍA
        USBC[Puerto USB-C 16P] -->|VBUS 5.0V| CHG[MCP73831T Cargador LiPo 4.2V]
        BATT[Batería LiPo 3.7V 350mAh] <-->|VBAT| CHG
        CHG -->|VBAT| LDO[AP2112K-3.3 CMOS Ultra-LDO 600mA]
        LDO -->|+3.3V Power Rail| VCC_BUS[Rail de Potencia 3.3V Limpio]
    end

    subgraph PROCESAMIENTO & COMUNICACIONES
        VCC_BUS --> MCU[ESP32-C3-WROOM-02-N4<br/>RISC-V 32-bit @ 160MHz]
        MCU -->|BLE Beacon 2.4GHz| BLE_PING[Rastreo Local Proximidad AirTag]
        MCU -->|Wi-Fi 802.11 b/g/n| CLOUD[Sincronización en el Hogar]
    end

    subgraph LOCALIZACIÓN SATELITAL
        VCC_BUS --> GPS[u-blox SAM-M8Q GNSS<br/>Antena de Parche Integrada]
        GPS -->|UART NMEA TX/RX @ 9600-115200| MCU
        GPS -->|Bus I2C DDC| MCU
    end

    subgraph SENSORES BIOMÉTRICOS & ACTIVIDAD
        VCC_BUS --> IMU[LIS3DH Acelerómetro Triaxial LGA-16]
        IMU -->|Bus I2C + INT1/INT2| MCU
        VCC_BUS --> NTC_DIV[Divisor de Tensión NTC 10k 1%]

2. 📋 Selección de Componentes y Justificación Técnica

3. ⚡ Topología de Potencia y Supresión de Ruido

1. Desacoplo en Trayectoria Directa:
   • Cada circuito integrado cuenta con condensadores de desacoplo ($C_{IN}, C_{OUT}$) ubicados directamente en la entrada de sus pines de alimentación antes de cualquier bifurcación.
2. Filtrado Analógico del ADC:
   • El nodo de lectura del divisor NTC incorpora un filtro paso bajo pasivo ($R = 10 ext{ k}\Omega, C = 10 ext{ nF}, f_c pprox 1.59 ext{ kHz}$) para inmunidad contra el ruido de conmutación digital.
3. Plano de Tierra Analógico/Digital Unificado:
   • Ambos lados de la placa (F.Cu y B.Cu) están cubiertos por un plano de tierra GND continuo con conexiones térmicas (thermal reliefs).

4. 📐 Reglas de Ruteo y Normas DFM (IPC-2152)

• Prohibición Estricta de Ángulos de 90°: Todas las pistas utilizan biseles a 45° (45-degree mitered chamfering) o arcos suaves para prevenir trampas de ácido (acid traps) y saltos capacitivos.
• Despeje al Borde de la Placa (Edge Pullback): Mínimo de $\ge 1.0 ext{ mm}$ entre cualquier elemento de cobre y el contorno exterior Edge_Cuts.
• Zona de Exclusión de Antena (RF Keepout Area):
  • El área superior de la antena de traza del ESP32-C3 ($Y < 56.5 ext{ mm}$) se mantiene 100% libre de pistas y planos de cobre en ambas capas para maximizar el alcance de RF.

5. 📦 Lista de Materiales (Bill of Materials - BOM)

6. 🦮 Guía Mecánica y Diseño del Case / Gabinete (IP67)

Para garantizar la durabilidad y precisión de las lecturas en una mascota:

1. Orientación de la Antena GPS (U5):
   • La cara superior del módulo GPS debe apuntar hacia el cielo (hacia el exterior del collar). El material de la carcasa superior debe ser de plástico dieléctrico homogéneo (ABS, PETG, TPU o Policarbonato) sin partes metálicas ni baterías sobre el módulo.
2. Acoplamiento Térmico del Termistor (TH1):
   • TH1 está ubicado en la cara inferior de la PCB. La carcasa debe contar con un remache o contacto metálico de acero inoxidable con silicona conductora térmica en contacto con el pelaje/piel de la mascota para medir la temperatura real del animal.
3. Resistencia al Agua (IP67):
   • Utilizar una junta de goma/silicona (O-ring) en el cierre perimetral de la caja con 4 tornillos de acero inoxidable M2.
   • El puerto USB-C (J2) debe protegerse con una tapa hermética de silicona cautiva en la carcasa.
4. Guías de Luz (Light Pipes):
   • Usar cilindros de policarbonato translúcido para canalizar los LEDs D1 y D2 hacia la superficie del case sin abrir orificios de entrada de agua.

7. 🚀 Instrucciones de Fabricación y Apertura

Apertura en KiCad 10

1. Clonar el repositorio:

   git clone https://github.com/8aChristian/SmartPetCollar-PCB.git

2. Abrir el archivo SmartPet.kicad_pro en KiCad 10.0+.
3. Presionar Alt + 3 para abrir el Visor 3D nativo.

Fabricación Industrial (JLCPCB / PCBWay)

1. Los archivos Gerber listos para producción se encuentran en fabrication/gerbers/.
2. Comprimir el contenido de la carpeta fabrication/gerbers/ en un archivo .zip y cargarlo en la plataforma de manufactura.