Vortex

VORTEX

Placa de control para la mini bomba de 12 V de un dispensador de agua. Un sensor táctil TTP223 en modo toggle controla la bomba: un toque la enciende y otro la apaga.

Un MOSFET de nivel lógico (IRLZ44N) conmuta el negativo de la bomba según la salida del TTP223, y un LED en el panel indica cuándo está encendida. Se alimenta de una fuente de 12 V; un LM7805 da los 5 V del sensor, y un segundo IRLZ44N protege contra polaridad invertida. No lleva microcontrolador.

Versión: rev C (etiqueta rev-c). El historial está en CHANGELOG.md.

Placa

• Medidas: 58 x 40 mm, 2 capas, FR-4 1.6 mm, cobre 1 oz. Cuatro barrenos M3 a 3.8 mm de los bordes.
• Capas: todas las señales van en la cara superior. La inferior es un plano de GND completo, reforzado con una pista de 2 mm entre las fuentes de Q1 y Q2.
• Pistas: las de potencia (VIN, BATN, DRAIN) son de 2.0 mm. La rama del regulador es de 1.0 mm, +5V de 0.6 mm, los gates de 0.5 mm y TOUCH y el LED de 0.4 mm.
• Serigrafía: logo MKr VORTEX de 42.4 x 6.9 mm, sin nombre ni revisión (ver Decisiones de diseño).
• Verificación: DRC con 0 errores y 0 conexiones pendientes (fab/drc.rpt).

vortex.kicad_pcb / vortex.kicad_pro   PCB en KiCad 7
fab/    vortex-gerbers.zip (Gerbers y taladros para el fabricante) y drc.rpt
img/    vistas de la placa: superior, inferior (en espejo) y ambas capas
docs/   esquemático (PNG y SVG) y logo vectorial

Distribución

Esquemático

Cómo funciona

Conexiones

Conectores

• J1 (bornera 5.08 mm): + = 12 V de la fuente (con fusible de 2 A en línea), − = negativo de la fuente. El pin 1 (pad cuadrado) es el +.
• J2 (bornera 5.08 mm): + = bomba +, − = bomba −. El pin 1 (pad cuadrado) es el −.
• J3 (header 1x3): 1 = 5V, 2 = OUT, 3 = GND del módulo TTP223. El orden de pines del módulo cambia según el fabricante, así que conecta por la etiqueta del módulo, no por la posición.
• J4 (header 1x2): 1 = ánodo (+) del LED, 2 = cátodo (−).
• Módulo TTP223: pad B puenteado (modo toggle) y pad A abierto (salida activa en alto).

Lista de materiales

Fuera de la placa:

• Fuente de 12 V regulada (conmutada) que dé al menos el doble de la corriente de la bomba, por el pico de arranque del motor.
• Fusible en línea de 2 A entre el + de la fuente y J1.
• Módulo TTP223, LED de 3 o 5 mm y cables con conector Dupont hembra.

Orientación al soldar

• U1, Q1 y Q2 (los tres TO-220): la aleta metálica va hacia abajo y la cara con el texto hacia el logo.
  • U1 (LM7805): IN (pad cuadrado) a la derecha, GND en medio y OUT a la izquierda. La aleta del 7805 está conectada a GND.
  • Q1 y Q2: G (pad cuadrado) a la derecha, D en medio y S a la izquierda.
• D1 (de pie): el cuerpo se asienta sobre el pad redondo con círculo (ánodo). La banda del cátodo queda arriba y esa pata baja al pad cuadrado marcado "K".
• C1 y C2: la pata larga (+) va al pad marcado con "+".

Pruebas antes de conectar la bomba

1. Sin módulo ni bomba, conecta la fuente a J1 y mide 5 V entre los pines 5V y GND de J3.
2. Conecta el módulo TTP223, ya pegado detrás del panel, antes de energizar: el TTP223 se calibra al arrancar. No lo toques durante el primer segundo.
3. Toca el panel: el LED enciende y OUT marca ~5 V. Toca otra vez y se apaga.
4. Conecta la bomba y repite. Q1 no necesita disipador con la corriente de una mini bomba.
5. Si el TTP223 cambia de estado solo al arrancar la bomba, suelda otro capacitor de 100 nF directo en las terminales del motor y trenza los dos cables de la bomba.

Decisiones de diseño

• El TTP223 hace la lógica. Trae el sensor, el antirrebote y la memoria del estado (toggle), así que no hacen falta el flip-flop CD4013 ni el pulsador mecánico del primer diseño. La placa solo convierte su salida de 5 V en el encendido de la bomba.
• Interruptor low-side con IRLZ44N. Es de nivel lógico: con 5 V en el gate conduce por completo, sin driver.
• Encendido directo, sin fade. A diferencia de SPECTRE, aquí una rampa lenta dejaría a Q1 en zona lineal con la corriente de arranque del motor, que es varias veces la nominal, y se calentaría.
• Flyback Schottky. El motor es una carga inductiva: al cortarle la corriente genera un pico que dañaría a Q1, y el diodo interno del MOSFET no sirve para absorberlo. El 1N5819 es rápido, por si algún día se controla la bomba con PWM; para encendido y apagado simple, un 1N4007 funciona igual.
• C4 contra el ruido de escobillas. Evita que el ruido del motor se cuele a la alimentación del TTP223 y lo haga cambiar de estado.
• R2 de 100 kΩ. Mantiene el gate en bajo sin cargar de más la salida del TTP223, que también alimenta al LED.
• Protección de polaridad con MOSFET. Q2 casi no pierde voltaje, a diferencia de un diodo en serie. Sin él, una fuente invertida (por ejemplo, un plug de centro negativo) haría corto a través del diodo interno de Q1 y de D1.
• Entrada de 15 V como máximo. El gate de Q2 recibe el voltaje completo de la entrada y el IRLZ44N soporta 16 V entre gate y source. Por eso la fuente debe ser regulada: un eliminador de transformador sin regular de "12 V" puede entregar 15–17 V cuando la bomba está apagada.
• LM7805 en lugar del HT7550-1 (rev C). El HT7550 se eligió por su consumo en reposo de microamperes, que importaba con baterías. Con fuente de poder eso ya no cuenta, y el 7805 es la pieza disponible. Con la corriente del TTP223 y el LED disipa ~0.06 W, así que no lleva disipador.
• Dos capas con plano de GND. En fabricantes como JLCPCB cuesta lo mismo que una capa. Tiene barrenos metalizados, que dan soldaduras más firmes, un retorno de baja resistencia para la corriente de la bomba y una referencia estable para el TTP223. Para hacerla en casa con planchado y ácido, convendría rehacerla a una sola capa.
• Distribución en filas y en espejo (rev B). Entrada y salida en los extremos, transistores a la misma altura, regulador centrado y conectores del panel abajo, sin zonas vacías.
• Logo apto para serigrafía. A 42.4 x 6.9 mm, tres detalles del logo original quedaban por debajo de lo que imprime la fábrica (~0.15 mm): el contorno de la R (~0.1 mm), la primera separación entre franjas (~0.05 mm) y la franja inferior de cada letra. La versión de la placa los lleva a un mínimo de 0.16 mm. docs/logo-MKr-VORTEX.svg conserva el diseño sin esos ajustes.
• Sin esquemático en KiCad. La PCB se dibujó directo y su netlist se verificó pad por pad. El esquemático está en docs/ como imagen, y la tabla de Conexiones sale de la PCB.

Licencia

MIT, ver LICENSE.