140 lines
14 KiB
Markdown
140 lines
14 KiB
Markdown
# EinarBoard V5.6 — ECO (orden de cambio de ingeniería) para el siguiente lote
|
||
|
||
**Fecha:** 2026-09-27 · **Base:** `hbox-watchdog-v5` (V5.5, 15 pzas 22-ago, netlist verificada) · **Autor:** Claude para Leo / Michelle (PCB) · **Estado:** propuesta para aprobar **antes de pedir** esta semana.
|
||
|
||
Arquitectura que NO cambia: simpleRTK2B en zócalo UNO (MOD1) + 4G NTRIP Master en zócalo XBee (J7/J8), STM32F411RET6, LTC4040 con paquete 1S4P, W5500, SC16IS752, mismo contorno 140×100 mm, mismo stackup S-G-P-S.
|
||
|
||
## 0. Qué tiene que poder hacer la V5.6 que la V5.5 no puede
|
||
|
||
| # | Requisito | Por qué la V5.5 no lo hace (evidencia de banco 26/27-sep) |
|
||
|---|---|---|
|
||
| R1 | **Ciclo de 10 min en batería**: apagar todo, despertar, registrar el módem, reportar, apagar | El módem no arranca en frío sobre el boost: F9P y módem arrancan juntos por Q1 sobre 4.6 V; U7 MP1584 (mín. 4.5 V) cae en UVLO con la ráfaga de arranque; el PMIC del módem aborta sin reintentar. Solo SW4G1 lo revive. |
|
||
| R2 | **Control del módem desde el MCU**: encender/apagar, resetear, saber si está vivo | `MODEM_RST` solo llega a SW4G1; `MODEM_LED` solo a D4G1; el MCU no ve nada del módem. |
|
||
| R3 | **Cargar la batería con la fuente SD-15B (3 A)** sin bucles de brown-out | `RS1` 8 mΩ → límite de entrada 3.1 A > 3 A de la fuente; `R50` 825 Ω → 2.4 A de carga. La fuente se pliega antes de que el LTC4040 recorte al cargador (incidente 10-ago; hoy lo tapa el gobernador 0.6.0 por firmware). |
|
||
| R4 | **Gestión térmica** en puertos a ~45 °C | Ventana de carga del LTC4040 con `RNTB` 10 k pausa en caliente a ~40–42 °C: el paquete no se llena de día. Cobre del boost (`SW_BAT` 0.3 mm) se calienta. Sin temperatura del módem en telemetría. |
|
||
| R5 | **Lista EMC del segundo lote** (auditoría 22-ago) | `SW_BAT` 0.3 mm, `BAT_PLUS` 0.3–0.5 mm, lazos Cin 5–8.5 mm, divisor FB del ventilador a 25 mm, ESD DFU a 41 mm de J11, J9 sin ESD. |
|
||
|
||
## A. Alimentación del módem — riel propio con margen y enable desde el MCU (R1)
|
||
|
||
| Cambio | Detalle |
|
||
|---|---|
|
||
| **U7: MP1584EN → AP64350SP-13** | Buck 3.5 A, **Vin 3.8–40 V** (UVLO 1 V por debajo del riel de batería, contra 0.1 V hoy), SO-8-EP (mismo tamaño que el MP1584, **otro pinout** → re-layout del bloque). LCSC **C2071691** (~US$0.90, 14 900 en stock). FB = 0.8 V igual que el MP1584 → **R60 100k / R61 31.6k se quedan** (3.33 V). |
|
||
| **Entrada de U7: de `SW_5V` a `SYS5V`** | El módem ya no cuelga de Q1 ni de F1: tiene su propio interruptor (EN). Sigue detrás de P11 (cable de corte) para que el corte físico siga apagando todo. Cin: 2 × 22 µF 0805 + 10 µF 1206 pegados a VIN (lazo < 3 mm). |
|
||
| **EN de U7 = `MODEM_EN` (MCU PC3, pad 11)** | 10 k en serie desde PC3; **100 k a GND** en el pin EN para que el módem esté APAGADO con el MCU en reset/DFU (mismo criterio que PWR_CTRL). |
|
||
| **Salida 3V3_MODEM** | 2 × 22 µF 0805 (C41 + 1 nuevo) + **C43 100 µF electrolítico → 220 µF/16 V polímero 6.3×7.7** (LCSC **C881921**, mismo can): las ráfagas LTE de 2 A las absorbe el condensador, no el riel. |
|
||
| **L7 10 µH/2 A → 4.7 µH, Isat ≥ 4 A**, misma huella 8×8 (Bourns SRU8028-4R7Y o equiv.) | Con 2 A de ráfaga el 10 µH/2 A satura. |
|
||
| **C3 47 µF electrolítico (SW_5V) → 220 µF/16 V polímero** (C881921) | Riel del F9P: más colchón al arrancar sobre el boost. |
|
||
| Opcional **R53 499k → 511k** (LCSC C188257) → boost 4.79 → **4.89 V** | LTC4040 permite 3.5–5.0 V (datasheet confirmada 27-sep). No es necesario con el AP64350; dejar 499k salvo que el banco muestre caídas. **No subir a 523k** (4.98 V, tolerancia del 0.8 V ±2.5 % roza el máximo). |
|
||
| Opcional U12 (buck 3V3_ETH, también MP1584 desde SYS5V) → AP64350 | Mismo problema de UVLO, pero Ethernet no se usa en batería. Solo si se quiere una sola referencia de buck. |
|
||
|
||
**Secuencia que habilita esto (firmware V5.6):** despertar → `PWR_CTRL` alto (F9P arranca, riel se asienta) → 3–5 s → `MODEM_EN` alto (el módem arranca solo, sobre riel estable, con 1 V de margen de UVLO) → registro/NTRIP → reporte → `MODEM_EN` bajo → `PWR_CTRL` bajo. El módem se puede apagar y encender **solo**, sin tocar al F9P: eso es también el «reset duro del módem» que hoy no existe.
|
||
|
||
## B. Líneas del módem al MCU (R2)
|
||
|
||
Pines libres del F411 (netlist V5: pads sin conexión): PC1 (9), PC2 (10), PC3 (11), PC4 (24), PC5 (25), PC6 (37), PC7 (38), PC8–PC12, PD2, PB9, PB10, PA7.
|
||
|
||
| Neta nueva | MCU | Desde | Resistencia | Uso |
|
||
|---|---|---|---|---|
|
||
| `MODEM_EN` | **PC3** (pad 11) | U7 EN | 10 k serie + 100 k a GND en EN | Encender/apagar el módem (A). |
|
||
| `MODEM_RST_MCU` | **PC1** (pad 9) | `MODEM_RST` (J7.5, con SW4G1 en paralelo) | **1 k** serie | MCU en open-drain: baja 500 ms = pulsar SW4G1. SW4G1 se queda. |
|
||
| `MODEM_LED_MCU` | **PC2** (pad 10) | `MODEM_LED` (J8.8, antes de Rmled1) | 10 k serie | Leer el patrón del LED del módem (fijo = arrancando, rápido = normal, lento = comandos, irregular = conectando) → «módem vivo» sin adivinar. D4G1 se queda. |
|
||
| `MODEM_ON_SLEEP` | **PC4** (pad 24) | J8.3 (XBee pin 13) | 10 k serie, **DNP** si el módulo no lo usa | Seguro barato: si ArduSimple saca ON/SLEEP, lo tenemos. |
|
||
| `MODEM_ASSOC` | **PC5** (pad 25) | J8.5 (XBee pin 15) | 10 k serie, **DNP** | Ídem (ASSOC). |
|
||
| `RTCM_TAP` | **PC7 = USART6_RX** (pad 38) | `DOUT_4G` (J7.2 → MOD1.17, TX del módem hacia el F9P) | **1 k** serie | El MCU **cuenta bytes RTCM** que el módem entrega al F9P: «módem registrado y NTRIP fluyendo» medido, no inferido. Solo escucha (entrada alta impedancia en paralelo con RX2 del F9P). |
|
||
|
||
Todas son nets nuevas de señal 3.3 V, sin condensadores; ruteo corto por Top/In2. `MODEM_RST` y `MODEM_LED` ya existen como nets: solo se les cuelga la resistencia hacia el MCU.
|
||
|
||
## C. Cargador con la SD-15B (R3)
|
||
|
||
| Cambio | Valor | Efecto |
|
||
|---|---|---|
|
||
| **RS1 8 mΩ → 10 mΩ** 1206 1 W 1 % (LCSC **C105362**, FMF06FTHR010) | Límite de entrada 25 mV / 10 mΩ = **2.5 A** | Queda **por debajo** de los 3 A de la fuente: el LTC4040 recorta al cargador antes de que la SD-15B se pliegue. Fin del bucle 10-ago por hardware; el gobernador 0.6.0 queda como segunda capa. |
|
||
| **R50 825 Ω → 1.5 kΩ** 0603 1 % (LCSC **C22843**, básica) | I_chg = 2000 / 1500 = **1.33 A** | 12 Ah se llena en un turno (~9 h desde vacío) sin pedirle 2.4 A a una fuente de 3 A que además alimenta la etapa. El safety timer (4.25 h Li-ion) se rearma por firmware (pulso 0.6.0). |
|
||
| P2 / SD-15B | Sin cambio (5.3 V) | Con 2.5 A de límite y 1.33 A de carga, la fuente ya no se satura ni con ráfaga LTE. |
|
||
|
||
## D. Temperatura (R4)
|
||
|
||
| Cambio | Detalle | Decisión de Leo |
|
||
|---|---|---|
|
||
| **D1 — Ventana de carga del LTC4040 (`RNTB`)** | Con `RNTB` 10 k y NTC 10 k B3380/B3950 el LTC4040 **pausa la carga por encima de ~40–42 °C** (umbral caliente 34.9 % de Vin). En puerto a 45 °C el paquete no se llena de día. Dos caminos: **(a)** paquete **LiFePO4 alta temperatura 26650** (carga 0…+60 °C, ≥2000 ciclos) + `JP2` puenteado 2-3 (F2 bajo = LFP, flotación 3.50 V) + **`RNTB` 5.6 k** con NTC **B3380** (ventana +10…+60 °C); **(b)** seguir con Li-ion 18650 y aceptar la pausa (o `RNTB` 6.6 k = pausa a 55 °C, que castiga la celda). | **Hay que decidir la química**: la PCB no cambia (JP2 es puente de soldadura, RNTB es valor de BOM), pero el paquete 26650 cambia caja y BOM mecánica. Recomendación: **(a)**. Si no se decide esta semana, pedir la PCB igual y fijar RNTB/JP2 en ensamble. |
|
||
| **D2 — Cobre del boost** (= EMC #1 y #2) | `SW_BAT` ≥ 2 mm polígono, `BAT_PLUS` ≥ 1.5 mm + granja de vías, EP de U6 con ≥ 9 vías térmicas a In1. | Obligatorio. |
|
||
| **D3 — Sensor de temperatura del módem: U4b TMP102 (0x49)** | Segundo TMP102 SOT-563 (misma pieza que U4), ADD0 a 3V3 → dirección 0x49, colocado entre J7/J8 y el módem. El módem es la fuente de calor que sube con la ráfaga LTE; hoy `tair` (SHT40) está en la tarjeta, lejos. | Recomendado (US$0.50). Firmware: campo nuevo en `$PHLG` (append). |
|
||
| **D4 — Ventilador** | Sin cambio de hardware (2 hilos, Q2 en PA6 = TIM3_CH1: el PWM real es firmware). El buck del ventilador U2 es solo de 24 V: en batería no hay ventilador — con el ciclo de 10 min el calor en batería es bajo. | Firmware. |
|
||
| **D5 — `P12` NTC (PB1)** | Dos tarjetas con termistor conectado leen `n/c` (pendiente desde 19-sep). Antes de rediseñar, medir V en P12-1 con el NTC puesto; si el divisor R(10k a 3V3) está bien, es cable/conector. | Verificar en banco antes del pedido. |
|
||
|
||
## E. Lista EMC del segundo lote (auditoría 22-ago) (R5)
|
||
|
||
1. 🔴 `SW_BAT` U6-SW → L6: polígono ≥ 2 mm F.Cu (hoy 0.3 mm × 15 mm, ~4 A en respaldo).
|
||
2. 🔴 `BAT_PLUS` últimos 20 mm a U6: ≥ 1.5 mm + vías (hoy 0.3–0.5 mm).
|
||
3. 🟠 Divisor FB del buck del ventilador (R20/R21) al pin 4 de U2 (hoy a 25 mm, `FB_FAN` 60 mm y rozando `SW_FAN`).
|
||
4. 🟠 Lazos Cin de los bucks < 3 mm (U2→C11 6.3, U7→Cin nuevo, U12→C101 8.5).
|
||
5. 🟠 ESD DFU D14/D15/D16 junto a J11 (hoy a 41 mm, en el MCU). **J9 (USB del módem): añadir USBLC6-2SC6** en el conector.
|
||
6. 🟡 Cristales ≤ 5 mm de sus ICs (Y2 del SC16IS752, Y3/Y4 del MCU); par RX Ethernet acoplado; rellenar las 8 celdas de 20 mm sin vías de costura (bajo MOD1).
|
||
|
||
## F. Varios de robustez (hallazgos 26/27-sep)
|
||
|
||
| Cambio | Por qué |
|
||
|---|---|
|
||
| **F1 PPTC 3 A 1812 → PPTC de menor resistencia** (≥ 4 A hold, ≤ 20 mΩ, p. ej. 1812 6 A) o **0 Ω + protección en Q1** | Con 3 A de hold el PPTC mete 50–100 mΩ en serie con el riel del F9P: 100–200 mV de caída en cada ráfaga, justo sobre el boost. El módem ya no pasa por F1 (A). |
|
||
| **P11 con puente de soldadura en paralelo** (`JP_CUT`, abierto por defecto) | Unidades sin cable de corte no dependen de un puente volante en el JST. |
|
||
| Serigrafía: `SW4G1 = RESET MÓDEM`, `SW1 = RESET MCU`, `JP2 = F2 (Li-ion / LFP)` | Confusiones de banco esta semana. |
|
||
| `ETH_RST` (PA15) con **pull-down 100 k** | Hoy flota cuando el MCU está en reset: el W5500 sale de reset y gasta 130 mA en batería durante los ~4 s del reset. |
|
||
|
||
## G. Tabla BOM delta
|
||
|
||
| Ref | V5.5 | V5.6 | LCSC | Nota |
|
||
|---|---|---|---|---|
|
||
| U7 | MP1584EN | **AP64350SP-13** | C2071691 | SO-8-EP, re-layout |
|
||
| L7 | 10 µH/2 A SRU8028 | **4.7 µH ≥ 4 A**, huella 8×8 | (elegir en JLC DB) | |
|
||
| C43 | 100 µF/6.3 V elco | **220 µF/16 V polímero** 6.3×7.7 | C881921 | |
|
||
| C3 | 47 µF elco | **220 µF/16 V polímero** 6.3×7.7 | C881921 | |
|
||
| Cin U7 | C40 22 µF (en SW_5V) | 2 × 22 µF 0805 + 10 µF 1206 **en SYS5V** junto a U7 | C86817 (22 µF ya en BOM) | C40 pasa a ser Cin |
|
||
| R_EN | — | 10 k 0603 (PC3→EN) + 100 k 0603 (EN→GND) | básicas | |
|
||
| R_RSTM | — | 1 k 0603 (PC1→MODEM_RST) | básica | |
|
||
| R_LEDM | — | 10 k 0603 (MODEM_LED→PC2) | básica | |
|
||
| R_ONS, R_ASC | — | 10 k 0603 ×2 (J8.3→PC4, J8.5→PC5) | básicas, **DNP** | |
|
||
| R_TAP | — | 1 k 0603 (DOUT_4G→PC7) | básica | |
|
||
| R_ETHPD | — | 100 k 0603 (ETH_RST→GND) | básica | |
|
||
| RS1 | 8 mΩ 1206 | **10 mΩ 1206 1 W** | C105362 | |
|
||
| R50 | 825 Ω | **1.5 kΩ** | C22843 | |
|
||
| RNTB | 10 k | 10 k (Li-ion) / **5.6 k** (LFP B3380) | básica | ver D1 |
|
||
| R53 | 499k | 499k (opcional 511k) | C188257 | ver A |
|
||
| U4b | — | TMP102 SOT-563, ADD0→3V3 | = U4 | D3 |
|
||
| D_J9 | — | USBLC6-2SC6 | C7519 | E5 |
|
||
| F1 | PPTC 3 A 1812 | PPTC ≥ 4 A / ≤ 20 mΩ | (elegir) | F |
|
||
| JP_CUT | — | puente de soldadura 2 pads, abierto | — | F |
|
||
|
||
## H. Firmware para V5.6 (0.7.0, sobre 0.6.0) — lo que desbloquea el hardware
|
||
|
||
- `board_v56.h`: `PIN_MODEM_EN PC3`, `PIN_MODEM_RST PC1`, `PIN_MODEM_LED PC2`, `PIN_MODEM_ONSLP PC4`, `PIN_MODEM_ASSOC PC5`, `RTCM_TAP` = USART6 RX PC7.
|
||
- `ENABLE_DUTY 1` de fábrica en V5.6: ventana = `PWR_CTRL` → 4 s → `MODEM_EN` → registro (LED del módem en «rápido» o primeros bytes RTCM en PC7) → ≥ 2 `$PHLG` con `pwr=BATT` + fix fresco → `MODEM_EN` bajo → `PWR_CTRL` bajo → 10 min. Sin la ceguera actual: el fin de ventana lo decide `RTCM_TAP`/LED, no un temporizador.
|
||
- Módem oscuro en 24 V: `MODEM_RST` 500 ms; si no vuelve, `MODEM_EN` OFF 5 s / ON (reset de alimentación real, sin tocar al F9P). El «modem watch» 0.5.9 pasa de diagnóstico a acción con señales reales.
|
||
- Cargador: gobernador 0.6.0 sin cambios (con RS1/R50 nuevos casi nunca corta); umbral térmico de celda según química (Li-ion 45 °C / LFP 55–60 °C) y `SLEEP`/rearme por voltaje re-derivados si LFP (curva plana ~3.2 V).
|
||
- `$PHLG`: campos append `tmodem` (U4b), `rtcm_bps`, `modem_led`.
|
||
|
||
## I. Validación del primer lote V5.6 (banco, 1 unidad, 1 día)
|
||
|
||
1. Riel del módem: `3V3_MODEM` estable con `MODEM_EN`; osciloscopio en VIN de U7 durante el arranque del módem **en batería a 3.5 V**: sin caída bajo 3.8 V. Módem arranca 10/10 en batería (`P`+`Y` con 24 V quitado).
|
||
2. Ciclo 10 min en batería 20 ciclos seguidos (módem registra cada vez; `RTCM_TAP` cuenta bytes; posición en el monitor cada 10 min).
|
||
3. Carga: paquete a 3.4 V, 24 V con etapa ON: `ltc=CARGANDO`, corriente de entrada en P2 ≤ 2.5 A con ráfagas LTE (pinza), `cortes=0` en 2 h, safety timer rearma.
|
||
4. Térmico: cámara/horno a 45 °C: carga sigue (solo LFP+5.6 k); `tmodem` en `$PHLG`; ventilador por firmware.
|
||
5. EMC rápido: caída en `SW_BAT` a 2.5 A en respaldo < 50 mV; temperatura de L6/U6 en respaldo continuo 1 h.
|
||
|
||
## J. Para pedir esta semana — lista de decisiones
|
||
|
||
1. **Química del paquete** (D1): LFP-HT 26650 + JP2 2-3 + RNTB 5.6 k/B3380 — sí/no. (Afecta caja y BOM del paquete, no la PCB.)
|
||
2. **Tamaño del lote** V5.6 y si va con ensamble JLC (todo LCSC arriba) — partes «Extended» nuevas: AP64350, polímero 220 µF, RS1, USBLC6 (US$3 c/u de setup).
|
||
3. **R53** se queda en 499k (recomendado).
|
||
4. **U12 → AP64350** (opcional, uniformidad) — sí/no.
|
||
5. Congelar V5.5 como registro «as-fabbed»: copiar `hbox-watchdog-v5.*` → `hbox-watchdog-v55-PROD.*` (como se hizo con v3-PROD) y editar `hbox-watchdog-v5` como V5.6.
|
||
|
||
## Orden de trabajo propuesto (esta semana)
|
||
|
||
| Día | Quién | Qué |
|
||
|---|---|---|
|
||
| L | Leo | Decisiones J1–J5. Congelar V5.5. |
|
||
| L–M | Claude (script, con diff y backup) + Leo (revisión en KiCad) | Esquemático: bloque U7 nuevo (AP64350, Cin/Cout, EN), 7 resistencias y nets a PC1–PC5/PC7, U4b, D_J9, JP_CUT, valores RS1/R50/RNTB/C3/C43/L7/F1. ERC 0. |
|
||
| M–J | Michelle / Leo | PCB: re-layout bloque módem, polígonos SW_BAT/BAT_PLUS, mover FB del ventilador y ESD DFU, 7 pistas nuevas, costura. DRC 0. |
|
||
| J | Claude | Auditoría pad-a-pad de la netlist V5.6 contra `board_v56.h` (como el 15-sep) + BOM/CPL. |
|
||
| V | Leo | Gerbers + BOM + CPL a JLC. |
|