Cómo soldar pines de cabecera de Arduino: una guía rápida

Arduino es un excelente desarrollador de software y hardware de código abierto, que proporciona un punto de entrada ideal para alguien que quiere ingresar a la electrónica y crear cosas realmente geniales.

En este artículo, veremos cómo soldar pines de cabecera a un Arduino, ya sea Nano o Uno. Con unos pocos pasos simples y algunos conocimientos previos en soldadura, puede soldar pines de cabecera a su Arduino usted mismo sin tener que gastar un par de dólares extra para comprar la placa con pines ya instalados.

También aprenderá una habilidad fundamental que puede aplicar para apilar escudos en su Arduino.

Equipo de protección personal

La soldadura requiere calor y productos inflamables, por lo que es importante asegurarse de que está utilizando el equipo de protección personal adecuado que, en este caso, se reduce a dos cosas:

Protección para los ojos
Ventilación adecuada

Herramientas

Por supuesto, necesitarás tu soldador. Cualquier cosa entre 20 y 60 vatios debería funcionar para soldar componentes electrónicos. Los soldadores de 50 vatios son comunes, pero probablemente sería bueno tener algo con calor variable dentro de ese rango.

También necesitarás una placa de pruebas. Las placas de prueba son ideales para experimentar y trabajar con componentes extraíbles, pero también puede usar una placa PCB si lo desea. Lo principal es tener algo que mantenga estable el conjunto.

Materiales

¡Naturalmente, necesitará soldadura para este proyecto de soldadura! Deberá usar una soldadura de 0,032 de diámetro, pero es su elección el tipo de soldadura que desea usar. Hay tres tipos básicos, y cada uno tiene diferentes atractivos.

La soldadura a base de plomo 60/40 (proporción de plomo a estaño) es una buena opción.
La soldadura sin plomo también está disponible.
La soldadura con núcleo de fundente o con núcleo de colofonia es una buena opción si desea utilizar fundente en su soldadura. Agregar fundente puede dificultar la limpieza de los residuos cuando se trabaja en placas Arduino pequeñas, por lo que el núcleo de fundente es una opción para invertir el óxido y mantener una placa limpia.

Finalmente, necesitará pines de cabecera. Hay muchas variedades de pines entre los que puede elegir y lo que use dependerá del tipo de placa Arduino con la que esté trabajando. Algunos kits vendrán con pines para que los suelde. En general, querrá pines de cabecera macho de pines de cabecera apilables, 2,54 mm (0,1 pulgadas).

Configuración de la estación de trabajo

Si aún no tiene uno, considere obtener un tapete de silicona para su estación de trabajo. Es mejor que el goteo ocasional o las gotas caigan sobre tu tapete que sobre la mesa de la cocina.

Además, las manos amigas son una gran herramienta para tener cerca. Son el equivalente de soldadura de un tornillo de banco y pueden sujetar su placa de prueba mientras suelda.

Soldando la placa Nano

Para nuestro primer ejemplo, veremos lo que se necesita para soldar pines de cabecera en una placa Arduino Nano. Comenzaremos con las filas de pines en los lados largos del tablero.

El problema potencial que debe evitar al soldar los pines del cabezal es soldarlos en el ángulo incorrecto. Si no mantiene los pines rectos, corre el riesgo de soldarlos en un ángulo hacia adentro o abrirlos en un ángulo hacia afuera.

Aquí es donde entra en juego la placa de pruebas. Puede usar su placa de pruebas para sujetar los pines rectos mientras los suelda a la placa Arduino, y hay un par de formas de hacerlo.

Una forma es encajar sin apretar el lado corto de los pines en la placa Nano y mantenerlos en su lugar mientras empuja el Nano, pines y todo, en la placa para mantenerlo en su lugar.

Esto puede ser un poco incómodo de manejar para algunas personas, así que aquí hay otra forma de hacerlo. Mida qué tan separados necesita que estén sus pines en la placa de prueba. Puedes hacer esto simplemente colocando el Arduino en la placa y alineando los agujeros de los pines con los agujeros en la placa.

Una vez que sepa qué tan separados deben estar los pines, empuje los lados largos de los pines en la placa de prueba. Luego, simplemente coloque el Arduino encima de los pines.

Cualquiera que sea el método que elija para colocar los pines y Arduino en la placa de prueba, los pines serán lo suficientemente estables para que pueda soldarlos en un ángulo recto. Además, cualquiera que sea el método que utilice, coloque el Nano de modo que la línea central de la placa divida la diferencia entre la placa Arduino.

¡Soldarlo!

Ahora es el momento de soldar los pines en su lugar. Tenga en cuenta estos consejos mientras realiza la soldadura.

Hierro listo

Antes de comenzar a soldar, asegúrese de que la punta de la plancha esté limpia y seca. Después de que se haya calentado, toque la punta de la plancha con la soldadura para crear una buena conducción de calor.

Posición del Hierro

Ya sea que sea zurdo o diestro, querrá colocar la placa de prueba de modo que pueda inclinar el soldador sobre los pines desde el borde exterior del Arduino. Si está tratando de sostener la plancha sobre el borde interior de las clavijas, las partes en el centro del Arduino se interpondrán en el camino.

Esto es particularmente cierto en el caso del Nano, que tiene un puerto USB Mini B en un extremo. Es mucho más fácil maniobrar el hilo de soldadura sobre las partes interiores y especialmente alrededor del puerto USB.

Soldadura

Coloca la punta de la plancha de modo que toque tanto el pin como el tapete de la placa, luego coloca la soldadura contra el pin desde el otro lado. Luego, la soldadura se derretirá alrededor del pin. No lleva mucho tiempo, así que tan pronto como la soldadura cubra el pin, pasa al siguiente.

Cuando la soldadura se haya secado, querrá ver dos cosas. Primero, querrá ver el pin completamente cubierto con soldadura. En segundo lugar, querrá ver la soldadura aproximadamente con la forma de una montaña cilíndrica, suave y sin precipicios irregulares. Entonces, estás buscando el Monte del Destino, no la Montaña Solitaria.

Voltear el tablero

En la placa Nano, en el extremo opuesto del puerto USB Mini B, hay una sección en la que se deben instalar seis pines de encabezado con los extremos largos en la dirección opuesta a los encabezados que acaba de soldar.

Esta parte puede ser un poco desafiante. Para instalar los pines del encabezado, debe voltear el Nano. En este punto, puede configurar los pines de encabezado de la forma en que lo hizo cuando la placa estaba boca arriba, pero en este caso, encontrará que el puerto USB Mini B no permite que la placa quede plana.

Levante los pines de la placa, lo suficiente para que el nano esté ahora nivelado. Ahora puede comenzar a soldar, pero, por supuesto, tiene los obstáculos adicionales de los pines que acaba de soldar.

Usa la misma técnica que antes. Pero esta vez, está sosteniendo la plancha a lo largo del borde exterior corto y maniobrando la soldadura alrededor de los pines y otros accesorios.

Soldando el Pro Mini

Si bien el Pro Mini está retirado, todavía hay algunas placas disponibles, y vale la pena repasar el proceso para resaltar qué hacer si instala pines curvos en el extremo corto de la placa.

Use la placa de prueba como antes para estabilizar los pines y suelde dos filas de ellos en los lados largos de la placa.

Cuando haya terminado, tome los pasadores doblados e inserte los extremos cortos de los pasadores en los agujeros en la parte superior del tablero en el extremo corto. De esta manera, los pines se doblarán en un ángulo de 90 grados para alejarse y ser paralelos al tablero.

Luego voltea el tablero para que descanse sobre el ángulo de los pines. Luego, solo suelde uno de los pines. Dado que no es realmente factible usar la placa de prueba en este caso, necesita una forma alternativa de estabilizar los pines. Soldar solo un pin es una forma efectiva de hacer esto.

Una vez que haya hecho eso, puede verificar el ángulo de los pasadores. Descubrirá que todavía tiene algo de juego, así que ajuste el ángulo según sea necesario y suelde el resto de los pines.

Otras placas Arduino pequeñas

Arduino tiene muchos tipos diferentes de tableros pequeños en los que también puedes practicar soldar encabezados. El Nano no es solo una placa, sino una familia de placas con al menos cinco miembros diferentes. También está la placa Arduino Micro.

Todas estas placas son excelentes para practicar el uso de una placa de prueba y sus herramientas de soldadura.

Escudos apilables

El Arduino Nano, la placa controladora simple, es solo un tipo de placa que ofrece la empresa. También han creado Arduino Uno, mucho más grande, y otras placas grandes que tienen mucha más funcionalidad que las más pequeñas.

Además, Arduino saca escudos que se pueden unir al Uno apilándolos para darle a Uno la capacidad de funcionar de formas que no lo harían por sí solos. Al apilar escudos, puede crear funciones para joysticks, motores y reproductores de MP3, solo por nombrar algunas cosas.

Pero para apilar escudos, necesita pines de encabezado. Echemos un vistazo a un par de formas diferentes de apilar escudos en una placa Arduino. Mientras lo hacemos, discutiremos diferentes formas de asegurarnos de que la alineación de sus pines sea la forma en que debería ser.

Protoescudo

En el caso del Proto Shield de Arduino, el kit consta de una placa PCB con pines que deben soldarse en los orificios correspondientes de las placas. Afortunadamente, los pasadores están diseñados solo para entrar en los agujeros correctos.

Al igual que con la placa Nano, lo crucial es asegurarse de que los pines del cabezal estén rectos y correctamente alineados para que entren en la placa Uno.

Comience colocando los pines en la placa PCB Proto Shield y luego, sin soldar, coloque la placa con los pines en el Uno. En este sentido, el Uno funciona como una placa de prueba, manteniendo los pines rectos.

Pero no los suelde todos todavía. Con las dos placas aún unidas, voltee las placas y suelde con cuidado los pines al final de cada fila de pines. Esto mantendrá los pines del encabezado en su lugar mientras quita el Proto Shield.

A continuación, querrá soldar el resto de los pines en su lugar. Cuando termines, los pasadores deben estar rectos y alineados correctamente, para que puedas volver a unir las dos piezas.

Escudo Mega 2560 R3

Arduino no solo fabrica escudos, sino que hay muchas empresas que probablemente fabrican cientos de escudos que son compatibles con Arduino. Vamos a ver un par de ejemplos, comenzando con el escudo Mega 2560 R3 de NKC electronics para Arduino Due.

Este proyecto tendrá muchos puntos de soldadura. Deberá averiguar dónde van los pines, lo que puede requerir un lector de voltaje. Ese proceso está más allá del alcance de este artículo, por lo que pasaremos al punto en el que sabemos dónde irán los pines.

Comience colocando los pines SPI en el centro del Arduino Due y luego coloque el escudo en los pines. Esto será como su protoboard. Crea estabilidad para que pueda insertar los otros pines. Pero no sueldes nada todavía.

Coloque todos los pines de encabezado en su lugar y notará que hay un espacio entre el escudo y el Due. Esto se debe a un conector en un extremo del Due que está ligeramente más alto que el nivel de los pines hembra en la placa. Si intenta hacer que las dos tablas queden al ras, el escudo se doblará. No hagas eso.

Más bien usa esta brecha a tu favor. Da la vuelta a las tablas para que el Due esté en la parte superior y tu escudo en la parte inferior. Luego, como con el Proto Shield, puede soldar los extremos de las filas de pines como una forma de estabilizarlos.

Una vez hecho esto, quítese el escudo y colóquelo sobre su espacio de trabajo. La alineación debe ser buena, así que continúe y suelde el resto de los pines.

Una vez que haya terminado, vuelva a colocar el escudo en su lugar. Ahora todo lo que tienes que hacer es soldar el grupo de pines en el centro.

trabajar el sistema

Todos los diferentes escudos apilables siguen los procesos similares enumerados anteriormente. Cada escudo puede tener diferentes matices que necesita para navegar y descubrir, pero una vez que tenga la idea básica, podrá solucionar algunas de las curvas.

Entonces, echemos un vistazo a un par de formas diferentes de soldar pines apilables. Esto le dará una caja de herramientas de estrategia, por así decirlo, que puede usar para enfrentar algunos de los desafíos únicos que las diferentes configuraciones de escudo pueden presentarle.

Soldar, Verificar, Soldar

Este enfoque es una variación de lo que ya hemos discutido. En los enfoques anteriores, hablamos de soldar los extremos de las filas de pines en su lugar para estabilizarlos antes de soldar el resto.

En esta variación, tome su escudo y coloque los pines en su lugar. Tal vez verifíquelo junto al tablero en el que está apilando, solo para asegurarse de que los tiene correctos. Luego toma solo tu escudo y dale la vuelta.

Con solo su escudo y los pines en su lugar, suelde los extremos de las filas de pines. Nuevamente, solo el primer y último pin de cada fila.

Ahora que están estables pero se pueden mover, voltee el escudo y colóquelo en los orificios del tablero en el que está tratando de apilar. Compruebe la alineación. Si la alineación es buena, puede quitar el escudo y soldar el resto de los pines.

Usar un escudo de plantilla

Esto tiene una usabilidad limitada porque depende de una cosa crucial: el escudo adicional que ya configuró pero que no necesita.

Pero supongamos que tiene un escudo al que ya ha soldado los pines y coincide exactamente con el escudo que necesita soldar. Asegúrese de que los pines del escudo viejo estén perfectamente alineados.

Luego, inserte sus pines apilables en el nuevo escudo. Voltéelo y deslícelo sobre el lado hembra de los pines en el escudo antiguo. Esto mantendrá todos los pines perfectamente alineados. Todo lo que necesita hacer ahora es soldar los nuevos pines en su lugar, quitar el nuevo escudo del anterior y colocarlo en el tablero que está apilando.

Si va a soldar pines de cabecera apilables a varios escudos del mismo tipo, es posible que desee utilizar este método simplemente creando un prototipo de escudo perfecto y luego soldando los otros escudos en función del primero.

Podría acelerar el proceso al tiempo que crea una alineación de pines de encabezado que funciona perfectamente con su tablero.

Problemas potenciales

Seríamos negligentes si no discutiéramos los posibles problemas que pueden surgir con su soldadura. Ya hemos hablado sobre cómo debe ser una buena junta de soldadura. Debe ser una montaña en forma de cono.

También es importante recordar por qué se ve así. Varias uniones defectuosas provienen del mal uso del soldador, ya sea por no calentar el pin o la almohadilla (o ambos) lo suficiente como para derretir la soldadura de manera uniforme. Entonces, recuerda, cuando estés soldando, coloca la plancha contra el pin y la almohadilla, para que ambos se calienten.

Ahora hablemos de cómo no deberían verse las uniones de soldadura porque las uniones defectuosas pueden provocar un cortocircuito en la placa. Si encuentra una mala junta en su trabajo de soldadura, no se preocupe. Tú puedes arreglarlo.

Temperatura

Es útil pensar primero en una mala soldadura en términos de dos posibles extremos: los extremos de temperatura y los extremos de la cantidad de soldadura que usa. Veamos primero la temperatura.

Las temperaturas extremas pueden dar como resultado dos tipos de juntas defectuosas: una junta sobrecalentada y una junta fría.

Una unión fría sucede porque la soldadura no se calentó lo suficiente y el resultado es que la unión se ve deforme y áspera. Afortunadamente para ti, la articulación fría tiene una solución fácil. Todo lo que tiene que hacer es calentar la soldadura hasta que adquiera la forma de cono suave que se supone que debe tener.

Al igual que su nombre, una unión sobrecalentada es el resultado de que la soldadura se caliente demasiado y adquiera un aspecto carbonizado. Esto requiere un poco más de esfuerzo para arreglarlo porque hay que limpiar el área afectada, eliminando todo el material quemado. Luego suelde la unión nuevamente.

En ambos casos, eche un vistazo a su plancha para asegurarse de que tenga la potencia adecuada o la configuración adecuada para el trabajo.

Soldar

En el otro conjunto de extremos, puede usar demasiada soldadura o no usar suficiente.

Si usa demasiada soldadura, es probable que burbujee sobre el pin y lo cubra por completo. Si este es el caso, use su hierro y un poco de mecha de soldadura (alambre de cobre trenzado) para eliminar el exceso de soldadura.

Si usa muy poca soldadura, la unión tendrá un aspecto enfermizo. De hecho, incluso se los denomina hambrientos cuando no obtienen suficiente soldadura. Una vez más, es una solución bastante simple. Solo toma el hierro viejo y esta vez usa más soldadura.

Articulaciones Perturbadas

Disturbed se puede confundir con juntas frías porque se parecen. Sin embargo, una junta alterada puede estar ocultando grietas dentro de la junta porque algo la ha perturbado mientras se solidificaba. Tal vez empujaste el espacio de trabajo o estornudaste cerca de la junta de soldadura.

En cualquier caso, la solución es similar a la de la junta fría. Caliente la soldadura y deje que la unión se enfríe para que tome la apariencia suave y en forma de cono que debería.

Humectación insuficiente

La humectación insuficiente es un término que se refiere a que el pin o la placa de circuito no obtienen una amplia cobertura de soldadura, lo que resulta en una mala unión. Cuando no hay suficiente humectación en el pin, la soldadura se acumula en la parte inferior, y cuando no hay suficiente humectación en la placa de circuito, la soldadura se ha pegado en el pin.

La causa de ambos suele ser la colocación incorrecta de la plancha mientras se suelda. Recuerde, debe colocar la plancha contra la placa de circuito y el pin para calentar correctamente ambas superficies.

Sin embargo, una placa de circuito sucia puede ser la causa de una humectación insuficiente de la placa. EN ese caso, asegúrese de que la placa esté limpia antes de intentar solucionar el problema.

Como puedes imaginar, la solución corresponde al problema. Caliente ambas superficies correctamente y agregue o reduzca la soldadura según sea necesario.

Bits aleatorios

Una vez que haya terminado de soldar y haya corregido todas las uniones defectuosas, asegúrese de buscar trozos de soldadura que puedan haber goteado sobre la placa en lugares aleatorios. Pueden parecer inofensivos, pero pueden romperse más tarde y causar problemas con el tablero. Límpielos mientras tenga la oportunidad.

Fuente: Adafruit

Conclusión

Arduino ha hecho que trabajar con componentes de circuitos, computadoras y acceso a Internet sea fácil para la persona promedio. Venden una variedad de tableros que puede usar para construir una variedad de cosas diferentes, desde joysticks hasta rastreadores GPS. Hay muchas empresas que construyen escudos compatibles con Arduino.

Es como Legos para adultos. Las combinaciones son infinitas. Y al igual que el ladrillo simple, los pines de cabecera son los componentes básicos para esas combinaciones.

Con algunos consejos y técnicas simples, puede comenzar a soldar pines de cabecera en tableros y construir lo que quiera.

Recuerde usar la placa siempre fiel para estabilizar sus pines de modo que cuando esté soldando a las placas Nano, Micro o Mini más pequeñas, pueda mantener la alineación de los pines en línea recta.

Si está soldando pines a escudos y trabajando con Uno o Due más grandes, puede usar las placas como una especie de tablero para alinear los pines, lo que le permite soldar los extremos para mayor estabilidad y luego sacarlo y soldar el resto . O, si tiene un escudo sin usar, puede usarlo como plantilla.

Fuentes:

https://www.instructables.com/Solder-Arduino-Header-Pins-Easily/

https://store.arduino.cc/usa/arduino-nano

https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

https://store.arduino.cc/usa/arduino-micro-sin-cabezales

https://store.arduino.cc/usa/arduino-pro-mini

https://www.arduino.cc/en/main/products

https://learn.sparkfun.com/tutorials/connector-basics/pin-header-connectors#:~:text=The%20most%20commonly%20seen%20pin,connect%20jumper%20wires%20to%20breadboards.

https://www.instructables.com/How-to-Pick-the-Best-Soldering-Iron/#:~:text=Most%20of%20soldering%20irons%20used,40W%20%2D60W)%20are%20better .

https://www.harrisproductsgroup.com/en/Expert-Advice/tech-tips/rosin-and-acid-core-solders.aspx#:~:text=Rosin%20core%20solder%20contains%20a,clean%20flux %20residuo%20después%20de soldadura.

https://learn.sparkfun.com/tutorials/arduino-shields-v2

https://learn.adafruit.com/adafruit-guide-excellent-soldering/common-problems