EasyTrax to naprawdę proste cz.7.pdf

eż to potrafisz

afisz

Przystępujemy wreszcie do

prawdziwego projektowania płytki.

Jak to często w życiu bywa, musisz

zwrócić uwagę na poważne

pułapki.

EasyTRAX

to naprawdę proste!

część 7

Krok pierwszy − obudowa

i gdzie będą rozmieszczone otwory do

jej mocowania.

Wcześniej zachęcałem cię do stwo−

rzenia porządnych elementów biblio−

tecznych. Teraz gorąco Cię namawiam,

żebyś założył i stopniowo uzupełniał

kolekcję OBRYSÓW PŁYTEK przezna−

czonych do róż−

nych obudów.

Z obudowami

metalowymi spra−

wa jest prostsza,

bo można w nich

wiercić otwory pra−

ktycznie w dowol−

nym miejscu. Ale

obecnie można ku−

pić mnóstwo przy−

datnych plastiko−

wych obudów, i

większość z nich

wymaga określo−

nego sposobu mo−

cowania płytki.

Naucz się od

początku myśleć

o obudowie, a za−

oszczędzisz sobie

wielu kłopotów przy ostatecznym monta−

żu.

Z doświadczenia wiem, że przed za−

projektowaniem płytki warto stracić na−

wet kilka godzin na wybranie rodzaju

obudowy oraz dokładne zaplanowanie

wyglądu ewentualnej płyty czołowej, roz−

mieszczenie na niej elementów regula−

cyjnych, a także przewodów i gniazd

zasilających.

Nie bądź nerwowy, wytrzymaj z bó−

lami − najpierw przygotuj obudowę. Jeś−

li to możliwe − zrób “na gotowo” płytę

czołową i płytę tylną urządzenia. Częs−

to bowiem okazuje się, szczególnie

w przypadku małych plastikowych obu−

dów, że potem płytka nie mieści się

w obudowie, bo przeszkadzają jakieś

wystające potencjometry, przełączniki,

czy gniazda bezpiecznikowe.

Jeśli przyswoisz sobie podaną kolej−

ność prac, będzie to Twój duży sukces!

Nasz układ toru podczerwieni aktyw−

nej będzie się składał z dwóch płytek.

Ponieważ jest to układ, który być może

zostanie zainstalowany na wolnym po−

wietrzu, więc obudowa powinna zapew−

nić ochronę przed wilgocią. Jak wiado−

mo, kąt promieniowania nadajnika i kąt

“widzenia” odbiornika powinny być jak

najmniejsze. W przedstawionym ukła−

dzie nie trzeba stosować soczewek, któ−

re ogromnie utrudniają one konstrukcję,

ale dla zmniejszenia wrażliwości na za−

kłócenia, dobrze byłoby ograniczyć kąt

“widzenia” odbiornika.

Decydujemy się więc na obudowę:

obudową będą odcinki elektrycznej rurki

instalacyjnej lub kanalizacyjnej z PCW.

Umożliwi to hermetyzację; w najprost−

szym przypadku choćby przez zalanie

gotowego układu stearyną ze świeczki.

Mamy do wyboru szereg rodzajów

plastikowych rur. Rury kanalizacyjne,

nawet te najmniejsze o średnicy 50mm,

są za duże. Decydujemy się więc na rur−

kę instalacyjną RL28 o średnicy ze−

wnętrznej 28,3mm i wewnętrznej

24,1mm. Jak widać na rysunku 21 , sze−

rokość naszych płytek musi być mniej−

sza od wewnętrznej średnicy rury. Przy−

jmujemy szerokość płytki równą 22mm

czyli 22 x 39,4 = 866,8 milsów,

a w razie potrzeby pilnikiem zwęzimy

Czy już zauważyłeś u siebie, że elekt−

ronik skłonny jest zapomnieć o obudo−

wie, a potem długo kombinuje, co zrobić

z płytką o bezmyślnie przyjętych rozmia−

rach.

Nie popełnij ta−

kiego błędu − na

początek, na pod−

stawie ilości wy−

stępujących ele−

mentów oszacuj,

jaką wielkość po−

winna mieć Twoja

płytka. Jeśli masz

wątpliwości, wstę−

pnie umieść na ar−

kuszu roboczym

wszystkie elemen−

ty biblioteczne, ja−

kie mają zmieścić

się na płytce i zo−

rientuj się, czy

masz szanse

zmieścić wszystko

w przewidzianej

obudowie. Kilka

dalszych wskazówek znajdziesz po na−

stępnym śródtytule.

Wielu zapalonych elektroników popeł−

nia w tym miejscu brzemienny w skut−

kach błąd. Zabiera się do ostatecznego

projektowania druku, nie ustaliwszy

wcześniej, w jakiej obudowie płytka bę−

dzie umieszczona. Na pewno spotkałeś

już płytki drukowane nie dające żadnej

sensownej możliwości zamocowania ich

w obudowie. Potem przysparzają one

wiele kłopotów, bo nie mają żadnych ot−

worów pod śruby i pozostaje przykleić

je przysłowiowym plastrem opartun−

kowym. Genialny, aczkolwiek ode−

rwany od rzeczywistości elektronik

zapomniał, że płytkę trzeba jakoś za−

mocować!

Zapamiętaj więc bardzo ważną zasa−

dę: najpierw trzeba ustalić w jakiej obu−

dowie umieszczone będzie gotowe urzą−

dzenie, jakie mają być wymiary płytki

Pierwszym krokiem przy

projektowaniu płytki

drukowanej powinno być

dokładne określenie jej

wymiarów i zaplanowanie

otworów mocujących do

konkretnej obudowy.

Przed zaprojektowaniem płytki

należy wybrać typ obudowy,

zaplanować rozmieszczenie

przewodów, gniazd,

bezpieczników, elementów

regulacyjnych i wskaźników

oraz wykonać płytę czołową

i płytę tylną.

Rys. 21. Przekrój rurki instalacyjnej

RL28.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/96

eż to potr

Też to potr

eż to potrafisz

afisz

ją jeszcze o około 0,5mm. Ponieważ

pracujemy ze skokiem kursora 25mil,

przyjmujemy szerokość 875 milsów. Nie

musimy natomiast na razie określać dłu−

gości płytek − będą tak długie, jak po−

trzeba; określimy to w czasie projekto−

wania druku. Na razie przyjmij długość

2500mil. W naszym projekcie otwory do

mocowania nie są potrzebne. W innych

przypadkach zaznacz je za pomocą pun−

któw lutowniczych (poleceniem “F1”),

a ich rzeczywistą średnicę ewentualnie

zaznacz okręgiem w warstwie Board−

Layer lub lepiej Overlay.

Ustaliliśmy wymiary. Narysuj teraz

obrys nadajnika i odbiornika ścieżką

o grubości 10mil. Przyjmij jako stałą za−

sadę, żeby dolny lewy róg płytki umiesz−

czony był w punkcie o współrzędnych

1000, 1000 − krawędzie płytki będą od−

dalone od brzegów arkusza o 1 cal.

Jest to ważne, ponieważ później, przy

wykonywaniu wydruków, niektóre dru−

karki nie potrafią wykonać rysunku

umieszczonego

tuż przy krawędzi

arkusza. Ponadto

jest to wygodne dla

projektanta, który

ma trochę dodat−

kowego miejsca na

chwilowe przesunięcie umieszczanych

na płytce elementów.

W tej części prac możesz nieco ułat−

wić sobie zadanie, ustawiając punkt od−

niesienia w miejscu o współrzędnych

1000, 1000. Ustaw więc kursor w tym

punkcie. Zmień współrzędne z na

względne: “C” “C” “R”. Potem wprowadź

nowy punkt odniesienia: “C” “F”. Współ−

rzędne 1000, 1000 zmienią się na 0,0.

W Easytraxie obrys płytki umieść

w warstwie BoardLayer. Ta warstwa

ma ciekawą właściwość − ścieżki

i okręgi na niej umieszczone pojawią

się potem na każdej innej użytej wars−

twie. Nie musisz więc rysować tego sa−

mego na trzech warstwach: Bottom−

Layer, TopLayer i Overlay − wystarczy

raz w warstwie BoardLayer.

W praktyce trzeba tu wziąć pod uwa−

gę pewne istotne szczegóły. Na rysun−

ku 22 pokazuję Ci dwa sposoby zazna−

czenia obrysu płytki w warstwie Board−

Layer.

Polecam Ci sposób oszczędny, pole−

gający na zaznaczeniu tylko narożników.

Sposób drugi, zaznaczenie pełnego ob−

rysu, może niekiedy spowodować kłopo−

ty, szczególnie jeśli bedziesz wykonywał

płytki w zakładzie produkcyjnym. Pa−

miętaj, że linie te pojawią się we wszyst−

kich czynnych warstwach, a więc także

także jako ścieżka w warstwie Bottom−

Layer. Sam się na to kiedyś naciąłem

przy projektowaniu płytki zasilacza. Wy−

stępował tam transformator sieciowy,

Rys. 22. Sposoby zaznaczania obrysu

płytki.

W razie wątpliwości należy te spra−

wy omówić jasno z wytwórcą płytek, po−

nieważ niektórzy z nich życzą sobie, że−

by projekt zawierał pełny obrys w wars−

twie KeepOutLayer lub BoardLayer.

Gdy projektujesz płytkę do obudowy,

której dotychczas nie używałeś, radził−

bym Ci wykonać wydruk kontrolny obry−

su płytki i otworów mocujących. Nale−

żałoby to zrobić z pomocą programu

easyplot , który przedstawię Ci w na−

stępnych odcinkach. Będziesz wtedy

pewny, że płytka i otwory pasują do

przewidzianej obudowy.

Rozmieszczanie

elementów na płytce

Przy korzystaniu z Easytraxa ele−

menty trzeba umieścić na płytce “ręcz−

nie” poleceniem “P” “C”. Masz już goto−

wą listę elementów.

Ponieważ ustaliśmy, że obudową bę−

dzie wąska plastikowa rurka i zależy

nam na dobrym wykorzystaniu miejsca,

wszystkie rezystory umieść na stojąco.

Wykorzystaj więc element biblioteczny

R1.5 o rozstawie punktów lutowniczych

150 milsów (ok. 3,8mm). Z koniecznoś−

ci musisz umieścić duży tranzystor mocy

T1 na leżąco. Zwróć też uwagę na kon−

densator C1, który ma średnicę 8mm.

Gdy będziesz projektował inne płytki

na których będzie dużo miejsca, radzę

Ci rezystory umieszczać poziomo i jako

standardowy rezystor stosować element

biblioteczny R4 lub R5. Taka płytka ład−

niej wygląda i łatwiej jest projektować

druk, bowiem między nóżkami “leżące−

go” rezystora można spokojnie przepro−

wadzić nawet kilka ścieżek.

Przy ręcznym wprowadzaniu kolej−

nych elementów program pyta o nazwę

elementu ( designator ) i jego wartość

( comment ). Radzę Ci wpisywać wartość

elementów w polu comment , bo po−

tem, z pomocą programu BOM.EXE,

łatwo stworzysz wykaz elementów

Dla ułatwienia pracy, dolny

lewy róg płytki powinien być

umieszczony w punkcie

o współrzędnych 1000, 1000.

i jego oczka lutownicze umieszczone

były blisko krawędzi płytki. Wszystki było

dobrze do momentu, gdy przylutowałem

od strony ścieżek przewód sieciowy. Po

włączeniu napięcia sieci był huk, ogień

i dym; zadziałały bezpieczniki w insta−

lacji. Przyczyną było zwarcie właśnie

przez tę cieniutką ścieżkę obrysu − przy

lutowaniu przewodów na płask nie za−

uważyłem, że na krawędzi płytki pozo−

stała ta cienka nitka ścieżki. Należy na to

zwrócić szczególną uwagę przy projek−

towaniu płytek, gdzie występuje napięcie

sieci 220V. Wyma−

gane są wtedy od−

stępy izolacyjne

między ścieżkami

rzędu kilku mili−

metrów, a taka

zapomniana

ścieżka obrysu może poważnie obniżyć

bezpieczenstwo użytkownika.

Natomiast, gdy nie zaznaczysz obry−

su w warstwie BoardLayer, a tylko

w Overlay'u, to bardzo utrudnisz sobie

pracę przy ręcznym malowaniu i wier−

ceniu płytek.

Proponuję Ci więc zaznaczenie

w warstwie BoardLayer tylko narożni−

ków, a w warstwie Overlay pełnego

obrysu płytki.

Natomiast przy korzystaniu z Auto−

traxa, czy Protela, w niektórych sytua−

cjach oprócz wykorzystania warstwy

BoardLayer, musisz zaznaczyć pełny

obrys płytki w warstwie KeepOutLayer.

Rys. 23. Pierwsze umieszczenie elementów na arkuszu roboczym.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/96

eż to potr

Też to potr

eż to potrafisz

afisz

umieszczonych na płytce. Wykaz taki

przyda się przy sprawdzaniu płytki.

Możesz też zaoszczędzić trochę cza−

su i nie wpisywać wartości elementów.

Aby wprowadzić na płytkę kilka jednako−

wych elementów wystarczy umieścić je−

den z nich poleceniem “P” “C”, i potem

wykorzystać polecenie Repeat z menu

głównego.

A teraz umieść na arkuszu roboczym

wszystkie elementy według spisu. Może

to wyglądać, jak na rysunku 23 .

Przy korzystaniu z Autotraxa, mógł−

byś wszystkie elementy wrzucić na płyt−

kę automatycznie poleceniem “N” “A” “L”

“nazwa_netlisty” “enter” “enter”, oraz “N”

“A” “P”, o ile tylko napiszesz lub wyge−

nerujesz za pomocą jakiegoś programu

typu schematic , kompletną netlistę

w formacie Tango. Jeśli netlista nie jest

kompletna, brakuje jakichś elementów

w bibliotece lub nie zgadza się numera−

cja punktów lutowniczych, to program

może wygenerować raport o brakach

czy niezgodnościach − zbiór z rozsze−

rzeniem .rep. Przy automatycznym

umieszczaniu elementów należy wcześ−

niej zaznaczyć na specjalnej warstwie

kształt projektowanej płytki (w Autotraxie

przy korzystaniu z polecenia Netlist Au−

toPlace “N””A”, należy zaznaczyć obrys

płytki w warstwie Keep Out Layer, przy

czym wbudowany autoplacer jest “mało

inteligentny” i jego przydatność ograni−

cza się do nieskomplikowanych układów

cyfrowych).

Po wprowadzeniu wszystkich ele−

mentów spróbuj wstępnie ustawić ele−

menty na płytkach tak, żeby podzespoły,

które mają być połączone, sąsiadowały

ze sobą.

Niektórzy próbują ustawiać elementy

na płytce tak, żeby płytka przypominała

schemat ideowy. Taka metoda nie jest

dobra, zwłaszcza nie daje się jej zreali−

zować, gdy na płytce występują układy

scalone. Dlatego raczej należy wykształ−

cić w sobie umiejętność takiego roz−

mieszczania elementów, żeby minimali−

zować długość ścieżek. Każdy układ na−

leży podzielić na oddzielne bloki i tak

zaplanować rozmieszczenie tych blo−

ków, żeby było jak najmniej długich połą−

czeń i zwór.

Choć to może wydawać się trudne,

naucz się patrzeć na układ, jako na zbiór

kilku niezależnych bloków. Prowadze−

niem obwodów zasilania na razie nie

musisz się zbytnio przejmować, ale war−

to wstępnie zaplanować przebieg szyn

zasilania.

Ja przy bardziej skomplikowanych

układach rysuję nawet na kartce wstęp−

ny projekt rozmieszczenia poszczegól−

nych bloków, a w szczególności za−

znaczam drogę przepływu sygnałów

i dopiero potem próbuję optymalnie roz−

mieścić podzespoły. Przykład znajdziesz

na rysunku 24 , gdzie pokazuję Ci taki

wstępny plan stworzony dla płytki wielo−

funkcyjnej PW−01. Porównaj ten rysunek

ze schematem ideowym i montażowym

zamieszczonym w EdW 1/96 na str. 9

(rysunki 2 i 3).

Zazwyczaj taki sposób jest dobry, ale

są wyjątki. Przy projektowaniu płytek do

układów gdzie występują duże prądy,

w szczególności wzmacniaczy elektro−

akustycznych, albo też układów w.cz,

należy przede wszystkim starannie za−

planować przebieg ścieżki masy. Ten

ważny temat wykracza jednak poza ra−

my naszego cyklu − jeśli jesteś tym za−

interesowany, napisz do mnie, a wtedy

w jednym z artykułów podam Ci sze−

reg istotnych wskazówek.

Nasz układ nie jest skomplikowany,

ale na schemacie ideowym (rys. 20) za−

znaczyłem ci zielonym kolorem poszcze−

gólne bloki. Rysunek 25 pokazuje

wstępne rozmieszczenie elementów na

projektowanych dziś płytkach, przy

uwzględnieniu podziału układu na bloki.

Musisz też zaplanować położenie klu−

czowych elementów − w naszym przy−

padku są to dioda nadawcza D3 i układ

odbiorczy U3, które muszą być umiesz−

czone blisko krótszej krawędzi płytki.

Ważne jest też umieszczenie potencjo−

metrów, żeby był do nich dostęp po zmon−

towaniu. Aby w rurce zmieścił się kon−

densator C1 o średnicy 8mm i znacznej

wysokości, należy go umieścić blisko

podłużnej osi płytki, a nie przy brzegu.

W tym momencie powinieneś też

wstępnie ustalić, gdzie będą umieszczo−

ne punkty lutownicze do przylutowania

przewodów zasilających, sterujących itp.

Ten wstępny etap projektowania jest

bardzo ważny. Od niego zależy, jak po−

tem będą przebiegać ścieżki i ile zwór

będziesz musiał umieścić na płytce.

Tu widzisz, że nawet “inteligentny”

autoplacer nie poradzi sobie ze wszyst−

kimi problemami i niektóre kluczowe

elementy należy rozmieścić ręcznie.

Większość autoplacerów (a także nie−

którzy konstruktorzy−esteci) rozmiesz−

czają elementy w powiedziałbym, nad−

miernie uporządkowany sposób: wszyst−

kie rezystory oraz kondensatory w jed−

nym rządku równolegle do siebie, układy

scalone także równolegle, wycięciami

w tę samą stronę. Taka metoda daje

wprawdzie płytki ładne na wygląd, ale

nie polecam Ci jej, ponieważ ma poważ−

ne wady.

Ty będziesz projektował przede

wszystkim płytki jednostronne i zależeć

Ci będzie na zminimalizowaniu ilości

zwór. Natomiast taka estetyczna metoda

wymaga stosowania druku przynajmniej

dwustronnego lub dużej ilości zwór. Po

drugie będziesz projektował płytki do

układów analogowych, a w nich bardzo

ważne jest właściwe prowadzenie ścież−

ki masy i najogólniej biorąc, ze względu

na zakłócenia, dąży się do zminimalizo−

wania długości wszelkich połączeń.

Ponadto obecnie dąży się do maksy−

malnej miniaturyzacji sprzętu.

Są to wystarczające powody, żeby

głównym kryterium przy rozmieszczaniu

elementów nie były względy estetyczne.

Rozmieszczenie elementów pod sznu−

rek może być uzasadnione tylko przy

prostych układach, albo gdy będziesz

projektował płytkę pokazową, na przy−

kład do pracy dyplomowej.

Wstępne trasowanie

ścieżek

Jeśli już wstępnie rozmieściłeś ele−

menty, wykonaj wszystkie połączenia na

podstawie netlisty. Ścieżki o szerokości

30 milsów umieść w warstwie Bottom−

Layer. Postaraj się połączyć prostymi

odcinkami potrzebne punkty przy pomo−

cy polecenia F3.

Cd. na str. 40

Rys. 24. Przykład “blokowej” koncep−

cji płytki PW−01.

Rys. 25. Wstępne rozmieszczenie elementów.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/96

eż to potr

Też to potr

eż to potrafisz

afisz

Cd. ze str. 38

W miarę możliwości stosuj proste

ścieżki, ale gdyby to zaciemniało obraz

musisz ścieżkę “złamać”. Unikaj jednak

pozostawiania punktu załamania ścieżki

pod jakimkolwiek elementem, bo potem

przy przemieszczaniu tego elementu,

ścieżka będzie przesuwana wraz z nim

i zacznie się tworzyć bałagan.

Po wstępnym narysowaniu ścieżek

otrzymasz obraz, jak na rysunku 26 .

W Easytraxie do identyfikacji po−

szczególnych punktów możesz użyć po−

lecenia Jump Pad. Najpierw zmień kur−

sor na duży krzyż (“S” “O” “C” “L” “esc”).

Ustaw kursor nad interesującym Cię ele−

mentem i wykonaj: “J” “P” “enter” wpisz

numer punktu “enter”.

Gdybyś miał Autotraxa lub Protela,

w tym etapie pracy nie umieszczałbyś

na płytce żadnych ścieżek. Przygotował−

byś netlistę w odpowiednim formacie

i wczytałbyś ją poleceniem NetList Get

(“N” “G”). Po wczytaniu netlisty i włą−

czeniu jej wyświetlania (“N” “G” “na−

zwa_netlisty” “enter” “S” “enter” “S” “A” “esc”)

program pokazałby ci obraz bardzo po−

dobny do tego na ry−

sunku 26, tyle, że po−

łączenia zaznaczone

byłyby cienkę linią, i

nie byłyby to ścieżki,

tylko układ połączeń

według netlisty.

W dalszej części

opisu dowiesz się,

jak taką prawdziwą

netlistę można napi−

sać na piechotę. Jest

to w sumie bardzo

łatwe.

Oczywiście w Ea−

sytraxie nie możesz

wczytać netlisty, ale

doprowadziłeś jed−

nak do bardzo po−

dobnej sytuacji. Celowo zaproponowa−

łem Ci taką kolejność prac, bowiem oto

pracując z prostym Easytraxem stwo−

rzyłeś sytuację taką, jak przy wykorzys−

taniu zaawansowanych narzędzi. Gratu−

lacje! Zaczynasz nabierać zdrowych,

wręcz profesjonalnych przyzwyczajeń.

W następnej części artykułu dokoń−

Rys. 26. Wstępne trasowanie ścieżek.

czymy nasz projekt płytki. Wiem jednak,

że nie wytrzymasz tak długiej bezczyn−

ności − zapewne zechcesz spróbować

swoich sił. Dokończ więc pracę sam −

wstaw elementy, poprowadź ostatecznie

ścieżki i uporządkuj opis. Za miesiąc po−

równamy wyniki.

Piotr Górecki

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/96

eż to potr

Też to potr

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: