Proiectarea Tehnologica a Echipamentelor

In figura 1 este prezentata schema bloc a unui circuit cu urmatoarele functii:

Achizitia, conversia si memorarea valorilor numerice ale unor semnale (provenite de la o sonda termica).

transmisia/receptia de mesaje si date la/de la un sistem de monitorizare, prin interfata RS 485.

Permite programare ISP pentru circuitul microcontroller.

In figurile 2,3,4,5 si 6 sunt prezentate schemele electrice ale blocurilor functionale.

Figura 1. Schema bloc a circuitului

Figura 2. Schema electrica a blocului de comanda

Figura 3. Schema electrica a blocului de conversie analog-numerica

Figura 4. Schema electrica a blocului de memorare

Figura 5. Schema electrica a blocului de alimentare

Figura 6. Schema electrica a blocului de interconectare

Schema electrica.

1.1 Schema electrica a circuitului prezentat se genereaza utilizand pachetul de programe OrCAD 9.x.

a)     Schema electrica se realizeaza ca o structura ierarhizata, pe nivelul superior fiind schema blocului de comanda, schema blocului de interconectare si blocurile ierarhice corespunzatoare celorlalte 3 blocuri functionale (de conversie, de memorare si de alimentare).

b)     Conexiunile pe nivelul superior al structurii ierarhizate, exceptand blocul de alimentare, sunt realizate folosind magistrala de comunicatie.

1.2 Pentru realizarea schemei sunt utilizate entitatile necesare din librariile sistemului de proiectare.

a)     Se vor genera, in mod specific, intr-o librarie proprie, simbolurile componentelor: microcontrollerul MC68HC908GR8CFA si convertorul analog/numeric AD7783, conform informatiilor din figurile 2 si 3.

b)     Se va genera, in mod specific, in libraria proprie, simbolul de power VALIM, conform informatiilor din figurile 4 si 5.

c)     Dupa finalizarea proiectarii schemei se va verifica corectitudinea legaturilor electrice.

Proiectarea plachetei electronice.

2.1 Interconectarea plachetei circuitului cu: sonda de temperatura, circuitul de programare, sistemul de monitorizare, sursa de alimentare externa si bateria folosita pentru alimentare este realizata cu componente THD ( Through - Hole - Device) respectand cele prezentate mai jos:

a)     Conectorul sonda termica, Single - In - Line Placement (SIP/TM), cu 4 pini. Pastilele de lipire au dimensiunea (diametrul pentru pad-ul circular al pinilor 2.4, respectiv latura pentru pad-ul patrat al pinului 1) de 1mm, gaura de insertie de 0.5mm.

Conectorul de programare, Single - In - Line Placement (SIP/TM), cu 4 pini. Pastilele de lipire au dimensiunea (diametrul pentru pad-ul circular al pinilor 2.4, respectiv latura pentru pad-ul patrat al pinului 1) de 1mm, gaura de insertie de 0.5mm.

Conectorul RS 485, Block Connectors/Vertical Headers/2 - in - line - row, odd - event pinout, (BLKCON.100/VH/TM2OE) cu 6 pini. Pastilele de lipire au dimensiunea (diametrul pentru pad-ul circular al pinilor 2.6, respectiv latura pentru pad-ul patrat al pinului 1) de 1mm, gaura de insertie de 0.5mm.

Conectorul alimentare externa, Single - In - Line Placement (SIP/TM), cu 2 pini. Pastilele de lipire au dimensiunea (diametrul pentru pad-ul circular al pinului 2, respectiv latura pentru pad-ul patrat al pinului 1) de 1mm, gaura de insertie de 0.5mm.

Alimentarea sistemului este facuta de la o baterie de litiu, de 3V si 230mAh, (vezi figura 9). Ea este fixata pe un soclu special, cu 2 terminale, THD, vezi figura 10.

Dimensiunile soclului sunt in mm, dupa cum urmeaza: A-reprezinta diametrul interior (diametrul suprafetei pentru fixarea bateriei) = 20.22mm, 0.D-diametrul exterior = 27,76mm, L-lungimea=30,96mm, B - inaltimea = 16mm. Pastilele de lipire au dimensiunea (diametrul pentru pad-ul circular al pinului (-), respectiv latura pentru pad-ul patrat al pinului (+)) de 2,2mm.  

Figura 9. Informatii privind dimensiunile bateriei

Figura 10. Informatii privind soclul de baterie

b)     Capsulele pentru celelalte componente se aleg conform specificatiilor din tabelul de mai jos:

Figura 11. Informatii privind capsula μMAX

Figura 12. Informatii privind dimensiunile capsulei MAX

2.2 Dimensionarea plachetei, amplasarea componentelor.

a)     Forma si dimensiunile plachetei electronice a circuitului sunt prezentate in figura 13. Toate dimensionarile sunt relative si sunt date in "mil". In coltul din stanga jos (vezi figura 13) este marcat punctul de origine al sistemului de coordonate.

b)     Conectorii sunt plasati astfel:

Conectorul sonda termica, in spatiul special realizat din partea dreapta, B, (500mil x 125mil).

Conectorul RS 485, in spatiul special realizat din partea stanga, A, (400mil x 275mil).

Conectorul de programare pe oricare din laturile de dimensiune 1400mil, functie de posibilitatile de rutare.

Soclul pentru baterie este plasat cu pozitie predefinita, astfel incat pinul ( + ) sa fie la coordonatele, fata de punctul de origine al plachetei, 200mil pe axa orizontala 562.5mil pe axa verticala .

Conectorul alimentare externa, cat mai aproape de pinul al soclului de baterie.

Componentele sunt amplasate pe ambele fete ale placii de cablaj imprimat (TOP, BOTTOM), functie de posibilitatile de rutare cu specificarea ca, convertorul analog/numeric AD7783 este pe fata opusa raportat la microcontrollerul MC68HC908GR8CFA

c)     Placa are 4 gauri de prindere, nemetalizate, cu diametrul de 2mm, plasate in apropierea colturilor, la distante de 2 mm de colt pe directiile OX si OY.

Figura 13. Forma si dimensiunile plachetei electronice

2.3 Rutarea plachetei:

a)     Este realizata pe 4 straturi TOP, INNER (GND), INNER (POWER), BOTTOM

b)     Spatierile sunt facute la 0.254mm (10mil) in toate situatiile.

c)     Dimensiunile pentru traseele conductoare sunt urmatoarele:

0.5 mm minim pentru traseele de VCC VBAT si VALIM

0.254 mm minim pentru restul traseelor.

d)     Pentru functionarea corecta a circuitului microcontroller, MC68HC908GR8CFA si a Cristalelor de cuartz, se va implementa solutia prin care se face corect conectarea la potentialul de referinta (se vor lua toate masurile antiperturbative pentru rutarea capsulelor de microcontroller convertor analog/numeric si cuartz).

2.4 Detalierea echiparii.

a)     Planul de gaurire contine maxim 3 tipuri de gauri.

b)     Planul de inscriptionare (planul de echipare) este orientat conform pozitiei plachetei.

c)     Pe un layer neelectric asociat stratului TOP, va fi inscriptionat simbolul (+) pozitionat langa pinul (+) si simbolul (-) pozitionat linga pinul (-), al soclului de baterie.

d)     Pe un layer neelectric asociat stratului TOP va fi inscriptionat numele studentului cu caractere de inaltime 1mm si grosime de 0.2mm

2.5 Pentru finalizarea proiectarii,

a)     Se vor face verificarile legate de corectitudinea spatierilor si regulile de rutare.

b)     Se va genera (ca raport) fisierul lista de legaturi (Netlist) si fisierul lista de materiale.

c)     Se vor genera fisierele (Gerber) necesare realizarii plachetei electronice si echiparii.

Anexa 1

Specificatii mecanice microcontroller MC68HC908GR8CFA

Anexa 2

Specificatii mecanice AD7783

Anexa 3

Specificatii mecanice 24LC256

Anexa 4

Specificatii mecanice DS1307

Anexa 5

Specificatii mecanice privind capsula cristalului de cuartz