Interfonul de laborator a luat fiinta ca urmare a nevoii
restrictionarii accesului intr-un spatiu cu mai multe camere si
osing
UNIVERSITATEA DIN PITETIFACULTATEA DE ELECTRONIC,
COMUNICAII I CALCULATOAREStr. Trgul din Vale, Nr.1,
Piteti-110040, Romnia
Tel./Fax: +40-(0)348-453200
Tehnici CAD n realizarea modulelor electroniceSemestrul-1
2013-2014Proiect colocviu laboratorProiectul propus reprezint un
sistem de msurare, memorare i transmiterea a acceleraiilor pe cele
trei axe X,Y,Z, ctre un sistem de decizie i control printr-o
comunicaie serial de tip I2C. Pentru realizarea sistemului se va
proiecta un modul electronic format din dou PCB-uri, conform
specificaiilor de mai jos. 1. Realizare SCM - 75 puncte1.1 Schema
electric a modulului este prezentat n figurile 1 4 i va fi editat
sub forma unei structuri ierarhice cu dou nivele. Primul nivel va
conine schema bloc a sistemului i componentele de intrare ieire. Al
doilea nivel va conine schemele electronice ale blocurilor
funcionale. Blocurile funcionale vor fi: unitate central (figura
1); sursa de alimentare (figura 2); acceleraie axa Z (figura 3);
acceleraie axele X,Y (figura 4);
1.2Pentru realizarea schemelor sunt utilizate entitile necesare
din bibliotecile sistemului de proiectare, sau cele create n
bibliotec proprie denumit TIE2012, ataat proiectului, ce se va afla
n directorul curent (directorul n care se afl fiierele proiectate).
Orice modificare a simbolurilor pentru componente se face cu
salvarea componentei n librria proprie;
1.3Se vor aduga condensatoare de decuplare tuturor alimentrilor
digitale ale circuitului integrat U1 din cadrul proiectului;
1.4Schema electric final nu trebuie s conin terminale
neconectate sau nespecificate
1.5Numerotarea componentelor va fi fcut automat, fr s fie
necesar corelaia cu numerotarea din figurile prezentate
1.6Dup finalizarea schemei se va analiza corectitudinea
conexiunilor electrice, generndu-se rapoarte cu rezultatul
verificrii i lista de componente.
Obs: La realizare se va avea n vedere respectarea strict a
cerinelor i obinerea schemelor electrice corecte, clare i
ngrijite.
Figura 1. Schem unitate central
Figura 2. Schem surs de alimentare
Figura 3. Schem achiziie date acceleraie Z
Figura 4. Schem achiziie date acceleraie X,Y2. Proiectare PCB -
150 puncte2.1Modul de proiectare al PCB-ului
2.1.1Modulul va fi proiectat iniial pe un singur PCB de tip FR4
35m dublu placat,care va fi secionat ulterior n dou PCB-uri,
astfel:
Un PCB care s conin unitate central mpreun cu sursa de
alimentare i circuitele pentru preluare datelor pentru acceleraiile
pe axele X,Y(figurile 1,2 i 4); Un PCB care s conin componentele
pentru preluarea datelor pentru acceleraie pe axa Z i transmiterea
lor n format digital ctre microprocesor (figura 3).
PCB-urile vor fi delimitate de productorul cablajului prin
crestare cu disc, a crui lime de frezare este de 0,5mm, astfel nct
dup asamblarea componentelor cele dou PCB-uri s poat fi separate
prin torsiune;
2.1.2Dimensiunile PCB-ului iniial i al celor dou module (Unitate
central i Achiziie date acceleraie axa Z) sunt prezentate n figura
5;
2.1.3Zona n care freza va efectua crestarea este prezentat n
(figura 6);
2.1.4Modul de asamblare al celor dou PCB-uri este prezentat n
figura7. De menionat faptul c cele doua PCB-uri vor fi fixate la un
unghi de 90 grade cu ajutorul unor lamele din cupru n forma de L,
att pe top ct i pe Bottom i apoi lipite cu aliaj de lipit iar
conexiunile electrice ntre cele dou PCB-uri vor fi asigurate prin
aplicare de aliaj de lipit pe pad-uri de tip SMD ce trebuie
prevzute pe ambele PCB-uri.
Figura 5. Dimensiuni PCB Figura 6. Zon crestare i amplasare
restrictiv componente
Figura 7. Modul de asamblare al celor dou PCB-uri
2.2Componente utilizate
Pentru realizarea modulului electronic se vor folosi urmtoarele
tipuri de capsule:2.2.01Rezistoarele i condensatoarele nepolarizate
vor fi de tipul SMD 0805;
2.2.02Condensatoarele electrolitice vor fi de tipul TANTAL
-T495D47U10V conform datasheet ataat (anexa 2);
2.2.03Conectorul JTAG va fi confecionat din baret DIP 2x5 pini
Female RM=2,54mm pin=0,6mm (figura 8);
2.2.04Conectorul DATE/ ALIM va fi confecionat din baret DIP 2x5
pini Headers RM=2,54mm, pin=0,635mm (figura 9);
2.2.05Dioda 1N5819 este de tipul DO41 (figura 10) i va fi montat
vertical;
2.2.06Bobina L1 este de tipul SMD 1210 (figura 11);
2.2.07Cuarul Y1 va fi de tip QMIM prezentat n (figura 12);
2.2.08Circuitul U1 TIE 2012 TQFP44 prezentat n (figura 13);
2.2.09Circuitul U10 SOT89-3 este prezentat n figura 14, iar la
construcia footprint-ului se va ataa un radiator att pe top ct i pe
bottom cu dimensiunile: Top 6x7mm , Bottom 8X9mm, plus 6 guri de
transfer termic cu =0,6mm distribuite uniform pe suprafaa de
radiaie a temperaturii. Radiatorul va fi ataat d.p.d.v. electric
pinului 2 al circuitului;
2.2.10Senzorii de acceleraie U4 i U9 ADXL 311 sunt prezentai n
figura 15;
2.2.11Amplificatoarele de semnal U3, U6 i U8 (AD8615) au
footprint de tip SOT23-5 prezentat n figura 16;
2.2.12Convertoarele Analog Digitale U2, U5 i U7 (AD7683) au
footprint de tip MSOP-8 prezentat n figura 17;
2.2.13Gurile de fixare a celor dou PCB-uri trebuie s asigure
fixarea cu uruburi de diametrul =2mm, sa aib ataate pad-uri cu
limea de 1,5mm n jurul gurii, iar din punct de vedere electric
trebuie conectate la masa modulului;
2.2.14Pad-urile ce trebuie s asigure legtura ntre semnalele
celor dou PCB-uri trebuie s fie de tip SMD W=1,5mm i H=2mm
Obs: Toate footprint-urile folosite vor fi salvate ntr-o librrie
proprie n cadrul proiectului.2.3Plasarea componentelor
2.3.1Toate componentele se vor plasa pe suprafaa top a
cablajului, respectnd cerinele de plasament din figura 6 pentru
gurile de prindere i cei doi senzori de acceleraie U4 i U9. Cei doi
conectori Jtag i Alim/ Date nu au coordonate impuse ci doar poziii
orientative de plasament;
2.3.2Componentele vor fi amplasate grupat, pe criterii de
funcionalitate electric;
2.4Rutarea PCB-ului
Rutarea cele dou module se va face astfel:
2.4.1Rutarea se va face pe cele dou straturi electrice: TOP i
BOTTOM;
2.4.2Spaierile sunt fcute la minim 0,2mm pentru toate
situaiile;
2.4.3Dimensionarea traseelor se va face astfel:
Traseele de alimentare s suporte un curent de 0,8A i un T = 20
C. Traseele de semnal s suporte un curent de 0,4A i un T = 20 C,
dar nu mai subiri de 0,25mm;
2.4.4Rutarea trebuie efectuat complet (100%)
2.4.5Pe laturile de mbinare a celor dou module se va prevedea o
zon de Solder Mask, asociat din punct de vedere electric la mas,
att pe Top ct i pe Bottom, pentru a putea permite lipirea lamelelor
din cupru sub form de L cu urmtoarele dimensiuni: partea care se
lipete pe PCB-ul cu unitatea central va avea limea de 1,5mm, iar
lungimea se poate stabili n funcie de necesitate dar nu mai mic de
8mm; partea care se lipete pe PCB-ul pentru preluarea datelor
pentru acceleraie pe axa Z va avea limea de 3mm, iar lungimea se
poate stabili n funcie de necesitate dar nu mai mic de 8mm;
2.4.6Modulul va avea un singur plan de mas att pe Top ct i pe
Bottom ce va fi asociat masei de alimentare i va fi declarat la o
distan de 0.6mm fa de celelalte trasee, pad-uri i vias-uri;
3. Finalizare proiectare - 25 puncte
3.1Pe PCB-ul modulului, pe stratul de inscripionare (SS) asociat
layer-ului TOP, va fi inscripionat iniialele concurentului cu
caractere de nlime 1,5mm i grosime de 0,3mm, iar pe layer-ul BOTTOM
va fi inscripionat textul TIE XXI, utiliznd caractere de aceleai
dimensiuni;
3.2Se va genera (ca raport) fiierul list de legturi
(Netlist);
3.3Se va genera (ca raport) fiierul list materiale ce trebuie s
conin i footprint-urile asociate componentelor;
3.4Se vor genera fiierele (Gerber) necesare doar pentru
realizarea plachetei electronice, nu i pentru echipare;
3.5Se vor genera fiierele (Gerber) necesare doar pentru
realizarea asamblrii modulului electronic.
Observaii:
a) Ordinea proiectrii va fi schematic, fiier de transfer
(netlist), PCB, oricare alt mod de lucru nefiind acceptat.
b) Schema electric trebuie implementat corect din punct de
vedere funcional, orice greeal de realizare ducnd la depunctri.
c) Se accept aproximarea 1mm=40mil
Figura 8. Conector baret DIP 2x5 pini Female
Figura 9. Conector bareta DIP 2x5 pini Headers
Figura 10 DO41
Figura 11. SMD 1210
Figura 12. Cuar de tip QMIM
Figura 13. Capsul de tip TQFP44
Figura 14. SOT89
Figura 15. ADXL 311
Figura 16. AD 8615
Figura 17. AD 7683 MSOP801.10.2013.
Anexa 2 Condensatoare unipolare de tipul TANTAL -T495D47U16V
PAGE 1
