Předmět A3B35APE Aplikovaná elektronika Hlavním úkolem předmětu je získání znalostí pro návrh reálných elektronických zařízení, především v oblasti řídicí.

Prezentace na téma: "Předmět A3B35APE Aplikovaná elektronika Hlavním úkolem předmětu je získání znalostí pro návrh reálných elektronických zařízení, především v oblasti řídicí."— Transkript prezentace:

1 Předmět A3B35APE Aplikovaná elektronika Hlavním úkolem předmětu je získání znalostí pro návrh reálných elektronických zařízení, především v oblasti řídicí techniky a robotiky. Oproti obdobně zaměřeným teoretickým předmětům je kladen důraz na praktické aplikace, bude proto probírána problematika od ideového návrhu přes výběr vhodných součástek až po návrh plošného spoje a mechanického řešení. https://moodle.dce.fel.cvut.cz/ Přednášející: Ing. Martin Hlinovský, Ph.D.

2 Osnova cvičení (1. až 5. týden): 1. Organizace předmětu, bezpečnost práce, rozdělení do skupin (po 3 studentech), zadání a vysvětlení projektu č.1 (Line Tracking Mouse). 22.2. – 26.2. 2. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.1 (návrh schémat zapojení, plošných spojů a vygenerování technologických dat pro výrobu plošných spojů). 29.2. – 4.3. 3. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.1 (návrh schémat zapojení, plošných spojů a vygenerování technologických dat pro výrobu plošných spojů). Předání stavebnic Line Tracking Mouse. 7.3. – 11.3. 4. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.1 (osazení a následné oživení plošných spojů, mechanické zkompletování a ověření funkčnosti). 14.3. – 18.3. 5. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.1 (osazení a následné oživení plošných spojů, mechanické zkompletování a ověření funkčnosti). 21.3. – 25.3.

3 Zadání projektu č.1 (Line Tracking Mouse) Každá skupina obdrží stavebnici Line Tracking Mouse Kit - umožňující sestavit myš sledující černou čáru na bílém podkladě (stavebnice bude obsahovat návod na vlastní realizaci a oživení, všechny mechanické komponenty, elektronické součástky kromě plošných spojů). Vaším úkolem bude nakreslení elektrických schemat zapojení v programu OrCAD Capture Lite verze 16.5 a kompletní návrh plošných spojů včetně vygenerování technologických dat pro jejich výrobu v programu OrCAD PCB Designer verze 16.5. Po předvedení navrhnutých plošných spojů Vám cvičící předá originální plošné spoje ze stavebnice, které následně osadíte a oživíte, zkompletujete celou stavebnici myši a ověříte její funkčnost. Line Tracking Mouse - návod v anglickém jazyce Line Tracking Mouse - návod v českém jazyce Line Tracking Mouse - možné provedení 1. části schematu Line Tracking Mouse - možné provedení 2. části schematu Line Tracking Mouse - obrázek s možným rozmístěním součástek Line Tracking Mouse - obrázek s možnými plošnými spoji Line Tracking Mouse - soubor deska_zakladni.brd (obrys desky pro návrh plošného spoje) Line Tracking Mouse - soubor deska_vystupy.brd (obrys desky pro návrh plošného spoje) Line Tracking Mouse - obrázek stavebnice Line Tracking Mouse - obrázek myši Katalogový list integrovaného obvodu EM78P156EP Katalogový list fototranzistoru LTH-1550-1 Katalogový list tranzistoru C1815 Katalogový list tranzistor 8050 Pouzdra součástek

4

5

6

7

8

9

10

11 6. Zadání a vysvětlení projektu č.2 (Binární digitální hodiny). Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.2 (návrh schématu zapojení, plošného spoje a vygenerování technologických dat pro výrobu plošného spoje). 28.3. – 1.4. 7. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.2 (návrh schématu zapojení, plošného spoje a vygenerování technologických dat pro výrobu plošného spoje). 4.4. – 8.4. 8. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.2 (návrh schématu zapojení, plošného spoje a vygenerování technologických dat pro výrobu plošného spoje). Hromadné zadání výroby plošných spojů. 11.4. – 15.4. 9. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.2 (zpracování technické dokumentace - schéma zapojení s podrobným popisem, seznam použitých součástek, plošné spoje, mechanické uspořádání). 18.4. – 22.4. 10. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.2 (zpracování technické dokumentace - schéma zapojení s podrobným popisem, seznam použitých součástek, plošné spoje, mechanické uspořádání). 25.4. – 29.4. 11. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.2 (osazení a následné oživení plošných spojů, mechanické zkompletování a ověření funkčnosti). 2.5. – 6.5. 12. Konzultace a samostatná práce ve skupinách na projektu č.2 (osazení a následné oživení plošných spojů, mechanické zkompletování a ověření funkčnosti). 9.5. – 13.5. 13. Prezentace a obhajoba navrhnuté konstrukce, zápočet. 16.5. – 20.5. 14. Prezentace a obhajoba navrhnuté konstrukce, zápočet. 23.5. – 27.5. Osnova cvičení (6. až 14. týden):

12 Zadání projektu č.2 (Binární digitální hodiny) Úkolem bude provést kompletní návrh plošného spoje a následně i realizovat a oživit zařízení „Binární digitální hodiny“. Kromě samotné elektrické funkčnosti je požadováno rovněž dodržení jistých mechanických omezení. Jednotlivé skupiny budou mít rozdílné některé prvky zadání. Jednotlivé skupiny budou mít rozdílné některé prvky zadání. K návrhu schéma zapojení můžete využít program OrCAD Capture Lite 16.5 a k návrhu plošného spoje a vygenerování technologických dat program Orcad PCB Designer verze 16.5. Společné zadání všech variant týkající se schématu: Zařízení bude obsahovat mikrokontrolér Atmega 8 (program bude předem připravený), externí RTC a speciální budič displeje připojené přes I2C. Napájecí napětí bude 9V DC z napájecího adaptéru, vstup bude ochráněn proti přepólování. Pro napájení procesoru bude použit lineární stabilizátor s výstupním napětím 5V. Jako hlavní zobrazovací prvek bude použit dvoubarevný (červená/zelená) maticový displej 8x8 pixelů. Pro indikaci funkce bude použit miniaturní reproduktor. Každá skupina obdrží sáček se všemi potřebnými součástkami, a popis zapojení nohou procesoru (různé skupiny budou mít různé uspořádání vývodů). Konkrétní zapojení bude nutné sestavit na základě dodaných součástek (předpokládá se dohledání potřebných katalogových listů). Nápovědou bude také fakt, že všechny součástky musí být využity.

13 Společné zadání všech variant týkající se PCB a mechanického provedení: Rozměr plošného spoje bude přesně 77x77mm a musí být dodržen! V rozích pak musí být 4 montážní otvory o průměru 3.1mm s roztečí 69x69mm (umístěné symetricky k plošnému spoji). Na jedné straně plošného spoje bude umístěn pouze displej, žádné další součástky!!!. Všechny ostatní součástky budou na druhé straně PCB. Kromě napájecího konektoru, programovacího konektoru, displeje a zálohovací baterie se jedná o SMD komponenty. Návrh musí rovněž obsahovat nepájivou masku a potisk na straně součástek.

14

15 Studijní materiály - OrCAD 16.5 Lite Professor John H. Davies - A basic introduction to Cadence OrCAD PCB Designer Version 16.3 Kraig Mitzner - Complete PCB Design Using OrCAD Capture and PCB Editor 2009 OrCAD Tutorial Mechanical Symbol Library Package Symbol LibraryPackage Symbol Library - základní knihovna pouzder součástek Ing. Vítězslav Novák, Ph.D., Ing. Petr Bača, Ph.D. - Počítačové návrhové systémy, VUT Brno, 2010 OrCAD Flow Tutorial Version 16.2 Počítačový návrh a technologie výroby plošných spojů PCB Editor – prezentace

16 Výuková videa: OrCAD 15.5 Tutorial 1 - Getting Started OrCAD 15.5 Tutorial 2 - Drawing Schematic OrCAD 15.5 Tutorial 3 - Editing the Schematic Design OrCAD 15.5 Tutorial 4 - Editing Text & Grapfics OrCAD 15.5 Tutorial 5 - Using Project Manager OrCAD 15.5 Tutorial 6 - Setting Preferences & Backup OrCAD 15.5 Tutorial 7 - Working with Part Libraries OrCAD 15.5 Tutorial 8 - Of Page Connectors and Net Connectivity OrCAD 15.5 Tutorial 9 - Creating Hierarchical Blocks OrCAD 15.5 Tutorial 10 - Design Validation & Processing OrCAD 15.5 Tutorial 11 - InterCommunication Tools (1. Netlist Creation, 2. Back Annotation) OrCAD 15.5 Tutorial 19 - Designing Pads OrCAD 15.5 Tutorial 20 - Package Symbol Wizard

17 OrCAD Tutorial Basic OrCAD Tutorial How to Create Our Own Symbol Library Allegro Tutorial Creating SMD Padstack Allegro Tutorial Trough Hole Padstack Allegro Tutorial Creating Footprints or Symbols ----------------------------------------------------------- Orcad Tutorial Schematic 1 Orcad Tutorial Schematic 2 Orcad Tutorial Schematic 3 Webové odkazy: Designer Tutorials FlowCad OrCAD PCB Designer Lite DVDOrCAD PCB Designer Lite DVD - umožňuje po registraci stáhnutí demo verze

18 Vybavení laboratorního pracoviště pro osazování, pájení a oživování plošných spojů

19 Vybavení laboratorního pracoviště pro osazování, pájení a oživování plošných spojů

20 Principy klasifikace Hodnocení projektu č.1 (Line Tracking Mouse) a) nakreslení schémat elektrických zapojení (schémata budou obsahovat reference a hodnoty součástek, vyplněné razítko, pouzdra součástek nutná pro návrh plošných spojů, bude vygenerován netlist, soubor se seznamem použitých součástek, hodnotit se bude i ovládání programu OrCAD Capture a vizuální vzhled vlastního schématu) – max. 7 bodů b) návrh desek plošných spojů včetně vygenerování technologických dat pro jejich výrobu (plošné spoje by měli obsahovat ořezové značky, obrysy plošných spojů, vhodně rozmístěné součástky, vlastní spoje (předpokládá se jednostranný plošný spoj), servisní potisk ze strany součástek, eventuální použití rozlité mědi, vygenerované technologické data včetně servisního potisku a masky plošných spojů, hodnotit se bude i ovládání programu OrCAD PCB Designer a vizuální vzhled navrhnutých plošných spojů) – max. 10 bodů c) osazení originálních plošných spojů – max. 5 bodů d) oživení plošných spojů – max. 3 body e) mechanické zkompletování celé stavebnice – max. 6 bodů f) ověření funkčnosti – max. 3 body g) odevzdání kompletní technické dokumentace (schémata zapojení s podrobným popisem, seznam použitých součástek, navrhnuté desky plošných spojů včetně technologických dat pro jejich výrobu, řešení mechanického uspořádání) - max. 6 bodů

21 Hodnocení projektu č.2 (Binární digitální hodiny) a) nakreslení schémat elektrických zapojení (schémata budou obsahovat reference a hodnoty součástek, vyplněné razítko, pouzdra součástek nutná pro návrh plošných spojů, bude vygenerován netlist, soubor se seznamem použitých součástek, hodnotit se bude i ovládání programu OrCAD Capture a vizuální vzhled vlastního schématu) – max. 10 bodů b) návrh desek plošných spojů včetně vygenerování technologických dat pro jejich výrobu (plošné spoje by měli obsahovat ořezové značky, obrysy plošných spojů, vhodně rozmístěné součástky, vlastní spoje (předpokládá se jednostranný plošný spoj), servisní potisk ze strany součástek, eventuální použití rozlité mědi, vygenerované technologické data včetně servisního potisku a masky plošných spojů, hodnotit se bude i ovládání programu OrCAD PCB Designer a vizuální vzhled navrhnutých plošných spojů) – max. 10 bodů c) osazení vyrobené desky s plošnými spoji – max. 5 bodů d) oživení desky s plošnými spoji - max. 3 body e) ověření funkčnosti – max. 3 body f) mechanické zkompletování kódového zámku - max. 3 body g) odevzdání kompletní technické dokumentace (schéma zapojení s podrobným popisem, seznam použitých součástek, navrhnutá deska plošných spojů včetně technologických dat pro její výrobu, řešení mechanického uspořádání) - max. 6 bodů

22 Podmínky zápočtu Získání více než 40 bodů v součtu z obou projektů. Student může získat maximálně 80 bodů ze cvičení (v součtu z obou projektů). Všechny body si student odnáší s sebou ke zkoušce (tzn., že ke zkoušce může ze cvičení získat 40 až 80 bodů). Každý projekt je nutné odevzdat jako jeden zazipovaný soubor v elektronické formě (poslat na e-mailovou adresu martin.hlinovsky@fel.cvut.cz, v předmětu e- mailu bude např. Projekt_1_skupina_xx, kde xx představuje přidělené číslo skupiny a stejně by měl být pojmenován i vlastní soubor) a současně ho předvést vašemu cvičícímu, který ho ohodnotí.

23 Podmínky ke zkoušce Známka se udělí podle součtu bodů ze cvičení a z zkoušky. A - 90 bodů a více B - 80 – 89,5 bodů C - 70 – 79,5 bodů D - 60 – 69,5 bodů E - 50 – 59,5 bodů F - méně než 50 bodů Na začátku zkoušky obdrží každý student schema zapojení a jeho úkolem bude ho nakreslit v programu OrCAD Capture Lite verze 16.5 a následně navrhnout plošný spoj v programu OrCAD PCB Designer verze 16.5 včetně vygenerování technologických dat pro jeho výrobu (u zkoušky lze získat maximálně 20 bodů). Student musí u zkoušky získat minimálně 10 bodů.

24

25