pcb
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pcb [2016/03/29 20:21] – [Tracce] admin | pcb [2020/09/27 16:46] – [Piste] admin | ||
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Linea 1: | Linea 1: | ||
- | **Premessa** La prima parte è solo un accenno dell' | + | ====== Circuiti |
- | ====== Note generiche sulla progettazione di circuiti elettronici | + | ===== Note generiche sulla progettazione di circuiti elettronici ===== |
Passaggi nella realizzazione di un circuito stampato: | Passaggi nella realizzazione di un circuito stampato: | ||
Linea 7: | Linea 7: | ||
* schematico, schema elettrico del circuito | * schematico, schema elettrico del circuito | ||
* layout, spazio dove collocare i componenti | * layout, spazio dove collocare i componenti | ||
- | * master per fotoincisione | + | * master, stampa |
- | Circuito stampato: supporto in vetronite (FR4) su cui è depositato uno strato di rame; il circuito si ottiene asportando il rame, poi si montano | + | Circuito stampato: |
+ | * supporto in vetronite (FR4) su cui è depositato uno strato di rame | ||
+ | * il circuito si ottiene asportando il rame in eccesso | ||
+ | * foratura del PCB in corrispondenza delle piazzole | ||
+ | * montaggio e saldatura dei componenti | ||
Tecnologie per realizzare il circuito stampato: | Tecnologie per realizzare il circuito stampato: | ||
- | * master e fotoimpressione; obsoleta, usata a scuola perché più semplice | + | * master e fotoimpressione: è obsoleta |
- | * si fa produrre la scheda all' | + | * si fa produrre la scheda all' |
- | Quando | + | Quando |
Passaggi: | Passaggi: | ||
- | * schematico | + | * schematico |
* controllo che ogni componente abbia il suo footprint | * controllo che ogni componente abbia il suo footprint | ||
* viene generata una **netlist** che trasferiremo ad un altro software | * viene generata una **netlist** che trasferiremo ad un altro software | ||
* creo il layout | * creo il layout | ||
- | * devo sapere come collegare tra loro i terminali (o piedini) dei vari componenti (i software che utilizziamo ci guidano in questa operazione mostrando con delle linee i collegamenti fare) | + | * devo sapere come collegare tra loro i terminali (o piedini) dei vari componenti (i software che utilizziamo ci guidano in questa operazione mostrando con delle linee giuda i collegamenti fare) |
- | La scheda viene mostrata come un rettangolo con tutti i componenti disposti all' | + | La scheda viene mostrata come un rettangolo con tutti i componenti disposti all' |
- | Fattori | + | Fattori |
- | * costo | + | * numero e da tipo dei componenti |
- | * tecnologia | + | * dimensioni del PCB |
+ | * tecnologia | ||
+ | * PCB single layer o layer multiplo | ||
Definizioni: | Definizioni: | ||
- | * **Single | + | * **single |
- | * **Sbroglio**: realizzare i collegamenti sul circuito stampato senza incrociare le piste (se non è possibile evitare incroci su un solo layer si usano più strati e delle **vie** per collegarli) | + | * **sbroglio**: realizzare i collegamenti sul circuito stampato senza incrociare le piste (se non è possibile evitare incroci su un solo layer si usano più strati/ |
+ | |||
+ | /* | ||
===== Schede elettroniche che realizzeremo ===== | ===== Schede elettroniche che realizzeremo ===== | ||
Linea 41: | Linea 49: | ||
* attuazione | * attuazione | ||
- | Progetti 2016: | + | Progetti |
* scheda POV (// | * scheda POV (// | ||
* shield harvesting energetico per alimentare una scheda Arduino con pannelli fotovoltaici (con misura della tensione prodotta) | * shield harvesting energetico per alimentare una scheda Arduino con pannelli fotovoltaici (con misura della tensione prodotta) | ||
Linea 58: | Linea 66: | ||
* saldare | * saldare | ||
* collaudare la scheda | * collaudare la scheda | ||
+ | |||
+ | */ | ||
====== Multisim e Ultiboard ====== | ====== Multisim e Ultiboard ====== | ||
Linea 69: | Linea 79: | ||
* la sigla **PCB** sta per //printed circuit board// cioè circuito stampato | * la sigla **PCB** sta per //printed circuit board// cioè circuito stampato | ||
* lo **schematico** è una rappresentazione semplificata del circuito che mette in evidenza i componenti e le loro connessioni; | * lo **schematico** è una rappresentazione semplificata del circuito che mette in evidenza i componenti e le loro connessioni; | ||
- | * il **layout** rappresenta il circuito stampato vero e proprio e tiene conto delle dimensioni effettive dei componenti e del tracciato delle piste; il layout mostra l' | + | * il **layout** rappresenta il circuito stampato vero e proprio e tiene conto delle dimensioni effettive dei componenti, del loro posizionamento |
* il **footprint** di un componente è la descrizione fisica del componente che indica dimensioni, posizione e numerazione dei morsetti, ecc. (NB lo stesso tipo di componente può essere prodotto con footprint diversi) | * il **footprint** di un componente è la descrizione fisica del componente che indica dimensioni, posizione e numerazione dei morsetti, ecc. (NB lo stesso tipo di componente può essere prodotto con footprint diversi) | ||
Linea 81: | Linea 91: | ||
* verde -> solo footprint | * verde -> solo footprint | ||
* ogni componente ha: | * ogni componente ha: | ||
- | * un //RefDes// (// | + | * un //RefDes// (// |
* una //label// descrittiva opzionale | * una //label// descrittiva opzionale | ||
* un //value// col valore del componente (ad esempio '' | * un //value// col valore del componente (ad esempio '' | ||
- | Il footprint può essere associato quando si seleziona il componente dal database (in basso a destra nella finestra) o successivamente. Nel primo caso può capitare che il footprint che serve non sia indicato; in questo caso si piazza il componente e si cambia il footprint successivamente. Per cambiare il footprint di un componente si seleziona '' | + | Il footprint può essere associato quando si seleziona il componente dal database (in basso a destra nella finestra) |
==== Le net e la netlist ==== | ==== Le net e la netlist ==== | ||
- | In Multisim | + | In Multisim |
La **netlist** è una lista che elenca il nome delle connessioni e dei morsetti dei componenti ad esse collegati. | La **netlist** è una lista che elenca il nome delle connessioni e dei morsetti dei componenti ad esse collegati. | ||
Linea 103: | Linea 113: | ||
* fare le correzioni necessarie | * fare le correzioni necessarie | ||
* generare una nuova netlist che corregge quella in uso su Ultiboard scegliendo la voce '' | * generare una nuova netlist che corregge quella in uso su Ultiboard scegliendo la voce '' | ||
- | Questa procedura si chiama **forward annotation**. | + | Questa procedura si chiama **forward annotation**((esiste anche una backward annotation che riporta le modifiche fatte in Ultiboard sul file di Multisim)). |
Quando questo non è possibile o non funziona si può corregge la netlist in Ultiboard con lo strumento '' | Quando questo non è possibile o non funziona si può corregge la netlist in Ultiboard con lo strumento '' | ||
Linea 115: | Linea 125: | ||
* la stesura delle **piste** (// | * la stesura delle **piste** (// | ||
- | Il prodotto finale sarà una file (o uno stampato, il **master**) che servirà per la realizzazione fisica della scheda. Il circuito, cioè il tracciato con le piste e le **piazzole** (//pads//) per saldare i componenti, sarà ricavato con un processo fotochimico((fotoimpressione della maschera del circuito con un bromografo seguita da uno sviluppo in acido)) asportando il rame che inizialmente ricopre completamente la scheda. | + | Il prodotto finale sarà un file (o uno stampato, il **master**) che servirà per la realizzazione fisica della scheda. Il circuito, cioè il tracciato con le piste e le **piazzole** (//pads//) per saldare i componenti, sarà ricavato con un processo fotochimico((fotoimpressione della maschera del circuito con un bromografo seguita da uno sviluppo in acido)) asportando il rame che inizialmente ricopre completamente la scheda. |
==== Dimensioni, tecnologia e unità di misura ==== | ==== Dimensioni, tecnologia e unità di misura ==== | ||
Linea 126: | Linea 136: | ||
* nella finestra '' | * nella finestra '' | ||
La dimensione e forma della scheda può essere modificata: | La dimensione e forma della scheda può essere modificata: | ||
- | * selezionandola e spostandone i vertici (il pulsante dei filtri '' | + | * selezionandola e spostandone i vertici (il pulsante dei filtri '' |
* tracciandone una nuova con '' | * tracciandone una nuova con '' | ||
Linea 145: | Linea 155: | ||
Nella barra degli strumenti troviamo: | Nella barra degli strumenti troviamo: | ||
- | * una serie di filtri (pulsanti a forma di imbuto) che permettono | + | * una serie di filtri (pulsanti a forma di imbuto) che permettono di selezionare |
* un selettore a tendina per il layer e uno per la larghezza (//width//) delle piste (//track//) | * un selettore a tendina per il layer e uno per la larghezza (//width//) delle piste (//track//) | ||
* il pulsante '' | * il pulsante '' | ||
Linea 170: | Linea 180: | ||
==== Piste ==== | ==== Piste ==== | ||
- | A questo punto bisogna collegare le piazzole dove saranno saldati i piedini/ | + | A questo punto bisogna collegare le piazzole dove saranno saldati i piedini/ |
Prima di disegnare una linea bisogna selezionare un **layer** (livello) e una larghezza (//width//) per la traccia. I layer permettono di scegliere dove sarà disposto un elemento del layout. Sono particolarmente importanti: | Prima di disegnare una linea bisogna selezionare un **layer** (livello) e una larghezza (//width//) per la traccia. I layer permettono di scegliere dove sarà disposto un elemento del layout. Sono particolarmente importanti: | ||
Linea 178: | Linea 188: | ||
* il layer '' | * il layer '' | ||
- | Il circuito del progetto POV può essere realizzato su una scheda a singolo strato perché, posizionando opportunamente componenti | + | Nei progetti più semplici, posizionando opportunamente |
La larghezza delle tracce può essere impostata in vari modi: da un menu a tendina, scegliendo una larghezza predefinita per la net, oppure allargandola o restringendola (proprietà //width//) dopo averla tracciata. Il sistema più rapido per impostare la stessa larghezza per tutte le tracce è impostare il valore '' | La larghezza delle tracce può essere impostata in vari modi: da un menu a tendina, scegliendo una larghezza predefinita per la net, oppure allargandola o restringendola (proprietà //width//) dopo averla tracciata. Il sistema più rapido per impostare la stessa larghezza per tutte le tracce è impostare il valore '' | ||
Linea 188: | Linea 198: | ||
==== Fasi finali ==== | ==== Fasi finali ==== | ||
- | | + | Per terminare il layout: |
- | * verifiche con gli strumenti '' | + | * disegnare un **piano di massa** (//power plane// |
- | * stampa | + | * verifiche |
- | * check piazzole | + | * stampare il master |
- | * check tracce e clearance | + | * controllare che le piazzole |
+ | * controllare che le //clearance// siano rispettate, in particolare per le alimentazioni (ad esempio Vcc e GND devono essere opportunamente distanziate per evitare cortocircuiti) | ||
+ | |||
+ | Il piano di massa si chiama così perché nelle schede multistrato si usano interi strati solo per GND e alimentazione e può essere creato anche in maniera automatica((con lo strumento '' | ||
+ | * facilitare il collegamento a massa dei vari componenti e ridurre la lunghezza di questi collegamenti | ||
+ | * ridurre i disturbi ed evitare l' | ||
+ | * dissipare il calore in eccesso (piano radiante) | ||
+ | * rendere equipotenziale la massa riducendo le cadute di tensione dovute alle varie correnti (che incontrano una resistenza molto bassa e un percorso breve) | ||
+ | |||
+ | ==== Considerazioni pratiche per i circuiti stampati realizzati a scuola ==== | ||
- | === Considerazioni pratiche | + | * per distinguere le schede degli studenti scrivere il proprio nome nel layer '' |
+ | * larghezza raccomandata per le tracce: 1 mm | ||
+ | * larghezza delle tracce dell' | ||
+ | * clearance (distanza) tra tracce: 1÷2 mm | ||
+ | * dimensione piazzole: diametro 2 mm e foro da 0,6 ÷ 0,8 mm | ||
- | * per distinguere le schede degli studenti scrivere il proprio nome nel layer '' | + | ==== Collaudo ==== |
- | * tracce: larghezza 1 mm | + | |
- | * le tracce dell' | + | |
- | * clearance (distanza tra tracce): 1÷2 mm | + | |
- | * piazzole: diametro 2 mm e foro da 0,6÷0,8 mm | + | |
- | Il piano di massa: | + | La linea guida è: dubitare |
- | * Place|Graphics|Polygon (assegnare la net '' | + | |
- | * in alternativa automatismo con Place|Power Plane((si chiama così perché nelle schede multistrato si usano interi strati solo per GND e alimentazione)) (ma bisogna impostare delle regole) | + | |
- | Con il piano di massa: | + | /* |
- | * GND avrà lo stesso potenziale dappertutto (cadute di tensione lungo le piste di GND) | + | |
- | * effetto antenna delle piste | + | |
- | * riduciamo i disturbi | + | |
- | * il percorso per richiudere le correnti ha una resistenza molto bassa (caduta di tensione trascurabile) | + | |
- | * è facile collegare vari componenti a massa | + | |
- | * va indicata la // | + | |
- | | + | |
+ | Procedura di collaudo per Scheda POV: | ||
+ | * controllo generale del circuito: tutti i componenti presenti, collegati bene, presenza danni, ecc. (massima attenzione alla polarità dei condensatori elettrolitici!) | ||
+ | * valutare la continuità delle linee di massa (il dissipatore del regolatore è a massa) | ||
+ | * montaggio dello stabilizzatore e verifica del suo corretto collegamento (pin 1 al + della batteria) | ||
+ | * valutare il livello di tensione della batteria e collegarla al circuito | ||
+ | * valutare la tensione di ingresso ed uscita dello stabilizzatore (circa 9 V, 5 V regolati in uscita) | ||
+ | * valutare la tensione sui pin di alimentazione del microcontrollore ed in tutti i punti dove deve essere presente: | ||
+ | * 5 Volt sui pin 1, 7, 20 e 21, | ||
+ | * 0-5 Volt sul 28 (trimmer) | ||
+ | * 0 Volt su tutti gli altri | ||
+ | * scollegare la batteria | ||
+ | * montare il microcontrollore dopo averlo programmato correttamente (attenzione al verso di montaggio!) | ||
+ | * collegare la batteria e valutare il comportamento del circuito: | ||
+ | * si accendo tutti i led periodicamente? | ||
+ | * problemi HW (continuità, | ||
+ | * problemi SW (ricontrollare il programma e testarlo sulla scheda Arduino) | ||
+ | * usando un tester posizionare al 10% di escursione il trimmer | ||
+ | * scollegare la batteria | ||
+ | * montare sulla struttura rotante la scheda | ||
+ | * attaccare la batteria e attivare la rotazione | ||
+ | * tarare il trimmer affinché la scritta si veda al meglio | ||
+ | * valutare l’esito finale | ||
+ | * acquisire immagini significative al fine della descrizione del collaudo | ||
+ | */ | ||
+ | FIXME procedura collaudo | ||
===== Navigazione ===== | ===== Navigazione ===== | ||
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pcb.txt · Ultima modifica: 2020/09/27 16:55 da admin