ESTUDIO Y DESARROLLO DEL SOFTWARE Y HARDWARE DE UN …

VOLUMEN III Planos

ESTUDIO Y DESARROLLO DEL SOFTWARE Y HARDWARE DE UN

SISTEMA DE CONTROL DEL MOVIMIENTO DE UN

TELESCOPIO

PFC presentado para optar al título de Ingeniero Técnico Industrial especialidad ELECTRÓNICA por David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig

Barcelona, 15 de Junio de 2011

Tutor proyecto: Manuel Manzanares Brotons Departamento de Ingeniería Electrónica (DEEL)

Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)

ÍNDICE PLANOS:

CAPÍTULO 1: Planos .............................................................................................. 2

1.1. Placa 1 (Circuito principal) ..................................................................................... 3

1.1.1. Listado de materiales: ........................................................................................................ 3

1.1.2. Detalle de planos de la placa 1 (Circuito principal) ............................................................ 5

1.2. Placa 2 (Inclinómetro) ......................................................................................... 12

1.2.1. Listado de materiales: ...................................................................................................... 12

1.2.2. Detalle de planos de la placa 2 (Inclinómetro) ................................................................. 13

1.3. Placa 3 (Fuente de alimentación) ......................................................................... 18

1.3.1. Listado de materiales: ...................................................................................................... 18

1.3.2. Detalle de planos de la placa 3 (Fuente de alimentación) ............................................... 19

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CAPÍTULO 1:

PLANOS

En este capítulo se muestran los planos realizados para llevar a cabo el proyecto, el capítulo se divide en tres secciones, una para cada placa de circuito impreso:

• Placa 1: Circuito principal, donde se encuentra el microcontrolador y se conectan los servomotores para ser gobernados y inclinómetro para medir la señal analógica la inclinación en los ejes X e Y entre otras cosas.

• Placa 2: Inclinómetro, donde se encuentra el circuito IMU (Inertial Measurement Unit) formado por el acelerómetro ADXL335 y el giroscopio IDG500.

• Placa 3: Fuente de alimentación lineal (5V).

En cada una de las secciones de cada placa, se detalla:

a) Listado de componentes utilizados para el circuito en cuestión (referencia en el plano, tipo, valor, función).

b) Plano del esquema eléctrico. c) Planos del circuito impreso (Top layer, Bottom layer, Silk layer). d) Previsualización en 3D del circuito.

David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig__________________________________________________________________________________________________________

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1.1. Placa 1 (Circuito principal)

1.1.1. Listado de materiales:

Circuito principal Referencia Componente Tipo Valor Función

BTN1 Pulsador Para depuración del código (PIN RB1) BTN2 Pulsador Para depuración del código (PIN RB2) BTN3 Pulsador Para depuración del código (PIN RB3) BTN4 Pulsador Para depuración del código (PIN RB4) BTN5 Pulsador Reset C1-C2 Condensador MKT 15 pF Circuito oscilador del PIC

C3 Condensador MKT 470 pF Estabiliza la tensión VUSB del PIC C4-C6 Condensador MKT 100 nF Filtros para las alimentaciones de los "C.I."

D1 Ref. de voltage C.I. LM385-1V2 Genera una tensión de 1,2V D2 Ref. de voltage C.I. LM385 Genera una tensión regulable (ajustada a +3,3V)

D3-D4 Diodo Schottky SMB5819 Impiden la inversión de corriente hacia las fuentes de +5V J1 Conector USBCONN (TYP B) Conector USB de tipo B hembra J2 Conector SIL-3 Conector servo motor 1 (GND, +5V, PWM) J3 Conector SIL-3 Conector servo motor 2 (GND, +5V, PWM) J4 Conector SIL-4 Conector a inclinómetro (+3,3V, GND, ACCX, ACCY) J5 Conector SIL-2 Conector a F.A. (+5V, GND)

LCD1 Display LCD HD44780 Para depuración del código PTC1 Fusible rearmable LP60050 500 mA Protección contra sobrecorrientes en el puerto USB

R1 Resistor Película de carbón 10 kΩ Resistencia de Pullup para el circuito reset

_________________________________________________________Estudio y desarrollo del software y hardware de un sistema de control del movimiento de un telescopio

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R2 Resistor Película de carbón 100 Ω Limita la corriente de entrada al Pin de reset R3 Resistor Película de carbón 470 kΩ Limita la corriente de D1 (LM385-1,2) R4 Resistor Película de carbón 10 kΩ Divisor de tensión para obtener +1,12V R5 Resistor Película de carbón 47 kΩ Limita la corriente de D2 (LM385) R6 Resistor Película de carbón 47 kΩ Divisor de tensión para obtener +3,3V R7 Resistor Película de carbón 180 Ω Resistencia limitadora para el led del display

RV1 Potenciómetro Multivuelta 1 kΩ Divisor de tensión para obtener +1,12V RV2 Potenciómetro Multivuelta 100 kΩ Divisor de tensión para obtener +3,3V RV3 Potenciómetro Multivuelta 1 kΩ Ajuste de contraste del LCD

RV4-RV5 Potenciómetro Multivuelta 1 kΩ Ajuste de la ganancia de los INA122 U1 PIC C.I. 18F4550 Control servos y toma medidas analógicas del inclinómetro

U2-U3 Amp. Instrumentación C.I. INA122 Amplificadores para las señales del acelerómetro X1 Cristal de cuarzo HS (High Speed) 20 MHz Circuito oscilador del PIC

David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig___________________________________________________

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1.1.2. Detalle de planos de la placa 1 (Circuito principal)

• PLANO 1.1. Esquema eléctrico.

• PLANO 1.2. Top layer + Bottom layer + Silk layer.

• PLANO 1.3. Silk layer.

• PLANO 1.4. Top layer.

• PLANO 1.5. Bottom layer.

• PLANO 1.6. Previsualización 3D.

PWM SERVO 2PWM SERVO 1

LCD0LCD3

LCD6LCD5LCD4LCD1LCD2

VAcc Y

VAcc X

+1

.12V

+1

.12V

VCC

+3

.3V

+1.12V

+3.3V

Vfuente

LC

D6

LC

D5

LC

D4

LC

D3

LC

D2

LC

D1

LC

D0

VC

C

VC

C

VC

C

VC

CVCC

VC

C

VC

C

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CVREF4

RA3/AN3/VREF+5

RA4/T0CKI/C1OUT/RCV6

RA5/AN4/SS/LVDIN/C2OUT7

RA6/OSC2/CLKO14

OSC1/CLKI13

RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDA33

RB1/AN10/INT1/SCK/SCL34

RB2/AN8/INT2/VMO35

RB3/AN9/CCP2/VPO36

RB4/AN11/KBI0/CSSPP37

RB5/KBI1/PGM38

RB6/KBI2/PGC39

RB7/KBI3/PGD40

RC0/T1OSO/T1CKI15

RC1/T1OSI/CCP2/UOE16

RC2/CCP1/P1A17

VUSB18

RC4/D-/VM23

RC5/D+/VP24

RC6/TX/CK25

RC7/RX/DT/SDO26

RD0/SPP019

RD1/SPP120

RD2/SPP221

RD3/SPP322

RD4/SPP427

RD5/SPP5/P1B28

RD6/SPP6/P1C29

RD7/SPP7/P1D30

RE0/AN5/CK1SPP8

RE1/AN6/CK2SPP9

RE2/AN7/OESPP10

RE3/MCLR/VPP1

U1

PIC18F4550VDD=VCCVSS=GND

R110k

R2100

C115pF

C215pF

FREQ=20MHzVCC

1

D+3

D-2

GND4

J1

USBCONN

1 2 3

J2SIL-100-03

1 2 3

J3SIL-100-03

LC

D[0

..6]

3

2

RG18

RG21

4

7

6

REF5

U2

INA122

3

2

RG18

RG21

4

7

6

REF5

U3

INA122

1234

J4

SIL-100-04

12

BTN1RB1

12

BTN2RB2

12

BTN3RB3

12

BTN4RB4

12

BTN5RESET

C3

470pF

12

D1LM385-1V2

23

1

D2

LM385

R3

470k

R410k

50% 12

3RV1

1kR5

47k

12

3

RV2100k

R647k

12

J5

SIL-100-02

D3

1N5819D4

1N5819

PTC1

LP60050

R7180

C4

100nF

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

K16

A15

RW

5R

S4

VE

E3

VD

D2

VS

S1

LCD1LCD HD44780

12

3

RV3

1k

C5

100nF

C6

100nF

12

3

RV4

1k

12

3

RV5

1k

Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig

Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons

Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 1.1

Designación: Placa 1

CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIO

Circuito principal

(Esquema)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 1.2


CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 1.5:1

Circuito principal

(Top + Bottom + Silk)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 1.3



Circuito principal

(Silk layer)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 1.4



Circuito principal

(Top layer)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 1.5



Circuito principal

(Bottom layer)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 1.6



Circuito principal

(3D)


-12-

1.2. Placa 2 (Inclinómetro)


Inclinómetro Referencia Componente Tipo Valor Función

C1-C3 Condensador MKT 100 nF Filtros pasa bajos para reducir el ruido (fc=50Hz) J1 Conector SIL-4 Conector a circuito principal (+3,3V, GND, ACCX, ACCY) U1 IMU C.I. Acelerómetro ADXL335 y Giroscopio IDG-500

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1.2.2. Detalle de planos de la placa 2 (Inclinómetro)


• PLANO 2.2. Bottom layer + Silk layer.





Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 2.1



Inclinómetro

(Esquema)

+3.3V

C1100nF

C2100nF

1 2 3 4

J1CONN-SIL4

C3100nF

GND

IMU 5DF

VCC1

GND2

XGYRO3

YGYRO4

VREF5

STACC6

ZACC7

YACC8

XACC9

X 4.510

Y 4.511

AZ12

PTAT13

U1

IMU



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 2.2


CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 4:1

Inclinómetro

(Bottom + Silk layer)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 2.3



Inclinómetro

(Silk layer)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 2.4



Inclinómetro

(Bottom layer)


-18-

1.3. Placa 3 (Fuente de alimentación)


Fuente de alimentación (F.A.) Referencia Componente Tipo Valor Función

BR1 Puente rectificador 1,5 A Rectificador de onda completa C1 Condensador Electrolítico 1000 µF Filtrar rizado del puente rectificador C2 Condensador MKT 330 nF Mejora estabilidad y respuesta transitoria del 7805 C3 Condensador MKT 100 nF Mejora estabilidad y respuesta transitoria del 7805 C4 Condensador Electrolítico 10 µF Filtra la señal estabilizada del 7805

FU1 Fusible 1 A Protección contra cortocircuitos J1 Conector TBLOCK-I2 Conector a red eléctrica (FASE, NEUTRO) J2 Conector SIL-2 Conector a circuito principal (+5V, GND)

TR1 Transformador 12 VA Transformador de 220V a 12V U1 7805 C.I. 5 V Entrega a su salida una señal estabilizada de 5V

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1.3.2. Detalle de planos de la placa 3 (Fuente de alimentación)


• PLANO 3.2. Bottom layer + Silk layer.



• PLANO 3.5. Previsualización 3D.

Vfuente

C11000u

VI1

VO3

GN

D2

U17805

C2330n

C3100n

C410u

BR1

BRIDGE

1

2 4

3

TR1

TRAN-2P2S

1 2

J1TBLOCK-I2

12

J2

CONN-SIL2

FU11A



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 3.1



Fuente de alimentación

(Esquema)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 3.2




(Bottom + Silk layer)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 3.3




(Silk layer)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 3.4




(Bottom layer)



Fecha:06/06/2011

Fecha:14/06/2011

Nº de plano: 3.5




(3D)

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