Introuccion Pcb

FABRICACIN Y ENSAYO DE EQUIPOS

ELECTRNICOS

Grado en Ingeniera en Tecnologas Industriales

Prctica 1

INTRODUCCIN A DESIGNSPARK PCB (I)

Diseo de esquemticos

Guin de prcticas realizado por Ander Zudaire, Patxi Arregui, Carlos Ruiz y Jess Corres

Profesores: Jess Corres y Carlos Ruiz

Curso 2013-2014

FEEE Prctica 1. Diseo del Esquemtico

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Indice

OBJETIVO .................................................................................................................... 3 MATERIAL .................................................................................................................... 3 INTRODUCCIN .......................................................................................................... 3 DESARROLLO DE LA PRCTICA ............................................................................... 4

IDENTIFICACIN ALUMNO ........................................................................................................ 4

PARTE 1: ENTORNO DESIGNSPARK ........................................................................................... 4

PARTE 2: Proyecto de Control de Temperatura por Histresis ................................................. 7

BLOQUE 1: CIRCUITO SENSOR ............................................................................................... 8

BLOQUE 2: Control por histresis ....................................................................................... 11

BLOQUE 3: Actuador ........................................................................................................... 14

CREACIN DEL PROYECTO................................................................................................... 15

PAPELERA DE COMPONENTES (COMPONENT BIN)............................................................. 18

PARTE 3: CREACIN Y EDICIN DE SMBOLOS ........................................................................ 20

Opcin 1 .............................................................................................................................. 21

Opcin 2 .............................................................................................................................. 21

PARTE 4: MODIFICANDO EL PROYECTO .................................................................................. 26

SIMULACIN ............................................................................................................. 28 CONCLUSIONES ....................................................................................................... 29 EJERCICIOS PROPUESTOS ..................................................................................... 30

1.- CREACIN DE SMBOLO ESQUEMTICO ............................................................................ 30

2.- EDICIN DE LIBRERA (EJERCICIO GUIADO) ....................................................................... 30

3.- REALIZACIN DE DISEO ESQUEMTICO .......................................................................... 34

Modo de funcionamiento ................................................................................................... 34


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OBJETIVO El objetivo de esta prctica es comenzar a familiarizarse con la herramienta de

diseo electrnico DesignSpark PCB y ver las distintas opciones que ofrece este

software.

El desarrollo de esta prctica pretende abarcar el diseo de un proyecto

mediante la tcnica de multi-capa y la modificacin de libreras, editando y creando

smbolos nuevos.

MATERIAL - Ordenador con el software DesignSpark PCB 4.0.

- Guin de prcticas, que se compone de una primera parte guiada y una serie de

ejercicios a realizar por el alumno.

INTRODUCCIN DesignSpark PCB es una herramienta de diseo electrnico para la realizacin de

circuitos impresos. Podemos realizar el diseo de dos formas:

1. Realizando en primer lugar el esquemtico y posteriormente su

implementacin en PCB

2. Realizando directamente el diseo en PCB.

Generalmente se realiza la primera opcin y es totalmente aconsejable para

principiantes la segunda de ellas.

El diagrama electrnico, esquema electrnico o simplemente el esquemtico es la representacin grfica de un circuito elctrico. Muestra los diferentes componentes del circuito de manera simple y por medio de smbolos estandarizados. El conjunto de los componentes e interconexiones en el esquema generalmente no corresponde a sus ubicaciones fsicas en el dispositivo terminado.

Una PCB o Printed Circuit Board (Tarjeta de Circuito Impreso) es el lugar donde

los componentes electrnicos se ajustan mecnica y electrnicamente. Cuenta con una o ms capas de pistas (conductores en un mismo plano) que permiten la interconexin de los diferentes componentes electrnicos de un circuito soldados a ellas. Esta placa se fabrica empleando un material no conductor (por ejemplo fibra de vidrio). Para la interconexin se emplean pistas de un material conductor (por ejemplo lminas de cobre). Fueron desarrolladas en la dcada de 1940 con el objetivo de fortalecer los circuitos elctricos para su uso en aplicaciones militares.

El programa Design Spark cuenta con una base de datos de multitud componentes, que se estructuran en libreras. Por ejemplo la librera resistor contiene diversos tipos de resistencias. Existen libreras de tipo esquemtico, donde se utilizan smbolos para el diseo del esquemtico, libreras de footprint, que se utilizan para el diseo en PCB y libreras de componentes. Estas ltimas son necesarias para definir un


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componente y que el programa lo entienda como tal, pudiendo asignarle un smbolo esquemtico y su footprint, de sus correspondientes libreras.

Footprint (huella) es la vista fsica de un componente o dispositivo en la implementacin del PCB, es decir, es su smbolo en el PCB que guarda relacin con la realidad en cuanto a medidas y forma, al contrario que el smbolo esquemtico.

As, DesignSpark permitir relacionar el diseo esquemtico con su correspondiente PCB de manera sencilla.

DESARROLLO DE LA PRCTICA

IDENTIFICACIN ALUMNO Antes de comenzar, se crear una carpeta personal donde guardar todos los ficheros

pertenecientes a cada alumno. La carpeta de ubicar en la unidad D: y no en el escritorio

para evitar la prdida de datos y se salvar en una memoria USB al finalizar la sesin.

Ser til crear subcarpetas para cada prctica.

PARTE 1: ENTORNO DESIGNSPARK Abrimos DesingSpark PCB. Existe la opcin de crear un proyecto, que consiste en

englobar una serie de diseos electrnicos (hojas) dentro de un mismo directorio. Esto tiene

una gran utilidad en el mundo del diseo, distintas personas pueden estar trabajando

simultneamente en un mismo proyecto, juntando finalmente todas las partes del mismo.

File New

DesignSpark

Diseo esquemtico

Librera smbolos

esquemticos

Diseo PCB

Librera footprints


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Fig 1 Men de creacin de nuevos ficheros

Se puede crear en primer lugar ficheros de Tecnologa esquemtica y Tecnologa

PCB. Estas opciones son para crear ficheros en los cuales podemos introducir unos

parmetros, ajustes o caractersticas que luego podemos utilizar. Por ejemplo, si

seleccionamos PCB Technology File accedemos al asistente para la creacin del circuito

impreso, de donde podemos configurar todas las opciones disponibles (doble capa, una nica

capa, precisin, forma de la tarjeta, etc.) y darle un nombre. As al acceder posteriormente a

este fichero creado cargaremos automticamente todas las opciones definidas previamente.

Por otro lado podemos crear un proyecto, un diseo esquemtico y un diseo PCB.

Dentro de un mismo proyecto podremos aadir mltiples diseos esquemticos (ver Fig 2).

File New Schematic Design Ok

, pero solo se le puede asignar un diseo PCB.

Fig 2 rbol de proyecto


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Cuando trabajemos con el esquemtico nos aparecer una pantalla como la de la Figura 3

Fig 3 Ventana principal del esquemtico

Una vez que tenemos el escritorio de trabajo conviene conocer los elementos que lo integran:

- Parte superior (Fig 4)

- Parte izquierda (Fig 5 izda)

- Interaction Bar en la parte derecha (Fig. 5 dcha)

Fig. 4 Barras de herramientas de la parte superior


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Fig. 5 Barras de herramientas izquierda y derecha (Interaction Bar).

PARTE 2: Proyecto de Control de Temperatura por Histresis En esta primera prctica se va a realizar el siguiente proyecto: Control de temperatura

por histresis. Para ello, vamos a realizar el diseo en diferentes hojas de diseo esquemtico

(.sch), para ver despus la gran utilidad de crear un proyecto propiamente dicho. Es decir, es

como si dividiramos un proyecto complejo en diferentes bloques ms pequeos, ver Fig. 6,

donde cada diseador realiza una parte del proyecto, juntando finalmente todas las partes.

Fig 6 Esquema general proyecto

BLOQUE 2

BLOQUE 1

BLOQUE 3

Aplicacin

sobre

radiador

elctrico


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BLOQUE 1: CIRCUITO SENSOR

El primer bloque, correspondiente al circuito sensor, consiste en un TL081 que acta

como amplificador para obtener una seal en funcin del valor que adquiera el sensor, en este

caso una Pt-100, que se comporta de la forma detallada en la figura 7.

Fig 6 Valores que toma la Pt100 en funcin de la temperatura

Fig 7 Bloque 1: Sensor

Procedemos a aadir los componentes del primer esquemtico que se denominar

sensor y viene representado en la Fig 7.

Esta accin se puede realizar de distintas formas:

Si conocemos el componente a aadir y sabemos en qu librera se encuentra,

podemos aadirlo desde la barra de interaccin (F9 para activarla / desactivarla) mediante

doble-clic.

Seleccionando Add Component (F3) y realizando la bsqueda correspondiente del

componente (Fig. 8).

Pinchando el icono de Aadir componente en la barra de herramientas lateral

nos aparece un cuadro (Fig. 8) donde podemos seleccionar entre las diferentes

libreras y dentro de stas buscar el componente que necesitemos.

Es interesante activar la opcin Preview que nos permitir tener una vista previa

del componente, tanto del smbolo de esquema como del encapsulado PCB.


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Fig. 8 Ventana de bsqueda de componentes

Aadimos el amplificador operacional (buscamos TL084) y resistencias independientes R

(librera discrete). El sensor de temperatura Pt-100 lo consideramos de momento como una

resistencia, R3 en este caso. Posteriormente se ver cmo crear un smbolo especfico y nuevo.

Con el botn derecho podemos acceder a las propiedades de los smbolos, de donde tenemos

mltiples parmetros para cambiar. Tambin directamente pulsando al botn de Properties en

la barra de propiedades de View.

Si queremos un componente muy concreto podemos buscarlo pinchando en Find

y nos saldr otro cuadro con diferentes criterios como el nombre, nmero de pins,

etc. para encontrar el componente.

Para unir los componentes entre s, DesignSpark PCB posee una herramienta muy

sencilla de usar que acta como un lpiz dibujando las conexiones. Para activarla podemos

pulsar en el botn del lpiz de la barra de herramientas izquierda o mediante la opcin:

Add Connection

Las uniones se realizan simplemente uniendo las cruces que se encuentran en los

extremos de conexin de cada componente. Una vez que llegamos al terminal del componente

destino seleccionado, volvemos a pulsar y la conexin se genera de manera automtica.

Se realizarn todas las terminaciones utilizando los smbolos FROM y TO.

Para simbolizar que una Net contina en otra hoja o proviene de otra hoja utilizaremos

los smbolos FROM y TO presentes en la librera schema (esto no es totalmente necesario,

bastara con llamarles a las Net correctamente, pero s es recomendable por cuestin de

diseo esttico).


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Para cambiar el nombre de una Net clicamos sobre ella con el botn derecho y

vamos a Properties. En la pestaa Net podemos cambiar su nombre, y clicando

sobre ella con el botn derecho, elegimos la opcin Display Net Name para

visualizar el nombre en el esquemtico.

Al trabajar con un proyecto, lo ms importante ser nombrar las Net (conexiones),

para que el programa pueda identificarlas correctamente. Dos Net nombradas de

la misma forma, estando en la misma hoja o en hojas diferentes, estarn unidas en

el diseo, y cuando pasemos del esquemtico al diseo del PCB el propio programa identificar

todas las uniones y realizar las conexiones correctamente.

Tambin podemos aadir comentarios para hacer anotaciones, explicaciones o cualquier

otra finalidad con la opcin Add Text

Se pueden cambiar las propiedades de todos los elementos haciendo doble-clic sobre

ellos, clicando con el botn derecho y seleccionando la opcin Properties o seleccionndolos y

pulsando en el icono de Properties (ALT+ENTER). Aqu podremos cambiar el nombre del

elemento, smbolo, posicin etc. Deberemos activar la casilla asociada a cada elemento para

visualizarla en el esquemtico (Fig. 9).

Fig.9Ventana de propiedades

El resultado debe ser parecido a la figura 10.


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Fig. 10 Esquemtico del bloque 1 (sensor)

No hace falta decir que cada diseo puede tener infinitas variantes. Por ejemplo se

podra haber puesto en lugar del smbolo de GND un smbolo esquemtico como FROM y

haberle llamado GND o Tierra, etc. Lo realmente importante tener en cuenta las entradas y

salidas del sistema, en este caso de este primer bloque. Por ejemplo, a modo de resumen,

tenemos dos entradas llamadas Vd+ y Vd-, una tierra denominada GND y una salida

denominada sensado.

La opcin Settings Design Technology permite ajustar todo lo relacionado con

el diseo del esquemtico. Se recomienda ajustar estas opciones, creando un

estilo propio. Los cambios realizados sobrescribirn las caractersticas guardadas

por lo que no se modificarn los ajustes en los ordenadores del laboratorio.

BLOQUE 2: Control por histresis

En este segundo bloque vamos a realizar un control por histresis, empleando un LM311

y como seal de entrada a la Net le llamamos sensado, y a la salida del bloque le llamamos

control.

Fig11 Bloque 2: control por histresis


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El control por histresis se comporta de la siguiente forma. La seal de entrada sensado

puede oscilar en un rango de valores antes de que la salida control cambie de forma. Si la seal

de sensado tiene un valor inferior a Li (lmite inferior), la salida satura a positivo (Vd+),

mantenindose esta situacin hasta que se alcanza Ls (lmite superior). Una vez alcanzado el

lmite superior o estando en valores superiores a dicho lmite, la salida ser de 0V, conexin a

tierra. Esta situacin permanecer hasta que se alcanza el lmite inferior, cuando entonces

nuevamente se activara la salida a Vd+. Los lmites y las ecuaciones se muestran en la figura 6.

(

)

(

)

Fig. 11 Esquema y ecuaciones del control por histresis

Tras guardar la hoja anterior, creamos un nuevo diseo esquemtico y le llamamos

histresis. Al aadir los componentes, si buscamos el LM311, observamos cmo hay varios y

quizs no sepamos cul elegir.

En estos casos se recomienda acceder a la pgina del distribuidor RS, creador del

software DesignSpark PCB: http://es.rs-online.com/

Fig.12 Pgina web principal RS

Vd+

Sensado

Control

Ls Li

Vd


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Esta pgina dispone de un buscador en el cual introducimos los parmetros de bsqueda

y nos indica todos los componentes existentes con dichas caractersticas.

Fig. 13 Pgina buscador RS

Si accedemos a un componente determinado nos aparecen sus caractersticas generales

(precio, fabricante, descuentos, etc.), las especificaciones y tambin un acceso directo a su

datasheet.


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Fig. 14 Pgina componente RS

Realizando las correspondientes conexiones y nombrando las NET, el diseo de este

segundo bloque ser similar al que aparece en la figura 15.

Fig. 15 Esquemtico de control por histresis

BLOQUE 3: Actuador

El bloque 3 es el actuador. En este caso se recibe una seal de entrada que llamamos

control y acta de la siguiente manera.

Fig. 16 Bloque 3: actuador

Cuando la seal control est a 0V se magnetizar la bobina, cerrando el interruptor y

activando la salida final, que puede estar conectado a un radiador elctrico por ejemplo.

Cuando V0=Vd+ la bobina se desmagnetiza por el diodo situado en paralelo.

Creamos una nueva hoja con el nombre actuador. Aadimos los componentes

seleccionando el diodo (1N4148) y el rel (tipo 47 en la librera relay). Si no se encuentran

estos smbolos, se pueden crear o modificar alguno existente fijndonos en las hojas de

caractersticas. El diseo resultante en este caso queda de la siguiente manera:


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Fig. 17 Esquemtico actuador

Se observa cmo la patilla 6 del rel quedara libre. No nos hace falta utilizarla en

nuestro diseo puesto que cuando el interruptor est conectado 3-6, simplemente 3-1 estar

abierto, que es lo que nos interesa. Es probable que esta conexin libre nos de error en el

futuro, as que si queremos le podemos asignar una Net, pero a efectos del diseo sabemos

que no lo necesitamos.

CREACIN DEL PROYECTO

Hasta ahora hemos creado tres hojas esquemticas independientes, sensor, histresis y

actuador. Ahora vamos a crear un proyecto, y le asignaremos las hojas creadas.

Creamos un proyecto y le asignamos un nombre:

New File En primer lugar utilizaremos una hoja para representar el esquema general del circuito y

todas las entradas y salidas existentes. Posteriormente iremos creando las diferentes partes en

las que hemos dividido el diseo.

New File Schematic Design (seleccionamos: aadir el diseo al proyecto abierto)


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Fig. 18 Men de creacin de nuevos ficheros

Para la realizacin de esta hoja, utilizamos para las entradas y salidas conectores, donde

luego uniremos los cables correspondientes una vez implementado el circuito en una placa.

Estos conectores se encuentran en la librera connector. Utilizamos un conector triple

(3WP)para introducir en l Vd+ y Vd- y GND(Tierra)y otro doble (2WP) el cual representar la

salida del sistema global y llamamos a las Net de la forma adecuada.

En este men podemos aadir cualquier figura de diseo, recuadros, formas

cerradas, lneas sencillas, etc. La finalidad de estas formas es meramente

indicativa, quiere decir esto que no son componentes ni caractersticas del diseo,

simplemente las utilizamos para ilustrar o para hacer un diseo ms claro.

Un esquema ilustrativo sencillo podra ser el mostrado en la figura 19.

Fig. 19 Diseo esquemtico de un esquema del diseo representativo

El siguiente paso es aadir las hojas esquemticas creadas anteriormente al proyecto.

Para ello seleccionamos la opcin de aadir archivos al proyecto.

Fig. 20 Men principal del proyecto

Aadimos en primer lugar la hoja esquemtica sensor. Aparece automticamente la

siguiente ventana que advierte que hay nombres de Net duplicados

Aadir diseos al proyecto


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Fig. 21 Advertencia sobre Net cuyo nombre est duplicado

La Net GND existe ya en el proyecto. En este caso seleccionamos la opcin Yes, ya que

precisamente ese era nuestro objetivo, denominar a las Net correspondientes de la misma

forma para que el programa nos las identifique como una nica Net, cumpliendo con la

realidad del diseo general.

Nos preguntar esto con todas las Net existentes, podemos darle directamente a All Yes.

Otro mensaje de advertencia que nos va a dar al aadir hojas es el mostrado en la figura

22.

Fig.22 Advertencia sobre componente cuyo nombre est duplicado

El programa nos indica que se ha duplicado el nombre de un componente, as que

nuevamente pulsamos en Yes para que el programa le asigne un nombre nuevo, U1 pasara a

ser U2 en este caso, y as no solapamos y eliminamos componentes.

En resumen, respecto a estos dos tipos de advertencias, bastara con darle a la opcin

All Yes, aunque es recomendable ir leyendo una a una las advertencias para asegurarnos del

correcto diseo.

Realizamos el mismo paso con los diseos histresis y actuador.


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PAPELERA DE COMPONENTES (COMPONENT BIN)

En el diseo esquemtico anterior denominado sensor, se ha aadido el amplificador

operacional TL084. Sin embargo, dicho encapsulado, se compone de 4 amplificadores

operacionales, como muestra la siguiente figura obtenida del datasheet.

Fig.23 Encapsulado del TL084. Imagen obtenida del datasheet

Los tres amplificadores restantes que no hemos utilizado van a parar automticamente

a la papelera de componentes (component bin), a la cual podemos acceder directamente a

travs del men de interaccin (F9), seleccionando la pestaa correspondiente en el margen

inferior.

Fig.24Component Bin

Los componentes que aparezcan en Component bin se utilizarn posteriormente

en la placa de circuito impreso ya que estn dentro del integrado que hemos

utilizado aunque no se utilicen realmente para el funcionamiento del circuito.

Para utilizar puertas de un mismo encapsulado en hojas de un mismo proyecto se deben

realizar las siguientes acciones. En este ejemplo se trabaja con el TL084.

Aadimos un amplificador en la hoja 1 (U1). Los tres restantes van a la papelera.

Aadimos amplificador en la hoja 2 (U2). Los tres restantes van a la papelera.


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En las propiedades del amplificador de la hoja 2 cambiamos el nombre y la puerta del

componente poniendo el nombre de una de las que est en la papelera para que no de

error.

Fig. 25 Men de propiedades de un componente

Al aplicar los cambios nos aparece el siguiente mensaje de advertencia. Afirmamos la

pregunta y ya estaremos utilizando las dos puertas del mismo encapsulado.

Fig. 26 Mensaje de advertencia. Mover un componente de una hoja esquemtica a otra


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PARTE 3: CREACIN Y EDICIN DE SMBOLOS Como se ha comentado brevemente al comienzo de la prctica, los componentes se

encuentran clasificados en libreras. Estas pueden ser de tres tipos, de smbolos esquemticos,

de footprint de PCBs y de componentes.

DesignSpark PCB cuenta con una amplia gama de libreras y componentes, pero puede

ocurrir que precisamente un componente especfico que necesitamos para nuestro diseo no

se encuentre disponible. En estos casos debemos crear el componente, o editar uno existente

si los cambios son mnimos.

En este caso vamos a crear el componente LM3914, dando por hecho que no est en las

libreras. Podemos acceder a la pgina de RS y buscar sus hojas de caractersticas.

Fig 27 Smbolo del LM3914

En este caso vamos a crear simplemente el smbolo del esquemtico, por lo cual no

tiene gran importancia el hecho de realizar las medidas exactas. Este aspecto cobrar

realmente importancia cuando realicemos la footprint, es decir, como componente para la

tarjeta impresa del PCB.

Accedemos al men de libreras

File Libraries

Observamos en las pestaas los diferentes tipos de libreras entre otros aspectos.

Seleccionamos New Library y creamos la librera de tipo smbolos esquemticos

asignndole un nombre.


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Fig. 28 Men de edicin de libreras

Hay dos opciones de crear un smbolo esquemtico. Partiendo de una hoja en blanco y

realizando todo el diseo, o con el asistente correspondiente que te gua de forma intuitiva y

rpida. Se recomienda a los alumnos que observen las dos maneras.

Opcin 1

Help Tutorial Library Creation

Este tutorial explica detalladamente cmo crear un componente partiendo de cero, de

una hoja en blanco.

Si realizamos el diseo del smbolo partiendo de cero es recomendable cambiar al sistema de

unidades de mm. La precisin se refiere al nmero de decimales que tendr en cuenta el

programa (2 por ejemplo).

Settings Units

Tambin cambiamos el tipo de rejilla en la cual vamos a dibujar, que afecta

directamente a la precisin en el movimiento de cursor entre los puntos que definen la red.

Ponemos 1, para poder tener una precisin ms correcta y mayor facilidad.

Settings Grids

Opcin 2

Se puede realizar el diseo de manera manual y los mens de interaccin resultan muy

intuitivos, pero dada la sencillez del diseo vamos a optar por utilizar el asistente para el

diseo, botn Wizard en el men de edicin de libreras.


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Otra opcin muy til y que ahorra mucho trabajo es mediante los botones de copiar smbolos

del men de edicin de libreras. Se puede copiar un smbolo de una librera a otra para

posteriormente modificarlos ahorrando mucho tiempo.

Fig. 29 Eleccin del tipo de tecnologa de diseo

En la siguiente ventana elegimos la forma del smbolo, as como el origen de referencia y

el emplazamiento del nombre del componente.

Fig.30 Eleccin del tipo de smbolo

Posteriormente escogemos los estilos de pines y de texto, y accedemos a la siguiente

ventana done elegimos las caractersticas de diseo del smbolo esquemtico.


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Fig.31 Caractersticas de los pines

En este caso no es de gran importancia el ser muy precisos con la distancia entre pines o

longitudes de los pines, etc. Ya que este smbolo simplemente se utiliza para el diseo

esquemtico.

Finalmente le llamamos LM3914 y lo guardamos en la librera que habamos creado.

Para poder utilizar realmente el smbolo hay que crear el componente (en la

siguiente prctica realizaremos la footprint de dicho componente).

Ahora crearemos el componente que utilizaremos en el esquemtico

File Libraries Components (pestaa)

Clicamos en New Item, ponemos nombre al componenteLM3914, default reference U

(la forma que va a llamar al smbolo, por ejemplo R para resistencias), como Schematic Symbol

escogemos el LM3914 creado anteriormente y deseleccionamos el PCB Symbol puesto que de

momento no hemos creado ninguno.


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Fig. 32 Men de creacin de un nuevo componente

Pulsamos Ok y accedemos al men correspondiente, desde el cual podemos realizar las

modificaciones que consideremos oportunas. Guardamos y salimos de las libreras.

Nos quedar algo parecido a la figura 33.


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Fig.33 Smbolo esquemtico del LM3914 creado


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PARTE 4: MODIFICANDO EL PROYECTO Vamos a aadir un bloque nuevo al proyecto.

Fig. 34 Bloque nuevo: sealizacin

Con el LM3914 que hemos diseado anteriormente vamos a hacer una sealizacin en

funcin del voltaje que nos llegue de la seal sensado. El LM3914 se comporta como un divisor

que compara la seal de alimentacin de Vd+ con la seal que nos llega de sensado, y tras

dividir en 10 el rango de los valores lmite hace que se enciendan los Leds correspondientes.

Para no distorsionar la seal sensado introducimos un amplificador como seguidor de tensin.

Fig. 35 Seguidor de tensin

Creamos una nueva hoja de diseo esquemtico y le llamamos sealizacion. Realizamos

el diseo anterior. Al igual que hemos realizado anteriormente, lo realmente importante al

introducir una nueva hoja en un proyecto es llamar de la forma adecuada a las Net, para que el

programa reconozca todas las uniones correctamente y se acople de forma adecuada esta

nueva hoja.


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En este caso los valores del voltaje de los pines correspondientes se han obtenido

mediante resistencias. Se ha optado por emplear smbolos de From y To para una mayor

sencillez, y llamar a las Net de una forma que se entienda claramente. Para la sealizacin se

han empleado una serie de Leds (librera discrete). El resultado es el mostrado en la figura 36.

Fig. 36 Esquemtico del bloque sealizacin

Aadimos esta nueva hoja al proyecto, tal y como se ha realizado anteriormente. El

programa nos vuelve a mostrar los mensajes de advertencia. En este tipo de preguntas

pulsaremos en todas Yes, para que no se sobrescriban nombres de componentes diferentes.

Fig. 37 Advertencia sobre componentes cuyo nombre est duplicado


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Fig. 38 Advertencia sobre Net cuyo nombre est duplicado

A este tipo de preguntas contestaremos tambin Yes, porque as el propio software

entiende las uniones que queremos realizar que las Nets llamadas de igual forma son

realmente la misma.

Ahora el proyecto ya est completo y correctamente realizado.

SIMULACIN No es objetivo de esta prctica, pero siempre que se realiza un diseo electrnico, antes

de comenzar a implementarlo se debe simular para chequear su correcto funcionamiento.

DesignSpark PCB no contiene simulacin propia, pero s da la opcin de crear un fichero

de simulacin para luego utilizarlo con otro software especfico.

Output Spice Simulation Output

Fig. 39 Men de creacin de ficheros para simulacin en otro software


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En la ventana desplegable de la figura anterior observamos los distintos ficheros de

simulacin que podemos crear.

CONCLUSIONES En esta prctica se han realizado diseos esquemticos (sensor, histresis, actuador) de

manera independiente. Posteriormente se han unido los diseos para conformar un proyecto,

haciendo especial hincapi en el nombre de las Net (conexiones).

Tambin se ha diseado el smbolo esquemtico de un componente, creando las

correspondientes libreras, a las cuales se podr acceder tambin en prcticas posteriores.

En resumen, se ha aprendido a el manejo bsico de DesignSpark mediante la creacin

de distintos tipos de ficheros esquemticos, componentes y libreras.


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EJERCICIOS PROPUESTOS

1.- CREACIN DE SMBOLO ESQUEMTICO Crear un smbolo esquemtico del componente de RS con referencia 769-2996, que

represente la forma real del componente, guardndolo en la carpeta creada a lo largo de la

prctica con el nombre 769-2996_RGLED. El aspecto final deber ser algo parecido a:

Fig.40 Circuito esquemtico

Fig.41 Smbolo esquemtico creado

Nota: Se recomienda cambiar los ajustes de la rejilla de trabajo para mayor facilidad en

el diseo.

2.- EDICIN DE LIBRERA (EJERCICIO GUIADO) Este ejercicio consistir en editar un componente ya existente. Se tomar el SOT143 al

que se le asignar el esquemtico creado en el ejercicio anterior.

Asignar al componente SOT143 el smbolo esquemtico que tenemos creado.

Libreras Seleccionamos componente Edit


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Fig.42 Men de librera de tipo componentes

Fig. 43 Men de edicin de componente

Se observar el men de edicin de componentes dos ventanas. En la parte inferior

izquierda se representa el smbolo esquemtico, y en la parte inferior derecha para el smbolo

en PCB.

Add Gate

Seleccionamos el smbolo esquemtico que hemos creado anteriormente y lo aadimos


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Fig. 44 Aadir smbolo esquemtico al componente a editar

Finalmente asignamos pines.

Edit Assign Pins 1 to 1

Fig. 45 Asignacin de pines al nuevo smbolo

Si hemos definido correctamente los pines en el smbolo esquemtico, al asignar los

pines del esquemtico con los del smbolo PCB se habrn asignado correctamente el 1 con el 1,

el 2 con el 2, y as sucesivamente.

Podemos seleccionar un pin de cualquier smbolo, tanto esquemtico como

footprint, para comprobar si resalta el pin correspondiente en el otro smbolo y

en el listado de pines.

Para finalizar se le asignar nombre cada pin en la columna Terminal Name. Para ello se

puede acceder directamente al datasheet del componente y llamarle a los pines de forma real.

El programa tambin da la opcin de asignarle a cada pin un tipo de Net, aunque este

concepto se ver en prcticas posteriores. De momento es suficiente con saber que esa opcin

es posible.


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Fig. 46 Smbolo esquemtico y footprint del componente 74LS00_MOD

Finalmente se guarda el componente editado en la librera personal de usuario.

Posible aparicin de mensaje de error

Nos debemos asegurar que a este componente le hemos asignado un nico

empaquetado, del tipo DIL en este caso. Si hubiera asignados ms empaquetados puede dar

error al guardar por lo que se deberan borrar los restantes.

Edit Packages

Fig. 48 Men de paquetes en la edicin de componentes


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3.- REALIZACIN DE DISEO ESQUEMTICO Se va a realizar el diseo esquemtico de un cruce de semforos. Se expone a

continuacin una breve descripcin del mismo y su esquema, simplificado en su gran parte,

utilizando smbolos esquemticos del tipo FROM y TO. Recordar, como se explica a lo largo de

la prctica, la gran importancia de denominar correctamente a las Net para que luego el

programa, a la hora de realizar el diseo del PCB realice correctamente todas las conexiones.

Como ayuda para comprobar que hemos realizado correctamente el diseo est la

opcin Display Net Name, que indica el nombre de cada Net.

Modo de funcionamiento

Se utiliza el circuito integrado 555 configurado en modo astable (Ver Anexo). Con los

valores adecuados de R1, R2 y C1. El pulso de salida del 555 se manda al pin 14 del contador

binario 74LS93 como se muestra en la figura inferior.

El tiempo de configuracin actual del LM555 es aproximadamente de 1 segundo, con los

valores indicados en la figura por lo que el tiempo de cuenta de la secuencia de salidas del

contador tendr 16 segundos (Ver anexo).

Verde: 6 segundos.

Amarillo: 2 segundos (el color amarillo se conseguir mediante la iluminacin

simultnea del verde y el rojo).

Rojo: 8 segundos.

Estos tiempos se pueden variar cambiando los valores de las resistencias R1, R2 y/o el

condensador C1. A mayor resistencia y mayor capacitancia mayor el tiempo de cambio entre

luces.

Fig 47 Esquemtico de los circuitos temporizador y contador


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Las salidas del contador binario se conectan a un circuito digital formado por dos

integrados 74LS00, cada uno de ellos compuesto por 4 compuertas lgicas NAND, que

manejan los 2 mdulos RGB del ejercicio anterior (ms concretamente los leds rojo y verde).

Se pide:

- Dibujar el esquemtico de la figura anterior creando todas las Nets necesarias.

- Disear el circuito digital que controle los led que aparecen en la figura inferior. El

circuito de control de cada led (LED1...LED6) del circuito inferior. El circuito de

control estar formado por puertas lgicas NAND (integrado 74LS00).

- Dibujar el esquemtico correspondiente a todo el circuito asignando las

correspondientes Nets de la forma ms clara posible.

PARA LA REALIZACIN DEL GUIN DE PRCTICAS SE DEBERN ENTREGAR LOS ARCHIVOS

DEL PROYECTO CON EL ESQUEMTICO DEL EJERCICIO 3 Y LAS LIBRERAS DE SMBOLOS Y

COMPONENTES DE LOS EJERCICIOS 1 Y 2 ADEMS DE LA RESOLUCIN DEL CIRCUITO DIGITAL

DE CONTROL DE LOS LEDS.

TODO ELLO SE DEBER ENVIAR EN UN NICO ARCHIVO .ZIP A TRAVS DE LA TAREA

CORRESPONDIENTE EN MIAULARIO


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ANEXO(555)

Ms informacin en las hojas de especificaciones.


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ANEXO(74LS93)

Ms informacin en las hojas de especificaciones.

Documents

Introuccion Pcb