Prezentace "Úvod do předmětu A3B35APE Aplikovaná elektronika"

Prezentace "Úvod do předmětu A3B35APE Aplikovaná elektronika"

Předmět A3B35APE
Aplikovaná elektronika
Přednášející: Ing. Martin Hlinovský, Ph.D.
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/
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.
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
Osnova cvičení (6. až 14. týden):
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.
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.
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.
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 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
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
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 DVD - umožňuje po registraci stáhnutí demo verze
Vybavení laboratorního pracoviště
pro osazování, pájení a oživování plošných spojů
Vybavení laboratorního pracoviště
pro osazování, pájení a oživování plošných spojů
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
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
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 [email protected], v předmětu emailu 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.
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.