Altium Designer first project

Visits: 231

Эта статья подразумевает, что у вас установлен и настроен Altium Designer как описано в статье  Altium Designer my setup system and project structure. 

Обратите внимание! Библиотека постоянно обновляется, загрузите последнюю версию!

И подразумевается, что у вас есть начальные знания по интерфейсу САПР. И тут я не описываю причину выбора того или иного компонента неоговорённого в задании. И практически не уделю внимания принципам и приёмам расстановки компонентов. В этом примере в основном делается упор на схемотехнику и как итог плата под корпус заданного размера. Цель статьи показать как можно начать работать в Альтиуме и создавать схему c использование БД от Catcatcat.

С чего начинается проектирование – с техзадания. Чем грамотнее и продуманнее поставлена задача, тем эффективнее её выполнение, но чаше все ни так.

Вот например такое задание состоящее только из описание (в таком ТЗ подразумевается, что схемотехник уже в курсе).

1. Таймер (функции пропускаем).
2. Питание 230 вольт переменного тока.
3. Два входа изолированных на 230 AC.
4. Выход – “сухой контакт”, ~1kAV
5. MCU PIC16F616T-I/SL
6. Два LED для внутренней индикации по требованию разработчика
7. Независимое подключение для дебаггера.

Первое с чего начинаем это открываем Altium Designer и создаём проект. Тут я хочу описать как воспользоваться с шаблонами проетов которыя предлагаю. Для этого начнём с создания рабочей группы.

Всегда для нового проекта начинайте с создания рабочей группы это избавит вас от бардака.

Далее созданим проект групп в папку C:\Project\Project_Altium\Project_Group и дополнительно выберем год и месяц для порядка, у вас должно быть выглядеть так C:\Project\Project_Altium\Project_Group\2023\02 где последние две цифры текущий месяц года.

Дадим понятное название группы (но рекомендую делать как можно короче).

Создаем новый проект, так же не забываем об имени проекта и обратите внимание на место хранения проекта.

Когда все это настроим давим на кнопку создать.

Мы получим проект с избыточностью для нашего задания:

Из задания нам подойдёт проект для двухсторонней печатной плате. По этому  удалим лишние файлы:

После удаление лишних файлов у нас должно быть такое:

Переименуем файл платы под название нашего проекта.

Получим такой вид:

Проект подготовлен, не забудьте сохранить его.

Настройка проекта.

Откроем лист ProjectDescription.SchDoc это лист с основным описание проекта, тут вы увидите мои настройки вам необходимо изменить на ваши параметры для этого откроем панель опцией проекта:

Основное написание функций сделано на этом листе.

Настройка названия проекта

Выполним изменение названия проекта, версии проекта, название платы проекта (в проекте может быть не одна плата, но у нас будетодна) и версию платы. Нажмем Ок и на самом листе изменим в текстовом поле описание проекта.

При этом вы можете обратить внимание, что значение в рамках также будет изменено автоматически.

Предварительная настройка закончена, теперь для чего все остальные листы;

ProjectDescription.SchDoc – на этом личте можно разместить ссылки на дополнительные документы для этого проекта или описать выполненные изменения. Ссылки очень удобны когда это делается в любом облачном сервисе.

Assembly.SchDoc – на этом листе уже добавлены необходимые компоненты для сборки и монтажа платы.

Functional Diagram.SchDoc – на этом листе появиться функциональная схема нашего проекта, что очень удобно для понимания.

Я рекомендую разбивать проект на простые узлы , что даст возможность качественного анализа схемотехники делать прямо на листах описания узла и приводить необходимые расчёты.

Начнём с MCU, для этого создадим новый лист.

У нас появиться новый лист сохраним его и дадим имя MCU. После чего откроем лист Functional Diagram.SchDoc и добавим на него символ листа, откроем свойства листа

и привяжем символ к листу

Обратите внимание как измениться после этого иерархия проекта

Отроем лист MCU.SchDoc и начнём добавлять компоненты, MCU ищем в базе MCU.

Выбрав MCU добавим интерфейс дебаггера и все необходимые компоненты для работы с микроконтроллером. Будет так:

Я конечно увлёкся с пояснительным описанием, но это всё-таки учебный проект.

Откуда беруться компоненты СМД резисторы из базы IPC-7351chipRESC, конденсаторы из базы IPC-7351chipCAPC, ферриты из базы IPC-7351chipFERB, диоды из базы Led. Более подробно можно рассмотреть скачав PDF проекта или загрузив проект. Для перенумерований компонентов рекомендую использовать процессе разработки проекта с нуля использовать последовательность T-A-N.

Создав схему с микроконтроллером мы выполнили пункт 5 техзадания. Теперь добавим лист в котором выполним пункт 2 по питанию устройства. Выполним все процедуры с символами листов на листе  Functional Diagram.SchDoc и мы получим следующий вид проекта.

Сохраним проект.

Откроем лист проекта POWER.SchDoc и из библиотеки Transformer добавим AC/DC модуль. Из библиотеки Inductors фильтр питания, соединитель из библиотеки ConnectorWireToBoard.

В результате получим:

Теперь перейдем формирователю входных сигналов, это должно быть устройство с гальванической развязкой. Создадим лист под именем INPUT. Добавим лист символ на лист функциональной диаграммы. Нарисуем резисторный делитель оптопары, выберем для работы в сети переменного тока. Добавим схему сглаживания пульсаций для получения постоянного сигнала от переменного напряжения.

Чем интересны AC/DC преобразователи фирмы HI-LINK тем, что они могут работать в любом точке земного шара, они сертифицированы для работы в любых сетях переменного напряжения, Более того он могут работать от сети постоянного тока. Имеют защиту по перегреву, по превышению напряжения и от короткого замыкания.

Почему 4 резистора на 27к, а не один на 160? Потому, что каждый резистор позволяет выдержать всего 200 воль, для постоянного уровня у нас 230 переменного, это амплитудная составляющая достигает 320 вольт (и более). По этому я гарантированно беру 4, с учётом рассеиваемой мощности 1 ватт на 4 резисторах.

Немного пояснения как получается постоянный уровень, для MCU.

При подаче входного напряжении точка 1 на выходе оптопары формируются импульсы, точка 2, т.к. разработчик хочет видеть на входе MCU постоянный уровень, мы формируем интегрирующую цепочку R5/R10/C7, которая за время когда транзистор оптопары закрыт не даёт возможности напряжению подняться до уровня когда MCU будут считать его высоким. Тока 4 как MCU будут видеть входной сигнал.

Теперь добавим лист в котором мы нарисуем выполнение пункта 4 Выход – “сухой контакт”, ~1kAV

Назовём лист OUPUT. И добавим его на лист диаграмм.

Для рисования схемы используем снипеты, откроем панель Design Reuse, в поисковой строке введем out и добавим компонент реле с мосветом.

Давим на три дочки или на кнопку выбирает команду добавить:

Получим, уже готовую схему! Добавим порт, учтём это это должен быть вход. Надо будет изменить напряжение питания на 5,0 вольт и выбрать аналогичное реле на 5 вольт. Переномеруем и обновим компоненты из библиотеки. Получим.

Теперь обновим диаграмму, необходимо добавить порты, для этого выберем символ и выполним синхронизацию.

Это сделаем для всех листов в которых мы нарисовали символы портов. Получим такое:

Добавим связи.

По схеме мы нарисовали один канал, а нам надо два. Для это есть один метод, для этого мы на функциональной диаграмме сделаем копию листа (только на диаграмме).

И если вы все сделали как я описал, выполните проверку схемы (команда C-C), вы должны получить в панели сообщений.

Обратите внимание, хотя нарисован 1 канал, реально их будет 2, предусмотрительно изменим десигнатор листов, я делаю как можно меньше букв, если лист для канала. Обрати внимание на лист INPUT.

Если со схемотехникой все в порядке, стоит обратить внимание на плату. Для начала войдём в настройки проекта откроем закладку Генератора классов и оставим генерирование комнат только для листа INPUT (если отключено генерация классов, комната также не создаётся на плате).

Плата.

Плата делается по корпус в котором она будет установлена. Я чтобы долго не думать выберу корпус который есть в наличии в магазине Ворон. Это

Естественно этот корпус немного великоват, но это же учебный проект (степ модель платы вы найдете в проекте).

Отроем плату, мы увидим:

Нажмем клавишу 3 и увидим нашу бушующую плату в 3D.

Теперь нам надо добавить или нарисовать контур нашей платы, что бы она могла нормально поместиться корпусе. Один вариант берем чертеж и рисуем плату в слое Board, второй вариант, что буду я показывать берем 3D модель платы и преобразуем её в нашу плату.

Это требуемые размеры платы, это нарисовано в Autodesk Inventor из него я получаю степ модель платы. После чего в Altium Designer в режим 3D платы нажимает клавиши P-O откроется окно проводника надо выбрать файл PCB_SC1000.stp (или PCB_SC1000.x_b) и загрузить его.

На картинке показан альтернативный вариант загрузки модели платы.

Наша плата будет повернута по 90 градусов для в поле X введем значение -90 градусов (минус это только для этой степ модели, с другой стороны я сделал выступы по этому нижняя сторона даст полный размер платы).

В итоге мы имеем модель платы:

Нам необходимо превратить модель в плату, для этого:

Выполним формирование платы по степ модели D-S-B или как на картинке:

Кликаем по 3D модели.

Отключим скрытие модели.

Перевернем 3D модель на другой стороне сделаны выступы, чтобы было видно где можно размещать соединители.

Теперь переходим до самого интересное это перенос компонентов со схемы на плату. Для этого есть так же два метода. Один когда вы находитесь в схеме вы должны экспортировать компоненты, когда на плате импортировать. Но так как мы на плате сделаем импортирование:

Компоненты перенесённые на плату.

Нажмем клавишу 2 и перейдем в 2D режим. Настроим начало координат E-O-S:

Удалить старый контур платы и добавим новый контур платы и выполним операции добавления нового контура платы, обратите внимание на толщину линии и слой:

Приблизим край платы и мы увидим новый контур нашей платы.

3D модель платы можно удалить, она больше не нужна и начнём расстановку компонентов. Измените шаг сетки, для удобства расстановки. С этого момента необходимо выполнить команду переносов компонентов со схемы на печатную плату.

Для этого есть два механизма если вы находитесь в схемном редакторе то надо выполнить экспорт, если на плате, то импорт. Так выглядит вариант экспорта:

Альтиум покажет какие компоненты будут добавлены на плату или в последующие разы, как вы этим воспользуетесь, обновлены. Сделаем добавление (или обновление) нажатим кнопки – Выполнить обновление:

После выполнения добавления компонентов убедитесь, что везде есть 🐦

Если все ок закрываем окно.

Примечание: Да я многое пропускаю, но если описывать каждый параметр, это будет реально долго, а тут надо быстро.

Вы у идите такое, все компоненты будут расставлены с права от платы

или в 3D (клавиша 3)

Рекомендую начать со скрытия десигнаторов графических символов и отделить их от остальных компонентов (десигнаторы GSx). Компонеты в комнах просто перетаскиваем, за комнату, необходимое место на плате. Первый этап будет где-то так выглядеть:

Крепёжные отверстия необходимо совместить с отверстиями на плате, добавить инструментальные отверстия, добавить реперные точки, потом сделать все что надо и только в конце добавить на плату символы, добавить в слое шелкографии надписи, можно вставить картинки.

Первоначально плата может быть выглядеть так:

А окончательно так:

Проверка высоковольтных зазоров:

Вид на плату, возможность просмотра в 3D позволяет не только оценить, как реально выглядит плат, но и увидеть возможные ошибки которые не видны в 2D виде.

Уберём размеры (Shift+C):

Покрутим плату для анализа, что у нас получилось.

Естественно в картинках не расскажешь весь процесс создания и на что необходимо обратить внимание, но это и не входило в задачу этой статьи. Вы можете скачать проект и самостоятельно разобрать его на “запчасти”.

В демопроекте сгенерированы все выходные документы, шаблоны вы можете использовать как основу для своего дизайна, пример документа в PDF для передачи заказчику для ознакомления. Получив такой документ заказчик может повертеть плату изучить схему, т.е. получить максимум информации о проделанной работе и оценить качество.

Несколько кратких рекомендаций:

• после расположения компонентов, в основном это касается соединителей необходимо обратить внимание схему питания, от схемы питания зависит надёжность работы.
• что касается нашего проекта в нем есть высоковольтная зона, что необходимо учитывать для гальванической развязки расстояние между проводящими компонентами.
• Не старайтесь удалять медь с платы, при возможности делаете полигоны, это гарантирует качество и отсутствие деформации.
• Добавляете пояснительные надписи в схему и на плату.
• Не используйте одинаковые соединители для подключения питания и сигналов если ошибка может привести к повреждению устройства.

Я уверен прочитав статью у нас возникнет больше вопросов чем ответов, по этому вопросы приветсвуются.

P.S. Когда вы откроете проект, вы увидите, что схема не совпадает с картинками на сайте, это связано с процессом компоновки платы, одним из принципов это минимальное количество переходных отверстий, если возможно это уменьшить, то приходиться в процессе компоновки, изменить схемотехнику, но благо в 90% с MCU, это возможно и имеет смысл.

Altium Designer first project (RAR) 42.55 MB 74 downloads

Altium Designer first project (RAR) ...

Скачать

Это может быть интересно