Herramienta de diseño Protel

Trabajo Práctico N° 1

Protel

Demostración Teórica

 

Este trabajo práctico tiene como objetivo principal , observar el correcto funcionamiento del protel . Siendo el protel , uno de los programas más importantes en el ámbito laboral para elaborar circuitos electrónicos.

A continuación se verán una serie de vídeos , que nos llevaran paso a paso a crear un circuito electrónico.

 

1) Crear una carpeta en el escritorio y configurar debidamente el Protel

Para comenzar a confeccionar el diseño de nuestro circuito en el protel , primero debemos crear una carpeta en el escritorio , que será la encargada de almacenar todos los documentos de dicho programa . ( En nuestro caso : Laboratorio II se llamará nuestra carpeta )

Luego abriremos el protel para comensar nuestro proyecto y crearemos una base de datos , en la cual debemos colocar el nombre de nuestro proyecto (sin borrar la extensión) . A continuación debemos designarle el destino al archivo y darle OK.

         

2) Crear una documento o archivo Esquemático

En el siguiente vídeo se mostrará como crear un documento o archivo esquemático ( en el cual dibujaremos nuestro proyecto / circuito) . Para ello antes de comensar a dibujarlo , debemos ajustar el formato de hoja de la siguiente manera: 

Menú de opciones Design - Options Standard Style en A4

Por otra parte  debemos seleccionar las librerías correspondientes que usaremos para dibujar nuestro circuito. Cabe aclarar que en la barra izquierda de nuestra hoja de diseño , tenemos las librerías que vienen por default con el programa , por ejemplo : Miscellaneous Devices.lib

Pero en caso de querer trabajar con otra librería , para instalarla se la deberá copiar dentro de la carpeta /Program Files/Design Explorer 99 SE/Library , y pulsando la opción Add/Remove seleccionarla y agregarla al proyecto ( vídeo 3 ) . En nuestro caso nosotros trabajamos únicamente con librerías que nos suministraron los docentes del laboratorio

 ( Lib_Pcb_11V1A.Ddb y  Lib_SCH_11_V1A.Ddb )

Nota: Si seleccionamos alguna de las librerías en la parte inferior aparecerán todos los componentes que se encuentran dentro de las mismas.

   

3) Añadir o remover una librería de esquemático / PCB

A continuación , se verá un vídeo que explicará brevemente como añadir o remover una librería de componentes . 

Para empesar a dibujar nuestro circuito y para luego diseñar nuestro circuito en PCB.

Luego de añadir las correspondientes librerías , ya se está en condiciones suficientes de realizar el diseño eléctrico

 

4) Documentos previos al ruteo de la placa en PCB (Netlist , Bill of Material y Annotate)

Una ves finalizado el circuito esquemático ( luego de haber realizado debidamente los pasos mencionados anteriormente) , es donde se crean una serie de archivos extras que nos permitirán tener un diseño de gran calidad . Estos archivos son los siguientes : El archivo Annotate (Será el encargado de dar una numeración específica a cada componente de nuestro circuito) 

Para activarlo se debe : Ir a la barra de menú de opciones y seleccionar la opción Tools y luego la opción Annotate . Por ultimo se abrirá una ventana y se seleccionará la opcion OK  ( Es un archivo .REP )

El archivo Bill of Materials ( Es el encargado de proporcionarnos una lista de materiales , dándonos incluso también características de c/u de los componentes del circuito a desarrollar)
Para crear este archivo nos dirigimos a :   Report -------- Bill of Material   Seleccionamos la opción Sheet y luego la opción descripción , posteriormente next 2 veces  y finish  ( Este docuemento es .XLS )


El archivo Netlist  ( Es aquel documento fundamental para la creación de nuestros circuitos ) , debido a que es el encargado de realizar automaticamente la conexión de cada uno de los componentes , como lo indica el documento esquemático creado anteriormente

Para aplicarlo se debe: Ir a la  barra de menú , seleccionar Design y allí la opción Create Netlist 

Cabe recordar que si el esquemático está completo ( es decir sin ninguna falla ) el archivo devolverá una lista con un Status que te indicará All macros Validated . De no ser así te indicará los errores que cometiste al dibujar el esquemático.

A continuación se verá un clip que mostrará como crear c/u de los archivos mencionados anteriormente

 

 5) Crear un documento o archivo PCB

En el vídeo que se mostrará a continuación , se creará un documento PCB  en el cual diseñaremos nuestro circuito.

El próximo paso después de crear dicho archivo es : Ordenar los componentes tratando de evitar , la mayor cantidad posible de cruces entre conexiones . Por otra parte debemos seguir las consideraciones eléctricas y mecánicas pensadas previamente para esa proyecto y por ultimo realizar el recuadro a la placa finalizada .

Cabe destacar que  presionando la tecla P y luego T  se realizarán facilmente las conexiones entre los componentes , y que antes de realizar cualquier conexión habrá que asegurarse de  estar trabajando en la capa Bottom Layer

 

6) Crear el Polygon Place sobre el archivo PCB

  

Luego de diseñar nuestro circuito habiendo respetado los pasos previos , es decir : Haber conectado en su totalidad todos los componentes  y haber tenido en cuenta ciertas reglas de diseño como por ejemplo :

• Ubicar los pines en el borde de  la placa al igual que los Reguladores   

• Realizar el recuadro al diseño PCB finalizado 

• Agregarle anclajes a la placa ( Tornillos )

El ultimo paso antes de imprimir el circuito , es aplicar el  Polygon Place

El Polygon Place es una herramienta que nos sirve para eliminar ruido entrante a la placa , conservar mas cobre sobre la misma ( Ahorrandonos tiempo con el proceso del percloruro )  y para generar un mejor contacto eléctrico entre los componentes del circuito.

Para crearlo sobre la placa nos dirigiremos hacia :  El menú Place y seleccionaremos la opción Polygon Place , luego en la ventana que mostrará el programa posteriormente , cambiaremos de la opcion  No Net a GND  y apretaremos sobre la opción OK 

Posteriormente a haber creado el Polygon Place moveremos el cursor y recuadraremos los límites de la placa , creando así un plano que recubrirá la placa

En el siguiente clip se verá como crear el Polygon sobre el circuito

 

 

7) Documento o archivo de Impresión

Luego de tener el circuito completo en su totalidad , lo único que resta para su acabado es  llevarlo a un documento de impresión . 
En donde creamos un documento PDF que nos permitirá imprimir nuestro circuito en el papel fotográfico.

 Para la creación de  dicho archivo se debe realizar los siguientes paso:

Seleccionaremos  la opción de menú File New y allí PCB Printer , a continuación en la ventana que  aparecerá en el documento , seleccionaremos la placa que hemos creado . 

Para luego dirigirnos a la barra Multiplayer Composite Print y dejar solo las siguientes  Bottom layer , Top Overlay y Multilayer . 

Por ultimo debemos hacer click derecho sobre la misma , seleccionar Propieties y luego la opción Black and White y tendremos nuestro documento impreso completa mente terminado

 

 Demostración Práctica

 

¿Cual es nuestro proyecto ?

Nuestro proyecto se basa fundamentalmente en  armar una fuente regulada  que se alimenta con +12V , y nos proporciona 3 salidas de tensiones fijas . Dicho circuito  posee 2 salidas de tensiones positivas ( +5V y +8V ) y una salida de tensión negativa ( -8V )

 

¿Como funciona el circuito ?

La fuente funciona con una alimentación de +12V de tensión continua , que se obtiene mediante el proceso del transformador reductor  es decir  ( 220 V a 12V de alterna ) y luego con los diodos rectificadores que nos transforman la señal de alterna que tenemos en la entrada  en  una señal continua pulsante a la salida . 
Además C1 funciona como capacitor  filtro , reduciendo el ripple de la señal ya rectificada anteriormente.

Los +12V de continua  se distribuyen por 2 lados:

Primero atraviesan el Regulador LM7808 y este se encarga de como dice su nombre , "regular" esos +12V convirtiéndolos en +8V , logrando así conseguir nuestra primera salida de tensión fija al circuito. 
A continuación esos +8V entran en el Regulador LM7805 que se encargará de regular dicha tensión entrante dándonos a la salida una tensión de +5V 

Por el otro lado del circuito los +12V pasan por el Circuito Integrado LM555 , que cumple la función de Timmer y funciona como un oscilador . El mismo entregará a la salida una señal cuadrada ,  que al pasar  por los diodos eliminará los ciclos positivos dejando así los negativos en el circuito .
Los ciclos negativos finalmente pasaran por el Regulador LM7908 ( Regulador de tensión negativo ) que será el encargado de entregar  -8V a la salida del circuito.
Cabe recordar que los capacitores cerámicos actúan en el circuito como acopladores

   

Lista de Materiales 

1. Alicate
2. Pinza de punta
3. Soldador
4. Apoya Soldador
5. Flux
6. Tapper
7. Papel de diario
8. Destorinillador
9. Cloruro Férrico
10. Estaño 60/40 
11. Trapo 

Lista de Componentes

1. 1 Ficha Jack
2. 6 Diodos 1N4007
3. 1 Capacitor de 1000 uF x 25V
4. 3 Capacitores de 334 nF
5. 1 Regulador LM7808
6. 1 Regulador LM7805
7. 4 Capacitores de 110 nF
8. 1 Resistor de 1K
9. 1 Resistor de 2K2
10. 1 Resistor de 10K
11. 1 Circuito Integrado LM555
12. 2 Capacitores de 470 uF x 12V
13. 1 Regulador LM7908
14. 1 Led de 3mm ( Rojo ) 
15. 1 Placa de epoxi de 10 x 10 cm

Circuito Eléctrico del Proyecto

 

 

 

Vistas del circuito 

 

ATWORK

CIRCUITO FINALIZADO CON POLYGON

SERIGRAFIA DE LOS COMPONENTES

MONTAJE DE LOS COMPONENTES

VISTA  3D DEL CIRCUITO

Tiempos de realización del proyecto

• Diseñar el circuito ( depende del usuario )
• Imprimir Circuito ( 5 minutos aproximadamente )
• Planchar circuito sobre la placa ( 15 minutos aproximadamente )
• Cubrir las pistas mal marcadas ( si es necesario ) 15 minutos aproximadamente
• Proceso de Cloruro Férrico ( dependiendo del clima ) 30 minutos aproximadamente
• Pasarle virulana a la placa 5 minutos aproximadamente
• Pasarle Flux a la placa ( convenientemente un día de secado )
• Agujerear la placa , con las mechas debidas ( 1mm y 1/8 para los anclajes ) 10 minutos aproximadamente
• Soldar los componentes 15  minutos aproximadamente
• Probar la placa 10 minutos aproximadamente

 

Consejos para la realización 

de nuestro proyecto

 

• Ubicar los pines siempre en los bordes de la placa , al igual que otros componentes como los reguladores de tensión
• Asegurarse de soldar con sumo cuidado , aquellos componentes que posean polaridad
• Verificar los valores comerciales de las resistencias
• Asegurarse de soldar previamente el zocalo del integrado , antes de soldar el mismo ( debido a que si se llegara a quemar dicho componente , solo habría que sacarlo del zócalo y reemplazarlo por uno nuevo . Evitando así soldar y desoldar varias veces la placa)
• Asignarles disipadores a los 3 reguladores de tensión en caso de desearlo

 

Links de las Datasheet  utilizadas en el proyecto

 

Regulador de Tensión LM 7808: http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/37/54063_DS.pdf

Regulador de Tensión LM 7805: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/LM7805.pdf

Regulador de Tensión Negativo LM 7908: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/unisonic/UTCLM79XX.pdf

Circuito Integrado LM 555 : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm555.pdf

 

 

Conclusiones

Este trabajo practico nos sirvió no solo para mejorar aspectos de diseño , sino también para conocer características y funciones de nuevos componentes ( tales como por ejemplo : El circuito Integrado LM555)

Por otra parte , aprendimos nuevos comandos y nuevas funciones del protel , que nos serán de gran utilidad para realizar los próximos trabajos prácticos a lo largo del año