eagle tutor 4.11

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UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGOFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

DISEO Y FABRICACION DE CIRCUITOS IMPRESOS MEDIANTE UNA PC

VICTOR HUGO CHAVEZ URBINA CARLOS MANUEL SNCHEZ GONZLEZ

MORELIA, MICHOACAN A 09 DE NOVIEMBRE DE 2004.

RESUMENEl Eagle es un editor de gran ayuda para el diseo de circuitos impresos en placas como son: la baquelita, placas fenolicas y la fibra de vidrio. El programa posee un panel de control a partir del cual se puede editar: Un circuito esquemtico (archivos .sch) Un circuito impreso (archivos .brd) Una librera de componentes (archivos .lbr) De esta manera el programa permite dibujar circuitos y generar cada una de las caras de un circuito impreso como as tambin plantilla de perforaciones y mscaras de soldadura. El programa provee de una amplia gama de libreras de componentes, conectores, sensores, etc. y permite la generacin de nuevas libreras cuando no se dispone de algn componente en las libreras existentes. En el Eagle se tiene contenido el procesador Cam, el cual nos proporciona la generacin de archivos Gerber que nos permite quitar el cobre que no se utilizar de una placa impresa, y la generacin de archivos Excellon que nos permite la perforacin de dicha placa en las terminales de los componentes electrnicos que han de ser montados en ella. La funcin Pad nos permite determinar el dimetro de dicha perforacin. El KCam es un software usado para tallar, perforar, grabar y cortar una placa. Una amplia variedad de caractersticas son disponibles para realizar funciones tpicas. Las aplicaciones tpicas para el KCam incluyen rutas, diseo en 3D, diseo y taladro PCB, y recorte de plasma. El software KCam permite al usuario programar sus trayectorias usando el redactor de Gcode, o la importacin DXF, archivos Excellon, archivos Gerber. Crea las muestras y las placas usando los archivos Gerber y Excellon generados en el procesador Cam del Eagle e importa su trabajo en KCam. 2

En este trabajo se usan motores de pasos, los que son controlados desde una PC por medio de una tarjeta de control a travs de un puerto paralelo. Los motores de pasos (PaP) difieren en gran medida de los motores que todos conocemos de CC (corriente continua). Al aplicar a sus bobinas una secuencia de impulsos elctricos stos giran sobre su eje un ngulo fijo, este ngulo recorrido que depende de las caractersticas del motor, se le llama paso, de forma que se puede controlar, mediante un circuito electrnico, la cantidad, velocidad y sentido de los pasos. Hay dos tipos bsicos de motores PaP, los BIPOLARES que se componen de dos bobinas y los UNIPOLARES que tiene cuatro bobinas. Externamente se diferencian entre s por el nmero de terminales externos. Los bipolares solo tienen cuatro conexiones dos para cada bobina y los unipolares que normalmente presentan seis cables, tres para cada bobina, uno de los cuales es un tap central; aunque en algunos casos podemos encontrar motores unipolares con cinco cables, bsicamente es lo mismo, solo que los taps estn conectados entre s ya que son comunes para los dos pares de bobinas. El control de estos motores para aplicaciones donde se requiere una gran exactitud debe proporcionar un movimiento sincronizado de acuerdo a la necesidad de la aplicacin de tres motores para tener un sistema de movimiento en tres dimensiones (X, Y, Z). La herramienta utilizada para el corte y perforacin, se le denomina comnmente Herramienta de Corte, que es una simple y sencilla herramienta como puede ser un taladro, una cortadora, etc. Esta herramienta es movida mediante un mecanismo de precisin en tres ejes, el mecanismo mueve la herramienta mediante motores de pasos, servomotores de cd, etc., en el caso de este proyecto utilizamos un mecanismo con motores de pasos. El mecanismo utilizado en este proyecto est compuesto por una base mvil de cinco travesaos (eje X, Y, Z), en el cul cada uno tiene un motor de pasos bipolar montado, que son lo que nos permiten el movimiento de la herramienta de corte a lo largo de los tres ejes Cada motor de pasos debe tener una tarjeta de control, la cul controla la corriente que pasa por los devanados del motor, y por consiguiente al controlar la corriente y mantenerla constante, tambin se mantiene constante el par del motor. 3

PREFACIOEl objetivo de este trabajo es presentar el mtodo mediante el cual se puede disear y fabricar placas de cobre impresas, ya sea baquelita, placa fenolica, fibra de vidrio, etc. para uso de prototipos electrnicos en serie mediante el uso de la computadora personal (PC). Para esta aplicacin se uso el Eagle que es un editor de circuitos impresos, con el que podemos crear el circuito que se desea imprimir sobre la placa para alguna aplicacin real; este programa nos permite imprimir en la placa las conexiones entre los diferentes componentes electrnicos que se van a interconectar, a estas conexiones les llamamos pistas; tambin el programa nos permite marcar las terminales de cada componente donde deben de ser agujeradas para el montaje de ellos. Otro software utilizado en este trabajo es el KCam, el cul nos permite a travs del puerto paralelo dar instrucciones a la herramienta que vamos a necesitar para la manufactura, que se mueve en 3 dimensiones para realizar la tarea indicada (perforar, cortar y tallar el cobre que no vamos a ocupar de la placa). El KCam realiza sus tareas leyendo y ejecutando una lista de cdigos contenidos en dos tipos de archivos (para este proyecto) que son: los archivos Gerber y los archivos Excellon; los archivos Gerber son utilizados para quitar el cobre que no vamos a utilizar en la placa, y los archivos Excellon son los que contienen la lista de perforacin de la placa. Estos archivos (Gerber y Excellon) son generados a partir del Procesador Cam contenido en el editor Tagle. Una vez instalado y configurado el software completo, es decir, el editor de circuitos Eagle y el software de manufactura, es importante mencionar que este trabajo no sera posible realizar

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sin la presencia de algn mecanismo, pues a travs de este, la PC va a posicionar a lo largo de los tres ejes a la herramienta utilizada para cortar, perforar, y tallar el cobre de la placa.

En este trabajo utilic motores de pasos bipolares como base de mecanismo que estn conectados a la PC por medio de un control de motores de pasos conectado al puerto paralelo. Una buena razn por la que utilic motores de pasos es por su gran exactitud entre cada paso. Como sabemos, los motores de pasos son los adecuados para este tipo de trabajos debido a que su resolucin nos permite el desplazamiento de la herramienta en pasos muy pequeos.

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CAPITULO IDESCRIPCION DE LOS COMPONENTES DEL PROYECTO

Diseo de circuitos impresos por computadora mediante el: EAGLE Para Windows 95/NT Versin 4.11 El Eagle es un software de gran ayuda para el diseo de circuitos impresos en placas como son la baquelita, placa fenolica, fibra de vidrio. El programa posee un panel de control a partir del cual se puede generar o editar:

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Un circuito esquemtico (archivos .sch) Un circuito impreso (archivos .brd) Una librera de componentes (archivos .lbr) De esta manera el programa permite dibujar circuitos esquemticos y generar cada una de las caras de un circuito impreso mediante el ruteo convirtiendo un *.sch a un *.brd, como as tambin plantilla de perforaciones y mscaras de soldadura. El programa provee una amplia gama de libreras de componentes, conectores, sensores, etc. y permite la generacin de nuevas libreras y la edicin de las libreras existentes. Requerimientos del sistema EAGLE es un potente editor de grficos y esquemas para el diseo de placas con una computadora personal. Para un correcto funcionamiento de EAGLE los requerimientos mnimos del hardware son los siguientes: PC compatible (486 o superior) con Windows 95/98, Windows NT/2000 o Linux basado en el kernel 2.x, libc6 y X11 con un mnimo de color de 8 bpp Disco duro con 50 Mbyte libres como mnimo. Resolucin grfica mnima de 1024 x 768 pxeles (800 x 600 con el menor nmero de restricciones posible) Ratn, a ser posible, con 3 botones.

Caractersticas de EAGLE Versin Profesional 7

General rea mxima de dibujo 1.625 x 1.625 mm (64 x 64 pulgadas) Resolucin 1/10.000 mm (0.1 micras) Rejilla en mm o en pulgadas Hasta 255 capas a colores definidos por el usuario Ficheros de comando (ficheros Script) Lenguaje de usuario similar al C para la importacin y exportacin de datos Edicin de libreras sencilla Visor de libreras con potentes funciones de bsqueda Distincin entre las caractersticas de una misma familia (p. e. 74L00, 74LS00) Generacin de grficos de salida as como fabricacin y pruebas con el procesador CAM mediante el lenguaje propio del usuario Listado por impresora va controladores del SO Generacin de listado de componentes con soporte de base de datos Funciones Arrastrar (Drag) y Colocar (Drop) en el Panel de Control Funcin automtica de copias de seguridad

Editor de Placas Soporte completo en SMD Soporte completo en multicapas (16 capas de seales) Comprobacin de las reglas de diseo para placas (p. e. traslapas, medidas de pistas o Lneas de conexin) Conductores de cobre (para conexin a masa) Soporte en variedad de encapsulados

Mdulo Esquemtico Hasta 99 hojas por esquema Posibilidad de trabajar alternativamente con el esquema y con la placa Generacin automtica de la placa Generacin automtica de las seales de alimentacin Verificacin Elctrica (se verifican errores entre los esquemas elctricos y de lneas de 8

Conexin)

Mdulo Autoruter Totalmente integrado en el programa bsico Utilizacin de las Reglas de Diseo de lneas de conexin Cambio del modo manual al automtico en cualquier instante Algoritmo ripup&retry Estrategia de los factores de costo definida por el usuario Rejilla de dibujo mnima de 0,02 mm. Sin restricciones de posicionado Hasta 16 capas de seal