Jump to content
Mihai3

Cum se proiectează traseul de masă al unui circuit ?

Recommended Posts

Posted (edited)

Să presupunem că am o schemă și doresc să îi realizez un PCB. După ce am desenat schema in KiCad am mers la aranjarea componentelor pe placă. Placa va fi cu o singură față (bottom).

Am citit un articol despre realizarea traseelor de masă, și am observat că metoda este cea în ”stea”, adică, ca în poza atașată.

1. Dar, eu am cele 2 stabilizatoare (7812 și 7805) și lângă stabilizatoare trebuie să fie conectate și condensatoarele de filtrare (cele ceramice și cele electrolitice). În acest caz cum trebuie să trasez masa ? Am decis că, stabilizatoarele nu vor fi montate pe placă ci vor fi conectate la placă cu conductoare, stabilizatoarele fiind montate pe un radiator (cu toate că se încălzesc foarte puțin).

2. De la punctul comun de masă, voi desena un traseu pentru Arduino. În cazul acesta, pe acest traseu de masă, pot să conectez toate punctele de masă ale lui Arduino și masele condensatoarelor C6 și C7 ?

3. Masa lui LM358, poate fi conectată la același traseu de masă pe care se conectează și masa de la termocuplu și cea de la potențiometru (RV1) iar apoi traseul să meargă la punctul comun de masă ?

4. Masele componentelor de la circuitul de comandă al Mosfet-ului pot fi conectate pe același traseu, iar apoi acest traseu să meargă la punctul comun de masă ?  

5. Cum trebuie să fac astfel încât să am plăcuța (PCB-ul) de dimensiuni cât mai mici ?

Vă mulțumesc.

ground_picture.jpg

schema_Arduino.png

Edited by Mihai3

Share this post


Link to post
Share on other sites

"Am citit un articol despre realizarea traseelor de masă, și am observat că metoda este cea în ”stea”, adică, ca în poza atașată. "

Nu neaparat sau prea des, traseele de masa trebuie sa fie cat mai scurte si sa suporte curentii care trec prin ele. De multe ori traseele de masa "urmaresc" schema electronica. Au fost destule cablaje expuse, poti observa cum au fost proiectate. Modelul expus de tine se foloseste in general pentru curenti mari.

Share this post


Link to post
Share on other sites

In primul rand, am vazut destul de multe "pareri" mai mult sau mai putin avizate, inclusiv din forumuri straine, in care se abordeaza la rutarea PCB metoda din imaginea de mai sus, desi in foarte multe cazuri, un plan general ar oferi aceleasi rezultate. Si ca sa justific ultima precizare, va rog sa priviti desenul urmator:

Metode de rutare a traseelor de masa in electronica.jpg

Foarte multe persoane care creeaza layout-uri PCB, la inceput de drum mai ales si chiar mai tarziu, trec cu vederea faptul ca "steaua de trasee PCB" creeata se conecteaza la un cablu care duce in majoritarea cazurilor la masa sursei de alimentare; cablu care poate fi privit ca un poligon sau copper plane PCB de sectiune mai mare. Facand o analiza a caderii de tensiune pe portiunea notata cu "Lc" in imaginea de mai sus observam ca insumarea curentilor provoaca o cadere de tensiune, sa-i spunem "Uc", care poate fi mai mare decat cele individuale 1...6. Deci, si celelalte trasee PCB de grosimi, sa presupunem identice pentru usurarea calculului, provoaca fiecare o cadere de tensiune U1 pana la U6, deci U1=U2=...=U6. O analiza cat de mai corecta ar trebui facuta tinand cont de grosimea stratului de Cu de pe cablaj (de regula 1Oz=35um) si de caracterul reactiv (capacitiv sau inductiv) a traseelor 1...6. Din acest motiv, trebuie retinute urmatoarele:

1. daca proiectam un layout PCB pentru un circuit al unei surse de alimentare de c.c. (sursa liniara, deci nu in comutatie), in peste 99% din cazuri recomand metoda B;

2. daca proiectam un layout PCB pentru un circuit care lucreaza in frecventa, trebuie aplicata metoda C. Chiar si in audiofrecventa metoda C functioneaza foarte foarte bine.

In ceea ce priveste problema adusa in discutie in cadrul acestui topic, va recomand un layout folosind metoda C de mai sus astfel:

- poligonul GND se va creea pe pad-urile sectiuni de alimentare cu acele 7805 / 7812 (capacitoarele de decuplare se vor amplasa cat mai aproape de pinii stabilizatoarelor de tensiune mentionate anterior);

- din poligonul GND veti pleca cu un traseu dedicat catre pinii senzorului de masura (termocuplu), respectiv cu un traseu separat catre alimentarea Arduino. Traseul de masa dedicat plecat din acelasi poligon va merge si la LM358.

Un alt sfat util tuturor celor care vor sa faca cablaje imprimate pe calculator este acela de a grupa in schema etajele (alimentare, MCU, senzorii etc) iar aceste grupuri de piese electronice sa fie amplasate tot grupat pe suprafata PCB (adica intr-un colt, sectorul de alimentare, intr-o parte partea MCU etc.). De asemenea, pentru a nu avea erori de masura mari, in cazul pinilor ADC a MCU, si in acest caz va trebui acordata o atentie deosebita rutarii. Sunt metode cand se poate lucra cu un poligon de masa neuniform decat de a ruta 3 trasee PCB din poligon spre trei puncte (numarul de trei fiind in aceasta exprimare doar un exemplu). Deci, deprinderile aceste le veti dezvolta in timp pe masura ce creeati mai multe proiecte de layout-uri PCB. Important e sa nu va lasati batut si sa aveti si rabdare ca rezultate deosebite nu se obtin peste noapte.

  • Thanks 2

Share this post


Link to post
Share on other sites

@donpetru foarte frumoasa explicatia si desenul mai ales... jos palaria ! :hi:

@Mihai3 , prezinta o imagine cum ai asezat piesele pe suprafata cablajului respectand indicatiile adminului si apoi trage un copper plane pe GND pe partea de alimentare sau mai bine zis un poligon, ca copper plane pe GND se traseaza pe tot cablajul si nu e nevoie in cazul asta. Vezi sa dispui conectorii in colturile cablajului sau unde crezi ca sunt necesari. Dupa aia vor veni si alte sfaturi. Succes la rutat. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Am încercat să fac ceva, ceva... 

traseul de masa.JPG

schema_Arduino.png

Edited by Mihai3
atasat schema

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mult mai bine ati asezat piesele, atat in foaia trasarii schemei electronice cat si cea de PCB. De fapt, modul cum ati asezat schema este chiar ... profi !! Felicitari.

La PCB-ul trasat am facut cateva observatii in imaginea de mai jos pe care va recomand sa le implementati si sa reveniti cu un layout mai bun (actualizat). Totusi, analizati foarte bine distantele dintre piese si grosimea traseelor PCB care cred ca multe locuri de pe cablaj e cam mare (grosimea traseelor)!! Cu ce latime ati lucrat in programul KiCAD ? Revizuiti si distantele dintre trasee (prea mica in anumite zone)!

pcb kiCAD.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Am refăcut... sper că e mai bine...

Grosimea traseelor care merg de la intrarea de 24V la letcon este de 2mm. Restul traseelor sunt de 1.6mm. 

layout_nr2.JPG

Edited by Mihai3

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nu am momentan instalat KiCAD dar cred ca acel poligon de GND se poate intinde mult mai frumos pe toata suprafata cablajului si chiar anulate insulele neconectate la GND (daca programul are o asemenea facilitate !!!). Deci, mai trebuie exersat la... aspect.

In ceea ce priveste latimea traseelor, in functie de curentul consumat/tranzitat, va recomand sa va orientati catre tabelul prezentat la inceputul topicul acesta:

Si mai cizelati distanta intre pad-uri si trasee sau intre pad-urile unor piese.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Am încercat să anulez insulele neconectate și să cizelez puțin distanța între unele componente, dar traseele aș prefera să rămână la lățimea curentă, pentru că atunci când realizez cablajul fizic (PCB-ul) imprimanta mea are o problemă și nu tipărește corect și mi-e mai ușor să corectez un traseu de 1.6mm decât unul de 0.5mm... În ceea ce privește placa, nu știu dacă are strat de cupru de 18um sau de 35um. Nu știu cum trebuie să fac ca să întind poligonul mai frumos pe toată suprafața cablajului...

Am desenat și un layout care folosește un Arduino Nano. În rest schema e aceeași.

layout_nr3.JPG

layout_nano_nr1.JPG

Edited by Mihai3

Share this post


Link to post
Share on other sites

Am incercat să mai aduc îmbunătățiri. Vă rog să găsiți atașat cele 2 variante de layout, pentru Arduino Uno și Arduino Nano. 

layout_nr4.JPG

layout_nano_nr2.JPG

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Am încercat și în Eagle...

statie_nano_eagle.JPG

Edited by Mihai3

Share this post


Link to post
Share on other sites

In EAGLE layout-ul pare mai reusit si poate reprezenta un bun punct de plecare la constructia prototipului. Desi, coturile traseelor PCB se mai pot cizela sau optimiza, in mare parte e reusit. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Am realizat in Eagle și varianta cu Arduino Uno. Pe aceasta aș dori să o construiesc. Aștept părerea dvs. 

Vă mulțumesc.

 

 

layout_uno_nr5.JPG

Edited by Mihai3

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Am încercat să refac o porțiune din layout. Am mutat tranzistorul de putere din partea dreaptă în partea stângă iar bobina și condensatorul din partea stângă în partea dreaptă. La layout-ul vechi am găsit o problemă și anume faptul că conectorul USB de la Arduino venea direct peste condensatorul de 4700uF. Astfel am mutat condensatorul și acum e în regulă. Varianta aceasta de layout aș prefera să o construiesc, dacă e în regulă. 

 

layout_uno_nr6.JPG

Edited by Mihai3

Share this post


Link to post
Share on other sites

Da, mult mai OK decat celelalte versiuni.

Totusi, e bine sa va formati de la inceput niste deprinderi in ceea ce priveste distantele dintre traseele PCB care daca sunt foarte foarte mici acestea nu pot fi reproduse de orice firma care produce cablaje imprimate sau pot conduce la costuri de executie suplimentare (plus ca distantele mai potrivite dintre trasee va ajuta mai bine la o corodare mai rapida). Ar mai trebui sa lucrati si la coturile traseelor PCB, asa cum va spuneam mai sus; la latimea acestora (am citit partea cu imprimanta mentionata mai sus) pentru ca traseele mai subtiri se imprima mai bine si mai repede (acolo unde se pot folosi trasee subtiri).

In rest, mult succes. Si reveniti cat de curand cu cateva imagini reale cu placa rutata.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...

Important Information

We use cookies and related technologies to improve your experience on this website to give you personalized content and ads, and to analyze the traffic and audience of your website. Before continuing to browse www.tehnium-azi.ro, please agree to: Terms of Use.