EAGLE-Apostila-4-1

7/25/2019 EAGLE-Apostila-4-1

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E.L.M.Mehl - Projeto de Placas de Circuito impresso com o softwareEAGLE 4-1

PROJETO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSOCOM O SOFTWARE EAGLE

EWALDO LUIZ DE MATTOS MEHL

4APARTE:OPERAOAVANADA DOSOFTWAREEAGLE

4.1.GERAO DE DESENHOS TRIDIMENSIONAIS DAS PCIS

4.1.1.APRESENTAO E INSTALAO DA EXTENSO EAGLE-3D

Um adendo muito interessante ao EAGLE chama-se EAGLE-3D e foi desenvolvido por Mathias Wieer(http://www.matwei.de/) usando a linguagem de programao do usurio ULPdisponibilizada pelaCADSOFT para usurios avanados. Uma ULP uma espcie de aplicativo que permite que se faamalgumas rotinas automticas com os arquivos do EAGLE. Existe uma srie de ULPs, com as mais diversasfinalidades.

A ULP EAGLE-3Dpermite obter desenhos como da Figura 4.1 abaixo, que alm de se constiturem em umapelo visual interessante, so muito teis na etapa de montagem do circuito eletrnico.

Figura 4.1: Exemplo de imagem obtida com a ULP EAGLE-3D.

Inicialmente devem-se obter os arquivos para a instalao e operao da ULP EAGLE-3D. A Tabela 4.1 aseguir mostra os arquivos necessrios, todos disponveis gratuitamente na Internet.

Arquivo Descrio Site onde se encontra

eagle3d_1_05_27112006.exeArquivo de instalao paraWindows

http://www.matwei.de/

library_images_1_05.zip Imagens dos componentes http://www.matwei.de/

povwin36.exe Programa POVRay para Windows http://www.povray.org/download/

Tabela 4.1: Arquivos necessrios para a operao da ULP EAGLE-3D.

O programa gratuito chamado POVRay(disponvel em http://www.povray.org/) ser usado para fazera renderizao do arquivo e criar a imagem desejada.

Aps a obteno dos arquivos os seguintes passos devem ser tomados:

1) Executar o arquivo eagle3d_1_05_27112006.exe para instalar a ULP. Pode-se instal-la namesma pasta onde se encontra o EAGLE, ou em uma pasta independente.

2) Na pasta onde foi instalada a ULP EAGLE-3D, criar uma sub-pasta chamada img. Nesta pasta deveser copiado todo o contedo extrado do arquivo compactado library_images_1_05.zip. So maisde 1500 arquivos do tipo PNG, que servem para fazer a pr-visualizao dos componenteseletrnicos. Alguns destes componentes esto mostrados na Figura 4.2 e abrangem circuitos

integrados, conectores, soquetes, resistores, capacitores e os demais tipos de componentes usadosna montagem de uma PCI. Apesar do seu nmero elevado, comum que na imagem tridimensionalobtida falte um ou outro componente. Esta a principal dificuldade de se usar o programa EAGLE-


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3D, pois em diversas ocasies o desenho tridimensional da PCI que obtido tem algunscomponentes faltando, como se a placa tivesse sido montada de forma incompleta. A princpio possvel criar um novo componente, mas tarefa muito demorada e que exige conhecimentos datcnica de renderizao de imagens. O melhor a fazer escolher componentes que j estejammodelados. Na seqncia deste trabalho mostra-se como contornar esta limitao.

Figura 4.2: Algumas das imagens de componentes disponveis na ULP EAGLE3D..

Figura 4.3: Detalhe da instalaodos arquivos.

3) Instalar o programa POVRay, executando o arquivo povwin36.exeEmseguida abrir a pasta povray existente na instalao da ULP EAGLE-3D

(ver Figura 4.3 ao lado) e copiar todo o seu contedo para a pastainclude do programa POVRay. Este procedimento evita uma srie deerros quando se tenta fazer a renderizaodo arquivo criado com a ULPEAGLE-3D, que acontecem quando o programa POVRay no consegueencontrar alguns dos mdulos que so necessrios para a criao dasimagens.

4) Em seguida deve-se abrir a pasta include no local onde est instalado oprograma POVRay e selecionar todos os arquivos que tem a extenso.ttf. Estes arquivos so as fontes de caracteres usadas pelo programaPOVRay. Deve-se ento copiar todos estes arquivos para a pasta Fontsna pasta de instalao do Windows. Se isto no for feito, as letras queidentificam os componentes no sero corretamente desenhadas naimagem tridimensional que ser obtida ao final do processo.

4.1.2.EXEMPLO DE USO DA ULPEAGLE-3D

Basicamente o trabalho de obteno da imagem tridimensional consiste nos seguintes passos:

Carregar o arquivo .brdcontendo o projeto da PCI no EAGLE.

Acionar a opo ULP no EAGLE e escolher o arquivo apropriado .ulp do EAGLE-3D.

Selecionar algumas opes na caixa de dilogo da ULP do EAGLE-3D.

Esperar que a ULP do EAGLE-3D faa a criao de um arquivo do tipo raytrace(arquivo .pov).Abrir o programa POVRay e carregar o arquivo .povque foi criado com o EAGLE-3D.

Escolher a resoluo do arquivo de sada e acionar a renderizao.

Esperar a renderizaoterminar. Ser criado ento um arquivo .bmpcom a imagem desejada.

1OPASSO:CARREGAR O ARQUIVO DA PCINO EAGLE

O exemplo a seguir (Figura 4.4) utiliza o projeto chamado de demo3, existente na pasta de exemplos doEAGLE. Este projeto rene componentes do tipo SMD com componentes trough-holetradicionais. Faz-se ocarregamento do arquivo de forma tradicional, ou seja, o arquivo demo3.brd ser aberto pelo mduloBoard do EAGLE enquanto o arquivo demo3.schest aberto no mdulo Schematics.

O arquivo refere-se a um circuito contendo um microcontrolador do tipo PIC16F84ASO, fabricado pela

empresa Microchip. O encapsulamento deste componente o SO18W, para montagem em superfcie, semsoquete. Os demais componentes so um resistor de 2,2 ktipo SMD, dois capacitor cermicos de 30 pFtipo SMD, um diodo 1N4148 e um cristal oscilador de quartzo. O circuito incorpora uma fonte de alimentao


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implementada com um regulador 78L03Z (encapsulamento TO-92, semelhante ao usado para transistoresde sinal), dois capacitores eletrolticos de 47 F e um capacitor cermico de 10 nF.

Figura 4.4: PCI obtida no projeto demo3 do EAGLE.

2oPasso: Acionar a ULP EAGLE3D

No menu superior do EAGLE, aciona-se o cone , correspondente linguagem de programao dousurioULP. Mude a janela de localizao do arquivo at a pasta onde est instalado o EAGLE-3D. Vocobter a imagem mostrada na Figura 4.5.

Figura 4.5: Localizao dos arquivos da ULP EAGLE3D.

Observa-se a presena de quatro arquivos do tipo .ulp. O arquivo 3d40.ulpdeve ser usado se a verso doEAGLE inferior ou igual 4.09r2. O arquivo 3d41.ulp para o EAGLE verso 4.1 ou superior. Os outrosdois arquivos no devem ser escolhidos e so complementos do EAGLE-3D. No nosso caso, estamos usando


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o EAGLE verso 4.16r1 e portanto escolhemos a ULP com o nome 3d41.ulp. Ao acionar este arquivo abre-se uma nova janela, mostrada na Figura 4.6.

Figura 4.6: Janela de interface da ULP EAGLE3D.

No quadro onde est escrito Sprache/Language, escolhemos a opo do idioma portugus(Portuguese). Tambm selecionamos a opo Selecionar o directrio do projeto, de modo que oarquivo raytracegerado ser armazenado na mesma pasta onde se encontra o arquivo demo3.brd. Nesteprimeiro exemplo no vamos alterar as opes padro da caixa de dilogo e apenas faremos uma pequenamodificao na aba onde est escrito Placa(Figura 4.7):

Figura 4.7: Parmetros da aba Placana ULP EAGLE3D.

Mudamos o ngulo de rotao da placa para z=20, mantendo x=0o e y=0. Isto permite observar aplaca de uma posio ligeiramente inclinada, uma visualizao mais conveniente. Agora s acionar a opoCriar POV-File e Sair. Vai abrir-se ento uma caixa de dilogo (Figura 4.8) perguntando sobre o logotipoque deve ser estampado sobre o invlucro do circuito integrado PIC16F84ASO.


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Figura 4.8: No h a opo MICROCHIP para o logotipo docircuito integrado; para este exemplo usou-se o logotipo daempresa ATMEL.

Mesmo sabendo que a empresa ATMELno fabrica microcontroladores PIC, escolhemos na janela anterioresta opo, a ttulo de exerccio, acionando a tecla OK. Esperamos ento alguns segundos para aconfirmao da criao do arquivo demo3.pov, conforme a Figura 4.9.

Figura 4.9: Confirmao da criao do arquivo POVRay demo3.pove aspecto do cone correspondente obtido.Vamos agora abrir a pasta de tutorialdo EAGLE e de fato l est o arquivo que foi gravado. Se o programaPOVRay foi corretamente instalado, o cone do arquivo demo3.povest corretamente identificado e bastaabrir este arquivo para acionar o programa de renderizao, como mostrado na Figura 4.10.

Figura 4.10: Acionamento da renderizaono programa POVRay.

As figuras tridimensionais so obtidas na forma de arquivos do tipo bitmap (.bmp) e o programa POVRAypermite escolher diversas resolues. No entanto deve-se levar em conta que uma renderizaocom altaresoluo exige bastante do computador e normal que demore alguns segundos (ou at alguns minutos...)para ser completada. Assim, recomenda-se iniciar o programa POVRAy com uma renderizao de baixaresoluo para ver se est tudo certo e posteriormente mudar para uma resoluo mais alta quando se tivercerteza que tudo estiver correto. Escolhemos neste exemplo a resoluo de 640x480 e acionamos, nomenu superior, o boto onde est escrito Run. Aps alguns segundos ser criado o arquivo demo3.bmpmostrado na Figura 4.11.


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Figura 4.11: Resultado obtido com o arquivo demo3.brd.

3oPasso: Acionando componentes faltantes

Observamos que esto faltando no desenho da Figura 4.11 dois capacitores eletrolticos (C4e C5, cada umde 47 F) e o cristal de quartzo oscilador (Q1). O que aconteceu que estes componentes estavam noarquivo demo3.brd, mas foram selecionados a partir de bibliotecas para as quais o EAGLE-3D no temcorrespondncia nos seus modelos geomtricos. Mas, se olharmos atentamente os arquivos .pngque estona pasta imgdo EAGLE-3D, veremos que existem diversos desenhos de capacitores eletrolticos e de cristaisosciladores.

Vamos portanto voltar ao EAGLE e acionar novamente a ULP, mas com algumas mudanas: na abadenominada como Global, acionamos as opes Componentes desconhecidos e tambm Nomearmodelos desconhecidos, como mostrado na Figura 4.12. Trocamos o eixo z novamente para 20ona abaPlaca e acionamos o boto Criar POV-File e Sair. O arquivo demo3.pov deve ser reescrito sobre oanterior.

Ser ento aberta uma nova janela (Figura 4.13) para cada um dos componentes desconhecidos, ou seja,que no constam da lista de imagens do EAGLE-3D. Neste momento necessrio procurar atentamente qualo componente a ser usado para cada caso. O programa aceitar qualquer opo do usurio, permitindoportanto que se faam coisas absurdas, como escolher uma imagem de um resistor para um capacitor.

A melhor coisa a fazer abrir a pasta img do EAGLE-3D e observar atentamente as figuras; escolhem-seento as que parecem mais apropriadas para cada um dos componentes desconhecidos.


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Figura 4.12: Escolha das opes Componentes desconhecidose Nomear modelos desconhecidos.

Figura 4.13: Janela para escolha da imagem que ser associada ao capacitor C4. O mesmo ser feito para C5.

No nosso caso, escolhemos tanto para o capacitor C4 como para C5 o tipo Elko 2,5mm Pitch, 5mmDiameter, 11,2mm High, que corresponde a capacitores eletrolticos pequenos com terminais radiais.O boto na Figura 4.13, onde est escrito Mostrar imagem,permite verificar se a escolha foi apropriadaantes de clicar sobre o boto OK.

Para o cristal oscilador de quartzo Q1, a imagem escolhida foi uma das listadas como Quarz 4,9mm,conforme mostrada na Figura 4.14.


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Figura 4.14: Janela para escolha da imagem que ser associada ao cristal oscilador Q1.

Ao final perguntada tambm a altura do invlucro metlico do cristal quartzo oscilador Q1, conforme aFigura 4.15. Escolhemos 10 mm.

Figura 4.15: Janela para escolha da altura do invlucro metlicodo cristal oscilador.

Ser ento gerado um novo arquivo traceray chamado demo3.pov. No programa POVRay aciona-senovamente a renderizao e obtm-se uma nova imagem tridimensional da PCI, desta vez com oscomponentes C4, C5e Q1que estavam faltando na imagem anterior, mostrada na Figura 4.16.

interessante observar que as escolhas dos componentes ficam armazenadas em um arquivo chamado3dusrpac.dat, na pasta onde est instalada a ULP EAGLE3D; o contedo deste arquivo, para o nossoexemplo, est mostrado abaixo:TAP5-45:0:1:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:CAP_DIS_ELKO_2MM5_5MM(:Elko 2,5mm Pitch, 5mm Durchmesser, 11,2mm Hoehe:Elko 2,5mm Pitch, 5mm Diameter, 11,2mm High

QS:0:1:0:0:0:0:1:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:0:SPC_XTAL_5MM(:Quarz 4,9MM:

O arquivo 3dusrpac.datmostra que o invlucro chamado TAP5-45, que foi usado para os capacitores C4e C5 no projeto da PCI, ser doravante associado ao invlucro do EAGLE-3D com a refernciaCAP_DIS_ELKO_2MM5_5MM. Isto ser feito no apenas neste projeto, mas em todos os projetos nosquais se utilize capacitores com o mesmo invlucro TAP5-45.


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Figura 4.16: Imagem obtida, desta vez com os componentes que faltavam C4, C5 eQ1.

Um problema que pode acontecer a escolha indevida de um desenho. Por exemplo, vamos supor que, emvez do desenho CAP_DIS_ELKO_2MM5_5MM tivssemos escolhido um capacitor muito grande. Nestecaso necessrio abrir o arquivo 3dusrpac.dat com um editor de textos (por exemplo, o Notepad doWindows) e apagar a linha correspondente escolha errada.

Um detalhe importante que nunca se deve apagar o arquivo 3dusrpac.dat; pode-se at abri-lo com umeditor de textos e apagar todo o seu contedo, mas mantendo o arquivo vazio na pasta original.

4o

Passo: Mudando o logotipo do fabricanteConforme se pode ver nas Figuras 4.11 e 4.16, o microcontrolador PIC16F84ASO tem estampado o logotipoda empresa ATMEL, que no produz este componente. possvel incluir logotipos de outros fabricantes naULP EAGLE3D, mas este processo envolve a edio da prpria ULP, tarefa que no muito fcil.

H uma forma de contornar este problema examinando-se o arquivo denominado ic.inc, existente na pastainclude do programa POVRay. Um trecho deste arquivo, onde se encontra a descrio do logotipo da

ATMEL, mostrado abaixo.

#if(strcmp(logo,"ATMEL")=0.0)#local logo_assigned = 1;#local label = union{text{ttf global_fontfile_eagle3d "a"0.2,0 scale rotate translate}text{ttf global_fontfile_arial value 0.2,0 rotate scale

translate}translatepigment{Gray60}}

#end

Verifica-se que o logotipo da ATMEL simplesmente a letra a da fonte eagle3d.ttf, que est listada naTabela 4.2, enquanto que o logotipo da empresa MICROCHIP corresponde letra m.Portanto basta editaro arquivo ic.inc, de modo a trocar a letra a por m, na linha seguinte:

text{ttf global_fontfile_eagle3d "m"0.2,0 scale rotate translate}


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Tabela 4.2: Logotipos existentes na fonte eagle3d.ttf.

Acionando novamente o programa POVRay com o arquivo demo3.pov, obtm-se a Figura 4.17, que mostracorretamente o logotipo da empresa MICROCHIP estampado sobre o microcontrolador PIC16F84ASO.

Figura 4.17: Figura final corrigida, com o logotipo da empresa MICROCHIP.


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CONDUCTOR THICKNESS WIDTH

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