Come utilizzare i disegni CAD schematici per gruppi di cavi parte 2: creazione di connettori per PCB

La necessità di progettare gruppi di cavi spesso ricade sul team di progettazione elettronica, ma per molti l'uso di costosi software di cablaggio specifico è impossibile ed eccessivo. In questo secondo articolo del blog sulla progettazione dei cavi, Sainesh Solanki rivela gli elementi di progettazione necessari dei componenti utilizzati in numerosi disegni di assemblaggio dei cavi. Questi simboli schematici, i relativi parametri e altri elementi renderanno le vostre progettazioni di cablaggio coerenti e facili da fare fin da subito.

Creazione dei componenti

Il primo passo è raccogliere le informazioni necessarie per creare un assemblaggio delle teste dei cavi:

  • Schede tecniche delle teste dei connettori.

  • Disegni e informazioni della crimpatura.

  • Dati del cavo.

  • Dati del termorestringimento.

Ulteriori strumenti potrebbero essere necessari per assemblare il cavo, ma di questo ne parlerò più avanti. Per adesso, abbiamo l’occorrente per realizzare il disegno per l’assemblaggio del cavo. Iniziamo con il creare un componente multiplo per ciascuna testa del connettore La prima parte di questo componente schematico multiplo sarà il diagramma grafico della testa del connettore, che fornisce la rappresentazione visiva del disegno dell’assemblaggio. La Figura 1 mostra un esempio di come verrà disegnato e ridotto in scala 1:1 con il pezzo reale.

Figura 1. Disegno 1:1 della testa del connettore, uno dei componenti PCB interessati

La seconda parte del componente schematico multiplo sarà il tipico simbolo schematico elettrico IEEE-315 per il connettore multiposizione (vedere la Figura 2). Questa seconda parte fornisce i pin elettrici e il diagramma per generare una netlist di connessioni, così da poter creare in seguito le necessarie maschere e programmi di test post-assemblaggio.

Figura 2.  Simbolo schematico di uno dei connettori per PCB

La parte finale è quella che chiamo la bolla (fare riferimento alla Figura 3). Questa bolla verrà utilizzata per prendere note sul disegno collegando il pezzo al riferimento nella distinta base.

Figura 3.  Simbolo schematico della voce

Vengono coordinati in porte separate (o sottoparti) all'interno di un componente dell'editor.  Ciascuna parte ha informazioni importanti per quanto riguarda l'assemblaggio dei cavi. Di questo ne parlerò più avanti, per il momento spiegherò come creare il componente della testa del connettore e il componente del cavo.

Componente della testa del connettore:

Disegni 2D della testa del connettore - Parte A e C

La parte della testa del connettore è un'accurata vista piana in scala del connettore. Sebbene sia possibile disegnare direttamente nell'editor schematico, la maggior parte dei processi di produzione dei connettori utilizza disegni in formato DXF o DWG per gli strumenti MCAD. Pertanto, sarà più veloce ottenere tale disegno (come mostrato nella Figura 1) importando prima il disegno DWG o DXF della testa del connettore nell’editor schematico. Quando si esegue questa fase, assicurarsi che la scala sia 1:1.  È inoltre possibile generare disegni 2D anteriori/superiori planimetrici in DXF da modelli meccanici 3D e quindi importare questi ultimi in Altium Designer®. Una volta importato nell'editor schematico, assicurarsi di selezionare l'intera testa del connettore e unificare l'intera selezione andando in Strumenti - Converti - Crea unione da oggetti selezionati. Una volta fatto questo, è possibile copiare e incollare l'intero disegno iniziale nell'editor, come mostrato nella figura 4:

Figura 4.  Vista di profilo di uno dei connettori per PCB D-sub con l’editor Altium

Nell’esempio potete notare che la parte A è la vista frontale e la parte C è la vista di profilo dall’alto. L'ho creato in questo modo sulla base della mia precedente esperienza lavorativa nella creazione di componenti per cavi.  Tuttavia, in ultima analisi, spetta all'utente o al gruppo di progettazione decidere quale parte del componente sarà designato per il lato anteriore e il profilo. Qualunque sia la vostra scelta, rendetelo uniforme su tutto il connettore.

La bolla - Parte B

I seguenti elementi all'interno del componente sono designati come simbolo schematico e bolla. La bolla ha uno scopo specifico. La sua funzione è quella di designare la rappresentazione grafica e farne riferimento. Per creare la bolla viene posto un semplice cerchio completo al centro dell'editor schematico e, all'interno delle proprietà del componente, si aggiunge un parametro voce. Il valore del parametro viene quindi posizionato al centro del cerchio completo. Il risultato del disegno del componente è mostrato nella Figura 5:

Figura 5.  Bolla con parametro incorporato

Figura 6.  Potete notare come, all’interno delle Proprietà dei componenti PCB, la voce viene aggiunta e resa visibile

Voce parametro

Anche se il parametro è mostrato nella Figura 5, viene impostato su invisibile una volta inserito nella bolla. In questo modo, quando si posiziona il connettore all'interno dell'editor schematico per il disegno del cavo, il testo del parametro non apparirà fino a quando non verrà raggiunta l'ultima parte del componente, ovvero la bolla. Ulteriori informazioni su questo argomento verranno spiegate più avanti, quando discuteremo su come iniziare a disegnare effettivamente i gruppi di cavi.

Adesso che abbiamo ricoperto il componente della testa del connettore, il prossimo passo è creare il cavo vero e proprio, compito molto più facile.

Componente del cavo

Perché creare un componente del cavo?

Nonostante la sua ovvietà bisogna comunque porsi questo interrogativo: perché creare un componente del cavo?  Altium non possiede già degli oggetti per il cablaggio di fili, bus e cavi? Ottima domanda. Ricordate, però, che questi oggetti servono a stabilire la connettività (ad esempio, per sviluppare una netlist), ma non rappresentano il cavo vero e proprio da acquistare o produrre. Per l'assemblaggio dei cavi abbiamo sicuramente bisogno di queste informazioni indicate nella risoluzione della supply chain.

Il componente del cavo comprenderà solo due sottoinsiemi:  uno è il simbolo schematico e l'altro è la voce. La maggior parte dei disegni di cavi che ho studiato usano la forma ovale illustrata in precedenza. Ciò conferisce un aspetto esteticamente piacevole. La parte superiore e inferiore sono semplicemente archi collegati da elementi a linee tratteggiate. Quindi la seguente Figura 7 mostra un diagramma del cavo in formato schematico:

Figura 7.  Simbolo schematico del disegno del cavo di uno dei connettori per PCB

Pin all’interno di un cavo?

Facendo nuovamente riferimento alla Figura 7, i punti distribuiti uniformemente al centro del disegno sono pin con una lunghezza di 0 mm. Questi “pin” rappresentano la connettività elettrica del cavo e saranno collegati alla netlist tramite connessioni alle teste del connettore. Quando si esegue il cablaggio del progetto, diventa un processo semplice e veloce. Ma lo approfondiremo ulteriormente in un prossimo articolo.

Voce per il componente del cavo

Il secondo modulo per il componente del cavo è la bolla, simile a quella utilizzata per il componente della testa del connettore. Con questo, avete completato la realizzazione del componente del cavo. Vi è questa configurazione del componente perché molti utenti delineeranno i loro gruppi di cavi in base ai diversi formati dei fogli (A, B, C, ecc.), e il cavo stesso può essere disegnato in diverse lunghezze o in forme più complesse (ad esempio, in modo serpentino).  Pertanto, la voce sottoparte garantisce l’esatto testo del parametro per rappresentare il cavo utilizzato e può essere posizionato sulla scheda schematica ovunque sia necessario.

Nel prossimo articolo del blog, vi mostrerò come creare componenti per la crimpatura e per il termorestringimento, e vi dimostrerò come tutti i componenti assemblati possono generare un disegno dei cavi semplice. Continuate a leggere!

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