Projetando com múltiplas PCBs

Muitos produtos incluem várias placas de circuito impresso interconectadas. Reunir essas placas dentro do gabinete e garantir que se conectem corretamente entre si é uma etapa desafiadora do processo de desenvolvimento do produto. As redes foram atribuídas corretamente em cada conector? Os conectores estão orientados corretamente? As placas de encaixe se encaixam umas nas outras? Todas as placas conectadas cabem no gabinete? Um erro nessa etapa avançada do ciclo de desenvolvimento do produto tem um custo elevado, tanto pelo custo de reprojeto quanto pelo atraso no lançamento no mercado.

Gerenciar isso exige um ambiente de projeto que ofereça suporte ao projeto em nível de sistema. Idealmente, esse ambiente deve incluir um espaço de projeto em que seja possível definir o sistema funcional, ou lógico, além de um espaço em que seja possível encaixar as diversas placas e verificar se elas se conectam corretamente, tanto lógica quanto fisicamente.

O Altium Designer incorpora o projeto em nível de sistema ao processo de desenvolvimento de produtos eletrônicos ao oferecer a funcionalidade de projeto multiplaca.

Estrutura de um projeto multiplaca

Os projetos avançados de produtos eletrônicos geralmente são compostos por vários projetos de PCB interconectados para criar um sistema completo e funcional. Desde um projeto com uma placa principal e um módulo LCD no painel frontal até um sistema complexo de backplane ativo com placas de encaixe, todos são implementados como um sistema de vários projetos de placas.

Isso exige um sistema de projeto de alto nível que permita conectar elétrica e fisicamente vários projetos de PCB “filhos”, mantendo a integridade da conectividade de seus pinos e redes. O Altium Designer oferece suporte ao projeto integrado em nível de sistema por meio de um ambiente Multi-board Design dedicado, que inclui os aspectos lógicos (esquemático) e físicos (PCB) do projeto do sistema.

No Altium Designer, um projeto multiplaca em nível de sistema é abrigado por um tipo de projeto multiplaca dedicado (*.PrjMbd) e pelos documentos que o compõem: um documento de projeto lógico baseado em esquemático (*.MbsDoc) e documentos físicos baseados em PCB (*.MbaDoc). Esses tipos de documento trazem projetos de PCB existentes para o ambiente de projeto multiplaca, onde são interconectados, editados e verificados como um sistema completo.

Um novo projeto multiplaca pode ser criado da mesma forma que um projeto de PCB ou de chicote elétrico. Selecione o comando File » New » Project nos menus principais para abrir a caixa de diálogo Create Project. Selecione a entrada <Empty> ou um modelo de projeto disponível na lista Multiboard.

Um projeto multiplaca oferece suporte aos seguintes documentos:

• Esquemático multiplaca (*.MbsDoc) – blocos gráficos (módulos) que representam os projetos de PCB filhos são posicionados e conectados entre si para criar o projeto lógico do sistema.

• Montagem multiplaca (*.MbaDoc) – este documento é a contraparte física do projeto lógico do sistema no documento de esquemático multiplaca e é preenchido com dados de PCB importados do projeto multiplaca. As PCBs referenciadas pelos módulos no esquemático multiplaca são carregadas no documento de montagem multiplaca, no qual você pode posicionar cada placa (junto com um gabinete, se necessário).

• ActiveBOM (*.BomDoc) – contém uma lista de materiais (BOM) dos componentes usados nos projetos de PCB filhos.

  Lista de materiais em nível de sistema

  Um registro válido dos componentes necessários ao projeto e de seus dados associados, reunidos em uma lista de materiais (BOM), é essencial para os dados de produção do projeto. O Altium Designer oferece o recurso avançado ActiveBOM, que também fornece informações em tempo real sobre peças fabricadas e fontes de fornecimento, especificações dos componentes, estado do ciclo de vida, disponibilidade e muito mais. Todas essas informações são reunidas e gerenciadas por meio do documento ActiveBOM de um projeto. Em um projeto multiplaca, os documentos ActiveBOM podem ser criados dentro do próprio projeto multiplaca para fornecer uma definição de BOM de fonte única para o projeto multiplaca completo, sem a necessidade de reunir manualmente esses dados a partir das BOMs dos subprojetos individuais.

  A BOM em nível de sistema obtém os parâmetros dos componentes a partir do documento de montagem multiplaca, que, por sua vez, obtém as informações dos componentes dos subprojetos multiplaca, conforme definidos no esquemático multiplaca. Portanto, ela depende de os subprojetos estarem atualizados e de seus esquemáticos e PCBs estarem sincronizados — assim como os documentos de esquemático e montagem multiplaca (Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc ou Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd, respectivamente).

  Para garantir que a montagem multiplaca contenha os dados corretos dos componentes do projeto, selecione o comando Update All Parts no menu principal Edit ou no menu de contexto do espaço de projeto do editor de montagem multiplaca.

  Uma BOM multiplaca de nível superior também inclui detalhes do projeto de origem para cada item listado, na forma de informações nas colunas de módulo: ModuleAssembly, ModuleDesignator, ModuleSource e ModuleTitle (a visibilidade dessas colunas pode ser gerenciada na aba Columns do painel Properties).

  

  Como referência consolidada das informações de peças de todo o projeto do produto — na prática, um conjunto conectado de módulos de projetos de PCB —, uma BOM em nível de sistema incluirá dados de componentes e da cadeia de suprimentos de todos os subprojetos, além de informações consolidadas, como o preço total de peças específicas e o custo de todas as peças do projeto multiplaca completo.

  Observe que os dados dos documentos BOM nos subprojetos não são usados por um documento BOM no nível do sistema. No entanto, as alterações feitas em um BomDoc de subprojeto, como a modificação do designador de um componente ou da escolha de peça, são incorporadas ao próprio projeto e, em seguida, refletidas no BomDoc multiplaca.

  Conforme descrito acima, quaisquer alterações nos dados dos componentes de um subprojeto devem ser atualizadas no documento de montagem multiplaca (Update All Parts) antes de serem refletidas no BomDoc multiplaca.

  Uma grande vantagem do recurso ActiveBOM é sua capacidade de fornecer informações da cadeia de suprimentos em tempo real para os componentes do projeto, compostas por dados de peças de fabricantes e fontes de fornecedores validadas. Armazenados como part choices e implementados em um BomDoc como solutions mapeados, esses dados permitem que uma BOM no nível do sistema inclua informações adicionais de peças relacionadas ao projeto geral do produto, como peças mecânicas/mecatrônicas, cabos de interconexão, chicotes elétricos e assim por diante.

  Por exemplo, os cabos de interconexão dos módulos multiplaca são representados em um esquemático multiplaca pelas peças em suas extremidades. Esses conectores de cabo podem ser incluídos na BOM no nível do sistema, juntamente com sua solução de cadeia de suprimentos associada ou com uma referência específica de peça/fornecimento adicionada como solução manual ().

  Para obter mais informações, consulte a página Gerenciamento das soluções.

• Documento Draftsman (*.MbDwf) – as vistas da montagem multiplaca são importadas e anotadas, e todas as informações adicionais necessárias para fabricar o projeto são adicionadas.

• Arquivo de tarefa de saída (*.OutJob) – um conjunto de saídas necessárias para produzir seu projeto multiplaca como um sistema completo pode ser pré-configurado usando um arquivo de tarefa de saída. Cada saída é configurada com suas próprias definições e seu próprio formato de saída, por exemplo, saída para um arquivo ou para uma impressora. O mesmo arquivo de tarefa de saída configurado para um projeto multiplaca pode então ser reutilizado em outros projetos, economizando tempo e esforço na preparação das saídas de cada novo projeto.

  Embora os arquivos de tarefa de saída facilitem a preparação e a geração de saídas, as saídas do seu projeto multiplaca também podem ser geradas diretamente dos documentos do projeto (por exemplo, usando os comandos File » Export para um documento de montagem multiplaca ou o comando Reports » Bill of Materials para um documento ActiveBOM).

  Saídas compatíveis com um projeto multiplaca

  Documentation Outputs

  • PDF 3D MBA

  Saiba mais sobre Preparação de um arquivo PDF3D.

  Report Outputs

  • Lista de materiais

  • Comparação de BOM

  • Exportação de comentários

  Saiba mais sobre Preparação de relatórios.

  Validation Outputs

  • Verificações de BOM

  • Estados dos componentes

  • Conformidade da configuração

  Saiba mais sobre Preparação de relatórios de validação.

  Export Outputs

  • Exportação de MBA em PARASOLID

  • Exportação de MBA em STEP

  Saiba mais sobre Suporte à importação e exportação de dados mecânicos.

  PostProcess Outputs

  • Cópia de arquivos

  Saiba mais sobre Preparação de saídas de pós-processamento.

Captura do projeto lógico do sistema

Para começar a capturar o esquemático do seu projeto multiplaca, adicione um novo documento de esquemático multiplaca ao projeto multiplaca. Para isso, clique com o botão direito do mouse na entrada do projeto no painel Projects e selecione o comando Add New to Project » Multi-board Schematic no menu de contexto. O documento de esquemático multiplaca padrão aparecerá na área de projeto.

Um documento de esquemático multiplaca recém-criado será o documento ativo na área de projeto.

As opções de um documento de esquemático multiplaca são configuradas no painel Properties quando nenhum objeto está selecionado na área de projeto. As principais opções são configuradas na aba General do painel:

• Unidades (a região General) – selecione as unidades de medida preferidas (mm ou mils) para o documento.
• Configurações de grade e ajuste à grade (a região General) – defina os valores necessários para facilitar a navegação e o posicionamento de objetos.
• Opções de página (a região Page Options) – configure Formatting and Size, bem como Margins and Zones para o documento. Você pode selecionar um Template disponível, escolher um tamanho de folha Standard ou definir um tamanho Custom.

Configure as opções do documento de esquemático multiplaca no painel Properties.

Saiba mais sobre Configuração do documento de esquemático multiplaca.

Para representar um projeto de PCB filho no esquemático multiplaca, posicione um módulo usando o comando Place » Module nos menus principais. No painel Properties do módulo selecionado, defina seu Designator e Title, bem como o projeto de PCB de origem ao qual o módulo está vinculado. Use o botão  associado ao campo Source para especificar um projeto local ou do Workspace e a lista suspensa Assembly/Board para selecionar a PCB desejada nesse projeto.

Configure a origem e outras propriedades de um módulo no painel Properties.

Saiba mais sobre Módulos.

Importe os dados de projeto dos projetos referenciados pelos módulos posicionados usando o comando Design » Import From Child Projects nos menus principais. A caixa de diálogo Engineering Change Order será aberta, apresentando a lista de alterações (Ordem de Alteração de Engenharia – ECO) necessárias para sincronizar os dados de conectividade dos esquemas multiplaca com os projetos filhos.

• Por padrão, todas as modificações estão habilitadas para inclusão quando a ECO for executada. Você pode habilitar/desabilitar as entradas de modificação conforme necessário.

• Clique no botão  para executar uma verificação de validação das modificações habilitadas para inclusão na ECO. Os resultados da validação aparecerão na coluna Check na região Status da caixa de diálogo.

• Quando estiver satisfeito com as alterações a serem realizadas, clique no botão  para executar a ECO e efetivar as alterações válidas nela contidas. Os resultados da execução aparecerão na coluna Done na região Status da caixa de diálogo.

Ao executar a ECO, uma entrada de módulo para cada conector é criada no respectivo módulo. Um componente em um projeto filho de PCB é considerado um conector para um projeto multiplaca se tiver um parâmetro chamado System, com Connector como valor do parâmetro.

Saiba mais sobre Atualizações do projeto do sistema.

Para representar a conectividade entre projetos filhos, seus módulos são conectados entre si no esquema multiplaca usando conexões de diferentes tipos. Selecione o comando Direct Connection, Cable ou Harness no menu principal Place e, em seguida, arraste a linha de conexão entre os pontos de conexão das entradas de módulo.

Posicione conexões usando os comandos do menu principal Place.

Dois módulos foram conectados por meio de duas conexões diretas entre suas entradas de módulo.

Selecione uma linha de conexão para exibir e editar as opções relevantes da conexão no painel Properties.

Saiba mais sobre Tipos de conexão.

Para validar o projeto multiplaca, escolha o comando Design » Run ERC nos menus principais. O projeto será verificado com base nas configurações definidas na aba Error Reporting da caixa de diálogo Project Options, acessada clicando com o botão direito do mouse na entrada do projeto no painel Projects e selecionando Project Options. As violações detectadas serão listadas no painel Messages.

Saiba mais sobre Captura do projeto lógico do sistema.

Criação da montagem física multiplaca

Após definir a estrutura lógica do sistema em um esquema multiplaca, o projeto físico multiplaca é criado posicionando as placas em uma montagem multiplaca.

Para adicionar um novo documento de montagem multiplaca ao seu projeto multiplaca, clique com o botão direito do mouse na entrada do projeto no painel Projects e selecione o comando Add New to Project » Multi-board Assembly no menu de contexto. O documento padrão de montagem multiplaca aparecerá na área de projeto.

Um documento de montagem multiplaca recém-criado será o documento ativo na área de projeto.

Para carregar a PCB referenciada por cada módulo do esquema multiplaca na montagem multiplaca, use o comando Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc nos menus principais do editor de esquemas multiplaca (ou o comando Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd no editor de montagem multiplaca). A caixa de diálogo Engineering Change Order será aberta, apresentando a lista de alterações necessárias para adicionar as PCBs à montagem. Clique no botão  para executar uma verificação de validação das modificações habilitadas para inclusão na ECO e, em seguida, clique no botão  para executar a ECO e efetivar as alterações válidas nela contidas.

Quando o botão  é clicado, as PCBs são carregadas no editor de montagem multiplaca, e a caixa de diálogo Engineering Change Order pode ser fechada.

Uma montagem multiplaca após a atualização a partir do esquema multiplaca.

Use os seguintes atalhos para navegar pela montagem multiplaca:

• Ctrl+Mouse Wheel – ampliar e reduzir

• Right-Click, Hold&Drag – deslocar a visualização

• Shift + Right-Click, Hold&Drag – girar

Você também pode usar o gizmo no canto inferior esquerdo da área de projeto para orientar a visualização ao longo dos eixos principais, clicando nas setas e nos planos do gizmo.

Para posicionar e orientar uma PCB na montagem, selecione-a e use as setas e os arcos do gizmo do objeto que aparecem para mover e girar a PCB nas direções correspondentes.

Para manipular duas PCBs como um único objeto, você pode criar um acoplamento em um ponto selecionado em uma superfície de cada uma delas. Para acoplar duas PCBs:

1. Selecione o comando Tools » Mating nos menus principais.
2. Posicione o cursor sobre uma superfície plana ou cilíndrica da PCB de destino e selecione um ponto nela para definir o primeiro ponto de acoplamento.
3. Posicione o cursor sobre uma superfície plana ou cilíndrica da PCB de origem e selecione um ponto nela para definir o segundo ponto de acoplamento. A PCB de origem se moverá de modo que o ponto de origem e o ponto de destino fiquem acoplados (na mesma posição), com seus planos de superfície e eixos perpendiculares alinhados.
4. Use o painel Properties ou os atalhos listados no painel para ajustar as configurações de acoplamento.

Modelos STEP podem ser carregados em uma montagem multiplaca para complementá-la com um gabinete ou outras peças mecânicas, por exemplo. Use o comando Design » Insert STEP Part nos menus principais para adicionar um modelo STEP.

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Para verificar se há colisões em uma montagem multiplaca (situações em que dois objetos têm superfícies que se tocam ou se intersectam), selecione Tools » Check Collisions comando nos menus principais. Quaisquer colisões serão relatadas no painel Messages e destacadas no espaço de projeto. Observe que as superfícies acopladas não são consideradas em colisão.

Saiba mais sobre Como criar a montagem física multiplaca.

Como criar um desenho de fabricação

Quando a montagem multiplaca estiver concluída, será possível criar um desenho de fabricação e adicionar anotações a ele. O desenho de fabricação de um projeto multiplaca é criado no editor Draftsman.

Para adicionar um novo documento de montagem multiplaca ao seu projeto multiplaca, clique com o botão direito do mouse na entrada do projeto no painel Projects e selecione o comando Add New to Project » Draftsman Document no menu de contexto. A caixa de diálogo New Document será aberta, permitindo selecionar um modelo de documento predefinido ou a opção [Default] que cria um documento A4 em branco. Após clicar em OK, um novo documento Draftsman aparecerá no espaço de projeto.

Um documento Draftsman recém-criado será o documento ativo no espaço de projeto.

Em um desenho de fabricação de um projeto multiplaca, estão disponíveis as seguintes vistas:

• Vista multiplaca – uma composição gráfica automatizada dos contornos das PCBs e dos modelos 3D que constituem a montagem multiplaca.

• Vista em corte – um desenho de perfil ou de seção obtido a partir de um ponto de corte especificado em uma vista multiplaca já posicionada.

• Vista de detalhe da placa – uma vista flutuante e ampliada de uma área definida de uma vista multiplaca.

• Vista realista da placa – uma renderização 3D em escala ajustável da montagem multiplaca atual.

Para posicionar uma vista de desenho, selecione um comando para o tipo de vista desejado no menu Place do editor Draftsman: Multiboard View ou um comando do menu Additional View.

Posicione as vistas de desenho usando os comandos do menu principal Place.

• Após selecionar o comando Multiboard View ou Board Realistic View, você entrará no modo de posicionamento, indicado por um cursor em cruz e pela vista sob o cursor. Clique no espaço de projeto para posicionar a vista.
• Após selecionar o comando Section View ou Board Detail View, defina a posição da linha de corte ou a área da vista de detalhe em uma vista multiplaca já posicionada, respectivamente.

Quando uma vista de desenho estiver posicionada, suas propriedades poderão ser configuradas no painel Properties ao selecionar a vista no espaço de projeto.

Uma folha de um documento Draftsman com algumas vistas posicionadas: duas vistas multiplaca, uma vista em corte, uma vista de detalhe da placa e uma vista realista da placa.

Para adicionar detalhes importantes aos desenhos, o Draftsman fornece ferramentas adicionais de anotação, cotagem e tabelas:

• Para indicar os comprimentos, tamanhos e ângulos dos contornos dos objetos ou a distância entre objetos, é possível posicionar cotas nas vistas da placa. Use o grupo de comandos de posicionamento de cotas no menu principal Place para selecionar o tipo de cota desejado.

• Para adicionar informações importantes aos seus desenhos, são fornecidas ferramentas adicionais de anotação, como chamadas, indicadores de acabamento superficial e listas automáticas de notas. Use os comandos do menu Place » Annotation nos menus principais para selecionar a ferramenta de anotação desejada.

• Para adicionar os dados da lista de materiais (BOM) ao desenho de fabricação, é possível posicionar uma tabela de lista de materiais (Place » Bill Of Materials). A tabela extrairá os dados de um documento ActiveBOM adicionado ao projeto multiplaca e refletirá seu conteúdo. Também está disponível uma tabela genérica que pode ser preenchida com dados personalizados (Place » Table).

• Para posicionar elementos de desenho básicos e de forma livre em um documento de desenho, também é fornecido um conjunto de ferramentas de elementos gráficos. Use o grupo de comandos de posicionamento de objetos gráficos no menu principal Place para selecionar o tipo de objeto desejado.

Saiba mais sobre Como criar um desenho de fabricação.