202X演講人2023-09-22項目7紅外感應開關電路仿制01PARTONE項目7紅外感應開關電路仿制02PARTONE項目描述項目描述紅外感應開關電路是通過檢測發射的紅外線信號是否被反射來判斷前方是否有物體，從而控制繼電器的開關動作，感應距離參考值12cm。整個電路由電源電路、紅外感應電路、延時電路和開關控制電路四個部分構成，電路如圖7.1所示。圖7.1紅外感應開關電路原理圖03PARTONE學習目標學習目標●了解PCB的布局與布線原則●掌握單面PCB的規劃●掌握網絡表的加載●掌握單面PCB布局和交互式布線的設計方法●掌握交互式布線的線寬規則設置●掌握覆銅的使用●掌握電子產品單面PCB電路的仿制04PARTONE項目實施05PARTONE任務7.1設計前的準備工作06PARTONE原理圖元器件的制作原理圖元器件的制作1）集成芯片U1：施密特觸發器HEF4093BP，結構圖如圖7.2所示，子元件符號如圖7.3所示。原理圖元器件的制作圖7.2HEF4093BP元件結構圖圖7.3HEF4093BP子元件符號圖形符號2）繼電器K1型號：HK4100F-DC12V-SHG，元件結構圖如圖7.4所示。原理圖元器件的制作圖7.4繼電器原理圖元件結構圖原理圖元器件的制作a）繼電器子元件Ab）繼電器子元件B圖7.5繼電器HK4100F元器件圖形符號3）電位器Rp1的原理圖元器件符號如圖7.6所示。原理圖元器件的制作圖7.6電位器元器件圖形符號07PARTONE元器件封裝設計元器件封裝設計紅外感應開關電路中所使用的元器件的封裝在系統自帶的封裝庫中找不到，需要設計者自行設計，在設計中，根據需要調整“庫選擇項”中的捕獲網格。1）電解電容C3、C4的封裝。圖7.7電解電容封裝RB.08-.172）瓷片電容C1、C2、C5的封裝。元器件封裝設計圖7.8瓷片電容封裝RAD-0.1-A3）二極管D1、D2、D3的封裝。元器件封裝設計圖7.9二極管封裝VD4）電位器Rp1的封裝。元器件封裝設計圖7.10電位器DWQ5）接線端子J1的封裝。元器件封裝設計圖7.11接線端子封裝KF301-26）接線端子J2的封裝。元器件封裝設計圖7.12接線端子封裝SIP-27）三極管9012、9013的封裝。元器件封裝設計圖7.13三極管封裝TO-92-A8）二極管D4、D5的封裝。元器件封裝設計圖7.14二極管封裝DIO8.6-6.0x2.29）二極管D6、D7、D8的封裝。元器件封裝設計圖7.15二極管封裝DIO5.6-3.2x1.810）繼電器K1的封裝。元器件封裝設計圖7.16繼電器封裝JDQ08PARTONE紅外感應電路原理圖設計紅外感應電路原理圖設計步驟1?制作相關原理圖元器件和元器件封裝。01020304步驟2?新建項目文件。步驟3?新建原理圖文件。步驟4?原理圖設計。電路中各元器件的參數和封裝信息如表7-1所示。05表7-1紅外感應開關元器件參數表09PARTONE原理圖文件錯誤檢查原理圖文件錯誤檢查步驟5?對原理圖文件進行編譯，然后根據“Messages”窗口中的錯誤和警告信息提示進行相應的修改，如果對布線不造成影響的警告可以忽略。圖7.19“Messages”信息窗口10PARTONEPCB文件的創建PCB文件的創建步驟6?新建PCB文件。01步驟7?切換單位。02步驟8?“PCB板選擇項”屬性設置。03步驟9?“PCB板層次顏色”設置。04步驟10?標記坐標原點。05步驟11?在屏幕靠近左下方的位置任意設定原點。0611PARTONE繪制PCB電氣邊框繪制PCB電氣邊框步驟12?從坐標原點開始繪制一個77mm×45mm的方框。步驟13?放置螺絲孔。放置好螺釘孔的PCB板如圖7.20所示。圖7.20放置好螺釘孔的PCB板步驟14?定義與電氣邊框相同的PCB形狀。12PARTONE導入元器件封裝導入元器件封裝步驟15?自動檢測即將加載到PCB編輯器中的文件“紅外感應開關.PcbDoc”中的網絡和元器件封裝是否正確。如圖7.21所示。圖7.21“工程變化訂單（ECO）”對話框步驟16?如果沒有出現錯誤，則單擊“關閉”按鈕，這時可以看到網絡和元器件封裝已經加載到當前的“紅外感應開關電路.PcbDoc”文件中了，如圖7.22所示。導入元器件封裝圖7.22加載元器件后的PCB13PARTONEPCB手動布局PCB手動布局步驟17?執行菜單“工具”→“放置元件”→“Room內部排列”后，將鼠標移動至Room空間內單擊鼠標左鍵，元器件將自動按封裝類型整齊排列在Room空間內，單擊鼠標右鍵退出操作，此時元器件封裝信息可能顯示不完全。步驟18?刷新信息，如圖7.23所示。移動Room空間至電氣邊框附近。圖7.23通過Room空間移動元器件封裝PCB手動布局步驟19?點擊網狀Room空間，按下鍵盤<Delete>鍵進行刪除。步驟20?根據信號流程和布局原則將元器件封裝放置在合適的位置，同時盡量減少元器件網絡飛線交叉。手工布局調整后的PCB圖如圖7.24所示。圖7.24完成手動布局的PCB14PARTONE全局修改功能修改焊盤屬性全局修改功能修改焊盤屬性在完成布局的PCB電路中，由于部分封裝的焊盤尺寸較小，在后期的電路焊接中不容易焊接，需要修改部分封裝的焊盤尺寸。我們以修改電阻的焊盤為例進行操作講解。步驟21?顯示PCB中的所有電阻的焊盤。步驟22?所有電阻的焊盤尺寸修改為2mm。步驟23?“清除過濾器”，PCB恢復正常顯示。步驟24?用相同的方法將集成芯片封裝DIP14的焊盤尺寸由1.5mm修改為2mm，瓷片電容封裝RAD-0.1-A的焊盤尺寸由1.2mm修改為2mm。焊盤尺寸修改完成后的PCB如圖7.27所示。全局修改功能修改焊盤屬性圖7.25“查找相似對象”屬性對話框全局修改功能修改焊盤屬性圖7.26“檢查器”對話框全局修改功能修改焊盤屬性圖7.27焊盤尺寸修改完成后的PCB任務7.5PCB手動布線將元器件封裝進行合適的布局后，就可以對PCB電路進行布線。在上一項目的PCB設計中，由于沒有加載網絡表，采用的是放置“直線”的方式進行布線的。本項目中的PCB電路加載了網絡，需要采用“交互式布線”的方式進行PCB布線。15PARTONE線寬規則和最小間隙規則設置線寬規則和最小間隙規則設置交互式布線的線寬是由系統中的線寬限制規則設定的，可以設置不同布線層中最小線寬、優選線寬和最大線寬寬度。設置好線寬規則后，交互式布線的線寬只能在最小線寬和最大線寬之間進行，超過此范圍，系統則高亮顯示提示錯誤。步驟25?執設置BottomLayer層的最小寬度為1.2mm，優選尺寸為1.5mm，最大寬度為2mm。圖7.28線寬規則設置線寬規則和最小間隙規則設置步驟26?設置間距限制規則，如圖7.29所示。將“約束”區的“最小間隙”設置為0.5mm。圖7.29最小間隙規則設置16PARTONEPCB手動布線PCB手動布線步驟27?手動布線前應檢查各封裝焊盤之間的網絡飛線是否正確。檢查結束后將工作層切換至BottomLayer層準備進行手動布線。步驟28?根據網絡飛線將線路連通。圖7.30“交互式布線”屬性對話框手動布線后的PCB圖如圖7.31所示。PCB手動布線圖7.31完成手動布線后的PCB任務7.6覆銅設計在PCB設計中，有時部分線路的電流比較大，需要使用大面積銅箔。若銅箔是規則的矩形，可以在布線的區域采用放置“矩形填充”實現，若不是規則的矩形銅箔，則必須使用“覆銅”來實現。下面以PCB電路右上角的網絡“GND”放置覆銅為例介紹覆銅的使用方法。17PARTONE設置覆銅連接方式設置覆銅連接方式步驟29?覆銅方式設置。圖7.32覆銅連接方式設置18PARTONE放置覆銅放置覆銅步驟30?將當前工作層切換至底層（BottomLayer）。步驟31?覆銅的填充模式設置為“實心填充”，工作層設置為“BottomLayer”，覆銅連接的網絡為“GND”，連接方式設置為“PourOverAllSameNetObjects”。圖7.33“覆銅”屬性對話框步驟32?放置覆銅，覆銅放置的效果圖如圖7.34所示。放置覆銅圖7.34覆銅放置效果最終完成設計的紅外感應電路PCB如圖7.35所示。放置覆銅圖7.35設計完成的紅外感應電路PCB19PARTONE項目小結項目小結本項目以紅外感應電路的仿制為例，詳