Введение
Ни для кого не секрет, что время и средства, потраченные на разработку трёх изделий с одним печатным узлом в своём составе, как правило, меньше, чем на разработку одного устройства с тремя печатными узлами. Дело в том, что при таком проектировании необходимо учитывать гораздо больше нюансов, таких как соединение узлов между собой, их взаимное расположение, расположение деталей корпуса относительно узлов.
Раньше для того, чтобы убедиться, отсутствуют ли пересечения в сборочной модели, верно ли назначены цепи в соединителях печатных узлов, разработчикам приходилось использовать либо дополнительные средства проектирования (CAD), либо скрупулёзно заниматься сверкой цепей по электрическим схемам. Обнаружение ошибок на поздних этапах проектирования приводит к дополнительным итерациям доработок, в итоге – увеличение себестоимости изделия и затягивание сроков его выхода на рынок.
Инструмент Multi-board Design
Для решения подобных задач в ПО Altium Designer, начиная с версии 18.0, запроектирован специальный инструмент – Multi-board Design. Рассмотрим применение функционала Multi-board Design на примере проектирования GSM-модуля сигнализации (см. рис. 1), состоящего из двух печатных узлов и корпуса. Оба узла являются самостоятельными проектами со своими электрическими схемами. Они будут дочерними для многомодульного проекта.
Задание логической структуры устройства
Создание многомодульного проекта начинается с задания логической структуры изделия. Для этого необходимо создать проект Multi-board (*.PrjMdb) и добавить в него документ схемы Multi-board (*.MdsDoc), как показано на рисунке 2.
Связь между дочерними схемами задаётся размещением соответствующих модулей (объектов Module) на схеме и соединением их входов (объектов Module Entry) с помощью виртуальных соединений и/или проводников. Поместив модули на общую схему с помощью соответствующей команды в меню Active Bar, следует выполнить команду Design-Update from child projects. Данная операция создаёт объекты типа «Соединение» для каждого разъёма из схемы дочерних проектов. Важно, чтобы в дочерних схемах у разъёмов, участвующих в межплатном соединении, в свойствах был создан параметр с именем «System» и значением «Connector».
После этого необходимо задать связь между разъёмами печатных узлов в общей схеме. Для этого следует использовать одну из команд меню Place – Direct connection / Wire / Cable / Harness, в зависимости от типа соединения. В итоге общая схема с модулями дочерних проектов и межсоединениями должна выглядеть, как на рисунке 3.
Важное преимущество подобного подхода – возможность оперативно и безошибочно изменять адресацию цепей в межплатных соединениях. Это особенно удобно в случае одновременного проектирования дочерних печатных плат. За этот функционал отвечает инструмент Connection Manager (см. рис. 4), расположенный в меню Design.
Если изменить адресацию цепей в Connection Manager, то эти изменения будут транслированы в дочерние проекты. Тем самым исключается необходимость вручную изменять цоколёвку разъёмов во всех дочерних схемах. Также предусмотрена возможность выгрузить таблицу соединений в виде таблицы Microsoft Excel.
После того, как логическая структура изделия создана, можно приступать к созданию сборки изделия.
Создание физической сборки составного устройства
Создание сборки многомодульного устройства начинается с добавления в проект сборки Multi-board (*.MbaDoc) (см. рис. 5).
Вставка моделей дочерних узлов производится с помощью команды Design-Insert PCB part. Предусмотрена вставка как отдельных файлов печатных узлов (*.pcb), так и файлов других многомодульных сборок. Таким образом, структура сборки верхнего уровня может быть иерархической и состоять из нескольких подсборок. Такой подход может быть применён в случае одновременного проектирования составной конструкции несколькими разработчиками. Для взаимодействия с CAD-системами используется нейтральный формат STEP.
Перед началом создания механических зависимостей и совмещения деталей рекомендуется зафиксировать один из объектов, принятый в качестве базового. Делается это кликом правой кнопкой мыши (ПКМ) по базовому объекту и включением параметра Lock Selected Part. Таким объектом, например, может быть деталь корпуса или один из печатных узлов.
Совмещение объектов производится с помощью зависимостей типа Plane-to-Plane и Axis-to-Axis. Механизм работы зависимостей аналогичен принципам работы в большинстве CAD-систем, поэтому процесс совмещения довольно прост. Стоит отметить, что механика использования зависимостей в Multi-board непрерывно расширяется в каждой новой версии Altium Designer.
После завершения сборки следует воспользоваться полезной функцией проверки касания/пересечения объектов, запускаемой командой Tools-Check Collisions. При обнаружении нарушений проблемные касания/пересечения будут подсвечены в рабочей области цветом (см. рис. 6) и выведены в виде списка с описанием во вкладке Messages. Также в любой момент можно отслеживать пересечения объектов визуально с помощью инструмента Toggle Section View (разрез).
Производить изменения в дочерних узлах можно не только в самих файлах *.pcb, но и прямо из окна Multi-board. Для этого используйте команду Edit Selected Part из контекстного меню, выделив выбранный модуль. В данном режиме доступно перемещение компонентов по поверхности платы. Все изменения, произведённые в этом режиме, после сохранения будут продублированы в дочерних платах.
При работе с Multi-board (*.MbaDoc) становится доступной новая панель инструментов Multi-board Assembly (см. рис. 7), структура которой представляет из себя дерево построений со списком моделей и зависимостей, аналогично классическим CAD-приложениям.
Одной из важных особенностей работы в Multi-board является возможность отслеживания изменений в дочерних проектах и обновление их в сборке верхнего уровня. Делается это простой командой Update Selected Part/Update All Parts в контекстном меню при нажатии ПКМ на любой из моделей в зависимости от того, требуется выполнить обновление конкретного узла или же всех, входящих в сборку.
Заключение
Разработчики систем ECAD непрерывно совершенствуют инструменты разработки, расширяя функционал и охватывая новые этапы проектирования изделий. Компания Altium предоставляет инженерам новую возможность повысить качество проектирования продуктов новым расширением Multi-board Design. Одним из немаловажных аспектов является то, что инструмент поставляется в составе стандартного ПО Altium Designer, не требует отдельной покупки лицензий и установки дополнительных программ, вместе с этим являясь максимально нативным инструментом, бесшовно встроенным в привычный интерфейс Altium Designer. А регулярно дополняемые инструкции [1] позволят пользователям без особых усилий освоить интерфейс инструмента.
Использование инструмента Multi-board Design позволяет значительно повысить качество проектирования многомодульных устройств за счёт средств программного и визуального контроля. Функционал Multi-board Design позволяет ПО Altium Designer называться комплексной системой проектирования электронных устройств.
Литература
- Документация Altium Designer. URL: https://www.altium.com/ru/documentation/altium-designer/designing-systems-with-multiple-boards-ad.
- Youtube канал Altium Russia. URL: https://www.youtube.com/channel/UCvZ_kyV4ATrQfjmtVpuj0LQ.
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
