Проект радиоприемника своими руками

Радиоприемник своими руками Готовые работы

Лучшим подарком начинающему радиолюбителю станет собранный своими руками радиоприемник. Однако, прежде чем приступать к его сборке и давать волю рукам, стоит подумать над реализацией проекта. 

  1. Можно заказать готовую плату радиоприемника на сайте Мастер Кит. И тогда останется только припаять компоненты к посадочным местам (контактным площадкам) платы.
  2. Второй путь —  сделать проект печатной платы радиоприемника своими руками. От начала и до конца.

Для этого достаточно иметь:

  • пару рук, загнутых в нужную сторону;
  • компьютер с выходом в интернет;
  • немного свободного времени и желания.

Из двух озвученных выше проектов  радиоприемника своими руками, остановимся на последнем. Этот путь длиннее и сложнее. Поэтому каждый этап разработки будет рассмотрен как можно более подробно.

Рассмотренный процесс проектирования печатной платы касается не только самодельного радиоприемника. Данную информацию можно использовать как методическое пособие для проектирования любого электронного устройства. 

Начало проектирования радиоприемника

Любое проектирование печатных плат электронных устройств начинается с принципиальной электрической схемы. К схеме также должен прилагаться список компонентов.

Помимо принципиальной электрической схемы стоит также определиться с конструктивом самодельного радиоприемника.

Выбор САПР для проекта

Качество разработанного проекта радиоприемника далеко не в последнюю очередь будет зависеть от выбранной САПР. Поскольку радио делать придется своими руками — стоит ответственно подойти к этому вопросу.

САПР (Система автоматизированного проектирования) довольно мощный инструмент, который обязательно стоит использовать для разработки своих проектов. Будь то самодельный радиоприемник, проект метеостанции, металлоискатель или что то другое. Целесообразность применения САПР обусловлена, прежде всего, благодаря возможности сквозного проектирования. То есть принципиальная электрическая схема, проект печатной платы и 3D модель проекта (в данном случае самодельного радиоприемника) будут выполнены в единой цифровой среде. В свою очередь это означает, что любые внесенные изменения будут оперативно учтены в электронном проекте.

Тема выбора подходящей САПР для проектирования радиоэлектронного устройства довольно обширна и выходит за рамки статьи.

Каждая система автоматизированного проектирования имеет свои достоинства и недостатки. А выбор примерно одинаковых САПР носит субъективный характер.

Для себя вопрос выбора среди CAD систем для проектирования печатных плат я решил, остановив свой выбор на Diptrace. Результатами своего выбора доволен по сей день. Более того, я смело могу рекомендовать данную САПР для простых и средних проектов.

Достоинства выбранной системы автоматизированного проектирования

  • Diptrace подкупает гибкой ценовой политикой;
Для самых простых некоммерческих проектов можно легально пользоваться бесплатной версией данной программы. Некоммерческую лицензию на данную программу может приобрести даже студент.
  • возможность расширения текущей лицензии до коммерческой;
  • интуитивно понятный интерфейс;
  • совместимость с другими популярными САПР проектирования печатных плат;
  • инструкция по работе в программе на русском языке.

Это не принимая во внимание широкие возможности проектирования печатных плат, которые открываются перед разработчиком. 

Разобравшись почему для проекта самодельного радиоприемника была выбрана САПР Diptrace движемся дальше.

Шаг 1. Разработка библиотеки проекта

Информацию о компонентах, их связях необходимо перенести в CAD систему проектирования печатной платы радиоприемника. Однако, для этого нужна библиотека проекта. Добавить компоненты в библиотеку проекта можно из следующих источников:

  • стандартных библиотек;
  • пользовательских библиотек;
  • библиотек компонентов, полученных от других пользователей.
Принципиальная электрическая схема самодельного радиоприемника
Рисунок 1 — Принципиальная электрическая схема самодельного радиоприемника

По своему опыту, скажу, что лучше потратить немного времени, сделав свою пользовательскую библиотеку. Несмотря на затраченное время, в будущем ваши труды будут вознаграждены. Созданные вами библиотеки станут самыми ценными наработками. 

Библиотеки любых CAD систем и Diptrace тому не исключение, довольно обширны, включают большое количество стандартных элементов. В ряде случаев даже имеются 3D модели многих распространенных компонентов.

Создание библиотечного компонента для проекта «разработка самодельного радиоприемника»

В качестве наглядного примера рассмотрим последовательность операций по созданию компонента схемы — потенциометра 16K1, входящего в состав схемы проекта самодельного радиоприемника.

Модель компонента в САПР состоит из условно-графического обозначения (УГО) и посадочного места (pattern).

  1. УГО представляет собой унифицированное графическое обозначение компонента. Используется для создания принципиальных электрических схем в схемотехническом редакторе.
  2. Посадочное место (pattern) представляет собой набор контактных площадок, необходимых для монтажа компонента на печатную плату. Pattern используются для работы в редакторе печатных плат.

Первая составляющая модели является функциональным отражением компонента, вторая – его физическим воплощением.

В совокупности это потенциометр – 16K1.

Таким образом, для создания полноценной модели в САПР печатных плат DIPTRACE необходимо посадочному месту поставить в соответствие УГО компонента.

Чем обусловлено такое функциональное разделение компонента?

Для ответа на данный вопрос целесообразно рассмотреть его со следующей точки зрения:

Существует большое количество элементов с одинаковыми условно-графическими обозначениями и не меньшее количество унифицированных корпусов радиоэлементов (резисторов, конденсаторов, транзисторов, микросхем, кнопок и т.д.). Среди данного многообразия существует масса компонентов с одинаковым УГО, но разными корпусами и, наоборот, масса компонентов с одинаковыми pattern, но разными УГО.

Дабы не создавать каждый раз одни и те же составляющие компонентов, удобнее сопоставлять унифицированные части, сокращая время на создание библиотек компонентов, входящих в проект радиоэлектронного изделия.

Связь УГО и pattern в единый компонент
Рисунок 2 — Связь условно-графического обозначения компонента и его посадочного места в единый компонент

При выполнении данной работы [проектирование радиоприемника] крайне полезно будет использовать функцию трехмерного моделирования. Для того, чтобы САПР DIPTRACE смогла отобразить плату в 3D необходимо для каждого элемента создать твердотельную трехмерную модель.

3D модель потенциометра 16K1
Рисунок 3 — Трёхмерная модель потенциометра 16K1

В свойствах компонента можно дополнительно указать:

  • номинал;
  • производителя;
  • ссылку на документацию.
Оформление пользовательских библиотек Diptrace
Рисунок 4 — Общие и пользовательские свойства компонента 16K1 в Diptrace

Закончив работы по созданию библиотеки проекта, приступаем к созданию принципиальной электрической схемы радиоприемника. 

Шаг 2. Создание принципиальной электрической схемы радиоприемника

Создание принципиальной схемы радиоприемника в САПР Diptrace начинается с размещения компонентов в схемотехническом редакторе.

После расстановки компонентов в схемотехническом редакторе необходимо создать между ними электрические связи. 

Законченная принципиальная электрическая схема радиоприемника представлена на рисунке 5. 

Принципиальная электрическая схема проекта в Diptrace
Рисунок 5 — Принципиальная электрическая схема самодельного радиоприемника, выполненная в Diptrace

Прежде чем переходить к следующему шагу – проектированию печатной платы, следует проверить схему на наличие ошибок. Для этого запустим утилиту проверки ошибок DRC. Результаты проверки принципиальной электрической схемы радиоприемника представлены на рисунке 6.

В процессе проверки схемы утилита ERC может обнаружить ошибки. В этом случае, необходимо будет устранить их — прежде чем переходить к следующему этапу проектирования.
Проверка проекта Diptrace утилитой ERC
Рисунок 6 — Проверка проекта Diptrace утилитой ERC на предмет ошибок

Шаг 3. Проектирование печатной платы устройства

Лист соединений

Проверив схему на наличие ошибок и устранив их (если ошибки обнаружены) — движемся дальше.

Пришло время заняться главными транспортными артериями для электрического тока – печатными проводниками. Для этого необходимо перенести файл связей из редактора схем в редактор печатных плат.

Для импорта листа соединений в редактор печатных плат Diptrace (PCB Layout) выполним последовательно команды: Файл -> Преобразовать в плату (Ctrl+B) -> … Появится диалоговое окно, в котором необходимо будет радиокнопкой выбрать одно из двух предпочтений: «Использовать Схемотехнические правила» либо «Использовать правила и настройки из предыдущей платы». Я обычно использую первое (идет по умолчанию).

После импорта листа соединений, в главном поле редактора печатных плат Diptrace мы увидим корпуса компонентов и соединяющие их линии связи.

Импорт файла соединений в редактор печатных плат
Рисунок 7 — Импорт листа соединений в редактор печатных плат Diptrace PCB Layout

Импорт сложного контура печатной платы в DIPTRACE

После чтения листа соединений следует определиться с размерами печатной платы. Существует два варианта развития событий:

  1. печатная плата имеет заданные геометрические размеры, определяемые конструкцией электронного блока;
  2. контур печатной платы определяется по результатам трассировки.

Плата может иметь простую геометрическую форму (прямоугольник или квадрат). В этом случае ее контур можно нарисовать в редакторе печатных плат Diptrace.

Геометрически сложные контуры печатных плат лучше рисовать в сторонних САПР. В этом случае контур печатной платы в формате dxf можно импортировать в редактор печатных плат.

Для импорта сложного контура печатной платы выполняем следующий порядок действий:

  1. рисуем сложный контур, используя средства сторонних CAD программ;
  2. экспортируем нарисованный контур в формат .dxf;
  3. выполняем чтение сложного контура программой Diptrace (редактор печатных плат): Файл -> Импорт -> DXF…
  4. выбираем файл со сложным контуром (расширение .dxf)  — нажимаем «Открыть».
  5. в появившемся диалоговом окне выставляем «Размерности в DXF:» Миллиметры; «Режим импорта:» Добавление;
  6. выбираем слой, который должен быть контуром нашей печатной платы и назначаем ему в соответствие слой Diptrace: «Соответствие:» Плата (название системного слоя Diptrace)
  7. нажимаем кнопку «Импорт»

Импорт сложного геометрического контура печатной платы в программе Diptrace выполнен.

Во время импорта контурный слой «Плата» в списке слоев может отсутствовать. В этом случает необходимо выйти из диалогового окна и удалить имеющийся на плате контур. После чего провести импорт сложного геометрического контура заново.

В нашем случае никаких особых требований к контуру печатной платы радиоприемника не предъявляется, поэтому можно сначала выполнить трассировку, а уже потом определиться с геометрическими размерами платы.

Компоновка элементов на печатной плате

Следующий этап работы в редакторе печатных плат при проектировании самодельного радиоприемника называется компоновка. Под компоновкой платы понимают оптимальное размещение компонентов, входящих в состав разрабатываемого устройства. В процессе работы над трассировкой (разводкой) печатной платы компоновка будет претерпевать локальные изменения месторасположения отдельных компонентов. Однако глобально решить этот вопрос лучше, как можно раньше. 

Трассировка

На начальных этапах трассировки печатной платы лучше придерживаться направления трассировки на отдельных слоях.

Например, проводники, расположенные в верхнем слое располагать преимущественно горизонтально, проводники нижнего слоя – вертикально.

Данное утверждение применимо и к внутренним слоям. Однако, поскольку затронута тема самодельной электроники – логично предположить, что изготовления печатной платы будет выполняться своими силами. Следовательно, целесообразнее будет трассировку платы выполнить с одной стороны. Для большей технологичности изготовления платы в домашних условиях методом ЛУТ технологии. Ввиду этого проводники стараемся проводить рационально, используя свободные пространства печатной платы. 

Закончив трассировку печатной платы самодельного радиоприемника, обязательно проверяем её на соответствие правилам проектирования, запустив DRC утилиту. Обнаруженные с ее помощью ошибки устраняем. В результате мы должны получить сообщение «ошибок не обнаружено».

САПР сквозного проектирования Diptrace позволяет оперативно учесть изменения во всем проекте при коррекции принципиальной электрической схемы.
Для этого, внесем изменения в принципиальную электрическую схему, сохраним файл, после чего из редактора печатной платы (PCB Layout) программы Diptrace выполним команды Файл -> Обновить структуру из схемы -> По компонентам…

По завершению трассировки печатной платы радиоприемника можно получить 3D модель. Для этого нажимаем кнопку 3D командной панели редактора печатных плат (PCB Editor) и ждем отрисовки модели. Результаты 3D моделирования печатной платы радиоприемника представлены на рисунке 8.

Плата радиоприемника - вид сверху
Рисунок 8 — Плата самодельного радиоприемника (главный вид)

Полученную трёхмерную модель можно вращать в любом направлении.

Плата самодельного радиоприемника - вид сбоку
Рисунок 9 — Плата самодельного радиоприемника (вид сбоку)

Если Diptrace не находит трехмерную модель одного или нескольких компонентов – на экран выводится предупреждение:

Создание 3D модели печатной платы - информационное меню
Рисунок 10 — Информационное меню подключения к корпусам трехмерных моделей

В этом случае необходимо назначить посадочному месту компонента 3D модель формата. Подключаемые к посадочным местам компонентов модели должны иметь расширение .step или .vrml.

3d модель спроектированной печатной платы самодельного радиоприемника можно экспортировать для дальнейшего использования. Например, для разработки конструкторской документации, в частности сборочного чертежа печатной платы. 

При желании можно взглянуть на 3D модель печатной платы без элементов.
3D модель печатной платы
Рисунок 11 — Трёхмерная модель платы самодельного радиоприемника

Шаг 4. Разработка конструкторской документации 

Закончив работу по проектированию топологии самодельного радиоприемника, переходим к следующему этапу – разработке конструкторской документации. 

Конструкторская документация для изготовления печатного узла, как правило, состоит из:

В отдельных случаях могут понадобиться детальный чертеж и чертеж трассировки.

В рассмотренном проекте разработаем конструкторскую документацию по всем вышеперечисленным пунктам. 

Чертеж принципиальной электрической схемы радиоприемника

Разработку конструкторской документации начнём с чертежа принципиальной электрической схемы. Чертеж принципиальной электрической схемы почти полностью будет повторять принципиальную электрическую схему из схемотехнического редактора Diptrace. 

Принципиальная электрическая схема самодельного радио представлена на рисунке 12.

Принципиальная электрическая схема радиоприемника
Рисунок 12 — Принципиальная электрическая схема радиоприемника

Перечень элементов

К принципиальной электрической схеме должен прилагается перечень компонентов. Перечень компонентов является составной частью схемы. Представляет собой совокупность элементов, задействованных в схеме. При небольшом количестве элементов информация отображается на принципиальной электрической схеме. При большом количестве наименований — создается отдельный документ (ПЭ3). Перечень компонентов, выполненный отдельным документом представлен на рисунке 13.

Перечень элементов радиоприемника
Рисунок 13 — Перечень элементов печатной платы радиоприемника

Детальный чертеж печатной платы радиоприемника

На детальном чертеже печатной платы изображены:

  • геометрические размеры с допусками;
  • таблица с условными обозначениями отверстий их параметрами;
  • технические требования к печатной плате.

Для плат с элементами поверхностного монтажа (SMD – компонентами) в состав детального чертежа входит чертеж трафарета.

Детальный чертеж печатной платы радиоприемника
Рисунок 14 — Детальный чертеж печатной платы радиоприемника

Чертеж трассировки

Чертеж трассировки содержит следующую информацию о разрабатываемой печатной плате:

  • топологические слои (проводящий рисунок печатной платы);
  • маркировочные слои;
  • масочные слои защитного покрытия;
  • параметры и порядок размещения проводящих слоев;
  • допустимые замены материалов;
  • информацию о конфигурации печатной платы;
  • технические требования.
Чертеж трассировки печатной платы
Рисунок 15 — Чертеж трассировки печатной платы радиоприемника

Сборочный чертеж платы радиоприемника

Сборочный чертеж печатной платы включает в себя:

  • общий вид печатной платы;
  • вид сбоку;
  • дополнительный вид печатной платы снизу (при двухстороннем расположении компонентов);
  • габаритно-присоединительные размеры;
  • варианты установки;
  • технические требования к печатному узлу.
Сборочный чертеж печатной платы радиоприемника
Рисунок 16 — Сборочный чертеж печатной платы радиоприемника

Спецификация

Завершающим этапом в разработке конструкторской документации (КД) является спецификации спецификация.

Спецификация является самым главным документом конструкторской документации.

Спецификация включает в себя всю конструкторскую документацию, необходимую для изготовления комплекта изделия:

  • принципиальную электрическую схему;
  • сборочный чертёж;
  • чертеж платы;
  • топологический чертеж;
  • перечень элементов;
  • стандартные изделия;
  • детали;
  • материалы.

Какие-то документы могут исключаться из неё, например, детальный и топологический чертежи.

Какие-то, наоборот, добавляться. Например, инструкция по программированию. 

Плата радиоприемника - спецификация
Рисунок 17 — Спецификация печатной платы радиоприемника

На этом разработка конструкторской документации самодельного радиоприемника заканчиваем.

Файлы проекта «Самодельный радиоприемник»

Для получения исходников платы в формате PCAD, DIPTRACE, EAGLE — пожалуйста свяжитесь со мной

Нужна помощь в проектировании печатных плат — пишите.

pcbdesigner.ru
Оцените автора
Сайт разработчика печатных плат