estudio y desarrollo del software y hardware de un …
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VOLUMEN III Planos
ESTUDIO Y DESARROLLO DEL SOFTWARE Y HARDWARE DE UN
SISTEMA DE CONTROL DEL MOVIMIENTO DE UN
TELESCOPIO
PFC presentado para optar al título de Ingeniero Técnico Industrial especialidad ELECTRÓNICA por David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Barcelona, 15 de Junio de 2011
Tutor proyecto: Manuel Manzanares Brotons Departamento de Ingeniería Electrónica (DEEL)
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
ÍNDICE PLANOS:
CAPÍTULO 1: Planos .............................................................................................. 2
1.1. Placa 1 (Circuito principal) ..................................................................................... 3
1.1.1. Listado de materiales: ........................................................................................................ 3
1.1.2. Detalle de planos de la placa 1 (Circuito principal) ............................................................ 5
1.2. Placa 2 (Inclinómetro) ......................................................................................... 12
1.2.1. Listado de materiales: ...................................................................................................... 12
1.2.2. Detalle de planos de la placa 2 (Inclinómetro) ................................................................. 13
1.3. Placa 3 (Fuente de alimentación) ......................................................................... 18
1.3.1. Listado de materiales: ...................................................................................................... 18
1.3.2. Detalle de planos de la placa 3 (Fuente de alimentación) ............................................... 19
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CAPÍTULO 1:
PLANOS
En este capítulo se muestran los planos realizados para llevar a cabo el proyecto, el capítulo se divide en tres secciones, una para cada placa de circuito impreso:
• Placa 1: Circuito principal, donde se encuentra el microcontrolador y se conectan los servomotores para ser gobernados y inclinómetro para medir la señal analógica la inclinación en los ejes X e Y entre otras cosas.
• Placa 2: Inclinómetro, donde se encuentra el circuito IMU (Inertial Measurement Unit) formado por el acelerómetro ADXL335 y el giroscopio IDG500.
• Placa 3: Fuente de alimentación lineal (5V).
En cada una de las secciones de cada placa, se detalla:
a) Listado de componentes utilizados para el circuito en cuestión (referencia en el plano, tipo, valor, función).
b) Plano del esquema eléctrico. c) Planos del circuito impreso (Top layer, Bottom layer, Silk layer). d) Previsualización en 3D del circuito.
David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig__________________________________________________________________________________________________________
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1.1. Placa 1 (Circuito principal)
1.1.1. Listado de materiales:
Circuito principal Referencia Componente Tipo Valor Función
BTN1 Pulsador Para depuración del código (PIN RB1) BTN2 Pulsador Para depuración del código (PIN RB2) BTN3 Pulsador Para depuración del código (PIN RB3) BTN4 Pulsador Para depuración del código (PIN RB4) BTN5 Pulsador Reset C1-C2 Condensador MKT 15 pF Circuito oscilador del PIC
C3 Condensador MKT 470 pF Estabiliza la tensión VUSB del PIC C4-C6 Condensador MKT 100 nF Filtros para las alimentaciones de los "C.I."
D1 Ref. de voltage C.I. LM385-1V2 Genera una tensión de 1,2V D2 Ref. de voltage C.I. LM385 Genera una tensión regulable (ajustada a +3,3V)
D3-D4 Diodo Schottky SMB5819 Impiden la inversión de corriente hacia las fuentes de +5V J1 Conector USBCONN (TYP B) Conector USB de tipo B hembra J2 Conector SIL-3 Conector servo motor 1 (GND, +5V, PWM) J3 Conector SIL-3 Conector servo motor 2 (GND, +5V, PWM) J4 Conector SIL-4 Conector a inclinómetro (+3,3V, GND, ACCX, ACCY) J5 Conector SIL-2 Conector a F.A. (+5V, GND)
LCD1 Display LCD HD44780 Para depuración del código PTC1 Fusible rearmable LP60050 500 mA Protección contra sobrecorrientes en el puerto USB
R1 Resistor Película de carbón 10 kΩ Resistencia de Pullup para el circuito reset
_________________________________________________________Estudio y desarrollo del software y hardware de un sistema de control del movimiento de un telescopio
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R2 Resistor Película de carbón 100 Ω Limita la corriente de entrada al Pin de reset R3 Resistor Película de carbón 470 kΩ Limita la corriente de D1 (LM385-1,2) R4 Resistor Película de carbón 10 kΩ Divisor de tensión para obtener +1,12V R5 Resistor Película de carbón 47 kΩ Limita la corriente de D2 (LM385) R6 Resistor Película de carbón 47 kΩ Divisor de tensión para obtener +3,3V R7 Resistor Película de carbón 180 Ω Resistencia limitadora para el led del display
RV1 Potenciómetro Multivuelta 1 kΩ Divisor de tensión para obtener +1,12V RV2 Potenciómetro Multivuelta 100 kΩ Divisor de tensión para obtener +3,3V RV3 Potenciómetro Multivuelta 1 kΩ Ajuste de contraste del LCD
RV4-RV5 Potenciómetro Multivuelta 1 kΩ Ajuste de la ganancia de los INA122 U1 PIC C.I. 18F4550 Control servos y toma medidas analógicas del inclinómetro
U2-U3 Amp. Instrumentación C.I. INA122 Amplificadores para las señales del acelerómetro X1 Cristal de cuarzo HS (High Speed) 20 MHz Circuito oscilador del PIC
David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig___________________________________________________
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1.1.2. Detalle de planos de la placa 1 (Circuito principal)
• PLANO 1.1. Esquema eléctrico.
• PLANO 1.2. Top layer + Bottom layer + Silk layer.
• PLANO 1.3. Silk layer.
• PLANO 1.4. Top layer.
• PLANO 1.5. Bottom layer.
• PLANO 1.6. Previsualización 3D.
PWM SERVO 2PWM SERVO 1
LCD0LCD3
LCD6LCD5LCD4LCD1LCD2
VAcc Y
VAcc X
+1
.12V
+1
.12V
VCC
+3
.3V
+1.12V
+3.3V
Vfuente
LC
D6
LC
D5
LC
D4
LC
D3
LC
D2
LC
D1
LC
D0
VC
C
VC
C
VC
C
VC
CVCC
VC
C
VC
C
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVREF4
RA3/AN3/VREF+5
RA4/T0CKI/C1OUT/RCV6
RA5/AN4/SS/LVDIN/C2OUT7
RA6/OSC2/CLKO14
OSC1/CLKI13
RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDA33
RB1/AN10/INT1/SCK/SCL34
RB2/AN8/INT2/VMO35
RB3/AN9/CCP2/VPO36
RB4/AN11/KBI0/CSSPP37
RB5/KBI1/PGM38
RB6/KBI2/PGC39
RB7/KBI3/PGD40
RC0/T1OSO/T1CKI15
RC1/T1OSI/CCP2/UOE16
RC2/CCP1/P1A17
VUSB18
RC4/D-/VM23
RC5/D+/VP24
RC6/TX/CK25
RC7/RX/DT/SDO26
RD0/SPP019
RD1/SPP120
RD2/SPP221
RD3/SPP322
RD4/SPP427
RD5/SPP5/P1B28
RD6/SPP6/P1C29
RD7/SPP7/P1D30
RE0/AN5/CK1SPP8
RE1/AN6/CK2SPP9
RE2/AN7/OESPP10
RE3/MCLR/VPP1
U1
PIC18F4550VDD=VCCVSS=GND
R110k
R2100
C115pF
C215pF
FREQ=20MHzVCC
1
D+3
D-2
GND4
J1
USBCONN
1 2 3
J2SIL-100-03
1 2 3
J3SIL-100-03
LC
D[0
..6]
3
2
RG18
RG21
4
7
6
REF5
U2
INA122
3
2
RG18
RG21
4
7
6
REF5
U3
INA122
1234
J4
SIL-100-04
12
BTN1RB1
12
BTN2RB2
12
BTN3RB3
12
BTN4RB4
12
BTN5RESET
C3
470pF
12
D1LM385-1V2
23
1
D2
LM385
R3
470k
R410k
50% 12
3RV1
1kR5
47k
12
3
RV2100k
R647k
12
J5
SIL-100-02
D3
1N5819D4
1N5819
PTC1
LP60050
R7180
C4
100nF
D7
14D
613
D5
12D
411
D3
10D
29
D1
8D
07
E6
K16
A15
RW
5R
S4
VE
E3
VD
D2
VS
S1
LCD1LCD HD44780
12
3
RV3
1k
C5
100nF
C6
100nF
12
3
RV4
1k
12
3
RV5
1k
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 1.1
Designación: Placa 1
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIO
Circuito principal
(Esquema)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 1.2
Designación: Placa 1
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 1.5:1
Circuito principal
(Top + Bottom + Silk)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 1.3
Designación: Placa 1
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 1.5:1
Circuito principal
(Silk layer)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 1.4
Designación: Placa 1
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 1.5:1
Circuito principal
(Top layer)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 1.5
Designación: Placa 1
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 1.5:1
Circuito principal
(Bottom layer)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 1.6
Designación: Placa 1
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIO
Circuito principal
(3D)
David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig__________________________________________________________________________________________________________
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1.2. Placa 2 (Inclinómetro)
1.2.1. Listado de materiales:
Inclinómetro Referencia Componente Tipo Valor Función
C1-C3 Condensador MKT 100 nF Filtros pasa bajos para reducir el ruido (fc=50Hz) J1 Conector SIL-4 Conector a circuito principal (+3,3V, GND, ACCX, ACCY) U1 IMU C.I. Acelerómetro ADXL335 y Giroscopio IDG-500
Estudio y desarrollo del software y hardware de un sistema de control del movimiento de un telescopio
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1.2.2. Detalle de planos de la placa 2 (Inclinómetro)
• PLANO 2.1. Esquema eléctrico.
• PLANO 2.2. Bottom layer + Silk layer.
• PLANO 2.3. Silk layer.
• PLANO 2.4. Bottom layer.
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 2.1
Designación: Placa 2
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIO
Inclinómetro
(Esquema)
+3.3V
C1100nF
C2100nF
1 2 3 4
J1CONN-SIL4
C3100nF
GND
IMU 5DF
VCC1
GND2
XGYRO3
YGYRO4
VREF5
STACC6
ZACC7
YACC8
XACC9
X 4.510
Y 4.511
AZ12
PTAT13
U1
IMU
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 2.2
Designación: Placa 2
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 4:1
Inclinómetro
(Bottom + Silk layer)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 2.3
Designación: Placa 2
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 4:1
Inclinómetro
(Silk layer)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 2.4
Designación: Placa 2
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 4:1
Inclinómetro
(Bottom layer)
David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig__________________________________________________________________________________________________________
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1.3. Placa 3 (Fuente de alimentación)
1.3.1. Listado de materiales:
Fuente de alimentación (F.A.) Referencia Componente Tipo Valor Función
BR1 Puente rectificador 1,5 A Rectificador de onda completa C1 Condensador Electrolítico 1000 µF Filtrar rizado del puente rectificador C2 Condensador MKT 330 nF Mejora estabilidad y respuesta transitoria del 7805 C3 Condensador MKT 100 nF Mejora estabilidad y respuesta transitoria del 7805 C4 Condensador Electrolítico 10 µF Filtra la señal estabilizada del 7805
FU1 Fusible 1 A Protección contra cortocircuitos J1 Conector TBLOCK-I2 Conector a red eléctrica (FASE, NEUTRO) J2 Conector SIL-2 Conector a circuito principal (+5V, GND)
TR1 Transformador 12 VA Transformador de 220V a 12V U1 7805 C.I. 5 V Entrega a su salida una señal estabilizada de 5V
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1.3.2. Detalle de planos de la placa 3 (Fuente de alimentación)
• PLANO 3.1. Esquema eléctrico.
• PLANO 3.2. Bottom layer + Silk layer.
• PLANO 3.3. Silk layer.
• PLANO 3.4. Bottom layer.
• PLANO 3.5. Previsualización 3D.
Vfuente
C11000u
VI1
VO3
GN
D2
U17805
C2330n
C3100n
C410u
BR1
BRIDGE
1
2 4
3
TR1
TRAN-2P2S
1 2
J1TBLOCK-I2
12
J2
CONN-SIL2
FU11A
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 3.1
Designación: Placa 3
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIO
Fuente de alimentación
(Esquema)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 3.2
Designación: Placa 3
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 2:1
Fuente de alimentación
(Bottom + Silk layer)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 3.3
Designación: Placa 3
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 2:1
Fuente de alimentación
(Silk layer)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 3.4
Designación: Placa 3
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIOEscala: 2:1
Fuente de alimentación
(Bottom layer)
Dibujado por: David Ortiz Vives y Gerard Ester Puig
Comprobado por: Manuel Manzanares Brotons
Fecha:06/06/2011
Fecha:14/06/2011
Nº de plano: 3.5
Designación: Placa 3
CONTROL ELECTRÓNICO DE UN TELESCOPIO
Fuente de alimentación
(3D)