Desenho da PCB

Para realizar esta tarefa foi selecionado, de entre várias opções disponíveis, um programa de desenvolvimento de circuitos impressos. O programa escolhido para realizar este procedimento foi o Cadsoft Eagle versão 7.6.0. Este programa é dedicado ao desenho de circuitos impressos, ofe- recendo várias ferramentas que aceleram este processo. A escolha do Cadsoft Eagle foi suportada por:

• Ser código aberto e sem qualquer custo associado;

• Assumir a posição de programa mais utilizado, de entre toda a concorrência, existindo vários tutoriais de iniciação à sua utilização. Os tutoriais tornaram-se bastante úteis uma vez que não tinha contacto prévio com este tipo de desenvolvimento;

• Existência de bibliotecas implementadas e testadas incluídas no pacote;

• Incluir ferramentas de depuração, úteis na procura de falhas de desenvolvimento.

5.2.1.1 Esquema de ligações

A criação do esquemático é a primeira de duas fases da criação de um circuito impresso. Esta tem como objetivo definir os componentes a utilizar e todas as ligações entre eles.

A escolha dos componentes pode ser feita de três formas:

• Biblioteca Eagle - No caso de os componentes a utilizar serem muito genéricos ou de uso em larga escala, é possível encontrá-los na biblioteca incluída no programa.

• Importar Bibliotecas - A biblioteca disponibilizada no programa não inclui componentes mais específicos, no entanto existem várias bibliotecas criadas pelos fabricantes dos com- ponentes e por utilizadores do programa que podem ser importadas para o Eagle.

• Desenho dos componentes - O Eagle disponibiliza todas as ferramentas necessárias para a criação dos componentes e bibliotecas.

Estas bibliotecas são compostas por ficheiros cad contendo todas as informações relativas a dimensões, footprint e nomenclatura dos pinos dos componentes nelas presentes. Em suma, fornecem ao programa todas as informações importantes a considerar para a sua colocação numa PCB.

Para do desenho do circuito impresso do protótipo do pacemaker não foi desenhado nenhum componente. Esta decisão foi tomada tendo em conta que, devido à minha falta de experiência nesta área, havia um risco elevado, dado o pouco tempo disponível para executar esta tarefa, de ocorrerem erros que podiam facilmente ser transpostos para a placa impressa, inutilizando-a. A solução passou por fazer uma pesquisa intensiva de bibliotecas que contivessem os componentes a utilizar.

Encontrados os ficheiros cad contendo todas as informações relativas ao componentes ad- quiridos procedeu-se à criação dos esquemático do protótipo no programa Eagle. O mesmo é representado pela figura:5.29. O pouco detalhe da imagem está relacionado com o tamanho final do esquemático, o mesmo só é legível em perfeitas condições quando impresso em 6 folhas A3.

56 Descrição do Sistema Desenvolvido

Figura 5.29: Esquemático do circuito desenhado em Eagle

5.2.1.2 Implementação do esquemático

Esta secção trata da segunda fase da criação de uma placa de circuito impresso.

Desenhado o esquemático o passo que segue é o de posicionar todos os componentes de forma a otimizar a ocupação de espaço da placa. Esta tarefa é feita com um compromisso entre o espaço utilizado e as ligações entre os componentes.

Posicionamento dos componentes

Em termos gerais queremos posicionar componentes que trocam ligações juntos, evitando que se cruzem ligações de outros componentes, no entanto precisamos fazê-lo aproveitando todo o

5.2 Prototipagem 57

espaço da placa que estamos a desenhar. Este passo é o mais importante desta fase do processo, pois será este a ditar a dificuldade, e em certos casos a possibilidade, da execução da etapa seguinte. A figura5.30mostra o posicionamento final dos componentes do protótipo pacemaker multie- létrodo. Na figura podemos observar linhas amarelas que definem as ligações entre os componen- tes que são importadas pelo programa do esquemático desenhado anteriormente.

Tratando-se de um sistema complexo, onde certas ligações são partilhadas por vários compo- nentes, existem, qualquer que seja o posicionamento dos componentes, ligações que se vão cruzar. Nestes casos, a utilização das duas faces para desenhar as rotas é obrigatória. Este posiciona- mento é resultado da análise de várias combinações feitas, tendo sido escolhido por se demonstrar a melhor alternativa.

Figura 5.30: Posicionamento dos componentes na PCB

Roteamento

Definindo-se como a criação de uma rota, o roteamento traduz-se no caminho que traçamos para a ligação entre dois componentes. As rotas de duas ligações diferentes nunca se podem tocar ou cruzar. Desta forma, existindo a inevitabilidade de uma rota colidir com outra, estamos perante um caso que obriga a utilização das duas faces da PCB para completar o percurso. Esta manobra é realizada por vias que consistem numa perfuração na placa que permite a passagem de uma rota de uma face para a outra, evitando a colisão de rotas.

Tendo em conta a complexidade das ligações, a minha experiência na utilização da ferramenta e a calendarização a ser cumprida, decidi utilizar a ferramenta de roteamento automático disponi- bilizada pelo Eagle. Esta ferramenta permite definir parâmetros que vão ditar as regras a serem cumpridas pelo roteamento automático, entre as quais estão:

• Escolha da face que damos preferência; • A distância mínima entre linhas;

58 Descrição do Sistema Desenvolvido

• Esforço do algoritmo, se queremos uma solução otimizada ou apenas uma solução.

Após alguma pesquisa sobre as condições que melhor serviriam o protótipo, definiram-se os parâmetros e executou-se o roteamento automático. Como resultado o programa apresentou várias soluções possíveis tendo sido escolhida a que utilizava menos vias e menores rotas. Algumas conexões não foram completadas pelo algoritmo, tendo sido desenhadas as rotas manualmente.

Após esta fase foi importado um ficheiro com regras de depuração criado pela Sparkfun que é uma empresa especializa, entre outras coisas, na utilização desta ferramenta. Estas regras vieram demonstrar a existência de vários possíveis pontos de erro aquando de futura impressão. Rede- senhadas manualmente as rotas identificadas como conflituosas, chegou-se ao circuito impresso final representado pelas figuras:5.31,5.32e5.33.

Figura 5.31: Rotas da face superior da PCB

5.2 Prototipagem 59

Figura 5.33: Rotas de ambas as faces da PCB