Im zwölften Video des Weihnachtskalenders zum IoT-Haus-Projekt von Stern Didactic setzt Nicolai Stern den Fokus auf die Leiterplatte. Nachdem im vorherigen Video ein elektronischer Schaltplan erstellt wurde, zeigt er nun, wie sich diese Planung in ein konkretes PCB-Layout (Printed Circuit Board) in Autodesk Fusion umsetzen lässt. So entsteht Schritt für Schritt eine Platine, auf der später alle elektronischen Komponenten ihres IoT-Hauses ihren Platz finden.
Übergang vom Schaltplan zum PCB-Layout
Zunächst öffnet Stern den zuvor erstellten elektronischen Entwurf. Ein einfacher Klick auf das passende Symbol führt vom Schaltplan zur Leiterplattenansicht. Vor Ihnen liegt nun ein neues Dokument mit dunklem Hintergrund: Hier wird die Anordnung der Bauteile festgelegt. Am linken Rand stehen alle elektronischen Komponenten bereit, die per Drag & Drop auf die Leiterplatte gezogen werden können.
Fertigungsparameter festlegen
Bevor es an das Platzieren der Bauelemente geht, legt Stern Fertigungsparameter fest. Dazu zählen unter anderem Layer und Auflösungen. Für die einfache Schaltung des IoT-Hauses genügen die Standardwerte. Autodesk Fusion bietet allerdings viele weitere Werkzeuge und Features, um auch komplexere Anforderungen zu erfüllen.
Platzierung der Bauelemente
Nun werden die Bauteile auf dem PCB angeordnet. Der Mikrocontroller findet seinen Platz in der Mitte, damit alle Signale leicht erreichbar sind. Die 9-Volt-Batterie wird gut sichtbar positioniert. LEDs, Widerstände, Transistoren und andere Bauelemente ordnet Stern halbwegs symmetrisch um den Mikrocontroller herum an. Diese klare Anordnung sorgt für Übersichtlichkeit und erleichtert die spätere Fehlersuche oder Anpassung.
Verlegung der Leiterbahnen
Um die Bauteile elektrisch zu verbinden, müssen Leiterbahnen gezogen werden. Stern zeigt drei Ansätze:
1. Manuelle Verlegung: Jede Leiterbahn wird per Hand gezeichnet und angeordnet. Diese Methode bietet die größte Kontrolle, ist aber auch zeitaufwändiger.
2. Schnelle Verlegung: Eine halbautomatische Lösung, bei der Fusion gewisse Vorschläge macht.
3. Autorouter: Die Software übernimmt das Routen der Leiterbahnen eigenständig. Gerade für einfache Schaltungen ist dies ausreichend und spart viel Zeit.
Stern demonstriert den Autorouter, der in kurzer Zeit ein ordentliches Routing vorschlägt. Die Ergebnisse lassen sich nachträglich prüfen, anpassen oder erneut routen, um das optimale Layout zu erreichen.
Anpassen und Optimieren des Layouts
Selbst wenn der Autorouter zum Einsatz kommt, bleibt die Möglichkeit, jede Leiterbahn auszuwählen und bei Bedarf neu zu verlegen. So können Leitungen nachträglich verschoben, aufgelöst und neu gezogen werden. Auch Signalumwandlungen und erneutes Routen sind möglich. Zwar legen Profis meist alle Bahnen manuell, um maximale Kontrolle und Präzision zu gewährleisten – für dieses Projekt ist die automatische Verlegung aber völlig ausreichend.
Zusätzliche Anpassungen und Ausblick
Um die Platine abzurunden, plant Stern noch, einen Schalter einzufügen. Außerdem lädt er die Zuschauer ein, den Trainingsbereich von Autodesk Fusion zu nutzen, um weitere Funktionen und Verfahren kennenzulernen. Im nächsten Video wird er das 3D-PCB-Layout genauer betrachten, was einen realistischeren Eindruck von der fertigen Leiterplatte vermittelt.
Fazit
In diesem zwölften Video zeigt Nicolai Stern, wie Sie aus dem Schaltplan ein fertiges PCB-Layout erstellen. Durch das clevere Platzieren der Komponenten und den Einsatz des Autorouters entsteht in kurzer Zeit eine sauber geroutete Platine. Diese Vorgehensweise ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum fertigen IoT-Haus und bildet die Grundlage für die spätere Herstellung und den Zusammenbau.
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