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Trata-se do projeto dos componentes, circuitos e dispositivos eletrônicos utilizados no equipamento.
O projeto eletrônico do equipamento mecatrônico implica na busca de soluções para as especificações geradas no projeto da engenharia básica do produto, no projeto do (s) controlador (es) e dos componentes usados como transdutores e atuadores, no projeto do sistema de comunicação e no projeto do software microprocessado utilizado.
No projeto eletrônico, portanto, não se está inserindo o dispositivo microprocessado e o software assembly desenvolvido. Esses itens são tratados em atividade específica. O projeto eletrônico consiste na arquitetura dos componentes discretos que formam o produto em circuitos de pré e pós-processamento, em circuitos drivers, em circuitos de interface com os dispositivos microprocessados etc. A eletrônica desenvolvida nessa fase do projeto é apenas a que implementa as funcionalidades principais do equipamento. O objetivo é que o protótipo ALFA funcione a contento. O circuito de alimentação é tratado na fase de otimização do projeto.
No projeto eletrônico, portanto, não se está inserindo o dispositivo microprocessado e o software assembly desenvolvido. Esses itens são tratados em atividade específica. O projeto eletrônico consiste na arquitetura dos componentes discretos que formam o produto em circuitos de pré e pós-processamento, em circuitos drivers, em circuitos de interface com os dispositivos microprocessados etc. A eletrônica desenvolvida nessa fase do projeto é apenas a que implementa as funcionalidades principais do equipamento. O objetivo é que o protótipo ALFA funcione a contento. O circuito de alimentação é tratado na fase de otimização do projeto.
Deve-se desenvolver um diagrama de blocos do projeto eletrônico indicando as placas que constituem o equipamento e os sinais de entrada e saída processados em cada uma. As interfaces entre as placas devem ser detalhadas de maneira a permitir a atualização da especificação de interfaces e controle constante na arquitetura do produto.
Esse processo de confecção de diagramas de bloco e especificação das interfaces deve acontecer ao longo do ciclo de projeto da eletrônica.
Diferentemente do projeto mecânico no qual a maioria dos componentes são projetados a partir de materiais disponíveis no mercado, o projeto eletrônico têm como ponto de partida a escolha de componentes padronizados cujos parâmetros de projeto estão disponíveis em catálogos (datasheet) que podem ser acessados na Internet. Portanto, grande parte do projeto eletrônico é determinada pela escolha dos componentes a serem utilizados. Eles implicarão em faixas de tensão para os sinais de alimentação, na necessidade de circuitos para drivar os sinais de entrada e saída às suas tensões e correntes de operação etc.
Passa-se ao desenvolvimento dos circuitos eletrônicos utilizados no equipamento. Isso significa que os esquemáticos de cada módulo eletrônico devem ser desenvolvidos: (1) módulos de pré e pós-processamento para os dispositivos de sensoriamento utilizados; (2) módulos de drive dos dispositivos atuadores utilizados; (3) módulos de formatação de dados; e (4) outros.
O projeto dos esquemáticos pode ser apoiado pela utilização de simuladores que permitem monitorar sinais de tensão e corrente em determinados pontos do circuito mediante a variação de valores de resistência, capacitância etc. As simulações permitem otimizar parâmetros de projeto considerados críticos, conforme o plano de gestão desses itens desenvolvido na fase anterior. Os componentes principais dos módulos eletrônicos devem ser adquiridos de maneira a permitir a realização de testes com protótipos físicos.
Uma vez que componentes eletrônicos são importados essa atividade pode demandar um tempo considerável para que seja realizada. Além disso, o projeto pode carecer do uso de dispositivos com mercado regulado e restrições de importação principalmente por parte de fabricantes americanos. Dispositivos como CCDs, diodos lasers, fotocélulas etc., podem ser usados em aplicações militares e isso implica em grandes dificuldades de aquisição. Para projetos das áreas espacial e militar é importante a utilização de componentes “qualificados”, ou seja, componentes que passaram por ensaios de qualificação em laboratórios credenciados de agências americanas ou européias e/ou que tenham comprovada utilização em equipamentos militares ou espaciais. Um outro elemento a ser considerado é o padrão de qualidade do componente a ser adquirido. O padrão de qualidade implica na redução da taxa de falha do dispositivo pela utilização de condições de fabricação controladas.
A aquisição de cabos e conectores deve ocorrer neste momento. O projeto dos conectores é importante para o desenvolvimento de soluções de lay-out das placas e para subsidiar o projeto da geometria e dimensionamento das partes do produto considerando o aspecto cablagem. Conectores são escolhidos em catálogos de fabricantes. Passa-se então ao detalhamento do lay-out das placas de circuito impresso. Detalhar as placas significa ajustar os componentes eletrônicos desenvolvidos no projeto do esquemático às dimensões estabelecidas na engenharia básica do projeto. Ou seja, dentro das restrições de geometria e dimensionais impostas pelo projeto mecânico, o projetista das placas eletrônicas passa a confeccionar o lay-out dos componentes dentro da placa. Isso é realizado através da introdução dos componentes e de seu roteamento de maneira a estabelecer as trilhas de solda. O projeto das placas depende da quantidade de layers que a empresa normalmente trabalha assim como da utilização de tecnologias SMD ou THROUGH-HOLES. A utilização de dispositivos SMD implica na redução da dimensão das placas eletrônicas e, portanto, maior adequação do projeto eletrônico às restrições impostas pela mecânica. Ao longo do projeto das placas, pode-se realimentar o projeto da engenharia básica do produto de maneira a subsidiar um rearranjo das placas eletrônicas por restrição às partes mecânicas do equipamento. O projeto das placas eletrônicas deve teoricamente manter coincidência entre a quantidade de módulos indicada na arquitetura do produto e a quantidade de placas eletrônicas. Entretanto, é possível que o número de placas aumente em função da quantidade e do tipo de componente utilizado. Aumento no número de placas implica em aumento de cabos e conectores, estes últimos, itens com baixa confiabilidade, e isso implica em maior espaço para cablagem. Concluído o projeto das placas eletrônica, desenvolve-se a documentação de montagem necessária. Para montagem manual isso implica na elaboração de mapas de montagem dos layers nos quais há componentes soldados.
A aquisição de cabos e conectores deve ocorrer neste momento. O projeto dos conectores é importante para o desenvolvimento de soluções de lay-out das placas e para subsidiar o projeto da geometria e dimensionamento das partes do produto considerando o aspecto cablagem. Conectores são escolhidos em catálogos de fabricantes. Passa-se então ao detalhamento do lay-out das placas de circuito impresso. Detalhar as placas significa ajustar os componentes eletrônicos desenvolvidos no projeto do esquemático às dimensões estabelecidas na engenharia básica do projeto. Ou seja, dentro das restrições de geometria e dimensionais impostas pelo projeto mecânico, o projetista das placas eletrônicas passa a confeccionar o lay-out dos componentes dentro da placa. Isso é realizado através da introdução dos componentes e de seu roteamento de maneira a estabelecer as trilhas de solda. O projeto das placas depende da quantidade de layers que a empresa normalmente trabalha assim como da utilização de tecnologias SMD ou THROUGH-HOLES. A utilização de dispositivos SMD implica na redução da dimensão das placas eletrônicas e, portanto, maior adequação do projeto eletrônico às restrições impostas pela mecânica. Ao longo do projeto das placas, pode-se realimentar o projeto da engenharia básica do produto de maneira a subsidiar um rearranjo das placas eletrônicas por restrição às partes mecânicas do equipamento. O projeto das placas eletrônicas deve teoricamente manter coincidência entre a quantidade de módulos indicada na arquitetura do produto e a quantidade de placas eletrônicas. Entretanto, é possível que o número de placas aumente em função da quantidade e do tipo de componente utilizado. Aumento no número de placas implica em aumento de cabos e conectores, estes últimos, itens com baixa confiabilidade, e isso implica em maior espaço para cablagem. Concluído o projeto das placas eletrônica, desenvolve-se a documentação de montagem necessária. Para montagem manual isso implica na elaboração de mapas de montagem dos layers nos quais há componentes soldados.
A atividade de projeto da eletrônica do produto tem como insumos o plano técnico do projeto, as especificações do produto e, eventualmente, o esboço da aplicação das novas tecnologias desenvolvidas. As saídas são as especificações dos componentes utilizados, os esquemáticos dos circuitos, desenhos de fabricação para as placas eletrônicas, mapas e listas de montagem e procedimentos de testes das placas.
A atividade pode ser retomada caso o protótipo ALFA não cumpra as métricas estabelecidas na matriz de verificação do produto ou caso a análise realizada no gate da fase considere os resultados insatisfatórios.
Há loops entre o projeto eletrônico e as atividades de projeto da engenharia básica, projeto do sistema de comunicação e projeto do sistema de controle. Para a engenharia básica, o projeto eletrônico pode gerar novas demandas em termos de espaço físico e rearranjo de componentes. Para o projeto do sistema de comunicação a eletrônica implica na verificação da viabilidade de implementação dos circuitos de transmissão e recepção de dados e do protocolo especificado. Para o sistema de controle, o projeto eletrônico pode resultar em alterações dos parâmetros de ajuste para a malha de realimentação e o controlador. Adicionalmente, há importantes loops estabelecidos entre ao projeto eletrônico e o projeto do sistema microprocessado.
A atividade pode ser retomada caso o protótipo ALFA não cumpra as métricas estabelecidas na matriz de verificação do produto ou caso a análise realizada no gate da fase considere os resultados insatisfatórios.
Há loops entre o projeto eletrônico e as atividades de projeto da engenharia básica, projeto do sistema de comunicação e projeto do sistema de controle. Para a engenharia básica, o projeto eletrônico pode gerar novas demandas em termos de espaço físico e rearranjo de componentes. Para o projeto do sistema de comunicação a eletrônica implica na verificação da viabilidade de implementação dos circuitos de transmissão e recepção de dados e do protocolo especificado. Para o sistema de controle, o projeto eletrônico pode resultar em alterações dos parâmetros de ajuste para a malha de realimentação e o controlador. Adicionalmente, há importantes loops estabelecidos entre ao projeto eletrônico e o projeto do sistema microprocessado.
