Uitwisseling tussen mechanisch en elektronisch engineer

29 augustus 2017

Veel producten vertrouwen voor hun functionaliteit op elektronica. Deze wordt vaak op ingenieuze wijze geïntegreerd met het mechanisch ontwerp om zo een geheel te vormen in zowel design als functie. Maar hoe zorg je er nu voor dat deze twee van origine zeer verschillende disciplines eenvoudig in een ontwerp worden verenigd, zonder in de klassieke valkuil van communicatiemissers te vallen? SolidWorks heeft met SolidWorks PCB de functionaliteit in huis om de communicatie en data-uitwisseling tussen de elektronica en het mechanische te stroomlijnen.

 

Door Renso Kuster

In de markt van consumenten- en hightechproducten worden al decennialang printplaten gebruikt om een ‘complexe’ besturing te integreren met het ontwerp. Voor de werktuigbouwkundige markt is het toepassen van PCB’s (Printed Circuit Boards) minder wijd verspreid. Maar met de sterke opkomst van Smart Industry en Internet of Things wordt het gebruik van PCB’s in bijvoorbeeld machines steeds actueler.

 SolidWorks PCB

De interface van SolidWorks PCB.

Connectie met PCB-ontwerp

Om data uit te kunnen wisselen tussen de MCAD- (Mechanisch) en ECAD- (Elektronisch) afdelingen zijn er verschillende mogelijkheden. De SolidWorks-addin CircuitWorks biedt de mogelijkheid om neutrale PCB-bestanden (PADS, IDF en ProStep) te importeren in SolidWorks. De interface van CircuitWorks geeft daarbij de mogelijkheid om voor de daadwerkelijke import nog te filteren, zodat de engineer bijvoorbeeld kleine onderdelen uit kan sluiten van de import. Hierna is de printplaat in SolidWorks beschikbaar en is het mogelijk om wijzigingen aan te brengen aan posities van componenten of de contour van de printplaat. Het resultaat van de wijzigingen is vervolgens weer middels de eerdergenoemde neutrale formaten over te brengen naar een willekeurig ECAD-pakket. Dit lost voor een groot gedeelte de uitdaging van data-overdracht op. Het probleem rondom de communicatie blijft echter nog steeds bestaan.

SolidWorks PCB en Connector

Om zowel een vloeiende data-overdracht als de communicatie te kunnen borgen, heeft SolidWorks ook een oplossing. Deze is genaamd SolidWorks PCB, een tool die is ontwikkeld in samenwerking met het bedrijf Altium. Deze onderneming is een van de marktleiders voor PCB-ontwerpsoftware.
SolidWorks PCB bestaat uit twee verschillende tools, namelijk SolidWorks PCB en de SolidWorks PCB Connector. SolidWorks PCB combineert de kracht van Altium-functionaliteit met het gemak van de SolidWorksinterface. Dit is dus een tool om snel en eenvoudig printplaten te ontwikkelen, van eerste schematische weergave, naar 2D-printplaatontwerp en zelfs een 3D-visualisatie.
De SolidWorks PCB Connector biedt functionaliteit om de PCB’s over te dragen tussen SolidWorks en SolidWorks PCB en vice versa. De connector bevat echter ook de mogelijkheid om de wijzigingen gecontroleerd weer te geven en de communicatie te synchroniseren. Het is daarnaast ook mogelijk om alleen de SolidWorks PCB Connector te gebruiken indien de engineer al gebruikmaakt van Altium Designer. De integratie is hiermee gelijk aan die van SolidWorks PCB.
Daarnaast biedt dit ook de mogelijkheid om SolidWorks PCB-informatie te koppelen aan SolidWorks Electrical. Dit is van belang wanneer de ontwerper de PCB wil voorzien van bekabeling om deze onder spanning te zetten en de signalen wil overdragen naar de verschillende componenten in het ontwerp.

 SolidWorks PCB

Met SolidWorks en SolidWorks PCB is heel duidelijk de eenduidige communicatie te zien.

Communicatie

Met de koppeling van SolidWorks en SolidWorks PCB is het niet langer nodig om handmatig bestanden uit te wisselen. Het ontwerp is zowel mechanisch als elektronisch gekoppeld. Wanneer het ontwerp wijzigt, zal dit overzichtelijk aan de gebruiker getoond worden met een overzicht van de wijzigingen en de keuzemogelijkheid om deze wel of niet te accepteren. In diezelfde interface is het mogelijk om ontwerpcommunicatie tussen de verschillende disciplines vast te leggen zodat deze bewaard wordt en een heldere, eenduidige communicatie wordt gegarandeerd.

Cooling-simulatie

Om het plaatje nu nog verder compleet te maken, bevat SolidWorks de mogelijkheid om de koeling van het ontwerp te optimaliseren. Zoals bekend produceren de componenten op een printplaat warmte. Om de omstandigheden voor de prestaties van het ontwerp goed te houden, is het vaak noodzakelijk om het geheel van geforceerde koeling te voorzien of om de elektronica zodanig te plaatsen dat het zonder extra koeling (lees extra vermogen, inbouwruimte en geluid) kan werken. SolidWorks voorziet hierin door middel van de module SolidWorks Electronics Cooling. Deze biedt de ontwerper de mogelijkheid om inzicht te krijgen in het ontwerp en maakt zichtbaar hoe de luchtstromen en de warmtehuishouding eruitzien. Na het doorvoeren van enkele kleine wijzigingen is direct het resultaat te zien. De wijzigingen zijn natuurlijk daarna weer met een druk op de knop door te voeren naar het ontwerp in SolidWorks PCB, zodat de cirkel weer rond is.

 SolidWorks PCB

Een 3D-weergave van de PCB in SolidWorks PCB.

Conclusie

Wie in zijn ontwerp zowel te maken heeft met zowel mechanische als elektronische features kan zeker veel plezier beleven aan de oplossing die SolidWorks daarvoor biedt. De mogelijkheden verzekeren een correcte communicatiestroom tussen de verschillende disciplines. Dit is essentieel, zeker voor bedrijven die door Internet of Things nu voor het eerst elektronica integreren in hun mechanisch ontwerp.

Renso Kuster renso@cadmes.nl is freelance redacteur voor CAD-Magazine. Meer informatie over SolidWorks-functionaliteit is te verkrijgen bij uw SolidWorks reseller.

Comments are closed.