Criando Formas Inusitadas no Altium Designer - O Donut

É geralmente muito simples criar formas mecânicas 3D realistas no Altium Designer^® usando os tipos de forma Extrudada, Cilindro e Esfera incluídos no editor da Biblioteca de PCB. No entanto, algumas formas podem ser complicadas. Este documento é um exemplo de um processo solicitado por um cliente para criar um toroide em forma de rosquinha.

INTRODUÇÃO

“Gostaria de criar um corpo de componente 3D na minha biblioteca de footprint de PCB para um indutor estilo toroide. Não tenho acesso a um pacote de design mecânico como o SolidWorks, então gostaria de criá-lo usando as formas extrudadas ou cilíndricas do Altium Designer. O problema é que não consigo cortar um buraco em nenhum objeto para replicar a forma de “rosquinha” para uma visualização realista da peça na visualização 3D.”

Embora um buraco não possa ser cortado em nenhuma das formas criadas pelo Altium, ainda é possível alcançar uma forma de rosquinha essencialmente criando uma forma “C” fechada. Este documento detalhará esse processo usando um indutor de potência Coilcraft DMT como modelo para a peça, conforme mostrado na Figura 1.

Figura 1: Os modelos de forma de rosquinha 3D imitam esses indutores toroides da Coilcraft.

CRIE A ROSQUINHA

As dimensões para o donut são diâmetro externo de 1,5 polegadas, diâmetro interno de 0,8 polegadas e largura de 0,475 polegadas.

Em um arquivo .PcbLib aberto, configure a grade de alinhamento (G tecla de atalho) para algo grande e fácil de trabalhar, neste caso, 50 mils. Inicie o modo de desenho do corpo 3D a partir do menu Place/3D Body . Na caixa de diálogo 3D Body, defina o 3D Model Type para Extruded. O Body Side deve ser por padrão o lado Top. A Layer deve ser qualquer camada mecânica visível. A Overall Height será a mesma que a largura do donut, 475 mils. Clique em OK para fechar a caixa de diálogo e entrar no modo de desenho.

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Usando o ponto (0, 0) como referência, clique ali para iniciar a forma. Use <Shift+barra de espaço> para alternar o modo de desenho até que o display de informações mostre o modo “Linha 90/90 Vertical (Horizontal) com Arco (Raio: xx)”. A <barra de espaço> (sem o Shift) alternará a direção do arco. As teclas <vírgula> e <ponto> diminuem e aumentam o raio do arco enquanto a forma está sendo desenhada (escolhidas assim porque os símbolos <e> estão nas mesmas teclas). 

Use <Shift+vírgula> ou <Shift+ponto> para mudar o raio em passos de 10. Use essas teclas para ajustar o raio para 750 mils (para um donut de diâmetro de 1,5 polegadas). Observe o display de informações e mova o cursor para baixo até (750, -750) e clique para fixar o primeiro arco como na Figura 2.

Figura 2: Desenhando o primeiro arco.

Continue até (1500, 0) para adicionar a próxima seção do arco, ilustrada na Figura 3.

Figura 3: Adicione a próxima seção do arco.

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Continue ao redor do círculo em passos de 750 mils para terminar o diâmetro externo, mostrado na Figura 4. NÃO termine o modo de desenho neste ponto.

Figura 4: Continue todo o caminho ao redor. Ainda NÃO termine o modo de desenho.

Uma vez que os diâmetros externo e interno do donut são de 1500 e 800 mils, respectivamente, a largura do anel é calculada como (1500-800)/2 = 350 mils. Como a Figura 5 ilustra, mova o cursor 350 mils para dentro do círculo para começar a desenhar o diâmetro interno.

Figura 5: Posicione o cursor para desenhar o diâmetro interno.

Clique para fixar a linha. O diâmetro interno do donut agora será desenhado usando um raio de 400 mils. Não é necessário ajustar a configuração do raio, uma vez que o arco interno será menor. Mova o cursor de volta pelo mesmo caminho usado para o círculo externo. Use o <barra de espaço> para trocar a direção do arco se ele começar de forma errada. O círculo interno tem um raio de 400 mils, então observe os valores de dx e dy no display de cabeça para cima para adicionar as seções do arco em incrementos de 400, 400 (Figura 6):

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Figura 6: Comece a adicionar segmentos de arco.

Continue até que o círculo interno esteja completo na Figura 7.

Figura 7: Diâmetros interno e externo completos.

Clique com o botão direito do mouse para completar a forma, resultando na Figura 8.

Figura 8: O donut completo em duas dimensões.

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Altere para o modo 3D (Visualizar/Alterar para 3D ou tecla de atalho 3) para visualizar os resultados na Figura 9.

Figura 9: A mudança para o modo 3D revela a forma toroide 3D completa.

CONVERTER PARA STEP

Neste ponto, a forma pode ser invertida em 180 graus e rotacionada, mas não pode ser invertida em 90 graus na sua borda de modo que fique como uma roda na placa. Para poder rotacioná-la livremente, ela precisa ser convertida para um modelo STEP. Dê um duplo clique na forma para abrir as Propriedades. Clique no botão “Converter para STEP” no canto superior direito da caixa de diálogo, conforme mostrado na Figura 10, para converter a forma extrudada em um modelo STEP. 

Figura 10: Em seguida, converta a forma extrudada em um modelo STEP.

Para definir a cor do passo, clique no chip de cor na seção Cor 3D da seção de Exibição e escolha uma cor apropriada para o donut. Será necessário habilitar a caixa de seleção Substituir Cor para exibir a cor selecionada para o passo.

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Figura 11: Clique em um chip de cor para colorir a forma do donut.

Os campos de rotação estão agora disponíveis para o nosso modelo em etapa. Definir 90 para o campo Rotação X girará a forma em torno do eixo X em 90⁰, e a colocará de pé. Neste ponto, a origem da forma estará no seu centro, então defina a Altura do Suporte (Standoff  Height) para o valor do raio (750 mils) para que a parte inferior do donut fique no nível da placa (caso contrário, metade do donut afundará abaixo da placa). Veja a Figura 12.

Figura 12: Defina a Altura do Suporte para que o toroide fique em cima da placa.

Uma vez feito isso, clique em OK para visualizar a mudança. O donut completo, aparecendo na Figura 13, está devidamente dimensionado, corretamente colorido e está orientado repousando em cima da placa em vez do diâmetro interno.

Figura 13: Agora o donut está dimensionado, colorido e sentado em cima do PCB.

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Figura 14: O passo final é adicionar o suporte de montagem e os fios condutores.

TOQUES FINAIS

Este é agora um modelo STEP utilizável dentro da biblioteca de footprint do Altium Designer. Os últimos passos (sem intenção de jogo de palavras) são adicionar as outras formas extrudadas e cilíndricas para completar o modelo, mostrado na Figura 14 acima. Estas são operações padrão dentro do escopo da ferramenta e não serão detalhadas aqui.

CONCLUSÃO

Mesmo sem acesso a ferramentas de edição mecânica 3D mais complicadas, modelos 3D de componentes complexos ainda podem ser criados com facilidade usando as capacidades de edição flexíveis e poderosas no Altium Designer. Esperamos que este exemplo lhe dê novas ideias para desenvolver formas 3D incomuns necessárias para modelar seu próximo projeto.