KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας

Σχεδιαστική σουίτα προγραμμάτων για θεωρητικό και πλακέτα, Open Source για Linux, Windows, Apple OS.
Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 453
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 06 Σεπ 2013, 20:37

Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας με το KiCad
(KiCad tutorial in Greek)

Εικόνα

Γιατί προγράμματα "Open Source";

Κυκλοφορούν αρκετά προγράμματα σχεδίασης ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που προωθούνται ως δωρεάν, δοκιμαστικά ή διαφημιστικά αλλά έχουν "ειδικούς όρους" στην άδεια χρήσης! Μερικά θέτουν όριο στο μέγεθος της πλακέτας, απαγορεύουν την εμπορική χρήση της σχεδίασης ή συλλέγουν και αποστέλλουν πληροφορίες στον διανομέα τους. Αλλα λειτουργούν μόνο σε σύνδεση με συγκεκριμένες ιστοσελίδες.

Οι επικρατέστερες λύσεις σε "Ανοικτό λογισμικό" (Open Source) είναι το KiCad και το gEDA. Επιτρέπουν την δωρεάν απόκτηση και χρήση των προγραμμάτων χωρίς καμία υποχρέωση. Εφόσον διανέμεται ο κώδικας των προγραμμάτων υπάρχει ασφάλεια στη χρήση και δυνατότητα βελτίωσής τους. Οι διορθώσεις, επεκτάσεις και τα βοηθητικά παραδείγματα δημιουργούνται από τους συμμετέχοντες στην ανάπτυξη των προγραμμάτων και από τους χρήστες. Οποιος επιθυμεί συμμετέχει στη βελτίωση του έργου με αναφορά προβλημάτων ή προτάσεις βελτιώσεων μέσα από λίστες επικοινωνίας (mailing lists, Launchpad).


KiCad ή gEDA;


Θεωρώ το gEDA πιο "επαγγελματικό" με δυνατότητες σύνδεσης σε προγράμματα εξομοίωσης (ngspice) αλλά είναι κάπως δύσχρηστο και διανέμεται μόνο για περιβάλλον Linux. Το KiCad χρησιμοποιεί απλά πλήκτρα λειτουργίας, μενού σε πολλές γλώσσες συμπεριλαμβανομένων των ελληνικών και διατίθεται για περιβάλλον Linux, Windows και Apple OS X. Διανέμεται ελεύθερα σύμφωνα με την άδεια GNU GPL v2.

Κεντρική σελίδα του KiCad: http://www.kicad-pcb.org

Εικόνα

Σχεδίαση της πλακέτας απευθείας ή μέσω θεωρητικού;

Κάθε πρόγραμμα σχεδίασης πλακέτας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητα χωρίς ύπαρξη θεωρητικού κυκλώματος. Σε αυτή την περίπτωση τοποθετούμε τα εξαρτήματα επάνω στην πλακέτα και συνδέουμε τις νησίδες με πίστες χαλκού. Αν και φαίνεται σύντομη διαδικασία προτείνω την "τυπική διαδικασία" σχεδίασης πρώτα του θεωρητικού κυκλώματος και μετά βάση αυτού σχεδίαση της πλακέτας. Ετσι υπάρχει η δυνατότητα αντιστοίχισης των συνδέσεων στην πλακέτα με το θεωρητικό κύκλωμα μειώνοντας τα σφάλματα. Το KiCad έχει σχεδιαστεί γι' αυτή την "τυπική διαδικασία" σχεδίασης.


Διαδικασία σχεδίασης με το KiCad

Η σχεδίαση της πλακέτας ακολουθεί τα παρακάτω βήματα:
- δημιουργία έργου (project)
- σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος
- αντιστοίχιση εξαρτημάτων σε συγκεκριμένο ίχνος (footprint)
- τοποθέτηση εξαρτημάτων στην πλακέτα
- αντικατάσταση "θεωρητικών" συνδέσεων με διαδρόμους χαλκού
- οριοθέτηση πλακέτας
- έλεγχος συνδέσεων και κανόνων σχεδίασης
- οπτικός έλεγχος τελικού αποτελέσματος με Gerber Viewer
- εκτύπωση αποτελέσματος ή εξαγωγή αρχείων για παραγωγή πλακέτας


Ποιότητα αποτελέσματος

Το τελικό αποτέλεσμα είναι "επαγγελματικό". Συνδιάζοντας θεωρητικό κύκλωμα, όψεις πλακέτας και λίστα υλικού έχουμε τα βασικά στοιχεία για ένα τεχνικό φάκελο της σχεδίασής μας. Συγκρίνοντας το KiCad με τα εμπορικά πακέτα σχεδίασης είναι εμφανής η έλλειψη καλού "Auto Router” και αυτόματης επιλογής footprints που αντισταθμίζονται από το "μηδενικό κόστος νόμιμης χρήσης"! Ψάχνοντας στο internet θα βρείτε πληθώρα χρηστών που προσφέρουν χωρίς κόστος δείγματα σχεδιάσεων και βιβλιοθήκες για νέα εξαρτήματα (σχηματικό και footprints).


Εγκατάσταση KiCad

"Κατεβάστε" από την ιστοσελίδα του KiCad την πιό πρόσφατη έκδοση:
http://www.kicad-pcb.org/display/KICAD/Download

α. Linux
Υπάρχουν έτοιμα πακέτα για τις περισσότερες διανομές Linux (Arch, Debian, Fedora, Gentoo, Ubuntu, Linux Mint, Slackware, FreeBSD). Συνήθως η εγκατάσταση των πακέτων γίνεται μέσα από το λειτουργικό χρησιμοποιώντας τα τυπικά αποθετήρια λογισμικού. Στο Ubuntu από το μενού "Applications" επιλέξτε "Ubuntu Software Center", αναζήτηση για "kicad" και "Install".
Εναλλακτικά από τερματικό θα εκτελέσετε: sudo apt-get install kicad
Αν θέλετε δημιουργείτε ένα φάκελλο "~/kicad/" για τοποθέτηση όλων των σχεδίων σας.
Το πρόγραμμα "τρέχει" από το μενού "Applications" και μετά "Electronics" ή "Programming" επιλογή "KiCad". Για σωστή απεικόνιση χρησιμοποιήστε βάθος χρώματος των 24 ή 32 bits.

β. Windows
Στην ιστοσελίδα http://www.kicad-pcb.org/display/KICAD/Download κάντε "κλικ" στο σήμα των windows για να εμφανιστούν τα αρχεία για "κατέβασμα". Επιλέξτε την πιο πρόσφατη πλήρη έκδοση για εγκατάσταση στα windows:
λ.χ. "KiCad_stable-2013.07.07-BZR4022_Win_full_version.exe"

Το αρχείο που έχει μέγεθος περίπου 200MB περιέχει όλα τα προγράμματα, οδηγίες χρήσης και έτοιμα παραδείγματα σχεδιάσεων. Τοποθετήστε το σε ένα νέο φάκελλο "C:/kicad/" και "τρέξτε" το από εκεί. Χρησιμοποιήστε τον ίδιο φάκελλο για τοποθέτηση του προγράμματος αντί του 'program files/..." για να αποφύγετε σφάλματα με τους Ελληνικούς χαρακτήρες στα ευρετήρια των windows. Τα προγράμματα αν και είναι γραμμένα για XP τα δοκίμασα σε Vista και τρέχουν κανονικά. Ελέγξτε ότι έχετε ρυθμίσει καλή ανάλυση χρωμάτων (24 ή 32bit). Μετά την εγκατάσταση θα δημιουργηθεί εικονίδιο συντόμευσης στην επιφάνεια εργασίας και αντίστοιχες επιλογές στο μενού "Εναρξη > Προγράμματα > KiCad". Ξεκινάμε το πρόγραμμα με την επιλογή "KiCad".

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 453
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας (2)

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 06 Σεπ 2013, 21:13

ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ KiCad

Δημιουργία project

Με την εκτέλεση του προγράμματος KiCad εμφανίζεται ο διαχειριστής έργων (project manager). Από εδώ καλούμε τα διάφορα προγράμματα για σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος (EESchema), μετατροπή συνδέσεων θεωρητικού για την πλακέτα με αντιστοίχιση ιχνών (footprints) στα εξαρτήματα (CVpcb), σχεδίαση πλακέτας (PCBnew) και έλεγχο αρχείων Gerber (GerbView)

Για καλύτερη οργάνωση των έργων (projects) δημιουργήστε ένα φάκελο /kicad_projects/ και μέσα σε αυτόν ένα φάκελλο για κάθε έργο με όνομα ίδιο με το έργο όπως και στα αρχεία που θα δημιουργήσετε. Τα αρχεία θα διαφέρουν μόνο στο επίθεμα:

Λ.χ. για το έργο "dok1" δημιουργήστε τον φάκελλο /kicad_projects/dok1
το αρχείο του έργου (project) θα είναι το /kicad_projects/dok1/dok1.pro
το θεωρητικό κύκλωμα θα είναι το /kicad_projects/dok1/dok1.sch
και το σχέδιο της πλακέτας το /kicad_projects/dok1/dok1.brd
κλπ.

Εικόνα

Δημιουργήστε νέο έργο από το μενού "Αρχείο > Νέο", ακολουθήστε τη γνωστή διαδικασία για άνοιγμα νέου φακέλου και αποθηκεύστε το έργο με το όνομά του (λ.χ. "dok1").

Συνοπτικά η διαδικασία δημιουργίας νέου project (παράδειγμα στα αγγλικά menu)

- έχουμε δημιουργήσει ένα directory "kicad_projects" σε ένα εύκολο σημείο, ακόμη και "έξω-έξω" (λ.χ. c:/kicad_projects).
- τρέχουμε το KiCad
- από το μενού File > New
- δείχνουμε με τον δείκτη το directory kicad_projects (mouse και click επάνω του)
- click στο "create folder" και βάζουμε το όνομα του έργου στο νέο φάκελο (λ.χ. neo_1, πατάμε enter)
- στο πεδίο "Name" βάζουμε πάλι το όνομα του έργου (λ.χ. neo_1)
- click στο save (κάτω δεξιά)

Ετσι δημιουργήσαμε το νέο έργο "neo_1" το οποίο βρίσκεται σε φάκελο με το ίδιο όνομα, μέσα στον γενικό φάκελο "kicad_projects".
Κάθε φορά που δημιουργούμε νέο έργο θα φτιάχνουμε το αντίστοιχο directory μέσα στο "kicad_projects" και όχι μέσα στο προηγούμενο έργο!

Στον διαχειριστή έργων (KiCad) πατάμε το πρώτο πλήκτρο (Eeschema) και θα ανοίξει το πρόγραμμα σχεδίασης θεωρητικού. Την πρώτη φορά αναφέρει ότι ΔΕΝ υπάρχει το αρχείο ΧΥΖ.sch, πατάμε απλά OK. Είμαστε μέσα στο πρόγραμμα σχεδίασης. Με τον δείκτη εντός του χώρου σχεδίασης, πατάμε το πλήκτρο Α. Θα εμφανιστεί το παράθυρο επιλογής εξαρτήματος, γράφουμε R, πατάμε ENTER, κάνουμε click κάπου στο χώρο σχεδίασης και ... βάλαμε την πρώτη αντίσταση στο κύκλωμά μας!

Δείτε σε video την δημιουργία νέου έργου στο KiCad (αρχείο .ogg 1.2MB):


Στη συνέχεια αναφέρονται αναλυτικότερα οι λειτουργίες των επί μέρους προγραμμάτων του KiCad.


Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος

Πατήστε το πρώτο κουμπί στο KiCad για εκκίνηση του προγράμματος σχεδίασης θεωρητικού κυκλώματος (EESchema). Το αρχικό μήνυμα λάθους ότι "Δεν υπάρχει το αρχείο xyz.sch" είναι γιατί δεν έχει δημιουργηθεί ακόμη αρχείο θεωρητικού κυκλώματος για το νέο έργο. Εφόσον το δημιουργήσετε και το αποθηκεύσετε δεν θα επανεμφανιστεί αυτό το μήνυμα.

Εικόνα

Για τη σχεδίαση του θεωρητικού κυκλώματος θα χρησιμοποιήσετε έτοιμα σχέδια εξαρτημάτων και "καλώδια" τα οποία θα συνδέσουν τους ακροδέκτες των εξαρτημάτων. Για τα εκπαιδευτικά παραδείγματα χρησιμοποιήστε εξαρτήματα που προϋπάρχουν στις βιβλιοθήκες του KiCad. Σε επόμενα σχέδια, αν δεν υπάρχει το εξάρτημα που θέλετε να χρησιμοποιήσετε και δεν το βρείτε έτοιμο από άλλους χρήστες του KiCad (ψάχνοντας στο internet) θα χρειαστεί να το δημιουργήσετε. Το σχετικό εργαλείο υπάρχει στο μενού "Tools > Library Editor".

Δίπλα στις επιλογές των μενού σημειώνονται τα πλήκτρα ("Hot Keys") που ενεργοποιούν την κάθε λειτουργία. Αριστερά, πάνω και δεξιά του χώρου σχεδίασης υπάρχουν "κουμπιά" για τις βασικές λειτουργίες. Παρακάτω σημειώνω μερικά χρήσιμα κουμπιά/ενέργειες για τη σχεδίαση του θεωρητικού κυκλώματος:

Zoom
F1: μεγέθυνση με κέντρο τον δείκτη (cursor)
F2: σμίκρυνση με κέντρο τον δείκτη
F4: κεντράρισμα στο σημείο του δείκτη
Home: εμφάνιση στην οθόνη όλου του σχεδίου
ροδάκι mouse: σμίκρυνση/μεγέθυνση

Τοποθέτηση
A: εξαρτήματα
W: καλώδιο (Wire)
J: κόμβος συνδέσεων (Junction)
P: σημείο τροφοδοσίας (Power)
L: ετικέτα (Label)

Διόρθωση/Μετακίνηση/Περιστροφή εξαρτημάτων:
(όταν ο δείκτης είναι επάνω από ένα εξάρτημα πατάμε ένα πλήκτρο)
E: διόρθωση (Edit)
C: αντιγραφή (Copy)
R: περιστροφή (Rotate)
M: μετακίνηση (Move)
Del: διαγραφή

Παράδειγμα: Επιλογή εξαρτήματος για τοποθέτηση με click στο ειδικό εικονίδιο στη δεξιά στήλη ή από το μενού "Τοποθέτηση > Εξάρτημα" ή πατώντας "Α". Από το παράθυρο που ανοίγει μπορούμε να επιλέξουμε "Προβολή όλων" για μια περιήγηση στη βιβλιοθήκη εξαρτημάτων.

Τα απλά εξαρτήματα υπάρχουν στην κατηγορία "device" της βιβλιοθήκης εξαρτημάτων. Υπάρχουν πολλαπλές επιλογές για κάποια εξαρτήματα (λ.χ. πυκνωτές με πολικότητα). Βρείτε ποιο σας ταιριάζει και χρησιμοποιείστε ένα σχέδιο για το ίδιο είδος υλικού. Η "τοποθέτηση εξαρτήματος" ("Α") σας δείχνει πια σχήματα έχετε ήδη χρησιμοποιήσει για να επιλέγετε τα ίδια για παρόμοιο εξάρτημα.

Διάλεξα ως "αντιπροσωπευτικά" τα παρακάτω:

R - αντίσταση
C - πυκνωτής χωρίς πολικότητα
CP1 - πυκνωτής με πολικότητα
POT - ποτενσιόμετρο
DIODE - απλή δίοδος
LED - LED
PNP, NPN - transistor
GND - 0V
CONN_1 CONN_2 CONN_3 - διάφορα βύσματα πλακέτας
JUMPER - μονό jumper επιλογής

Υπάρχουν βέβαια και "συγκεκριμένα" εξαρτήματα όπως το PIC12F675. Ανατρέξτε στις βιβλιοθήκες εξαρτημάτων, ψάξτε και στο internet για επιπλέον βιβλιοθήκες. "Μαζέψτε" τα εξαρτήματά σας πριν τη σχεδίαση του θεωρητικού.


Σχεδιάστε το κύκλωμά σας χωρισμένο σε "λειτουργικά μέρη" όπως είσοδοι, τροφοδοσία, έξοδοι, κλπ. Βάλτε σε κάθε είσοδο και έξοδο ένα βύσμα. Τα πρώτα κυκλώματα ας είναι μικρά για να χωρέσουν σε ένα φύλλο σχεδίασης.

Εκτενέστατες οδηγίες με παραδείγματα θα βρείτε από το μενού "Βοήθεια - Περιεχόμενα".

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 453
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας (3)

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 06 Σεπ 2013, 21:42

Παράδειγμα σχεδίασης θεωρητικού κυκλώματος

Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιήστε τα πλήκτρα F1-F2-F4-Home για zoom και κεντράρισμα.
Το πλήκτρο F3 ξανασχεδιάζει την οθόνη (διώχνει πιθανά σκουπίδια από διαγραφές).

Τοποθέτηση εξαρτημάτων
- με τον δείκτη (cursor) εντός του χώρου σχεδίασης πατήστε το πλήκτρο Α
- πληκτρολογήστε CONN_2 στο "όνομα" επιλογής υλικού και μετά το πλήκτρο <ENTER>

Εικόνα

- στο δείκτη εμφανίζεται το σύμβολο του βύσματος 2 ακροδεκτών
- μετακινήστε το δείκτη με το εξάρτημα επάνω αριστερά στο χώρο σχεδίασης
- πατήστε 2 φορές το πλήκτρο R για περιστροφή του εξαρτήματος (οι ακροδέκτες να είναι προς τα δεξιά και μετά κάντε click στο ποντίκι (ή χτύπημα στο touchpad) για τοποθέτηση
- μετακινήστε το δείκτη δεξιά του βύσματος, πατήστε το πλήκτρο Α
- πληκτρολογήστε DIODE στο "όνομα" επιλογής υλικού και πατήστε το <ENTER>
- μετακινήστε τη δίοδο δίπλα από τον επάνω ακροδέκτη του βύσματος και τοποθετήστε τη με click στο ποντίκι ή χτύπημα στο touchpad
- πατήστε Α, πληκτρολογήστε CP1 και <ENTER>

Εικόνα

- μετακινήστε τον πυκνωτή δεξιά της διόδου, δεν είναι απαραίτητο να είναι συνδεδεμένα εξαρτήματα μεταξύ τους
- πατήστε A, πληκτρολογήστε C και <ENTER>, τοποθετήστε (click ή χτύπημα) δεξιότερα
- πατήστε A, πληκτρολογήστε 78L05 και <ENTER>, τοποθετήστε (click ή χτύπημα) δεξιότερα
- πατήστε Α, επιλέξτε C από τη λίστα ιστορικού, τοποθετήστε δεξιότερα του 78L05
- πατήστε Α, επιλέξτε CP1 από τη λίστα ιστορικού, τοποθετήστε δεξιότερα
- πατήστε 2 φορές το πλήκτρο ESC για να είστε σε "ελεύθερο δείκτη"
- μετακινήστε το δείκτη επάνω από κάποιο εξάρτημα και πατήστε το Μ
- μετακινώντας το δείκτη κινείται και το εξάρτημα
- ευθυγραμμίστε τα εξαρτήματα για ευδιάκριτη τοποθέτηση
- πατήστε 2 φορές το πλήκτρο ESC (ελεύθερος δείκτης)

Μετακίνηση μεγάλου τμήματος σχεδίου
Κρατώντας πατημένο το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού, το σύρουμε δημιουργώντας ένα παραλληλόγραμμο. Οταν αφήσουμε το πλήκτρο, όλα τα εξαρτήματα εντός του παραλληλόγραμμου επιλέγονται και μετακινούνται μαζί με το δείκτη.

Αναίρεση τελευταίας ενέργειας
Με CTRL-Z αναιρούμε την τελευταία ενέργεια την οποία επαναφέρουμε με CTRL-Y.

Καλωδίωση εξαρτημάτων
Οι μικροί κύκλοι στην άκρη των ακροδεκτών των εξαρτημάτων είναι τα σημεία σύνδεσης. Αν δύο εξαρτήματα εφάπτονται σε αυτά τα σημεία είναι ήδη συνδεδεμένα αλλιώς χρειάζονται σύνδεση με καλώδιο. Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε καλώδια για τις συνδέσεις των εξαρτημάτων γιατί εμφανίζονται αυτόματα οι κόμβοι σύνδεσης. Αν παρόλα αυτά σας αρέσει να μη χρησιμοποιείτε πάντα καλώδια, μπορείτε να τοποθετήσετε ένα κόμβο με το πλήκτρο J.

Συνεχίζοντας το παράδειγμα της σχεδίασης:
- με το δείκτη επάνω από ένα ελεύθερο ακροδέκτη πατήστε το W
- μετακινώντας το δείκτη εμφανίζεται το καλώδιο σύνδεσης
- πατήστε click στο ποντίκι ή χτυπήστε το touchpad για να συνδεθεί το καλώδιο

Εικόνα

- επαναλάβετε έως να τοποθετηθούν όλα τα καλώδια


Συνδέσεις γειώσεων και τάσεως
- με "ελεύθερο δείκτη" (μετά από ESC-ESC) πατήστε το P (λατινικό Π)
- πληκτρολογήστε GND στο όνομα υλικού και <ENTER>
- τοποθετήστε την γείωση σε ένα πυκνωτή
- με τον δείκτη επάνω από τη γείωση πατήστε το πλήκτρο C για αντιγραφή του εξαρτήματος
- μετακινήστε το δείκτη σε νέο σημείο και τοποθετήστε τη νέα γείωση
- επαναλάβετε για όλες τις γειώσεις, τοποθετώντας τες κατά προτίμηση σε οριζόντια στοίχιση
- καλωδιώστε με W όσες γειώσεις δεν συνδέονται με τα εξαρτήματα (λ.χ στο βύσμα και τον σταθεροποιητή τάσης)
- πατήστε P, πληκτρολογήστε +5V και <ENTER>
- τοποθετήστε το σχέδιο της τάσης 5V στα δεξιά όλων των εξαρτημάτων και συνδέστε καλώδιο με το W

Αποθηκεύστε το θεωρητικό με: Αρχείο > Αποθήκευση όλου του σχηματικού έργου
Τακτικά να αποθηκεύετε το σχέδιό σας για αποφυγή απρόοπτων!


Συνεχίζοντας τοποθετούμε τα υπόλοιπα εξαρτήματα πιο χαμηλά ολοκληρώνοντας το θεωρητικό κύκλωμα της σχεδίασής μας. Οπου χρειαζόμαστε σύνδεση με τα +5V τοποθετούμε νέο "εξάρτημα +5V" και εννοείται ότι όλα αυτά συνδέονται μεταξύ τους.


Αρίθμηση εξαρτημάτων και τοποθέτηση τιμών

Για αυτόματη αρίθμηση όλων των εξαρτημάτων επιλέξτε από το μενού:
"Tools > Annotate > Σχολιασμός > ΟΚ > Κλείσιμο"

Αν επιθυμείτε διαφορετική αρίθμηση τοποθετήστε το δείκτη επάνω από το αντίστοιχο εξάρτημα και πατήστε το E (Edit). Μετά διορθώστε όποια παράμετρο θέλετε. Με τον ίδιο τρόπο μπορείτε να δώσετε και τιμές στα εξαρτήματα. Η διαδικασία τοποθέτησης τιμών μπορεί να γίνει ή να αλλάξει και στο επόμενο βήμα της σχεδίασης που είναι η αντιστοίχιση των εξαρτημάτων με συγκεκριμένα ίχνη (footprints) για την τοποθέτηση στην πλακέτα.


Ενα τελειωμένο θεωρητικό κύκλωμα θα μοιάζει με το παρακάτω:

Εικόνα

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 453
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας (4)

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 06 Σεπ 2013, 21:54

Εξαγωγή λίστας συνδέσεων

Μέσα από το πρόγραμμα σχεδίασης του θεωρητικού (EESchema) και εφόσον έχετε βάλει σχόλια/αρίθμηση στα εξαρτήματα (μενού Tools > Annotate), δημιουργήστε την λίστα συνδέσεων από το μενού: Tools > Generate Netlist
Το παραγόμενο αρχείο έχει κατάληξη .net (για το παράδειγμά μας το dok1.net).


Αντιστοίχιση εξαρτημάτων με ίχνη πλακέτας (footprints)

Στον διαχειριστή έργου (πρόγραμμα KiCad) πατήστε το δεύτερο κουμπί για να τρέξει το πρόγραμμα CvPCB που θα σας βοηθήσει στην αντιστοίχιση των εξαρτημάτων με τα ίχνη τους (footprints). Μη λάβετε υπόψη το αρχικό μήνυμα λάθους μιας και δεν έχει δημιουργηθεί το σχετικό αρχείο.

Εμφανίζεται ένας πίνακας με όλα τα εξαρτήματα και "ζωγραφιστά κουμπιά" για τις ενέργειες/εντολές του προγράμματος. Περνώντας το δείκτη (cursor) επάνω από τα κουμπιά εμφανίζεται η ενέργεια/εντολή που αντιστοιχεί στο κάθε ένα από αυτά.

Στον αριστερό πίνακα εμφανίζονται ο α/α, το σχόλιο/αρίθμηση και η τιμή των εξαρτημάτων. Στην τελευταία στήλη λείπει το όνομα του συγκεκριμένου ίχνους για το εξάρτημα. Με απλό click και τα βέλη επάνω-κάτω ανατρέχετε σε όλα τα εξαρτήματα επιλέγοντας ένα κάθε φορά. Στον δεξί πίνακα υπάρχει η λίστα με τα ίχνη. Με διπλό click επάνω σε ένα όνομα ίχνους γίνεται η αντιστοίχιση αυτού του ίχνους στο επιλεγμένο εξάρτημα. Το όνομα του ίχνους τοποθετείται στην τελευταία στήλη.

Για διευκόλυνση μπορείτε να κάνετε "Προβολή επιλεγμένου ίχνους" σε νέο παράθυρο πατώντας το τέταρτο κουμπί. Ελέγξτε αν το ίχνος που επιλέξατε ταιριάζει στο εξάρτημά σας. Στο κάτω μέρος του παραθύρου προβολής ίχνους υπάρχουν ενδείξεις διαστάσεων ενώ βοηθητικό είναι και το πλέγμα (grid). Ισχύουν τα πλήκτρα για zoom (F1-F2) ή προβολή όλου το σχήματος (Home).

Εικόνα

Για να επιλέξετε το κατάλληλο ίχνος υπάρχουν δύο κουμπιά στα δεξιά (πρόγραμμα CvPCB) τα οποία δείχνουν "όλα τα ίχνη" ή μόνο τα "προτεινόμενα φιλτραρισμένα" για το είδος του επιλεγμένου εξαρτήματος. Ετσι αν θέλετε να κάνετε αντιστοίχιση ίχνους σε ένα LED σας εμφανίζει μόνο 6 επιλογές, τις επικρατέστερες για LED.

Εικόνα

Παραπάνω φαίνεται ότι για το 5ο εξάρτημα "LED" έχει επιλεγεί το ίχνος "LED-3MM".


Στην περίπτωση του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή το "φιλτράρισμα" δεν με κάλυψε! Στα προτεινόμενα ίχνη δεν υπήρχε η περίπτωση ηλεκτρολυτικού πυκνωτή με κάθετη τοποθέτηση και βήμα 5mm οπότε διάλεξα "αφιλτράριστη" λίστα ιχνών (το τελευταίο κουμπί στα δεξιά).

Με περιήγηση στα ίχνη βρήκα το "C2V8" ως πιο "αντιπροσωπευτικό".
Προφανώς C σημαίνει πυκνωτής, 2=βήμα 0.2", V=vertical και 8=διάμετρος 8mm
(καλό παράδειγμα για ονομασία δικών σας ιχνών ή για εύκολη εύρεση άλλων ιχνών).

Δοκιμάστε επίσης και το κουμπί "Εκτέλεση αυτόματης συσχέτισης ιχνών" (το πέμπτο από αριστερά).

Σε κάθε περίπτωση μπορείτε να επιλέξετε πάλι οποιοδήποτε ίχνος:
- "δείξτε" το εξάρτημα (λ.χ. με click επάνω στη γραμμή του εξαρτήματος)
- επιλέξτε "φιλτραρισμένη" ή "αφιλτράριστη" λίστα ιχνών
- ανοίξτε το παράθυρο προβολής ίχνους
- κάντε click σε ένα όνομα ίχνους (δεξιά στήλη)
- το ίχνος θα εμφανιστεί στο παράθυρο προβολής
- με τα βέλη δείτε όλα τα ίχνη μέχρι να βρείτε το κατάλληλο

Αν αργότερα βρείτε ότι το ίχνος που επιλέξατε δεν σας ταιριάζει μπορείτε να το αλλάξετε και μέσα από το πρόγραμμα σχεδίασης πλακέτας(PCBnew). Το καλύτερο είναι να γίνει η αντιστοίχιση εδώ στο CvPCB. Αφιερώστε αρκετό χρόνο για εξοικείωση με τα ίχνη των εξαρτημάτων.

Παρακάτω δείχνω μερικά "αντιπροσωπευτικά" ίχνη:

Αντιστάσεις: R3, R3-LARGE_PADS
Πυκνωτές ΜΚΤ: C2
Μικροί Ηλεκτρολυτικοί: C2V8
Δίοδοι: D3, D4
SMD: SM1206, SM0805
LED: LED-3MM
Τρύπες στήριξης πλακέτας: 1pin
Διάφορα TO92: TO92, TO92-EBC, TO92-CBE, TO92-DGS, TO92-123, ...
Pin headers ("χτενάκια"): SIL2, SIL3, SIL4, ...
Κλέμες βίδας με βήμα 0.2": bornier2, bornier3, bornier4, ...
(σημειώστε ότι ο "εμπνευστής" του KiCad είναι Γάλλος!)

Ψάχνοντας τη βιβλιοθήκη ιχνών θα παρατηρήσετε ότι για μερικά εξαρτήματα δεν λειτουργεί το "φιλτράρισμα" ενώ για άλλα όπως τα τρανζίστορ TO-92 υπάρχουν πολλές επιλογές. Επιλέξτε το ίχνος που είναι ίδιο ή προσεγγίζει αυτό του εξαρτήματός σας. Για παράδειγμα σε ένα 78L05 δεν θα βρείτε "το ίδιο" δηλαδή με τη σωστή ονοματολογία στους ακροδέκτες (Vi, Vo, GND). Χρησιμοποιήστε τον γενικό τύπο "TO92-123" ή το σκέτο "TO92" αλλά ελέγξτε ότι συμφωνεί η αρίθμηση των ακροδεκτών με τις συνδέσεις στο θεωρητικό σας! Στο πρόγραμμα σχεδίασης πλακέτας θα γίνουν οι απαραίτητες αλλαγές από "123" σε "Vi, Vo, GND".

Αποθηκεύστε την λίστα κατά την έξοδο με το προτεινόμενο όνομα.

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 453
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας (5)

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 07 Σεπ 2013, 13:12

Σχεδίαση πλακέτας

Στον διαχειριστή έργου (πρόγραμμα KiCad) πατήστε το τρίτο κουμπί για να τρέξει το πρόγραμμα σχεδίασης πλακέτας (PCBnew). Λόγω νέου έργου αγνοήστε το μήνυμα ότι "δεν βρέθηκε το αρχείο .brd".

Το πρόγραμμα PCBnew είναι αρκετά σύνθετο, καλύπτει όλες τις ανάγκες σχεδίασης πλακέτας και παράγει τα κατασκευαστικά αρχεία gerber. Υπάρχουν πολλές επιλογές/εντολές που τις καλούμε από τα μενού ή πατώντας (click) τα "κουμπιά"/εικονίδια που βρίσκονται αριστερά, δεξιά και επάνω από τη σελίδα σχεδίασης. Παρατηρήστε ότι όταν ένα "κουμπί" πατηθεί, δηλαδή όταν είναι "ενεργό", φαίνεται πιό σκούρο. Αρχικά περάστε το δείκτη πάνω από τα "κουμπιά" για να διαβάσετε τις λειτουργίες τους αλλά μην αλλάξετε την κατάστασή τους για να ακολουθήσετε με τον ίδιο τρόπο τα παρακάτω παραδείγματα.

Στη δεξιά πλευρά βρίσκονται επιλεγμένα τα ορατά/ενεργά επίπεδα της πλακέτας (χαλκός, μάσκες, μεταξοτυπίες) καθώς και τα σχεδιαστικά στοιχεία (ονομασία νησίδων, υπερσυνδέσεων, κείμενα, όψεις εξαρτημάτων). Αρχικά είναι όλα ορατά/ενεργά.

Θυμηθείτε ότι με το πλήκτρο Home βλέπουμε όλα τα στοιχεία στη σελίδα (ή όλη τη σελίδα αν είναι άδεια), F1 και F2 κάνουν zoom και F3 επανασχεδίαση της σελίδας.

Γενικές Ρυθμίσεις

1. Ελέγξτε/ρυθμίστε το μέγεθος της σελίδας σε Α4 από το μενού:
Αρχείο > Page Settings > A4 > Εντάξει
(συμπληρώστε αν θέλετε τίτλο και λοιπά στοιχεία για το υπόμνημα του σχεδίου)

2. Ρυθμίστε τα μεγέθη για τις πίστες και τις νησίδες που θα χρησιμοποιήσετε από το μενού:
Κανόνες Σχεδίου > Κανόνες Σχεδίου > Γενικοί κανόνες σχεδίου

Εικόνα

Συμπληρώστε τους πίνακες για πίστες πλάτους 14-20-30-50 mils (14mils=0.014") και νησίδες διαμέτρου 45-55-65 mils με οπές 35mils (35mils=0.035"=0.89mm).

3. Αποθηκεύστε την πλακέτα (με το ανάλογο κουμπί ή από μενού Αρχείο > Αποθήκευση)


Ανάγνωση στοιχείων κυκλώματος (εξαρτήματα και συνδέσεις σύμφωνα με το θεωρητικό)

"Φορτώστε" την λίστα δικτύων που δημιουργήσατε από τα προηγούμενα προγράμματα (σχεδίαση θεωρητικού και "Generate Netlist" στο EESchema. Μετά αντιστοίχιση των ιχνών στα εξαρτήματα με το CvPCB):

- πατήστε το κουμπί "Ανάγνωση λίστας δικτύων" που είναι στην επάνω γραμμή κουμπιών
(ή από το μενού Tools > Λίστα Δικτύων)
- ανοίγει το παράθυρο "Λίστα Δικτύων"
- "πλοήγηση αρχείων λίστας δικτύων"
- επιλέγουμε το dok1.net και "άνοιγμα"
- "Ανάγνωση τρέχουσας λίστας δικτύων"

Εικόνα

Παρατηρούμε ότι στο εξάρτημα U1 δεν βρέθηκαν οι "έδρες" GND-VI-VO. Πρόκειται για το 78L05 που χρησιμοποιήσαμε το γενικό ίχνος "TO92-123". Παρακάτω θα διορθώσουμε την ονομασία των εδρών του U1.

- πατάμε "Κλείσιμο"
- όλα τα εξαρτήματα έχουν στοιβαχθεί επάνω αριστερά λίγο έξω από το χώρο σχεδίασης.
- πατάμε το πλήκτρο "Λειτουργία ίχνους: χειροκίνητη και αυτόματη μετακίνηση ..."
- μετακινούμε τον δείκτη στο μέσο της σελίδας
- δεξί click
- "Γενική μετακίνηση και τοποθέτηση" και "Μετακίνηση όλων των εξαρτημάτων"
- στο "Να γίνει μετακίνηση των εξαρτημάτων;" πατήστε "Ναί"

Εικόνα

Αν θέλετε μπορείτε να μετακινήσετε πάλι όλα τα εξαρτήματα σε "πιο βολικό" σημείο.


Πρώτος έλεγχος συνδέσεων και διόρθωση αρχικών "ασύνδετων"

Ολα τα εξαρτήματα του κυκλώματος είναι παρατεταγμένα στο χώρο σχεδίασης, πατήστε το πλήκτρο Home για να τα δείτε στο μέγιστο δυνατό μέγεθος. Απλές ευθείες γραμμές δείχνουν τις ηλεκτρικές συνδέσεις του κυκλώματος. Παρατηρήστε πάλι ότι το 78L05 δεν συνδέεται πουθενά! Για να διορθώσετε αυτό το λάθος κάντε:

- διπλό click (ή πατήστε το πλήκτρο Ε για Edit) όταν ο δείκτης είναι απάνω από το 78L05
- εμφανίζεται το παράθυρο με τις "Ιδιότητες εξαρτήματος"
- πατήστε "Επεξεργασία εξαρτημάτων"
- εμφανίζεται το "παράθυρο "Module Editor”
- διπλό click στην "έδρα 2" (ή πατήστε το πλήκτρο Ε με τον δείκτη επάνω στην έδρα 2)
- διαγράψτε το "2" και πληκτρολογήστε GND

Εικόνα

- επαναλάβετε για την "έδρα 1", διαγράψτε το "1", πληκτρολογήστε VO
- τελειώνετε με την "έδρα 3", διαγράψτε το "3", πληκτρολογήστε VI
(το εξάρτημα το βλέπουμε από επάνω και στο 78L05 η είσοδος VI είναι στα δεξιά άρα στην έδρα 3).
- πατήστε το κουμπί "Ενημέρωση εξαρτήματος στην τρέχουσα πλακέτα"
- κλείστε το παράθυρο "Module Editor"

Κάντε πάλι "Ανάγνωση λίστας δικτύων" (μενού Tools > Λίστα Δικτύων > Ανάγνωση τρέχουσας λίστας δικτύων) και το μήνυμα "ασύνδετου" εξαρτήματος δεν υπάρχει πια. Κλείστε το παράθυρο λίστας δικτύων. Το 78L05 έχει συνδεθεί!


Τοποθέτηση εξαρτημάτων στη θέση τους

Η σχεδίαση της πλακέτας θα γίνει με την τοποθέτηση όλων των εξαρτημάτων σε τέτοια θέση ώστε να διασταυρώνονται λιγότερες γραμμές συνδέσεων. Ξεκινήστε από το βύσμα τροφοδοσίας μετακινώντας το (πλήκτρο M) πάνω αριστερά ή βάλτε ένα κεντρικό εξάρτημα όπως ο μC στο κέντρο μιας κενής περιοχής. Μετά σύρετε το "διπλανό" εξάρτημα (σύμφωνα με το θεωρητικό κύκλωμα) σε κατάλληλη θέση. Περιστρέψτε (πλήκτρο R) κάθε εξάρτημα για να μειωθούν οι διασταυρούμενες συνδέσεις. Η περιστροφή (R) μπορεί να γίνει κατά τη διάρκεια της μετακίνησης (M) όπου εμφανίζονται όλες οι συνδέσεις.


Αλλαγή πλευράς τοποθέτησης σε εξαρτήματα SMD

Αν χρησιμοποιείτε εξαρτήματα SMD αποφασίστε σε ποια πλευρά (όψη πλακέτας) θα τοποθετηθούν. Για μικρά κυκλώματα μιας όψης πρέπει να μετακινήσετε όλα τα SMD εξαρτήματα από κάτω (όψη χαλκού). Προσέξτε την αρίθμηση των ποδιών στα ολοκληρωμένα (σημειώνονται επάνω σε κάθε έδρα) γιατί θα τα βλέπετε ανάποδα (καθρέπτης)! Το χρώμα κάθε έδρας δηλώνει την όψη τοποθέτησης άρα για χρήση μόνο της κάτω όψης πρέπει να βλέπετε όλες τις έδρες σε πράσινη απόχρωση (προκαθορισμένες ρυθμίσεις).

Για να αλλάξετε την όψη τοποθέτησης ενός εξαρτήματος κάντε διπλό click (ή πατήστε το πλήκτρο E δείχνοντας το εξάρτημα), επιλέξτε την νέα όψη τοποθέτησης (επάνω ή κάτω πλευρά) και πατήστε <enter>.

Εικόνα


Στα "κουμπιά" της αριστερής στήλης υπάρχουν δύο για "απόκρυψη υπερσυνδέσεων" ενός εξαρτήματος ή όλης της πλακέτας. Για να γίνει πιό ευδιάκριτη η διαδικασία, κατά την μετακίνηση ενός εξαρτήματος εμφανίζονται μόνο οι πλησιέστερες συνδέσεις. Υπάρχουν βοηθητικά κείμενα με την ονομασία των συνδέσεων με πιο "σημαντικά" αυτά της τροφοδοσίας και της γείωσης που έχουν την πλειοψηφία των συνδέσεων.

Για λόγους συμμετρίας να ρυθμίζετε το πλέγμα σε 25, 50, 100 mils ανάλογα με το εξάρτημα που χρησιμοποιείτε (λ.χ. τα DIP σε βήματα των 100 mils).

Με τη λειτουργία "BLOCK" μπορούμε να μετακινήσουμε πολλά εξαρτήματα μαζί. Το "BLOCK" ορίζεται με ένα παραλληλόγραμμο που το δημιουργούμε με το ποντίκι ή το touchpad: πατάμε το αριστερό κουμπί όταν ο δείκτης είναι στην πάνω αριστερά γωνία και χωρίς να το αφήσουμε σύρουμε το δείκτη δημιουργώντας το παραλληλόγραμμο που περιέχει μέσα του τα εξαρτήματα που θα μετακινήσουμε. Αφήνουμε το αριστερό κουμπί, πατάμε "Εντάξει" και μετακινούμε το δείκτη (δηλαδή τα εξαρτήματα) στη νέα τους θέση.

Εικόνα

Με CTRL-Z αναιρούμε την τελευταία αλλαγή και με CTRL-Y την επαναφέρουμε πάλι.

Οταν τοποθετήσετε όλα τα εξαρτήματα στη θέση τους θα βλέπετε κάτι σαν το παρακάτω:

Εικόνα


Οριοθέτηση πλακέτας

Εφόσον βάλαμε τα εξαρτήματα σε "καλές" θέσεις έχουμε προσδιορίσει τις εξωτερικές διαστάσεις της πλακέτας και μπορούμε να τις ορίσουμε στο σχέδιό μας:

- επιλέξτε το επίπεδο "Περίγραμμα πλακέτας" από το "drop down menu” (ψηλά στο κέντρο) ή πατώντας την τελευταία επιλογή στα "Ορατά επίπεδα" (δεξιά του χώρου σχεδίασης)
- πατήστε το κουμπί "Προσθήκη γραμμής ή πολυγώνου γραφικών" (δεξιά στήλη κουμπιών)
- σχεδιάστε ένα παραλληλόγραμμο γύρω γύρω από τα εξαρτήματα με click σε κάθε άκρη (πάνω αριστερά, πάνω δεξιά, κάτω δεξιά, κάτω αριστερά, επάνω αριστερά)
- πατήστε ESC για τέλος

Για οπτική βοήθεια ευθυγράμμισης μπορείτε να αλλάξετε το σχήμα του δείκτη από σταυρό σε σε μεγάλες τεμνόμενες γραμμές (έκτο κουμπί στην αριστερή στήλη κουμπιών).

Πατήστε Home για να δείτε την πλακέτα και αποθηκεύστε την!


Καλωδίωση με πίστες χαλκού όλων των συνδέσεων

Κάθε απλή γραμμή σύνδεσης πρέπει να αντικατασταθεί από πίστα χαλκού κατάλληλου πλάτους. Επάνω σε κάθε έδρα υπάρχουν τα ονόματα συνδέσεων. Διαλέξτε μια σύνδεση και αντικαταστήστε τη με πίστα χαλκού:

- επιλέξτε το πάχος της πίστας χαλκού
- μετακινήστε το δείκτη πάνω από μια έδρα
- πατήστε το πλήκτρο Χ
- μετακινήστε το δείκτη στην επόμενη έδρα για σύνδεση και πατήστε πάλι Χ
(αν χρειάζεται να παρακάμψετε μια έδρα, πατήστε Χ διαδοχικά μετακινώντας το δείκτη για να σχεδιάσετε όλη την διαδρομή)
- στο τέλος της πίστας πατήστε το πλήκτρο END

Εφόσον οι συνδέσεις έγιναν σωστά, η απλή γραμμή ένδειξης σύνδεσης εξαφανίζεται. Αν υπάρχει ακόμη απλή γραμμή ένδειξης σύνδεσης, βάλτε μια πίστα (πλήκτρα Χ και στο τέλος END) για να συνδέσετε το κέντρο της έδρας. Πιθανώς να πρέπει να ρυθμίσετε το πλέγμα σε μικρότερη διάσταση (λ.χ. 0.025" για SMD). Στη σχεδίαση της διαδρομής μη φτιάχνετε μόνο ορθές γωνίες αλλά "σπάστε" την πίστα σε τμήματα των 45 μοιρών.

Ενδεικτικά πάχη για τις πίστες σύνδεσης (παράδειγμα)
12-14 mils για σήματα χαμηλής στάθμης, μικρού ρεύματος όταν υπάρχει πρόβλημα χώρου
20 mils στις περισσότερες συνδέσεις
30-40 mils για σύνδεση τροφοδοσίας για μικρή αντίσταση σύνδεσης ή μεγαλύτερο ρεύμα
30-50 mils για τις γειώσεις

Συνεχίστε την καλωδίωση για όλη την πλακέτα προσέχοντας πάντα το χρώμα της πίστας για να είστε στη σωστή πλευρά της πλακέτας. Αν κάπου δυσκολευτείτε και δεν βρίσκετε λύση στην καλωδίωση χρησιμοποιήστε νησίδα "Via” για να γεφυρώσετε μέσω της άλλης πλευράς. Αν θέλετε μπορείτε να προσθέσετε ένα εξάρτημα "R3” (αντίσταση μεγέθους 300 mils) με ωμική αντίσταση 0Ω.


Τοποθέτηση νέων εξαρτημάτων

Παρακάτω αναφέρω τη διαδικασία τοποθέτησης και καλωδίωσης νέων (επιπλέον) εξαρτημάτων που πρέπει αργότερα να ενημερώσουν αντίστροφα το θεωρητικό κύκλωμα (back annotation). Αυτή η μέθοδος μας δίνει την δυνατότητα σχεδίασης της πλακέτας χωρίς να έχουμε περάσει από τη σχεδίαση του θεωρητικού αλλά ΔΕΝ προτείνεται!

Χειροκίνητη επιλογή και τοποθέτηση εξαρτήματος

- πατήστε το πλήκτρο Ο (ή το εικονίδιο με το IC, 4o "κουμπί" στη δεξιά στήλη)
- μετακινείστε το δείκτη εντός του χώρου σχεδίασης
- κάντε click (ή χτύπημα σε touchpad)
- ανοίγει το παράθυρο "Τοποθέτηση εξαρτήματος"
- πληκτρολογήστε το όνομα του εξαρτήματος λ.χ. "1pin"
(εναλλακτικά κάντε "Αναζήτηση με λέξη κλειδί" ή "Προβολή όλων")
- μετακινήστε το δείκτη στο σωστό σημείο (zoom με F1, F2, Home)
- click για τοποθέτηση

Χειροκίνητη σύνδεση εξαρτημάτων ή απλή τοποθέτηση πίστας χαλκού

- βάλτε το δείκτη στο σημείο που θα ξεκινήσει η πίστα
- πατήστε το πλήκτρο Χ
- μετακινήστε το δείκτη στο επόμενο σημείο
(το τμήμα της πίστας σχεδιάζεται αλλά δεν τοποθετείται)
- πατήστε το πλήκτρο Χ για να σχεδιαστεί το τμήμα της πίστας
- επαναλάβετε (Χ) για το επόμενο σημείο
- τερματίστε τη διαδικασία με το πλήκτρο END


Η τελική πλακέτα θα μοιάζει όπως παρακάτω:

Εικόνα

Λειτουργία "Γεμίσματος ζώνης με χαλκό" (FILL)

Αρκετές φορές χρειάζεται να γεμίσουμε τα κενά μέρη της πλακέτας με χαλκό "γείωσης" (0V/GND). Συνοπτικά οι ενέργειες είναι:

Στο πρόγραμμα PCBnew έχουμε φορτώσει την πλακέτα μας.
1. Επιλέξτε το εργαλείο "Επισήμανση δικτύου" με click στο 2ο κουμπί στη δεξιά στήλη
2. Κάντε click σε μια σύνδεση ή πίστα γείωσης (GND)
3. Επιλέξτε το εργαλείο "Προσθήκη γεμίσματος ζωνών" με click στο 6ο κουμπί στη δεξιά στήλη
4. Ρυθμίστε το πλέγμα στα 25mils για να προσεγγίσετε την άκρη της πλακέτας
5. Σύρετε το δείκτη στην πάνω αριστερά γωνία της πλακέτας, εσωτερικά των ορίων της και κάντε click
6. Ελέγξτε ότι το εργαλείο αφορά την "Κάτω" όψη, πατήστε ENTER ή click στο OK
7. Σύρετε το δείκτη στην πάνω δεξιά γωνία, click, μετά στην κάτω δεξιά, click, κάτω αριστερά, click, πάνω αριστερά, click
8. Δεξί click και "Κλείσιμο περιγράμματος"
9. Δεξί click και "Γέμισμα ή ξαναγέμισμα όλης της ζώνης"

Το αποτέλεσμα θα είναι όπως παρακάτω:

Εικόνα

Δείτε σε video την λειτουργία γεμίσματος ζώνης με χαλκό (είναι σε μορφή .ogv, μέγεθος 2.5MB)

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 453
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας (6)

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 07 Σεπ 2013, 15:41

Αυτόματη συνδεσμολογία (autorouting)

- ρυθμίστε το πλέγμα στα 25 ή 50 mils
- ρυθμίστε το πάχος για τις πίστες στο επιθυμητό (αν δεν υπάρχει ειδικός λόγος βάλτε 14-20mils)
- διαγράψτε όσες πίστες χαλκού δεν σας αρέσουν ή διαγράψτε όλες τις πίστες

Σημ.: για να διαγράψετε όλες τις συνδέσεις από το μενού "Επεξεργασία" > "Γενικές διαγραφές" > επιλέξτε "Διαγραφή πιστών" (αριστερά) και "Συμπερίληψη πιστών αυτόματης συνδεσμολογίας", "ΟΚ". Με click στο κουμπί "Απόκρυψη υπερσυνδέσεων πλακέτας" (έβδομο στην αριστερή στήλη) εμφανίζονται ή κρύβονται οι βοηθητικές γραμμές συνδέσεων.

- ενεργοποιήστε την "Λειτουργία πίστας: αυτόματη συνδεσμολογία" (τρίτο κουμπί ψηλά στην μπάρα κάτω από το μενού "Βοήθεια")
- δεξί click εντός της πλακέτας, "Αυτόματη συνδεσμολογία", "Επιλογή ζεύγους επιπέδων"
- αν σχεδιάζετε πλακέτα μιας όψης ρυθμίστε "Πάνω επίπεδο=Κάτω" και "Κάτω επίπεδο=Κάτω" αλλιώς για πλακέτα διπλής όψης αφήστε τα "Πάνω επίπεδο=Πάνω" και "Κάτω επίπεδο=Κάτω"
- "OK" και πάλι "ΟΚ" στην προειδοποίηση (μονή όψη)
- δεξί click εντός της πλακέτας, "Αυτόματη συνδεσμολογία", "Αυτόματη συνδεσμολογία όλων των εξαρτημάτων"
- πατήστε F3 για επανασχεδίαση

Αν δεν έχουν συνδεθεί όλα, θα βλέπετε μερικές βοηθητικές γραμμές συνδέσεων. Τελειώστε τις συνδέσεις με το χέρι.

Παρακάτω φαίνεται η "αυτόματα συνδεσμολογημένη" πλακέτα με μία ασύνδετη πίστα.

Εικόνα

Δείτε το video της αυτόματης συνδεσμολογίας στο KiCad (μορφή .ogv, μέγεθος 5.5MB).
Στο video φαίνεται η γενική διαγραφή κάθε πίστας, αυτόματη συνδεσμολογία με "mini-πίστες" των 8mils (από λάθος), πάλι γενική διαγραφή και 2η προσπάθεια με "κανονικές" πίστες.

Πολύ καλά αποτελέσματα "Αυτόματης συνδεσμολογίας" θα έχετε αν συνδέσετε πρώτα με το χέρι τις γειώσεις ή και τις τροφοδοσίες.
Πλήρη συνδεσμολογία μπορείτε να πετύχετε κάνοντας πρώτα αυτόματη συνδεσμολογία με πλέγμα 50mils και μετά μια επιπλέον αυτόματη συνδεσμολογία με 25mils. Εφόσον εξοικειωθείτε με το KiCad σίγουρα τα αποτελέσματα θα είναι ικανοποιητικά.

Επιπλέον της ενσωματωμένης αυτόματης συνδεσμολογίας υπάρχει η δυνατότητα χρήσης του FreeRoute (http://www.freerouting.net). Αυτό γίνεται με εξαγωγή ειδικού αρχείου, αποστολή του στο FreeRoute και μετά εισαγωγή του αποτελέσματος στο PCBnew. Επειδή δεν θέλω να στέλνω τα σχέδιά μου "έξω" δεν δοκίμασα την διαδικασία αυτή.

Το παρακάτω αποτέλεσμα πλακέτας μονής όψης είναι σχεδόν αυτόματης συνδεσμολογίας με χρήση του ενσωματωμένου εργαλείου autorouting (όπως το δείχνει το Gerber Viewer):

Εικόνα

και ήταν αποτέλεσμα των εξής ενεργειών:

- αυτόματη συνδεσμολογία με πίστα 20mils και πλέγμα 50mils
- σύνδεση με το χέρι των ακροδεκτών 1 και 8 του U2 (+5V και GND)
- 2η αυτόματη συνδεσμολογία με πίστα 14mils και πλέγμα 25mils
- έλεγχος "διασταυρώσεων" και λοιπών κανόνων σχεδίασης (Tools > DRC)
- ορισμός ζώνης και γέμισμα περιοχής με τις συνδέσεις "GND"


Μετά είδα την πλακέτα σε 3D με "Προβολή > Εμφάνιση 3D":

Εικόνα


Και εξέτασα τη λίστα υλικού σε φύλλο εργασίας (spreadsheet) από το "Αρχείο > Εξοδοι Κατασκευών > Αρχείο BOM":

Εικόνα


Αλλαγή μεγέθους στις νησίδες

Καλύτερα είναι να έχουμε τις σωστές νησίδες από την αρχή ορίζοντάς τις στους "Κανόνες Σχεδίασης" ("Design Rules") και να χρησιμοποιούμαι σωστά ρυθμισμένα ίχνη εξαρτημάτων (module footprints).

Επαναλαμβάνω συνοπτικά τη διαδικασία ορισμού νησίδων:

- φτιάχνουμε επιθυμητά μεγέθη από το μενού Design Rules > Design Rules > Global Design Rules > Custom Via Sizes και Custom Track Sizes
- επιλέγουμε το "τρέχον" μέγεθος από το pull down menu (λ.χ. via 75 mils / 40 mils)
- πατάμε δύο φορές ESC για να φύγουμε από μενού κλπ.

Αργότερα αν χρειαστούμε αλλαγή μεγέθους:

- δεξί κλικ με το δείκτη επάνω σε μια νησίδα
- από την πρώτη επιλογή "Pad ... of U1 ..." επιλέγουμε "Copy Current Settings to this Pad"
- η συγκεκριμένη νησίδα αλλάζει σε "via 75 mils / 40 mils" (και το σχήμα της)
- με την επιλογή "Global Pads Edition" μπορούμε να αλλάξουμε τις νησίδες σε αυτό ή όλα τα παρόμοια εξαρτήματα (Change Pads on ...)

Σημείωση: αλλάζουμε πρώτα μέγεθος σε μία νησίδα, την ελέγχουμε και εφόσον είναι εντάξει ρυθμίζουμε τιε επόμενες.

Αναλυτικότερα αναφέρω 2 τρόπους σε ελληνικά και αγγλικά μενού:

Ελληνικά μενού
1. Αλλαγή νησίδας στο εξάρτημα (module):
- δεξί κλικ στο εξάρτημα και επιλογή του "Ιχνος ..." και "Επεξεργασία"
- στο παράθυρο "Ιδιότητες Εξαρτήματος" επιλέγουμε "Επεξεργασία Εξαρτήματος"
- κάνουμε τις αλλαγές
- πατάμε το 8ο κουμπί για "Ενημέρωση εξαρτήματος στην τρέχουσα πλακέτα"
ή δημιουργούμε "Νέο Εξάρτημα" (5ο κουμπί) για να το έχουμε στο μέλλον μαζί με το παλιό

2. Αλλαγή μεγέθους μιας νησίδας και μετά αντιγραφή των στοιχείων στα ίδια εξαρτήματα (modules):
- δεξί κλικ πάνω από τη νησίδα, την επιλέγουμε ("Εδρα χ"), "Επεξεργασία"
- στο παράθυρο "Ιδιότητες Εδρας" στην κατηγορία "Γεωμετρία Εδρας" αλλάζουμε τα "Διάτρηση της έδρας X" και "Μέγεθος σχήματος X" σε μεγαλύτερα μεγέθη. Αν το σχήμα της δεν είναι συμμετρικό τότε αλλάζουμε και τα "Υ".
- "ΟΚ"
- δεξί κλικ στην ίδια νησίδα, "Εδρα Xy ...", "Αντιγραφή των ρυθμίσεων αυτής της έδρας στις τρέχουσες ρυθμίσεις"
- δεξί κλικ στην νησίδα, "Εδρα Xy ...", "Γενικές Ρυθμίσεις Εδρών"
- τσεκάρουμε ή ακυρώνουμε ότι χρειαζόμαστε και μετά "Αλλαγή εδρών στα ίδια εξαρτήματα"


Αγγλικά μενού

1. Αλλαγή νησίδας στο εξάρτημα (module):
- δεξί κλικ στο εξάρτημα και επιλογή του "Footprint Xy .." και "Edit"
- στο παράθυρο "Module Properties" επιλέγουμε "Module Editor"
- κάνουμε τις αλλαγές
- πατάμε το 8ο κουμπί για "Update module in current board"
ή αποθηκεύουμε το εξάρτημα διορθωμένο ή ως "new module" (καλύτερα το "new" για να έχουμε και το παλιό)

2. Αλλαγή μεγέθους μιας νησίδας και μετά αντιγραφή των στοιχείων στα ίδια εξαρτήματα (modules):
- δεξί κλικ πάνω από τη νησίδα, την επιλέγουμε, "EDIT PAD"
- στο "Pad Geometry" αλλάζουμε τα "Pad Drill X" και "Shape Size X" σε μεγαλύτερα
- "ΟΚ"
- δεξί κλικ στην ίδια νησίδα, "Copy this pad settings to current settings"
- δεξί κλικ στην νησίδα, "Global Pads Edition"
- τσεκάρουμε ή ακυρώνουμε ότι χρειαζόμαστε και μετά "Change Pads on Same Modules"


Αλλαγή πλάτους σε πίστες χαλκού

Στις πίστες λειτουργεί λίγο διαφορετικά από ότι στις νησίδες. Με δεξί κλικ στην πίστα και "Change track width" αλλάζουν πάχος τα επιμέρους τμήματα εφόσον δεν βραχυκυκλώνουν.


Προσθήκη τρύπας στήριξης

Συνήθως η τρύπα στήριξης είναι ένα pad που είναι ασύνδετο (No Connection) ή συνδέεται στο GND. Μπορούμε να τοποθετήσεις ένα "via pad" ή το εξάρτημα (module) με το όνομα "1pin" που εισάγεται από το 4ο κουμπί στα δεξιά ("add modules" με σήμα το ολοκληρωμένο). Μετά διορθώνουμε("Edit") το via pad ή το "1pin" για να ρυθμίσουμε την οπή στο μέγεθος που θέλουμε.

Η παραπάνω διαδικασία θα φτιάξει αναγκαστικά μια επιμεταλλωμένη τρύπα (αν έχουμε διπλή όψη) και σίγουρα θα έχει λίγο χαλκό σε κάθε όψη.

Αν χρειαζόμαστε "καθαρή τρύπα" πρέπει να σχεδιάσουμε "cut-out" στο τελευταίο επίπεδο "Edge Cuts", εκεί που ορίζουμε το περίγραμμα της πλακέτας. Την οπή θα την ορίσουμε με το εργαλείο "Add graphic circle" (9o στη δεξιά στήλη).

Σημείωση: μια νησίδα (έστω και με τρύπα Φ4mm) είναι κανονική διαδικασία για τους κατασκευαστές πλακέτας. Επιπλέον τρύπες ή κοψίματα μπορεί να θέλουν συνεννόηση ή να έχουν κόστος σε μικρές ποσότητες παραγωγής.

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 453
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας (7)

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 07 Σεπ 2013, 18:50

Εκτύπωση κατόψεων πλακέτας σε διαφάνεια

Για να φτιάξουμε ένα πρωτότυπο της πλακέτας που σχεδιάσαμε θα τυπώσουμε σε διαφάνεια τις όψεις της πλακέτας. Είναι σημαντικό να τυπωθούν ως είδωλα από καθρέπτη ("flip") για να έχουμε το υλικό εκτύπωσης (γραφίτης ή μελάνια) από την πλευρά που θα ακουμπήσει στην φωτοευαίσθητη πλακέτα. Επίσης πρέπει να είναι σημειωμένα τα κέντρα των οπών για να τρυπήσουμε σωστά! Αν και υπάρχει δυνατότητα στο PCBnew για απ' ευθείας εκτύπωση (print ή plot με ορισμό των επιπέδων λ.χ "Front" ή "Back" Layer) καλύτερο αποτέλεσμα θα πάρετε με plot σε αρχείο postcript:

- από το μενού "File" > "Plot"
- ρυθμίζουμε "postcript" στο "Plot format"
- επιλέγουμε μόνο τις όψεις που χρειαζόμαστε (λ.χ. F.Cu και B.Cu)
- ρυθμίζουμε το "Drill marks" σε "small"
- αφήνουμε τα υπόλοιπα ως έχουν (Scaling=1:1, Plot mode=Filled, Xscale=Yscale=1.000, Width correction=0.000)
- πατάμε το "Plot"
- ελέγχουμε το αποτέλεσμα από πρόγραμμα διαχείρισης αρχείων Postcript και τυπώνουμε στη διαφάνεια


Εξαγωγή αρχείων gerber και drill file (τρυπολόγιο)

- από το μενού "File" ("Αρχείο") επιλέγουμε "Plot" ("Εκτύπωση σε σχεδιογράφο")
- ρυθμίζουμε "gerber" στο "Plot format"
- επιλέγουμε όσες όψεις χρειάζονται για την παραγωγή της πλακέτας (λ.χ. F.Cu, B.Cu, F.SilkS, B.SilkS, F.Mask, B.Mask)
- ρυθμίζουμε τα "Options" κατά βούληση (1)
- πατάμε το "Plot"
- για δημιουργία τρυπολογίου (drill file) πατάμε το "Generate Drill File"
- ρυθμίζουμε Μillimeter, Decimal format, Gerber, Absolute
- πατάμε "Drill"

Τα αρχεία gerber που δημιουργήθηκαν έχουν τις καταλήξεις gtl, gbl, gto, gbo, gts, gbs και είναι αυτές που δέχονται αρκετοί κατασκευαστές πλακετών. Το τρυπολόγιο (drill file) έχει κατάληξη drl αλλά συνήθως το αλλάζουμε σε .txt όπως ζητείται.

(1) το "Plot module reference on silk screen" τυπώνει την αρίθμηση των εξαρτημάτων (R1, R2, C1, ...) στην όψη "τοποθέτησης υλικών", το "Do not tent vias" δεν μονώνει τα vias με την προστατευτική μάσκα (μπορούμε να κολλήσουμε και στα vias).


Τελικός έλεγχος με πρόγραμμα Gerber Viewer

Ολα τα παραγόμενα αρχεία gerber μαζί με το τρυπολόγιο τα ελέγχουμε με ένα πρόγραμμα "gerber viewer" όπως είναι το GerbView στο KiCad. Δοκιμάστε και το gerbv από την σχεδιαστική σουίτα geda το οποίο χρησιμοποιείται ευρύτερα.

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 453
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Re: KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 09 Ιαν 2016, 13:26

Με την ευκαιρία κυκλοφορίας του KiCad v.4.0 ανανεώθηκε η κεντρική ιστοσελίδα του: http://kicad-pcb.org/

Εικόνα

Η νέα έκδοση δεν υπάρχει στα κλασικά αποθετήρια λογισμικού, οπότε θα πρέπει να την αναζητήσετε στο http://kicad-pcb.org/download/ και να ακολουθήσετε τις οδηγίες ανάλογα με το λειτουργικό σας σύστημα. Πάντα υπάρχει η δυνατότητα τοπικού "build" από τον πηγαίο κώδικα.

Στη σελίδα με τα βοηθήματα εκμάθησης υπάρχουν links για γραπτά ή video tutorials.
Για την Ελληνική γλώσσα υπάρχει πλέον εκτός από την δική μας και η ιστοσελίδα: https://github.com/ellak-monades-ariste ... EDA_Greece
Περιγραφή έργου KiCad_EDA_Greece

Αυτό το repository https://github.com/ellak-monades-ariste ... EDA_Greece δεν είναι ένα τυπικό λογισμικό, αλλά ένα έργο που έχει ως σκοπό την προώθηση του λογισμικού Kicad στους Έλληνες χρήστες. Αυτό γίνεται υλοποιώντας τρεις ενέργειες.

- Πλήρης εξελληνισμός του περιβάλλοντος του KiCad https://github.com/ellak-monades-aristeias/KiCad_EDA_Greece/tree/master/work/translation
- Ανάπτυξη μίας απλής ηλεκτρονικής συσκευής ανοιχτού υλικού με το KiCad (περισσότερες πληροφορίες) https://github.com/ellak-monades-aristeias/KiCad_EDA_Greece/tree/master/work/pcb/usb2uart
- Συγγραφή ενός οδηγού εκμάθησης (tutorial) χρήσης του KiCad στα Ελληνικά χρησιμοποιώντας την ηλεκτρονική συσκευή ανοιχτού υλικού ως βάση https://github.com/ellak-monades-aristeias/KiCad_EDA_Greece/tree/master/work/tutorial/tutorial_published

Τα αρχεία και για τις τρεις ενέργειες αποτελούν τα αρχεία αυτού του repository. Μπορείτε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες και για τις τρεις ενέργειες στο KiCad_EDA_Greece Wiki.


Είναι γνωστό ότι από το 2013 το ερευνητικό κέντρο CERN συμπεριέλαβε το KiCad στα σχεδιαστικά εργαλεία που χρησιμοποιούν οι συνεργαζόμενοι επιστήμονες. Παράλληλα βοηθά την συμπλήρωση και την επέκτασή του ως ελεύθερο λογισμικό ανοικτού κώδικα. Αν θέλετε να βοηθήσετε στην προώθηση του KiCad, εκτός από την δοκιμή, χρήση, εκσφαλμάτωση και διάδοσή του, μπορείτε να συνεισφέρετε οικονομικά μέσω του CERN στην ιστοσελίδα: https://giving.web.cern.ch/civicrm/cont ... set=1&id=6
(ελάχιστο ποσό CHF 10, ενδεικτικό κόστος ανάπτυξης KiCad από επαγγελματία μηχανικό CHF 480/ημέρα, σήμερα CHF 1 = €0.92)

SeAfasia
Δημοσιεύσεις: 97
Εγγραφή: 27 Ιούλ 2015, 22:13
Ονομα: Κώστας

Re: KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας

Δημοσίευσηαπό SeAfasia » 18 Σεπ 2017, 21:29

Έχει βγεί και η τελευταία:
Windows
Stable Release
Current Version: 4.0.7
Windows 64-bit (x86_64)
Windows 32-bit (i686)

και πληροφοριακά έχω "μετακομίσει" δε αυτή την πλατφόρμα....

SeAfasia
Δημοσιεύσεις: 97
Εγγραφή: 27 Ιούλ 2015, 22:13
Ονομα: Κώστας

Re: KiCad - Σχεδίαση θεωρητικού κυκλώματος και πλακέτας

Δημοσίευσηαπό SeAfasia » 20 Σεπ 2017, 14:00

και εδώ footprints,3D models....

Κώδικας: Επιλογή όλων

https://componentsearchengine.com/search.html?searchString=&source=63&country=GB&language=en[b][/b]


Επιστροφή σε “KiCad”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 0 επισκέπτες