Быстрый старт KiCad (простой проект шаг за шагом)

 

Данный пост, это примитивное пошаговое руководство на примере простого проетка для:

  • разработки принципиальной схемы
  • разводки печатной платы
  • формирование шаблона для изготовления платы методом ЛУТ.

 

Создавать будем — устройство для определения цвета. По сути, это два цветных светодиода и один фоторезистор подключенный в делителе напряжения.

 

IMG_20170902_161143

Реализовать будет на одностороннем фольгированном текстолите 100 х 50 мм.

 

kicad_0

 

Суть его работы проста, управляющее устройство (например Arduino или Raspberry Pi) подключается проводами «папапапа» к данному устройству и зажигает поочередно двумя светодиодами, свет от их свечения отражается от поверхности и с помощью падения напряжения на фоторезисторе определяется интенсивность отраженного света.

Допустим если светодиоды — красный и синий, то при свечение красного, максимально отразится свет от красной поверхности, от свечения синего синея поверхность. Для черной поверхности «плохо» отразится свет от синего и красного, а для белой «максимально хорошо» отразиться свет и от синего и от красного.

Принципиальная схема устройства следующая:

color_sensor

1. Создадим новый проект, откроем «Файл», далее «Новый».

 

kicad_1

 

2. Сейчас у нас есть пустой проект, нам необходимо создать принципиальную электрическую схему. Для этого запустим – eeschema.

 

kicad_2

 

3. Рабочая область в редакторе eeschema выглядит следующим образом:

 

kicad_3

 

Сразу сохраняем файл принципиальной схемы. Для этого жмем на «Файл», «Сохранить весь проект схем».

Центральная белая область – это зона проектирования принципиальной электрической схемы
Вертикальная панель слева позволяет убрать/добавить вспомогательную сетку, выбрать систему измерений (миллиметр или дюйм) и т.п.
Вертикальная панель слева содержит основные кнопки управления, нам важна кнопка «разместить компонент» (радиоэлектронный элемент) и «разместить проводник».

 

4. Начнем «рисовать» схему в редакторе. Для этого выберем нужный нам радиоэлектронный элемент с помощью кнопки «разместить компонент», далее выберем произвольное место в центральной области (зоне проектирования) и жмем на левую кнопку мыши.

В поле «Имя» мы должны ввести имя компонента, поскольку мы их не знаем, то мы можем выбрать нужный нам компонент из списка. Нажмите на «Список всех» или «Выбор просмотром».

 

kicad_4

 

Такие базовые основные компоненты как резисторы, реостаты, светодиоды и фоторезисторы находятся в разделе device. Коннекторы и все то, что поможет подключать нашу плату к другим устройствам находятся в разделе conn.
Выберем элемент резистор, для этого в разделе device выберем элемент R.

 

kicad_5

 

Далее жмем кнопку «Вставить компонент на схему», после чего устанавливаем элемент в произвольном месте рабочей зоны. С помощью колеса мыши мы можно увеличить фрагмент рабочей зоны. На данный момент мы установили резистор.

 

kicad_6

 

Далее находим и размещаем следующие элементы:

  • два реостата по имени – VR
  • два светодиода имени – LED
  • один фоторезистор в виде реостата, также по имени – VR

По аналогии добавляем разъем, для этого в разделе conn, выберем компонент conn_5, разместим его на произвольном месте.

Должно получиться примерно так:

 

kicad_7

 

5. Элементы можно развернуть при наведение курсора и кнопки «R» и перемещать с помощью кнопки «G» (расклада клавиатуры должна быть EN).
С помощью кнопки «разместить проводник» соединяем элементы между собой согласно заранее разработанной принципиальной схемы.
kicad_8

6. Далее необходимо обозначить элементы (дать им имена), для этого нажмем на кнопку в правом верхнем углу «Обозначить схему».

 

kicad_9

 

Далее «Обозначить компоненты» и «Закрыть».

В результате в редакторе принципиальных схем каждый элемент получит имя (порядковый номер).

После чего жмем на «Сформировать список цепей», далее «Список цепей» и сохраняем net файл.

 

kicad_10

 

7. Теперь необходимо указать для каждого компонента принципиальной схемы какое посадочное место он будет использовать. Для этого в kiCad запустим программу cvpcb.

 

kicad_11

 

В данном окне нужно указать каждому элементу его посадочное место.
В левом столбце указан список ваших элементов, в правом библиотека посадочных мест.

 

kicad_12

 

Пару слов, что такое посадочное место и зачем его выбирать?

Физические посадочное место это, то к чему припаивают радиоэлемент. В примитивном виде оно состоит из контактных площадок и сквозных отверстий.

 

kicad_13

 

На фото изображены посадочные места и подведенные к ним проводящие дорожки.

Зачем выбирать посадочные места?

Дело в том, что одни и те же радиоэлементы могут быть выполнены в разных исполнениях, т.е. иметь одни и те-же параметры, но иметь разно исполнение (габариты). Например, резистор на 1000 Ом, может выглядеть следующим образом:

 

kicad_14

 

Т.к. изготавливать плату мы будем с помощью ЛУТ, что подразумевает ручное сверление. То для удобства рекомендую, создать собственные посадочные места для резисторов, потенциометров, фоторезистора и диодов (как это сделать?)

Если желания нет, то вам достаточно в cvpcb выбрать следующие посадочные места:

  • D1, D2 – LED-5ММ
  • P1 – SIL-5
  • R1, R2, R3 –RV2
  • R4 – R7

 

Сохраним информацию о связке элементов и посадочных мест, с помощью кнопки «Сохранить файлы списков цепей и посадочных мест».

 

kicad_15

 

8. Займемся разводкой печатной платы, для этого перейдем в kiCad и запустим редактор pcbnew.

 

kicad_16

 

Импортируем данные из редакторы принципиальных схем, с помощью кнопки «Считать список цепей».

 

kicad_17

 

Далее жмем на «Просмотр файлов списков цепей» и «Прочитать текущий список цепей».

 

kicad_18

 

В результате в редакторе разводки печатной платы появиться группа посадочных мест. Нам необходимо определить размеры печатной платы и распределить посадочные места.

 

kicad_19

 

Основные элементы управления, которые нам понадобятся обозначены цветными стрелками.

Красная стрелка – разводка дорожек на печатной плате

Зеленая стрелка – прямая линия

Синяя стрелка – переключение между слоями.

 

Пару слов о слоях печатной платы. Что такое слои?

Печатная плата состоит из слоёв, как «торт». Классический случай, это односторонняя печатная плата (т.е. дорожки и посадочные места находятся только с одной стороны), обычно, такая плата содержит следующие слои:

 

kicad_20

 

В нашем случае плата будет состоять из слоя диэлектрика (стеклотекстолит) и проводящего рисунка на медной фольге. В редакторе печатной платы pcbnew по умолчанию доступно большое количество слоев, мы будем использовать только «Back» (нижняя медная фольга) и «Контур платы» (слой диэлектрика).

Нарисуем контур печатной платы, выберете кнопку «Добавить граф. линии или полигоны» (зеленая стрелка), выберете справа слой «Контур платы», кликните левой кнопки мыши в произвольном месте, нажмите пробел (для относительного отчета координат) и с помощью стрелок на клавиатуре проведите прямую линию длиной 100мм. Таким же образом проведите перпендикуляр 50мм.

 

Должно получиться следующим образом:

kicad_21

 

Для наглядности я добавил «размерную линию» вы также ее можете добавить с помощью кнопки:

 

kicad_22

 

Теперь разместим посадочные места внутри контура печатной платы. Для этого выберем слой «Back», далее наведите курсор на элемент и нажмите на G. Для разворота элементов наведите курсор на элемент и нажмите на R.

В результате размещения элементов у нас должно получиться примерно так:

 

kicad_23

 

Белые лини обозначают что посадочные места должны быть связанны с помощью дорожек. Настроим ширину дорожек, перейдем в «Настройки правил», далее «Правила проектирования», в таблице укажем правила «Зазор» — 1мм, «Ширина дорожки» — 1мм, жмем Ок.
Соединим посадочные места дорожками, для этого воспользуемся кнопкой  «Добавить дорожки и перех. отв».

 

kicad_24

 

После разводки проводящих дорожек, должно получиться примерно следующие:

 

kicad_25

 

9. Разведенную печатную плату, можно отправить на производство (для этого формируют Gerber файлы) или изготовить самим методом «ЛУТ».
Название метода «ЛУТ» происходит от слов лазерноутюжная технология, её суть заключается в распечатывание рисунка печатной платы на лазерном принтере из CAD, далее наложение напечатанной бумаги на фольгированный стеклотекстолит, прогрев бумаги на стеклотекстолите с помощью утюга. При прогреве рисунок печатной платы с бумаги переноситься на фольгу стеклотекстолита. Далее снятие бумаги с фольги текстолита, после чего травление с помощью раствора. Затем снятие переведенного тонера с помощью растворителя. Заканчивается процесс сверлением отверстий.

 

kicad_26

 

Печатаем наш результат на бумаге, для этого нажмем на «Файл» -> «Печать».

 

 


Как создать собственное посадочное место?

 

1. Заходим в pcbnew, далее открыть «Редактор модулей»

 

kicad_27

 

2. Создадим пустую библиотеку. В редакторе модулей жмем на кнопку «Новый модуль», задаем имя библиотеки, где будут храниться посадочные места. После чего жмем на «Создать новую библиотеку и сохранить в ней текущий модуль». Мы создали библиотеку, теперь мы должны создать элемент библиотеки – модуль.

3. Создадим новый модуль в библиотеки. В редакторе pcbnew нужно добавить новую библиотеку, в верхней части «Настройки» -> «Библиотека», жмем «Добавить» выбираем нашу новую библиотеку и жмем «Сохранить».

Откроем заново «Редактор модулей», жмем на «Выбор рабочей библиотеки», выбираем только что созданную библиотеку.

 

kicad_28

 

После чего жмем «Новый модуль» и задаем ему имя, например my_vares.

4. С помощью редактора посадочного места, аналогично как редакторе pcbnew «рисуем» проводящий рисунок. Основная кнопка это – «добавить контактную площадку».

 

kicad_29

 

После установки контактной площадки, можно изменить её размер. Наводим курсор на контактную площадку, выбираем «Редактировать конт. пл.».

Поля «Позиция Х» и «Позиция Y» обозначают положение контактной площадки относительно точки отчета (центральное перекрестье).

Поля «Отверстие X» и «Отверстие Y» отвечают за размер сквозного отверстия на контактной площадки. Т.к. в нашем случае отверстие это окружность, то поле «Отверстие Y» заблокировано.

Поля «Размер Х» и «Размер Y» отвечают за размер контактной площадки, фактически это диаметр отверстия. Т.к. в нашем случае контактная площадка это окружность, то поле «Размер Y» заблокировано.

Также можно изменить форму контактной площадки (синий овал), и угол поворота (красный овал).

 

kicad_30

 

Для удобства отсчета положений контактный площадок, используйте относительные размеры. С помощью клавишы «пробел» можно установить начало координат относительно которого будет вестись отсчет положения контактной площадки. Значение в миллиметрах отображается в правом нижнем углу редактора.

 

kicad_31

 

5. Далее нужно добавить контур посадочного места. Жмем на кнопку «Добавить граф. линии или полигоны» и обводим в прямоугольник контактные площадки.

 

kicad_32

 

6. В верхней части жмем «Сохранить модуль в рабочей библиотеки», далее запишем имя модуля и жмем Ок.

7. Продолжаем добавлять посадочные места. Заходим также в «Редактор модулей», жмем «Выбор рабочей библиотеки» и добавляем новый с помощью «Новый модуль». Работаем по аналогии и сохраняем с помощью «Сохранить модуль в рабочей библиотеки».




Буду признателен если вы поделитесь данным постом


Ваш комментарий


Ответ в цифрах

 
© s-engineer.ru, 2012-2017 | Все права защищены