Στον διαχειριστή project πατήστε το τρίτο κουμπί για να τρέξει το πρόγραμμα σχεδίασης πλακέτας (PCBnew).
Λόγω του νέου έργου αγνοήστε το μήνυμα ότι "δεν βρέθηκε το αρχείο .brd" δεν θα ξαναεμφανιστεί τις επόμενες φορές που θα ξεκινίσουμε το πρόγραμμα εφόσον έχουμε κάνει μία αποθήκευση τουλάχιστον.
Το πρόγραμμα PCBnew είναι αρκετά σύνθετο, καλύπτει όλες τις ανάγκες σχεδίασης πλακέτας και παράγει τα κατασκευαστικά αρχεία gerber. Υπάρχουν πολλές επιλογές ή εντολές που τις καλούμε από τα μενού ή πατώντας (click) με το ποντίκι τα "κουμπιά ή τα 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 ή ενεργά επίπεδα της πλακέτας (χαλκός, μάσκες, μεταξοτυπίες) καθώς και τα σχεδιαστικά στοιχεία (ονομασία νησίδων, υπερσυνδέσεων, κείμενα, όψεις εξαρτημάτων). Αρχικά είναι όλα ορατά δηλαδή ενεργά.
Θυμηθείτε ότι με το πλήκτρο Home βλέπουμε όλα τα στοιχεία - εξαρτήματα στη σελίδα (ή όλη τη κενή σελίδα αν είναι άδεια), με τα πλήκτρα F1 και F2 κάνουμε zoom και F3 επανασχεδίαση της σελίδας.
Γενικές Ρυθμίσεις
1. Ελέγξτε/ρυθμίστε το μέγεθος της σελίδας σε Α4 από το μενού:
ανάλογα και με την δυνατότητα του εκτυπωτή σας
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
Συμπληρώστε τους πίνακες για πίστες πλάτους όπως φαίνεται στο κάτω πινακάκι.
| mils | ίντσες | πάχος σε χιλιοστά | ρεύμα αντοχής | εσωτερική πίστα |
| στον αέρα σε Α | απαιτεί mils | |||
| 10 | 0,010 | 0,254 | 1.5 | 27 |
| 20 | 0,020 | 0,508 | 2.4 | 51.5 |
| 30 | 0,030 | 0,762 | 3.3 | 80 |
| 40 | 0,040 | 1,016 | 4 | 104 |
| 50 | 0,050 | 1,270 | 4.7 | 130 |
| 100 | 0,100 | 2,540 | 7.7 | 257 |
| 280 | 0,280 | 7,112 | 16.4 | 729 |
η πίστα του χαλκού θα είναι στον αέρα, με μήκος πίστας 1 ίντσα, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25 βαθμοί κελσίου, άνοδος θερμοκρασίας 10 βαθμοί, και πάχος χαλκού 2 oz/ft^2, ενώ για το ίδιο ρεύμα η πίστα απαιτεί μεγαλύτερο πάχος αν βρίσκεται σε ενδιάμεσο στρώμα.
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
40-50 mils για τις γειώσεις
Να υπενθυμίσουμε ότι το oz είνα το πάχος του χαλκού και ισοδυναμεί
1 oz Copper Thickness Conversion |
*To determine the thickness of 4 oz, simply multiply 1 oz thickness x 4. 1.37 mil x 4 = 5.48 mils = 4 oz |
|
|
1 |
oz |
|
|
1.37 |
mils (πολλαπλάσιο της ίντσας) |
|
|
0.00137 |
inch διαιρούμε με το 1000 |
|
|
0.0347 |
mm πολλαπλασιάζουμε με 2.54 για να γίνουν εκατοστά και ξανά πολλ/ζουμε με 10 |
|
|
34.79 |
µm (micron/micro meter πολλ/ζουμε με 1000) |
|
| Cu Weight |
Min Recommended Space |
|
1 oz |
3.5 mil (0.089 mm) |
|
2 oz |
8 mil (0.203 mm) |
|
3 oz |
10 mil (0.254 mm) |
|
4 oz |
14 mil (0.355 mm) |
Σε καμία περίπτωση δεν ξεκινάμε την τοποθέτηση των εξαρτημάτων και δεν ξεκινάμε την τοποθέτηση των γραμμών σύνδεσης του χαλκού της πλακέτας διότι το πρόγραμμα θα τις σχεδιάζει με πάχος συγκεκριμένο και στην πραγματικότητα πολύ λεπτό, οπτικά είναι τέλειο αλλά στην πράξη αν από αυτή την γραμμή περνάει κάποιο σήμα δεδομένων έχει καλώς αν όμως περνάει κάποιο ισχυρό ρεύμα κάποια στιγμή είναι σίγουρο ότι θα καεί και θα κοπεί αυτή η γραμμή.
Το Kicad ακόμη δεν μπορεί να κάνει εξομοίωση οπότε δεν έχουμε οπτικά την τιμή των ρευμάτων για τους διάφορους κλάδους του κυκλώματος και πρέπει να υπολογιστούν από εμάς για να πάρουμε αποφάσεις για ποιό πλάτος πρέπει να έχει η κάθε γραμμή του κυκλώματος.
Στο σχέδιο μας στους κανόνες σχεδίου εκτός από τις κλάσεις πρέπει να ενημερώσουμε και με ποιά κλάση θα σχεδιαστεί κάθε δίκτυο ή αλλιώς με τι πάχος χαλκού θα σχεδιαστεί η κάθε γραμμή της πλακέτας μας.
3. Αποθηκεύστε την πλακέτα (με το ανάλογο κουμπί ή από μενού Αρχείο > Αποθήκευση)
4. 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 central.net και "άνοιγμα"
- "Ανάγνωση τρέχουσας λίστας δικτύων"
Δεν ξεχνάμε να διαβάσουμε το χώρο των μυνημάτων για τυχόν διαφωνίες ελλείψεις και λάθη.
Αμέσως μετά πατάμε στο ίδιο παράθυρο το "Κλείσιμο"
- τώρα όλα τα εξαρτήματα έχουν στοιβαχθεί επάνω αριστερά ή κάτω δεξιά 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"
και εμφανίζονται όπως βλέπεται στην επόμενη 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 με άσπρο χρώμα δείχνουν τις ηλεκτρικές θεωρητικές συνδέσεις του κυκλώματος. Εάν κάποιο εξάρτημα δεν συνδέεται πουθενά! κάντε :
- διπλό click (ή πατήστε το πλήκτρο Ε για Edit) όταν ο δείκτης είναι απάνω από το συγκεκριμένο εξάρτημα
- εμφανίζεται το παράθυρο με τις "Ιδιότητες εξαρτήματος"
- πατήστε "Επεξεργασία εξαρτημάτων"
- εμφανίζεται το "παράθυρο "Module Editor”
- διπλό click σε μια "έδρα" έδρα εννοεί τον ακροδέκτη του εξαρτήματος (ή πατήστε το πλήκτρο Ε με τον δείκτη επάνω στην έδρα )
- διαγράψτε το "1" και πληκτρολογήστε GND
- επαναλάβετε για όσες έδρες χρειάζεται αλλαγή η ονομασία της
- 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 εξάρτημα που ήταν πριν ασύνδετο τώρα εμφανίστηκαν οι άσπρες γραμμές που το συνδέουν με το υπόλοιπο κύκλωμα αρκεί να συμπίπτουν τα ονόματα των ακίδων του θεωρητικού με τα ονόματα των εδρών του module.
5. 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 ένας μικροεπεξεργαστής 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 (πλήκτρο R) μπορεί να γίνει ταυτόχρονα κατά τη διάρκεια της μετακίνησης (πλήκτρο M) όπου εμφανίζονται όλες οι συνδέσεις.
6. 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>.
ή στην επόμενη εικόνα φαίνεται ολόκληρο το παράθυρο
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=2,54mm) βολεύει στα 50mils ή στα 1,27mm.
το επιλέγουμε από το οριζόντιο μενού
Με τη λειτουργία "BLOCK" μπορούμε να μετακινήσουμε πολλά εξαρτήματα μαζί. Το "BLOCK" ορίζεται με ένα παραλληλόγραμμο που το δημιουργούμε με το ποντίκι: 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" στο παράθυρο που έχει ανοίξει και μετακινούμε το δείκτη (δηλαδή τα εξαρτήματα) στη νέα τους θέση.
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:
7. 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 αυτό με το κίτρινο χρώμα Edge.Cuts)
- 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!
8. 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 καλύτερα ποτέ, μη φτιάχνετε 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
40-50 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 τις δύο πλευρές.
9. 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!
9α. 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 πλήκτρα F1, F2, Home)
ή τα επιλέγουμε από το οριζόντιο μενού με τα εικονίδια
- click για τοποθέτηση
9β. 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:
10. Λειτουργία "Γεμίσματος ζώνης με χαλκό" (FILL)
Αρκετές φορές χρειάζεται να γεμίσουμε τα κενά μέρη της πλακέτας με χαλκό "γείωσης" (0V/GND) για να επιταχύνουμε την αποχάλκωση. Συνοπτικά οι ενέργειες είναι:
Στο πρόγραμμα PCBnew έχουμε φορτώσει την πλακέτα μας.
10α. Επιλέξτε το εργαλείο "Επισήμανση δικτύου" με click στο 2ο κουμπί στη δεξιά στήλη
10β. Κάντε click σε μια σύνδεση ή πίστα γείωσης "GND"
10γ. Επιλέξτε το εργαλείο "Προσθήκη γεμίσματος ζωνών" με click στο 6ο κουμπί στη δεξιά κάθετη στήλη
10δ. Ρυθμίστε το πλέγμα στα 25mils για να προσεγγίσετε την άκρη της πλακέτας
από το οριζόντιο μενού
10ε. Σύρετε το δείκτη στην πάνω αριστερά γωνία της πλακέτας, εσωτερικά των ορίων της και κάντε click εμφανίζεται το παράθυρο
10στ. Ελέγξτε ότι το εργαλείο αφορά την "Κάτω" όψη ή την πάνω όψη στη θέση επίπεδο πάνω αριστερά, πατήστε "ENTER" ή click στο "OK"
10ζ. Σύρετε το δείκτη στην πάνω δεξιά γωνία, click, μετά στην κάτω δεξιά, click, κάτω αριστερά, click, πάνω αριστερά, click
10η. μόλις σχηματίσατε όλο το τετράγωνο δεξί click και "Κλείσιμο περιγράμματος"
10θ. Δεξί click και "Γέμισμα ή ξαναγέμισμα όλης της ζώνης"
Το αποτέλεσμα θα είναι όπως παρακάτω:
