KiCAD_Metodichka_

Введение

KiCad - это программный комплекс с открытым исходным кодом для создания принципиальных схем, печатных плат, а также связанных с проектированием компонентов. KiCad поддерживает как интегрированный процесс проектирования, при котором схема и печатная плата разрабатываются одновременно, так и их редактирование по отдельности для особых случаев. KiCad также содержит несколько инструментов, помогающих в проектировании схем и печатных плат, таких как PCB калькулятор для определения электрических свойств элементов схемы, Gerber-просмотрщик для проверки файлов используемых в производстве печатных плат, 3D-просмотрщик для визуализации готовой печатной платы, а также встроенный SPICE-симулятор для исследования работы схем.

KiCad работает на всех основных операционных систем и на компьютерах самой разной конфигурации. Поддерживает разработку многослойных печатных плат (до 32

слоёв) и может использоваться в проектах любой сложности. KiCad разрабатывается командой энтузиастов из числа инженеров-программистов и инженеров-электронщиков со всего мира, цель которых - создание свободного программного обеспечения с открытым исходным кодом пригодного для профессионального проектирования и разработки электроники.

2

Основная часть

Первое, что необходимо сделать при начале проектирования, это создать новый проект. При запуске KiCad открывается менеджер проектов. Щелкните Файл → Создать проект, выберете место на диске и дайте проекту имя, например new. Убедитесь, что установлен флажок «Создать новый каталог для проекта» и нажмите кнопку Сохранить. В

результате, в подкаталоге с тем же именем что и проект, будут созданы новые файлы проекта с расширением «.kicad_pcb», «.kicad_sch». (Рис.1). «new.kicad_pcb» - это файл в котором будет происходить трассировка печатной платы. «new.kicad_pcb» - это файл в котором будет происходить проектирование схемы.

При запуске проекта в первые, обязательно выбираем «Копирование глобальную таблицу библиотек символов по умолчанию», иначе в проект не будут включены библиотеки имеющихся символов. (Рис.2)

Рисунок 1 – Начало работы

Рисунок 2 – Копирование глобальных переменных

3

Далее представлены: кнопки запуска различных редакторов.

1. Редактор схем.

На первом этапе необходимо создать схему будущего устройства, для этого запускаем

«Редактор схем» (Рис.1). Для перемещения по схеме нажмите среднюю или правую кнопку мыши и перетащите ее. Увеличение и уменьшение масштаба осуществляется с помощью колесика мыши или клавиш F1 и F2. (Рис.4)

1.1. Настройка листа

Перед началом проектирования схемы, необходимо настроить лист в соответствии с ГОСТ (для отечественных проектов), по умолчанию лист настроен под стандарт ISO. Для этого нажмите Файл → Параметры листа. Откроется окно с настройками листа, здесь можно настроить размер листа, ориентацию, заполнить информацию в рамке, а также выбрать шаблон листа по ГОСТ (Рис.3). Для этого нажимаем на значок «папки», и выбираем путь к файлам с рамками, в соответствии с местом установки программы (для примера, C:ProgramFiles\KiCad\share\kicad\template\gost_landscape), файл gost_landscape и есть файл с рамкой оформленной по ГОСТ.

Важно, рамки по ГОСТ будут доступны если выполнено «копирование глобальных переменных» (Рис.2).

Рисунок 3 – Настройки листа

1.2. Добавление символов

После того как лист настроен, можно приступать к проектированию схемы. В KiCad

представлен обширный выбор уже загруженных символов (будет доступен, только если

4

выполнено глобальное копирование переменных). Для того чтобы разместить символ нажмите на панель инструментов справа → добавить символ. (Рис.4) В диалоговом окне

«Выбор символа» перечислены доступные библиотеки символов и содержащиеся в них символы компонентов. Для работы с конкретными символами, которые не представлены в библиотеках, необходимо либо загрузить из имеющихся источников, либо создать вручную.

Рисунок 4 – Рабочая зона

Таблица 1 – Описание рисунка 4

Головная панель

1Сохранить файл. Параметры схемы, стиль аннотации и электрические правила.

2Параметры листа и основной надписи. Печать. Чертить. Вставка элементов из буфера

3Отменить и повторить последнее действие.

4Найти текст. Найти и заменить текст.

5Обновить. Увеличить. Уменьшить. Масштаб по рамке. Масштаб по объекту. Масштаб по выделению.

6Перейти назад и вперед в истории навигации. Перейти вверх по иерархии на один лист.

7Ротация выделенного объекта.

8Редактор символов. Просмотр библиотек символов. Редактор посадочных мест. Обозначить компоненты. Проверка электрических правил. Окно симуляции. Назначить посадочное место. Править поля символов. Сформировать перечень элементов. Переключится на редактирование плат. Консоль скриптов.

Настройка рабочей области

1Показать сетку

2Включить другие сетки.

3Использовать дюймы.

4Использовать милли.

5Использовать миллиметры.

6Отображать курсор в виде перекрестия.

5

Продолжение таблицы 1

7Показать скрытые выводы.

8Режим линий для проводников и шин. Чертить и перетаскивать.

9Режим линий для проводников и шин. Ограничить рисование и перетаскивание горизонтальными или вертикальными движениями.

10Режим линий для проводников и шин. Ограничить рисование и перетаскивание горизонтальными, вертикальными движениями, или под углом 45.

11Переключить автоматическое обозначение новых символов.

12Навигатор по иерархии листов.

13Показать менеджер свойств.

Панель инструментов

1Выбрать курсор.

2Подсветить определенную цепь.

3Добавить символ.

4Добавить символ питания.

5Добавить проводник.

6Добавить шину.

7Добавить ввод проводника в шину.

8Добавить флаг «не подключено»

9Добавить соединение.

10Добавить метку для цепи.

11Добавить метки директив классов цепи.

12Добавить глобальную метку.

13Добавить иерархическую метку.

14Добавить лист.

15Импорт вывода листа.

16Добавить текст.

17Добавить текстовый блок.

18Добавить прямоугольник.

19Добавить окружность.

20Добавить дугу.

21Добавить линию.

22Добавить изображение.

23Интерактивное удаление.

Также в диалоговом окне «Выбор символа», можно сразу видеть сам символ и его

посадочное место, которое будет отображаться на плате. Для добавления символа в рабочую

зону, нажимаем на интересующий нас символ двойным нажатием ЛКМ (Рис.5).

6

Рисунок 5 – Выбор символа

1.3. Создание схемы

Приступим к созданию схемы. В качестве электронного устройства для создания учебного проекта использована конструкция пульта дистанционного управления (ПДУ) для цифровой фотокамеры. С помощью пульта осуществляется дистанционное управление цифровой фотокамерой при съемке автопортретов, макросъемке, съемке со штатива или в других случаях, когда недопустимы даже незначительные сотрясения камеры.

Принцип работы устройства. Нажатием кнопки микроконтроллер (МК),

расположенный в пульте, выводится из режима энергосбережения (POWER DOWN) после чего посредством встроенной программы генерирует и передает определенную последовательность инфракрасных (ИК) импульсов, направленную на приемник фотокамеры. В результате на фотокамере срабатывает затвор. После отпускания кнопки МК снова переходит в режим энергосбережения.

Добавим все необходимые компоненты схемы на рабочую область (Рис.6).

7

Рисунок 6 – Добавленные компоненты

В KiCad объекты выделяются щелчком мыши. Дополнительные объекты можно добавить к выделению с помощью Shift+щелчок или удалить с помощью Ctrl+Shift+щелчок

(macOS: Cmd+Shift+щелчок). Переключить состояние выделенного объекта можно с помощью Ctrl+щелчок (macOS: Cmd+щелчок).

Также возможен выбор объекта с помощью функции выделения перетаскиванием

(нажать ЛКМ и, не отпуская ее, обвести символ); при выделении мышью слева направо выбираются объекты, полностью заключенные в поле выделения, а при перетаскивании справа налево - объекты, частично заключенные в поле выделения. С помощью клавиш

Shift, Ctrl+Shift и Ctrl можно добавлять, убирать или переключать выделение соответственно. Обратите внимание, что можно выделить весь символ (щелчком мыши на самой форме символа) или выделить только одно текстовое поле в символе без выделения остальной части символа (щелчком мыши на тексте). Если выделено только текстовое поле,

то все действия будут производиться только с выделенным текстом, а не с остальной частью символа.

Перемещение выделенных объектов осуществляется нажатием клавиши M, а

вращение - R. Для перемещения объектов можно также использовать горячую клавишу G (перетаскивание). При перемещении не подключенных символов клавиши G и M ведут себя одинаково, но при перемещении символов с подключенными проводниками клавиша G

перемещает символ вместе с проводниками, а клавиша M перемещает только символ, не затрагивая проводники. Выделенные объекты можно удалить с помощью клавиши Del.

8

1.4. Разводка схемы

Приступим к разводке схемы. На всех выводах символов имеются маленькие кружочки, указывающие на то, что они не соединены. Нажмите кнопку «Добавить проводник» (Рис.4) на панели инструментов справа или воспользуйтесь горячей клавишей

W. Щелчком на выводе первого символа начните рисовать проводник, завершив его прокладку щелчком на выводе второго символа или дважды щелкнув в любом месте листа,

если вы хотите оставить проводник незавершенным. Нажатие клавиши Esc отменяет прокладку проводника. Другой удобный способ рисования проводников - наведение курсора мыши на не подключенный вывод. Курсор мыши изменит свой вид, указывая на то,

что от этого вывода можно нарисовать проводник. Теперь если щелкнуть на этом выводе,

то автоматически включиться режим рисование проводника.

Далее добавьте в схему символ земли. Ряд символов питания и земли доступен в библиотеке символов Power. Однако для их добавления существует более быстрый способ:

нажмите кнопку «Добавить символ питания» (Рис.4) или воспользуйтесь горячей клавишей

P. При этом откроется диалоговое окно «Выбор символа», но отображаться будут только те библиотеки, которые содержат символы питания. (Рис.7). Добавьте символы GND на лист,

а затем подключите их к схеме с помощью проводников.

Рисунок 7 – Добавление символов земли

Разведенная схема устройства представлена на рисунке 9. На схеме символы уже имеют правильные обозначения, как это сделать в пункте 1.5.

9

Рисунок 9 – Схема устройства

1.5. Обозначение символов, их свойства и посадочные места.

Обозначение Каждому символу должно быть присвоено уникальное условное обозначение. Этот процесс также известен как аннотация. По умолчанию в KiCad символы автоматически обозначаются при их добавлении в схему. Автоматическое обозначение можно включить или выключить в настройке рабочей области (Рис.4). Заполним обозначение для каждого компонента двойным нажатием ЛКМ по тексту символа. В

открывшемся окне мы можем изменить название компонента, шрифт, размер текста или вообще его скрыть (Рис.8).

10