Comenceu amb Kicad: diagrama esquemàtic: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Kicad és una alternativa gratuïta i de codi obert als sistemes CAD per a PCB comercials, no m’equivoqueu, EAGLE i similars són molt bons, però la versió gratuïta d’EAGLE de vegades es queda curta i la versió per a estudiants només dura 3 anys, de manera que Kicad és un excel·lent opció per a aquests casos.

Una mica d'història sobre Kicad

"KiCad és un paquet de programari de codi obert per a Electronic Design Automation (EDA). Els programes gestionen Schematic Capture i PCB Layout amb sortida Gerber. El paquet funciona amb Windows, Linux i macOS i està llicenciat sota GNU GPL v3"

Algunes de les institucions que donen suport al desenvolupament de Kicad són:

• Universitat de Grenoble i laboratori GIPSA
• SoftPLC
• CERN
• La Fundació Raspberry Pi
• Arduino LLC
• GleSYS
• Electrònica Digi-Key
• AISLER

---

Kicad és una alternativa lliure i de codi obert als sistemes de CAD per a PCB comercials, no em malinterpretar EAGLE i semblants son molt bons però la versió gratuïta de EAGLE a vegades queda corta i la versió per estudiant dura només 3 anys, per lo que Kicad és una excel·lent opció per a aquests casos.

Algunes de les institucions que recolzen el desaroll de Kicad son:

• Universitat de Grenoble i laboratori GIPSA
• SoftPLC
• CERN
• La Fundació Raspberry Pi
• Arduino LLC
• GleSYS
• Electrònica Digi-Key
• AISLER

Pas 1: Obteniu Kicad

Espero que es tracti d'una sèrie de 3 instruccions on es mostrarà des del disseny del diagrama esquemàtic fins a la realització del disseny del PCB.

Primer heu de descarregar-lo des del seu lloc web oficial

La versió que s’utilitza per a aquest tutorial és la 5.0.2, de manera que al cap d’un temps pot canviar la ubicació de determinats elements.

---

Espero este sea una serie de 3 instructables en donde se muestre desde el diseño del diagrama esquemático hasta la realización del diseño de PCB

Primer hi ha que descarregui des de la seva pàgina oficial

kicad-pcb.org/download/

La versió utilitzada per a aquest tutorial és la 5.0.2, pel que va passar algun temps la ubicació de certs elements que es podrien canviar.

Pas 2: nou projecte

Aquesta és la finestra que trobareu quan inicieu Kicad, en el meu cas té aquesta aparença perquè estic fent servir el gir de plasma KDE de Fedora 29 i he instal·lat un tema diferent.

Per iniciar un projecte nou, aneu a Fitxer> Nou> Projecte o Ctrl + N, que us demanarà un nom i una ubicació per desar el projecte, un cop acabat, tindrà una imatge similar a la imatge.

Els fitxers es classifiquen de la següent manera:

• Els que tenen l'extensió.kicad_pcb són els dissenys de taules PCB
• Els que tenen extensió.sch són els fitxers dels diagrames esquemàtics.

---

Aquesta és la ventana amb la que es trobaran per iniciar Kicad, en el meu cas té aquesta apariència per què estigui utilitzant el Spin KDE Plasma de Fedora 29 i vaig tenir instal·lat un tema diferent.

Per iniciar un nou projecte es va a Arxiu> Nou> Projecte o en el seu defecte Ctrl + N, amb el que no pedirem un nom i una ubicació per guardar el projecte, una vegada acabat això tindrà una imatge parecida a la imatge.

Els arxius es classifiquen en la següent forma:

• Els que tenen extensió.kicad_pcb son els dissenys de la placa PCB
• Els que tenen extensió.sch son els arxius dels diagrames esquemàtics.

Pas 3: Creeu un diagrama esquemàtic

Comencem fent doble clic al fitxer.sch, que obrirà l'esquema per editar-lo.

Algunes coses importants: a la part esquerra de la pantalla hi ha dos botons, un amb "in" per treballar en polzades i un altre "mm" per treballar en mil·límetres, ja que el diagrama esquemàtic no és tan important, sinó que es tracta de compte en treballar el disseny del pcb.

El circuit a treballar és un 555 astable.

---

Empezamos haciendo doble clic en el archivo.sch, lo cual nos obre eeschema para editarlo.

Algunes coses importants, en la part esquerra de la pantalla existeixen dos botons un amb “in” per treballar en polgades i un altre “mm” per treballar en mil·límetres, per al diagrama esquemàtic no és tan important això, però és per a què el tomen en compte al treballar el disseny del pcb.

El circuit que treballarà és un 555 astable.

Pas 4: dreceres de Kicad

Per treballar a Kicad podeu utilitzar dreceres de teclat, que us recomano, algunes de les que farem servir són les que es mostren a la imatge.

---

Per treballar en Kicad es poden utilitzar atajos de teclat, els quals recomanen encaridament, alguns dels que utilitzarem son els que es muestren en la imatge.

Pas 5: afegiu components

Per afegir components, simplement utilitzeu la drecera "A" que mostrarà la finestra següent on heu d'escriure al quadre de cerca el nom del component que voleu utilitzar, en el cas de díodes, resistències, condensadors i inductors, col·loqueu les lletres D, R, C i L i apareixerà el component genèric al qual podeu assignar qualsevol valor que vulgueu.

Per fer aquest circuit necessitarem:

• 3R 330
• 1R 10K
• 2 LED
• 1 C 10n
• 1 C 100u
• 1 IC 555
• 1 endoll de 8 pins
• 1 bloc de borns 2 pins

Les imatges mostraran com s’ha cercat els components per afegir-los. En el cas dels terminals VCC i GND n’afegirem tants com necessitem

---

Per agregar components simplement s’utilitzarà l’atajo “A” el qual mostrarà el següent ventana en on s’haurà d’escriure en la caixa de cerca el nombre del component que es vulgui utilitzar, en el cas dels diodes, resistents, capacitors i inductors basta amb colocar les lletres D, R, C e L i apareixerà el component genèric al qual es pugui assignar qualsevol valor que vulguem.

Per realitzar aquest circuit necessari:

• 3R 330
• 1R 10K
• 2 LED
• 1 C 10n
• 1 C 100u
• 1 IC 555
• 1 sòcol de 8 pins
• 1 bornera 2 pins

En les imatges es mostraran com és que es busquen els components per agregar-los. En el cas dels temes VCC y GND agregarem tantos com necessitem.

Pas 6: reordenar els components i començar a connectar-los

Després mourem les peces amb "M" per col·locar-les de manera similar a la imatge, si la necessitem podem girar l'element amb "R" mentre la movem.

Per canviar el valor de l'etiqueta de component, només cal que col·loqueu el punter sobre el component i premeu "L" que obrirà una finestra on podrem canviar el valor de l'etiqueta de component.

Per començar a connectar els components utilitzeu la drecera "W", si per algun motiu inicieu el cable alhora es pot cancel·lar prement ESC, es procedirà a replicar el diagrama que es mostra anteriorment.

---

Luego moveremos las piezas con “M” para colocarlas de forma similar a la imagen, en caso de necesitarlo podemos rotar el elemento con “R” mientras lo estamos moviendo.

Per canviar el valor de l’etiqueta del component basta amb colocar el punter sobre el component i pressionar “L” el com s’obrirà una ventana on podrem canviar el valor de l’etiqueta del component.

Per començar a connectar els components es fa servir el atajo “W”, si per alguna raó inicia el cable d’una vegada es pot cancel·lar presionant ESC, amb això es procedeix a replicar el diagrama mostrat anteriorment.

Pas 7: Errors de connexió

Un error comú és la mala connexió dels components, com es pot veure als pins dels dispositius en els quals hi pot haver alguna connexió estan marcats amb un petit cercle, quan la connexió es realitza correctament, aquest desapareix.

---

Un error comú és la mala connexió dels components, com poden observar en els pins dels dispositius en els que poden existir connexió alguna estan marcats amb un petit cercle, quan la connexió es realitza correctament amb aquesta desaparició.

Pas 8: pins ocults

Com podeu veure, el 555 integrat no té terminals per connectar VCC i GND, això és perquè aquests terminals estan ocults, per mostrar-los només cal que feu clic al botó de la barra lateral esquerra que mostra un component amb una vora vermella i dues línies blanques o a Visualitza> Mostra els pins ocults.

---

Com es pot observar l’integrat 555 no posee terminales per connectar VCC y GND esto es por que dichas terminales estan ocultas, para mostrarlas basta con hacer clic en el botón situado en la barra lateral izquierda que muestra un componente con borde rojo y dos lineas blancas. o en Veure> Mostrar pins ocults.

Pas 9: comproveu que tot estigui bé

Per comprovar que les connexions s’han fet de manera satisfactòria, procediu a comprovar les regles elèctriques del diagrama, que es fa prement el botó vermell d’insectes a la barra superior del programa o a Inspect> Electrical Rules Checker (ERC), que mostra el finestra a la primera imatge. Per executar-lo, només cal que feu clic a "executar" i, en cas de trobar errors, els indicarà amb una fletxa (verda en el meu cas) i apareixeran llistats en aquesta finestra.

L'error més comú que apareix és el següent:

• ErrType (3): Pin connectat a uns altres pins, però no hi ha pin per accionar-lo

  @ (73,66 mm, 54,61 mm): el pin 1 (entrada de potència) del component # PWR01 no està accionat (xarxa 4)

• ErrType (3): Pin connectat a uns altres pins, però no hi ha pin per accionar-lo

  @ (73,66 mm, 95,25 mm): el pin 1 (entrada de potència) del component # PWR07 no està accionat (xarxa 8)

La qual cosa vol dir que el programa com a tal no sap quina és la font d'alimentació del circuit i que els indicadors VCC i GND no proporcionen cap altra informació que unir els punts connectats com una única xarxa, per corregir-ho i dir-li al programa el que requereixi. Necessitem afegir dos PWR_Flag, que s'afegeixen com qualsevol altre component i es connecten a VCC; llavors es torna a prémer "executar" a l'ERC i aquestes advertències haurien d'haver desaparegut.

I amb això ja podem guardar el nostre diagrama esquemàtic, només hem d’associar els components del diagrama als components físics que s’utilitzaran al PCB per començar amb el disseny d’aquest.

---

Per revisar que les connexions s’han realitzat de forma satisfactòria es procedeix a realitzar un xec de les regles elèctriques del diagrama, el qual es realitzarà presionant en el botó de l’insecte vermell a la barra superior del programa o en Inspecció> Analitzador de regles elèctriques (ERC), el que ens mostra la següent ventana.

Per ejecutarlo basta con hacer clic en “run” y en caso de encontrar errores los señalará con una flecha (verde en mi caso) i aparèixer llistats en aquesta ventana.

El error més comú que apareix és el següent:

• ErrType (3): Pin connectat a uns altres pins, però no hi ha pin per accionar-lo

  @ (73,66 mm, 54,61 mm): el pin 1 (entrada de potència) del component # PWR01 no està accionat (xarxa 4)

• ErrType (3): Pin connectat a uns altres pins, però no hi ha pin per accionar-lo

  @ (73,66 mm, 95,25 mm): el pin 1 (entrada de potència) del component # PWR07 no està accionat (xarxa 8)

El qual significa que el programa com tal no sap com és la font d'energia del circuit ja que les banderes VCC y GND no aporten informació alguna cosa que unir els punts al que son connectats com una sola vermella, per corregir això i indicar al programa lo que requiere necessitamos agregar dos PWR_Flag estas se agregan como cualquier otro componente y conectarlas a VCC, luego de esto se vuelve a presionar “run” en el ERC y estas advertencias deberían haber desaparecido.

Y con esto podem guardar ya nuestro diagrama esquemático, ya solo falta asociar los componentes en el diagrama a los componentes fisicos que se utilizarán en el PCB para comenzar con el diseño de este.