Einführung in kicad Inhaltsverzeichnis

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1 Einführung in kicad Inhaltsverzeichnis 1.kicad - Start kicad - Schaltplan kicad CvPCB kicad - Pcbnew kicad - Bibliotheken kicad - vorhandenes Bauteil ändern kicad - neues Bauteil erstellen kicad Footprint neu erstellen kicad Hirarchische Schaltpläne Änderungen seit v Änderungen seit v Seite: 1 von 29

2 1 kicad - Start Dieses Tutorial bezieht sich auf v4.0.1 Kicad herunterladen ( Wings3D herunterladen ( kicad installieren Wings3d installieren kicad starten (Projektmanager) Neues Projekt erstellen Abbildung 1: Projektmanager Eeschema öffnen das ist der Schaltplaneditor (Schaltplaneditor Eeschema) Seite: 2 von 29

3 2 kicad - Schaltplan Abbildung 2: Schaltplaneditor Eeschema Mit A Bauteile einfügen. Mit W Verbindungen erstellen (nicht klicken sondern nur den Cursor über den gewünschten Punkt halten) - W beendet auch den linienzug. Weitere Shortcuts im Anhang oder im Programm unter: EinstellungenTastaturbefehle-Tastaturbefehle anzeigen Wenn Bauteile fehlen siehe Kapitel kicad Bibliotheken Mit P Netze einfügen R ist Rotate F1 ist Zoom in F2 ist Zoom out HOME ist Zoom Fit M ist Move (wires bleiben stehen) G ist Grab (wires werden mitgezogen) V ist Value (z.bsp. 10k) U ist Name (z.bsp. R2) X und Y ist mirror C ist Copy Die Handhabung ist etwas anders, die shortcuts dürfen erst gedrückt werden wenn der Cursor über dem entsprechenden Bauteil ist. Seite: 3 von 29

4 Wenn die Schaltung fertig ist: Annotation durchführen (Button), (Annotation - Einstellungen). Abbildung 3: Button Abbildung 4: Annotation - Einstellungen Netlist erstellen (Button), (Netlist - Einstellungen). Abbildung 5: Button Abbildung 6: Netlist - Einstellungen Alles auf den voreingestellten Werten lassen. Seite: 4 von 29

5 ACHTUNG: Netzliste erstellen ist IMHO etwas irreführend da die Netlist immer aktualisiert und nie überschrieben wird. Wenn Bauteile oder Verbindungen geändert werden muss immer die Netlist aktualisiert werden. 3 kicad CvPCB In kicad ist die Vorgehensweise eigen. Zuerst wird ein Schaltplan erstellt OHNE auf den Footprint einzugehen dafür ist Eeschema verantwortlich, dann wird mit CvPCB (Cvpcb Hauptfenster) der Footprint ausgewählt und schließlich mit Pcbnew die Platine erstellt. Die Übergabe der Daten erfolgt mittels Netlist. Abbildung 47: Cvpcb Hauptfenster In Cvpcb gibt es oben drei Buttons mit denen man Filtern kann (Cvpcb Filtereinstellungen). Abbildung 8: Cvpcb - Filtereinstellungen Standard ist nach Schlüsselwörtern und nach Pinanzahl filtern. Falls keine Übereinstimmungen erzielt werden kann man auch nach Bibliothek filtern. Um zu erkennen welchen Footprint man verwendet gibt es die Möglichkeit diesen anzeigen zu lassen (CvPCB Button), (Cvpcb - Footprintviewer). Seite: 5 von 29

6 Abbildung 9: CvPCB Button Abbildung 10: Cvpcb - Footprintviewer Die Übernahme des gewählten Footprint erfolgt mittels Doppelklick. Wenn alle Footprints zugewiesen sind speichern und in Eeschema zurückgehen. Netlist updaten (wie Netlist erstellen). Seite: 6 von 29

7 4 kicad - Pcbnew Wenn Schaltplan, Annotation und Footprintzuordnung durchgeführt wurde und die Netlist erstellt oder aktualisiert wurde muss Pcbnew (PCBNew - Button), (Pcbnew - Hauptfenster) gestartet werden. Abbildung 11: PCBNew - Button Abbildung 12: Pcbnew - Hauptfenster In Pcbnew die Netlist importieren (Netlist import - Button), (Netlist import - Einstellungen). Abbildung 13: Netlist import - Button Seite: 7 von 29

8 Abbildung 14: Netlist import - Einstellungen Wenn Änderungen im Schaltplan oder im Footprint durchgeführt wurden muss eventuell der Austausch der Footprint aktiviert oder Nicht verbundene Leiterbahnen entfernen ausgewählt werden. Mit der HOME Taste (oder POS1 ) kann man bildschirmfüllend zoomen. Als erstes sollte der Grafikmodus auf OpenGL umgeschaltet werden. ( F11 oder im Menü Ansicht Canvas nach OpenGl umschalten ) und die Einstellungen des interaktiven Routers geändert werden ( Einstellungen Interaktiver Router ) (Interaktiver Router Einstellungen). Abbildung 15: Interaktiver Router - Einstellungen Seite: 8 von 29

9 Die Shortcuts sind größtenteils gleich wie in Eeschema. M - Move R - Rotate F - Layer wechseln (Top auf Bottom) E - Eigenschaften editieren PgUp - Layer nach oben schalten PgDown - Layer nach unten schalten X - Track starten V - Via plazieren Q - spezielle Leiterbahnbreite eingeben I - ganzes Netz wählen Im Menü Design Regeln Design Regeln findet man den Editor (Pcbnew - Design Regel Editor): Abbildung 16: Pcbnew - Design Regel Editor Hier kann man eigene Leiterbahnbreiten und Durchmesser angeben, ebenso Leiterbahnbreiten für Netzklassen. Seite: 9 von 29

10 Zuletzt sollte die Board Outline (Leiterplattengröße) im Layer EdgeCuts gezeichnet werden. Dafür sollte das Grid auf mm umgestellt werden und so grob wie möglich. Abbildung 17: Pcbnew - fertiges Layout Das fertige Layout sollte etwa so aussehen: (Pcbnew - fertiges Layout). Seite: 10 von 29

11 5 kicad Ausgabe In Pcbnew im Menü Datei Plotten oder in der Menüleiste Plotten auswählen (Button Plotten). Abbildung 18: Button - Plotten Format sollte Gerber mit Genauigkeit 4.6 sein. Auswählen der Layer welche geplottet werden sollen. (F.Cu ist der Top Layer, B-Cu ist Bottom) Platinengröße (Outline) sollte in EdgeCuts sein. Wenn verwende Hilfsachsen als Ursprung angewählt ist dann muss im Bohrmenü Bohrlochursprung Hilfsachse gewählt sein. Ansonsten kann es einen Offset zwischen Gerber und Excellon file geben (Pcbnew - Gerber Ausgabe), (Pcbnew - Excellon Ausgabe). Abbildung 19: Pcbnew - Gerber Ausgabe Seite: 11 von 29

12 Abbildung 20: Pcbnew - Excellon Ausgabe Im Gerber Viewer kann man das Ergebnis betrachten (Button - Gerber Viewer), (Gerber Ausgabe im Viewer betrachtet). Ein empfehlenswertes extra Programm ist gerbv ( Abbildung 21: Button - Gerber Viewer Abbildung 22: Gerber Ausgabe im Viewer betrachtet Seite: 12 von 29

13 5.1 Ausgabe für LPKF Fräsbohrplotter Die Ausgabedateien sind wie folgt (* steht für den Projektnamen): *-B.Cu.gbr (Bottom), *-Edge.Cuts.gbr (Outline), *.drl (Bohrungen für Bauteile), ev. *-F.Cu.gbr (Top), ev. *-NPTH.drl (Befestigungsbohrungen, non plated through hole) 5.2 Ausgabe für Ätzen Die Ausgabe der oben angeführten Dateien sollte ebenso stattfinden, jedoch müssen diese nachbearbeitet werden. Das funktioniert leider nicht mit dem in kicad vorhandenen Gerber Viewer. Als Alternative kann gerbv ( verwendet werden, ist jedoch etwas mühsam. Es gibt ein Tool mit dem man Gerber Dateien mergen (zusammenfügen) und als pdf exportieren kann und ein weiteres mit dem man Excellon (.drl) Dateien zu Gerber umwandeln kann. Leider funktioniert letzteres nicht mit kicad, es wurde daher erweitert. Ein DOS Script wird verwendet um diese Programme zu bedienen. In diesem Script muss der Projektname angepasst werden! Diese Tools finden Sie am Schülerlaufwerk. Diese beiden Programme (Gerber2pdf.exe und Drill2gerber.exe) müssen in das C:\Program Files (x86)\gerber2pdf Verzeichnis kopiert werden, das Script sollte in das Projektverzeichnis kopiert werden. Seite: 13 von 29

14 6 kicad - Bibliotheken Ressourcen für Bibliotheken: kicadlibraries.com (eagle libraries converted) Wenn Libraries heruntergeladen werden muss der Suchpfad angegeben werden sowie die Library hinzugefügt werden. Das kann man unter anderem in Eeschema im Menü Einstellungen Bauteilbibliotheksdateien erledigen (Bibliotheken hinzufügen). Abbildung 23: Bibliotheken hinzufügen Seite: 14 von 29

15 7 kicad - vorhandenes Bauteil ändern Library Manager öffnen (Button - Bibliothekseditor), (Bibliothekseditor) Abbildung 24: Button - Bibliothekseditor Abbildung 25: Bibliothekseditor Menü Datei - Aktuelle Bibliothek Bauteil laden (Button - Bauteil laden) Abbildung 26: Button - Bauteil laden Seite: 15 von 29

16 Bauteil ändern - NICHT SPEICHERN Wenn fertig Symbolleiste Gegenwärtiges Bauteil in neuer Bibliothek speichern (neues Bauteil) Achtung NEUEN Namen vergeben sonst wird im Schaltplan der unmodifizierte Bauteil eingefügt wenn er im Suchpfad vor dem modifiziertem steht. Abbildung 27: neues Bauteil Beim speichern einen Pfad wählen der gesichert wird, eventuell im HOME Verzeichnis Seite: 16 von 29

17 8 kicad - neues Bauteil erstellen Bibliothekseditor öffnen (siehe voriges Kapitel) ein neues Bauteil erstellen (neues Bauteil erstellen) Abbildung 28: neues Bauteil erstellen Bauteileigenschaften eintragen (Bauteileigenschaften) Abbildung 29: Bauteileigenschaften Bauteil zeichnen Pins hinzufügen (Pin Dialog, fertiges Bauteil). Bei nicht angeschlossenen Pins muss ein versteckter Pin hinzugefügt werden damit die Pinanzahl zwischen Bauteil und Footprint konsistent ist. Seite: 17 von 29

18 Abbildung 30: Pin Dialog Abbildung 31: fertiges Bauteil wenn vorhanden Footprint Filter hinzufügen (Footprint Filtereinstellungen) Abbildung 32: Footprint Filtereinstellungen Bauteil in einer NEUEN Bibliothek speichen (Bauteil speichern) Bauteile sollten immer in neuen Bibliotheken welche in einem zentralen Verzeichnis Seite: 18 von 29

19 liegen gespeichert werden. Das hilft bei Programm - Neuinstallation und Rechnerwechsel sowie beim Teilen von Schaltplänen. Abbildung 33: Bauteil speichern Bauteile löschen ist nicht trivial. Es geht im Bibliothekseditor aber nur in der gerade aktiven Bibliothek. (Bauteil löschen). Die aktive Bibliothek wählt man mit dem Button links daneben. Abbildung 34: Bauteil löschen 9 kicad Footprint neu erstellen Footprint Editor öffnen neuen Footprint erstellen (neuer Footprint) oder neuen Footprint mittels Wizard (Footprint Wizard) erstellen. Seite: 19 von 29

20 Abbildung 35: neuer Footprint Abbildung 36: Footprint Wizard Footprint zeichnen Pads hinzufügen Footprint speichen (speichen Dialog) (der Name muss gleich sein wie der FootprintFilter Name der beim Erstellten des Bauteils benutzt wurde Footprint Filtereinstellungen). Abbildung 37: speichen Dialog Beim speichern der Footprints kann eine neue Bibliothek angelegt werden oder alle eigenen Footprints in eine Bibliothek gespeichert werden. Keinesfalls soll eine bereits vorhandene Bibliothek um einen Footprint erweitert werden. Dabei sind Probleme beim update der Bibliothek vorprogrammiert! Seite: 20 von 29

21 10 kicad Hirarchische Schaltpläne In kicad kann man keine mehrseitigen Schaltpläne erstellen. Ein Weg das zu umgehen ist einen TOP Schaltplan zu erstellen und die gewünschten Schaltplanseiten eine Ebene darunter als hierarchische Schaltpläne einzufügen. Ein weiterer Einsatzzweck ist das übersichtliche Erstellen komplexer Designs indem Blöcke eine Ebene unter dem Hauptschaltplan erstellt werden. Eine weitere Verwendung ist das wiederverwenden von bereits erstellten Subschaltungen (z.bsp.: Gleichrichter und Regler IC). Um einen hierarchischen Schaltplan zu erstellen geht man folgendermaßen vor: ein neues Projekt erstellen. Der Name sollte dem Projekt entsprechen Schaltplan öffnen und im Schaltplan den rechts liegenden Button einen hirarchischen Schaltplan erstellen klicken (Button) Abbildung 38: Button Seite: 21 von 29

22 ein Fenster gewünschter Größe ziehen Datei- und Schaltplanname ausfüllen. ( ein hierarchischer Schaltplan) Abbildung 39: ein hierarchischer Schaltplan mit einem Doppelklick kommt man in den Schaltplan Im Schaltplan Trafo.sch jetzt die jeweiligen Bauteile einzeichnen danach die Anschlusspins hinzufügen und auf die Signalrichtung achten (Anschlusspins hinzufügen). Abbildung 40: Anschlusspins hinzufügen Der fertige Subschaltplan sollte in etwa so aussehen: (fertiger Subschaltplan) Seite: 22 von 29

23 Abbildung 41: fertiger Subschaltplan Um wieder in den Hauptschaltplan zu kommen gibt es oben einen Button (Button Schaltplan verlassen) Abbildung 42: Button - Schaltplan verlassen Im Haupschaltplan müssen nun die Pins eingefügt werden. (Button - Hirarchischen Pin hinzufügen) Abbildung 43: Button - Hirarchischen Pin hinzufügen Das sollte so aussehen: (ein Subschaltplan im Hauptschaltplan) Seite: 23 von 29

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26 Abbildung 44: ein Subschaltplan im Hauptschaltplan Bei Pins die über mehrere Schaltpläne verbunden sind kann man Globale Labels verwenden um Arbeit zu sparen (Button Globales Label hinzufügen). Abbildung 45: Button Globales Label hinzufügen Shortcuts Shortcuts oder tastaturbefehle findet man mit? oder im Menü Einstellungen Tastaturbefehle Seite: 26 von 29

27 Schaltplan: Layout: Seite: 27 von 29

28 Ressourcen im Netz Seite: 28 von 29

29 (Converted eagle libs) (Component Builder) 11 Änderungen seit v1.2 kicad-ausgabe weitere Schritte zur Erstellung von gefrästen, sowie geätzten Platinen. Inhaltsverzeichnis hinzugefügt 12 Änderungen seit v1.0 Seite 10: Bohrlochursprung-Hilfsachse geändert Ressourcen im Netz erweitert Hierarchische Schaltpläne neue Bauteile erstellen neue Footprints erstellen Seite: 29 von 29