Guida passo-passo per KiCad  

 

Premessa

Ho avuto la necessità di studiarmi un pò KiCad ed ho notato che in rete non esiste una guida passo-passo in italiano, ho notato anche che la guida originale (redatta da un portoghese) è stata tradotta in varie lingue eccetto l'italiano.
Ho pensato di colmare questa lacuna traducendo liberamente questo documento e metterlo a disposizione innanzitutto della comunità di Grix e successivamente (quando sarà perfezionata al 100%) la sottoporrò all'autore originario per la convalida.
La storia di questa guida è abbastanza singolare poichè dal Portoghese è stata tradotta in Inglese con un traduttore automatico, poi rivisto e corretto (ovviamente) da altre persone per renderla leggibile.
Credo che grosse imprecisioni non ci siano, se però ne trovate alcune fatemelo sapere e non prendetevela con me, anzi aiutatemi a migliorarla.

    EeSchema (Editor di schemi elettrici)
    Cvpcb (Programma per Componenti e moduli)
    Pcbnew (Editor di circuiti stampati)
    GerbView (Visualizzatore di file Gerber)

Ogni bottone attiva un programma indipendente, essi verranno utilizzati in ordine successivo in questa guida (tranne il programma GerbView).

 

Creazione dello schema elettrico con "EeSchema"

Attivare il tasto di EeSchema  (il primo da sinistra).
Quando il programma sarà avviato verrà visualizzato un avvertimento che indica l'assenza del file di lavoro, cliccare semplicemente su OK per proseguire.

Gli strumenti principali che userete per disegnare gli schemi sono contenuti in una barra verticale sul lato destro dello schermo. Questi strumenti vi permetteranno di selezionare oggetti, posizionare componenti, disegnare collegamenti, ecc.

Per terminare di utilizzare uno strumento potete selezionarne un'altro dalla barra di destra oppore premere click destro e scegliere "End Tool".

 

Lo strumento "Add Components"

Cliccare su "Add Component" nella barra destra (icona che raffigura un Nand). Il cursore cambierà forma e si trasformerà in una matita. Cliccare all'interno del foglio di lavoro per iniziare a posizionare un componente e vi apparirà un menu con le varie possibilità di scegliere il componente:
      

1. Se si conosce il nome del componente è sufficiente digitarlo e premere Enter oppure OK
   
2. Se si conosce il nome in modo approssimativo inserite un criterio di ricerca (per esempio *C*) e    premete OK, il sistema vi elencherà una lista di nomi che contengono la lettera del criterio di ricerca inserito.
   
3. E' possibile la ricerca del componente attraverso una parola chiave, la ricerca verrà effettuata dopo  - aver specificato la parola chiave e scelto l'opzione "Search Keyword", questa funzione è parzialmente utile in quanto non tutti i componenti inseriti nelle librerie sono contrassegnati dal campo "Keyword".
   
4. E' possibile effettuare la ricerca del componente che è stato usato recentemente, scegliendolo tra quelli proposti nella finestrella "History list"
   
5. Il tasto "List All" permette di scegliere prima la libreria e poi il componente entro la libreria.
   
6. Il tasto "By Lib Browser" permette invece di esplorare la libreria e visualizzare i simboli dei componenti, una volta individuato il componente è possibe esportarlo ovvero portarlo sul foglio di lavoro attivando il tasto "Export to schematic". E' inoltre possibile esplorare la libreria per visualizzarne i simboli anche in modo diretto cliccando sull'icona "Go to Library Browser" posta nella barra orizzontale in alto.
   

Per il momento cliccare su "By Lib Browser" e scegliere "conn" (connettori), nel riquadro adiacente scegliere il componente DB9 ed apparirà il disegno del componente sul lato destro, premere a questo punto "Export to Schematic".

Torniamo ora nel foglio di lavoro e proseguiamo nel nostro lavoro posizionando il componente, una volta scelta la posizione cliccare col tasto sinistro del mouse per fissarne la posizione (eventuali riposizionamenti saranno possibili anche in fase successiva). Per ruotare il componente da sinistra a destra operare come segue:

• Spostare il puntatore del mouse sopra il componente..
• Cliccare con il tasto destro e scegliere "Orient Component" e poi "Mirror"
  
• Posizionare poi i condensatori elettrolitici - Con lo strumento "Place Component" ancora attivato, cliccare sul tasto sinistro (con il puntatore del mouse all'interno del foglio di lavoro") e questa volta premere "List All", scegliere quindi "Select Lib" poi "Device" e poi "OK".
  
• Nel campo Select part scegliere "CP" (doppio click oppure tasto "OK"), quindi si prosegue con click sul tasto sinistro nel foglio di lavoro per posizionare il componente.
  
• Posizionare qli altri cinque condensatori come mostrato in figura, per velocizzare l'operazione è possibile prelevare il componente dalla "History list".
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Aggiungere gli altri componenti elencati qui di seguito con la tecnica che avete finora imparato.

2x  3-pin connectors (CONN_3 in "conn" library)
1x  4-pin connector  (CONN_4 in "conn" library)
1x  MAX232 chip      (MAX232 in "interface" library) (una copia identica si trova nella libreria "special")

Riposizionare e ingrandire

Durante il lavoro è possibile riposizionare e ingrandire gli oggetti utilzzando vari strumenti:

• -Utilizzando le barre di scorrimento in basso e a destra dello schermo.
• -Attivando le icone "Zoom" della barra in alto.
  
• -Cliccando sul tasto destro e scegliendo le varie funzioni proposte di centratura e zoom.
  
• -Infine e forse in modo più pratico, utilizzando la rotellina del mouse. In questo modo la funzione di centratura avviene tenendo conto della posizione del mouse in quel momento. Inoltre, premendo sulla rotellina la funzione di centratura avverrà secondo la posizione corrente del mouse. Ctrl+rotellina del mouse effettuerà uno spostamento orizzontale e Shift+ rotellina del mouse, uno spostamento verticale.
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Lo strumento  "Add Powers"

Il programma EeSchema contiene "componenti" per le connessioni di alimentazione e massa. Non sono componenti uguali agli altri poichè non hanno una corrispondenza fisica, non hanno pin e parti reali ma appiono come simboli nella libreria "Power". Questi componenti possono essere utilizzati allo stesso modo degli altri componenti reali con la funzione "Add Components".
La selezione di questi componenti potrà essere effettuata in modo semplice attivando l'icona "Add Powers Tool" nella barra di destra, (l'icona rappresenta il simbolo della massa.) Questa modalità è simile a quella di "Add Components" ma con ambito solo nella libreria "Power".

Aggiungere i componenti "power" qui elencati nello schema.

1x  +5V
2x  GND
2x  PWR_FLAG

 

Lo strumento "Selection"

Attivate l'icona "Selection" - E' quella che rappresenta una freccia in cima alla barra di destra, è lo strumento di "default" che verrà attivato automaticamente ogni volta che si esce dalla funzionalità degli altri strumenti con l'attivazione del tasto "Esc" oppure cliccando su "End Tool". Quando è attivo, il puntatore del mouse avrà la forma di una freccia.
Quando la funzionalità "Selection" è attiva è possibile effettuare numerose operazioni (muovi, orienta, copia, etc.) sui componenti premento il click destro quando il cursore si trova sopra il componente. Come abbiamo visto precedentemente, le stesse operazioni sono possibili anche in modalità "Add Component" con la differenza che quando il sistema si trova in modalità "Selection",se si preme click-sinistro e poi si muove il mouse, è possibile delimitare un rettangolo utile per racchiudere gli oggetti sui quali agire successivamente (drag select).

Al rilascio del tasto sinistro del mouse i componenti racchiusi verranno posizionati nella nuova posizione se, muovendo il mouse, ne verrà cambiata la posizone sul foglio di lavoro. Con il click destro invece è possibile effettauare altre operazioni sulla sona delimitata, "Save" per salvare una copia della stessa in un buffer che sarà poi a disposizione per una copia identica sul foglio di lavoro (usando l'icona "Paste" della barra superiore).
"Copy" serve invece per creare una copia in modo diretto sul foglio di lavoro, in tal modo è possibile agire sugli oggetti della copia lasciando intatti gli originali. "Drag" effettua uno spostamento della zona delimitata senza interrompere gli eventuali collegamenti con le zone non evidenziate dal rettangolo.

Ritornando al nostro foglio di lavoro:
Disporre i componenti come mostrato nella figura sottostante. Si noti che tutti i componenti non sono collegati tra di loro.

clicca per ingrandire

Ora fissiamo i valori dei condensatori a "0.1uF" secondo le specifiche del Data sheet MAXIM. Per questa operazione occore premere click-destro sopra ogni condensatore e scegliere "Edit Component > Value" e cambiare "CP" in "0.1uF".
Per velocizzare questa operazione è possibile creare un solo componente, assegnarne il valore e poi effettuarne più copie. In questo progetto gli unici componenti ai quali occorre specificare il valore sono i condensatori. Per gli altri componenti il campo "value" contiene il "part number" che viene generalmente utilizzato per distinguere le varianti di un componente generico. Queste varianti possono anche rifersi alla resistenza, capacità, frequenza, etc.)

"Edit Component > Edit" richiama un menù che riguarda le proprietà del componente. Non verrà utilizzato in questa guida.

Assegnazione dei riferimenti - Le designazioni come C1, C2 e U1 che specificano l'identificativo del componente possono essere assegnate a mano premento Click-destro e poi "Edit Componet > Reference" ma è più semplice fare in modo che EeSchema lo faccia in modo automatico per noi. Per questa operazione è sufficiente agire sull'icona "Schematic Annotation" che si trova nella barra in alto verso destra. Il sistema proporrà se questa operazione dovrà essere effettuata su tutti i fogli di lavoro, su tutti i componenti o solo sui componenti non ancora "annotati".
La procedura di annotazione rimpiazza tutti i segni "?" con prefissi univoci come ad esempio C1, C2, C3, U1, U2, etc.
L'operazione di annotazione può essere effettuata in qualunque momento purchè prima della operazione "Electrical Rules Check" o "Netlist Generation".

Lo strumento "Add Wires"

Lo strumento "Add wires" si attiva cliccando sull'icona medesima posta nella barra di destra e permette di disegnare i collegamenti tra i vari componenti.
Per connettere 2 pin con un filo cliccare col tasto-sinistro quando si è sopra un pin e poi trascinare il mouse, alla successiva pressione del click-sinistro verrà creato un segmento del collegamento, a partire da quel punto, muovendo il mouse, verrà disegnato un'altro segmento del collegamento e così via fino al secondo pin da collegare. Questa sequenza andrà ripetuta per completare tutti i collegamenti tra i vari pin dei componenti.
I collegamenti sul foglio di lavoro appariranno formando angoli retti, attivando l'icona "Draw lines at any direction" (barra verticale in basso) è possibile però fare in modo che il sistema possa disegnare collegamenti con diversa angolazione.
Durante il disegno un collegamento potrà essere lasciato "volante", ovvero è possibile disegnarlo senza ancorarlo al pin di destinazione cliccando semplicemente col tasto destro, per cancellarlo invece si utilizza "Esc". Esercitatevi a disegnare qualche collegamento e sperimentate le varie opzioni offerte alla pressione del tasto destro del mouse.
Il punto finale di un collegamento viene disegnato con un piccolo quadrato, assicuratevi che ogni collegamento termini con questo quadratino poichè indica che il collegamento è stato disegnato correttamente.

Quando due collegamenti si incrociano, se essi sono connessi nel punto di incrocio, quel punto sarà visualizzato con un simbolo quadrato pieno ad indicare la giunzione. Se questo simbolo non è presente significa che la giunzione elettrica tra i collegamenti è inesistente. Il programma EeSchema inserisce automaticamente questi punti di giunzione, ma se questo non avviene sarà possibile in seguito aggiungerlo manualmente con il click destro del mouse (assicurarsi che il puntatore del mouse sia esattamante sopra il collegamento,) è possibile altresì eliminare il punto di giunzione.
Questa è una prerogativa del programma KiCad, ovvero le opzioni attivabili col click destro sono varie e dipendono dal contesto operativo.

Colleghiamo ora i componenti del nostro progetto come mostrato nella figura:

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La funzione "Electrical Rule Check"

La funzione Electrical Rule Check (ERC) è utilizzata per verificare la correttezza delle connessioni.
Attivate l'"ERC" - attivando l'icona "Schematic Electrical Rules Check" nella barra in alto (la seconda da destra). Il programma vi proporrà di configurare le differenti risposte ai problemi incontrati, vista però la semplicità del circuito, useremo la configurazione di default.

Attivate il tasto "Test Erc".
Nota: All'avvio del test, a  volte può capitare di ottenere un messaggio di errore tipo  "Item not annotated". E' questa l'indicazione che uno o più componenti non sono stati "annotati" precedentemente . Per risolvere questo problema è necessario attivare l'icona "Schematic Annotation" per effettuare questa operazione in modo automatico.

(L'operazione potrebbe essere fatta anche manualmente ma la ricerca dei componenti non annotati è poco agevole nel caso di circuiti complessi).

Il test ERC verificherà i vari disegni elettrici in accordo alle predisposizioni nella finestra "Option". Ad esempio una delle regole è che una rete può essere pilotata al massimo da un pin di output. E' possibile configurare che problemi specifici possano essere ignorati, evidenziati come errori oppure come semplice avvertenza.

Nota: Non è necessario ottenere una totale assenza di errori alla conclusione del test ERC, è possibile procedere nell'uso di KiCad anche se alcune regole non sono state rispettate. In ogni caso è una buona regola quella di verificare gli errori, soprattutto perchè sono un ottimo ausilio a riconoscere grossolani problemi come un collegamento non connesso realmente.

L'ERC contrassegna i problemi sul foglio di lavoro con una piccola freccia. Per verificare quale è la causa premere click-sinistro sopra la freccia e guardate nella barra in basso a sinistra le indicazioni fornite dal sistema. In caso di problemi ad individuare le frecce sul foglio di lavoro provate ad attivare l'icona "Find components and texts" nella barra in alto (è un'icona che mostra un binocolo).

 

Lo strumento "Add noconnect flag"

Una comune segnalazione del programma ERC è quella relativa ad un pin che non è connesso, in alcuni casi questo è un problema reale, in altri casi la disconnessione è prevista nel progetto. E' possibile fare in modo che per tale situazione il sistema non segnali errori, per ottenere questo risultato è sufficiente contrassegnare il pin come "noconn".

Attivate l'icona "Add noconnett flag" - Si trova sulla barra di destra, quando questa funzionalità è attiva e si clicca sul pin, esso viene contrassegnato come "noconn". E' possibe ovviamente cancellare il contrassegno "noconn" con il clik-destro  quando il puntatore del mouse si trova sopra il contrassegno.

Aggiungere il contrassegno "noconn" su tutti i pin del circuito rilevati in errore dal test ERC (ad eccezione di PWR_FLAG).

Errori sulla rete di alimentazione - PWR_FLAG

Cliccare sulla segnalazione di errore (la piccola freccia) relativa ad uno delle linee di alimentazione (GND oppure +5V) e verificare che nella riga in basso a sinistra compaia:  ERC "Warning Pin power_in not driven" (Net 15).

Questo messaggio indica che il pin dovrebbe avere un collegamento ad una sorgente di alimentazione, ad esempio l'uscita di un regolatore di tensione 78xx.

In questo circuito l'alimentazione sarà fornita esternamente attraverso un connettore, per impedire quindi che ERC segnali un errore è necessario inserire su quel ramo un componente denominato "PWR_FLAG".
Il "PWR_FLAG" è un componente virtuale il cui pin di uscita è dichiarato di tipo "power_out", che fornisce virtualmente l'alimentazione al circuito, in altre parole è utilizzato solo per soddisfare l'esigenza del programma ERC.
Vi è pertanto la necessità di creare un "PWR_FLAG" per ogni linea di alimentazione, in questo esempio le uniche linee di alimentazione sono il +5V e GND, circuiti più complessi possono avere più linee di alimentazione, -12V, 3,3v, AGND, etc.

I componenti come GND e +5V sono anch'essi "virtuali", non rappresentano dispositivi fisici. Hanno la particolarità per cui tutte le linee connesse al simbolo power contrassegnate dallo stesso nome, son viste come connesse alla stessa linea, anche se disegnate su fogli multipli.

Collegate ora un "PWR_FLAG" ad una linea del +5V e un'altro alla linea GND e riavviate ERC. Questi ultimi accorgimenti dovrebbero evitare ulteriori segnalazioni di errore.

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Inserimento valori dei componenti

Prima di procedere ulteriormente, verificate sullo schema che tutti i condensatori siano contrassegnati con i propri valori (1uF invece di "CP"). In questa fase è possibile inoltre agire sulle etichette dei componenti in modo da poterle ruotare e spostarne la posizione per ottenere una leggibilità migliore sullo schema. Premete il click-destro sulla etichetta da trattare ed il sistema vi proporrà le azioni possibili.

Lo schema finale dovrebbe risultare qualcosa del genere:

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Lo strumento "Netlist Generator"

Il risultato di questa operazione sarà usato successivamnte dagli altri moduli di KiCad, attivate quindi l'icona e scegliete il formato (in questo caso useremo il formato "Pcbnew") e accettate il nome che il menù vi propone (è derivato dal nome del progetto).

 

Assegnazione del tipo di componente con "Cvpcb"

Per ottenere il disegno del circuito stampato corrispondente al circuito da noi disegnato, è necessario che ogni componente debba essere associato ad un modello fisico (di seguito riportato come "modulo"). L'aspetto dei "moduli" consiste essenzialmente in oggetti che rappresentano il componente così come è in realtà (a 16pin, 44pin. etc.).

Alcuni sistemi CAD associano il "componente" al "modulo" direttamente nelle librerie, in KiCad questa associazione è effettuata esternamente alla libreria, il vantaggio di questa scelta consiste nel fatto che un singolo componente potrà essere associato a differenti tipi di "modulo", nel caso di un condensatore ad esempio è possibile assegnarne la forma con i pin assiali, verticali, SMD, e dalle varie dimensioni.

Il programma "Cvpcb" completa/arricchisce le informazioni della Netlist creata da EeSchema aggiungendo informazioni che riguardano i "moduli" e che sono necessarie per la creazione del circuito stampato, alcune associazioni possono essere fatte in modo semi-automatico, altre devono essere fatte manualmente.

Attivate il programma Cvpcb (uno dei quattro tasti della finestra principale di KiCad) oppure attivando l'icona "Run Cvpcb" nella barra di EeSchema. In genere il caricamento della Netlist del progetto in corso verrà effettuato automaticamente.

La finestra a sinistra di Cvpcb visualizza la lista dei componenti, il riferimento al componente, il suo valore e il "modulo" a lui associato (se assegnato). La finestra di destra mostra invece i moduli disponibili (la lista dei moduli disponibili può essere incrementata cliccando su "Preferences > Configuration".)

Per assegnare un modulo al componente, occorre dapprima selezionare il componente dalla finestra a sinistra e poi scegliere un modulo della lista di destra. Fare doppio click per l'assegnazione. Se si vuole visualizzare l'immagine fisica di un modulo cliccate su di esso e attivate "View selected part" nella barra in alto a sinistra.

Assegnate i "moduli" a tutti i componenti secondo la seguente figura:

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Al termine salvate la "netlist"  attivando l'icona "Save Netlist and Cmp list" posto nella barra in alto.
Si consiglia di salvare adottando il nome di default proposto poichè è in relazione al nome della netlist di origine.

La funzione "Automatic associations" (nella barra in alto) permette di associare parte dei componenti con i moduli, occorre in questo caso creare un file esterno che descrive i moduli di default da utilizzare per alcuni tipi di componenti, questa operatività è utile solo nel caso di progetti complessi.

Cvpcb consente anche di creare una file "Stuffing list" (icona in alto) che conterrà i riferimenti ai componenti e ai moduli associati, questo file potrà essere utilizzato in seguito durante la fase di montaggio dei componenti per automatizzarne l'operazione.

 

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Disegnare il circuito stampato

Avviare "PcbNew" attivando il tasto nella videata principale di KiCad oppure il tasto "Run Pcbnew" della barra in alto di "EeSchema"

Leggere il file "netlist", se l'operazione non viene proposta automaticamente dal sistema premere il tasto "Read netlist" della barra in alto.

 

 Attivare il tasto "Select"

Scegliere quindi il file netlist (.net) che è stato creato in precedenza. Premere successivamente il tasto "Read" per caricare il file.
Il tasto "module Test" serve per verificare possibili errori occorsi nella fase di assegnazione dei moduli.

Tipici errori:

• Un modulo ha un numero inferiore di pin rispetto al suo componente associato.
  
• L'indicazione dei pin non corrisponde all'indicazione riportata sul componente (ad esempio i pin dei componenti sono numerati mentre i pin dei moduli sono contrassegnati da lettere.)
  

Per correggere questo tipo di errori occorre selezionare un modulo differente oppure modificare gli identificativi sul componente o sul modulo.

 

Definizione delle dimensioni del circuito stampato

Selezionare "Edge Pcb" dal menù a tendina (barra in alto)

                          

 

Cliccare su "Add graphic line or polygon" della barra di destra.

 

Disegnate i confini della scheda sul foglio di lavoro.

 

 

Posizionamento dei moduli

Ogni volta che si carica una netlist, il programma Pcbnew aggiunge tutti i moduli presenti nello schema e li dispone tutti in gruppo in un angolo, (a volte è difficile individuarli). Se i confini della PCB non sono ancora stati tracciati, i moduli verranno posizionati all'incrocio delle due linee blu in alto a sinistra del foglio. Se invece i confini del disegno sono presenti, i moduli saranno posizionati nella parte inferiore.

Separazione dei moduli:
Poichè i moduli sono "ammassati" uno sopra l'altro, è necessario separarli per una maggiore facilità nella operazione di posizionamento.
Cliccate su "Mode Module...." della barra in alto (è importante che questa icona sia attivata, nella posizione premuta).
Effettuare click-destro in una zona vuota del foglio di lavoro e selezionate "Glob Move and Place > Move All Modules". Ora I moduli appariranno uno separato dall'altro.

Muovete ora il gruppo di moduli al centro del foglio: click sinistro del mouse premuto e spostamento del puntatore fino a comprendere nel rettangolo tutti i moduli. Rilasciate il tasto-sinistro e muovete i moduli al centro, poi click-sinistro per bloccarli nella nuova posizione.

Se terminate l'operazione con il tasto-destro invece del sinistro otterrete un menù che permette l'operazione "Copy", "Drag", "Mirror" e "Delete".
Tutte queste operazioni già le conoscete, ad esclusione di "Mirror" (su alcune versioni è riportato come "Flip block" che se attivato effettua lo spostamento dei moduli dal lato componenti della scheda al lato saldature e viceversa.)

Ora provvederemo a posizionare i moduli sulla scheda e successivamente definiremo le misure del circuito stampato.

Durante il posizionamento dei moduli avremo la possibilità di utilizzare i "Ratsnests" e "Airwires" che ci aiuteranno ad scegliere la posizione ottimale dei vari moduli.

 

"Ratsnests" e "Airwires"

Durante lo spostamento di un modulo il programma visualizzera delle linee bianche di connessione tra i vari pin dei moduli in accordo allo schema del progetto. Muovendo i modulo, gli "Airwires" cambieranno in modo dinamico descrivendo il tracciato del collegamento, permettendo così di trovare la posizione ottimale dei moduli (in genere il tragitto più breve possibile). Questa funzione può essere abilitata/disabilitata agendo sull'icona "Show Module Ratsnets" della barra di sinistra e poi, con il puntatore sopra il componente, click-destro > "Footprint component > Move" per muoverlo.

In aggiunta alla funzionalità di visualizzazione animata delle linee, il programma può essere predisposto per visualizzare tutti i collegamenti dell'intero schema, ciò è utile per verificare quali sono i punti cruciali, ovvero i punti dove si incrociano più percorsi. Anche questa funzionalità può essere abilitata/disabilitata agendo sull'icona "General ratsnests" della barra sinistra.

Nota:
Se i percorsi disegnati compaiono in modo confuso sullo schermo usate il comando "Redraw" del menù in alto (vicino alle icone di zoom).

Se desiderate invece disabilitare la funzione "General ratsnests" per avere lo schermo con meno linee visualizzate, potete usare la funzione "Display Local Ratsnests" che permetterà di visualizzare solo le linee/percorsi del modulo sul quale state operando.

 

"Net Highlighting"

L'icona "Net highlight" (barra destra) fornisce un'altro modo per visualizzare le connessioni di una particolare rete, con questa funzione attiva se cliccate su un percorso o pin, verrà evidenziato tutto il percorso. Cliccando su un punto diverso, verrà cancellata la visualizzazione precedente ed evidenziata la nuova.

 

"Auto-routing" (lo sbroglio automatico)

Una volta posizionati tutti i moduli potete provare "l'auto-router" (click-destro), ma prima è necessario abilitare la funzione attivando l'icona "Mode Track and Autorouting" della barra in alto.

In questo progetto è previsto un circuito stampato singola faccia, pertanto dovrete prima configurare il programma per un PCB su singola faccia, Click-destro su una zona vuota e poi scegliete "Global Autoroute > Select layer pair" e selezionate "Copper" sia per il menù "Top Layer" che "Bottom Layer".
(Verificare che in "Preferences > General Options > Number of Layers = 1").

Ora con click-destro in una zona vuota selezionate poi "Global Autoroute > Autoroute All Modules". A questo punto il sistema effettua lo sbroglio automatico di tutto il circuito.

L'operazione di sbroglio può essere comandata per tutto il disegno oppure per parti del circuito. Premete click-destro sopra un modulo per ottenere lo sbroglio delle piste di tutti collegamenti riferiti a quel modulo.

 

Come ottimizzare lo sbroglio

In genere per completare il disegno del circuito stampato è necessario un intervento manuale, spesso lo sbroglio automatico non ha l'abilità di completare uno o pù percorsi, il sistema allora li visualizza come "ratsnets" (linee bianche). A volte l'intervento manuale potrebbe anche essere necessario per disegnare dei percorsi fissi senza l'ausilio dello sbroglio automatico.

Per maggiore versatilità, il sistema permette quindi di poter cancellare dei percorsi disegnati in automatico e poter intervenire o manualmente oppure far ripartire l'auto routing per trovare un'alternativa. Si consiglia di evitare il disegno di piste che passano tra i pin degli IC per evitare rischi di cortocircuito nella fase di realizzazione della PCB.

Le seguenti tecniche manuali vi aiuteranno a completare la scheda:

Cancellazione di tracce:
Con il menù proposto dal clik-destro è possibile cancellare singole tracce, se invece si vuole cancellare più tracce in successione è preferibile usare "Delete items" della barra destra (icona di una gomma). Notate la forma speciale del cursore (ricordarsi di disattivare questa funzione quando non necessaria in quanto accidentalmente potreste cancellare oggetti che non vorreste cancellare).

Quando utilizzate il clik-destro per cancellare le tracce potrete scegliere se agire su un "Segment", "track" oppure una "Net".
Un "segment" identifica un pezzo di traccia tra due "nodes" (un "node" è il punto dove una traccia cambia direzione). Una "Track" identifica una serie di "segments" tra due punti da collegare. Una "net" invece è un'insieme di "Tracks".


Creare le piste a manualmente:
Per disegnare una nova traccia. usate "Add tracks and vias" della barra di destra. Per iniziare a tracciare fate click-sinistro su di un punto di partenza (pin o piazzola), muovete il puntatore verso fino al prossimo angolo del poi fate click-sinistro per piazzare un nodo ad angolo.
(Se l'operazione non ha successo significa che il DRC ha trovato un problema e una piccola freccia bianca vi mostrerà l'oggetto che interferisce).
Continuate a disegnare i segmenti piazzando angoli se necessario e quando raggiungerete il punto di destinazione, terminate con doppio click sul punto di destinazione oppure click-destro e poi "End track".

Durante il lavoro di tracciatura dei segmenti, il programma evidenzia tutti gli elementi che dovrebbero essere collegati a quella "net", evidenzia anche delle linee bianche (ratsnets) che vanno da una piazzola a quella più vicina, ed anche delle linee gialle che vanno a tutte le piazzole della stessa "net". Questo è un ottimo ausilio da parte del programma per suggerirvi le varie alternative per tracciare i segmenti.

Il DRC (Design Rule Checker) verificherà che non si effettuino errori di collegamento, in disaccordo allo schema elettrico, verificherà inoltre che le tracce non vengano disegnate troppo vicine ad altri elementi. Il "troppo vicino" (too close) è definito nel menù "Menubar > Dimensions > Track and Vias > Clearance".

 

Circuiti stampati a doppia faccia

Fino a questo punto abbiamo lavorato su di un circuito a singola faccia (lato saldature" che abbiamo utilizzato anche per aggiungere nuove tracce a mano, ora agiremo anche sul lato componenti.
Uno dei modi operativi è il seguente:
Attivate l'icona "Add tracks and vias", poi "Select Layer Pair" e scegliere Top Layer = Component,  Bottom Layer = Copper.

Collegare i pin del connettore DB9. Iniziare a disegnare una traccia tra uno dei pin del MAX232 che dovrebbe essere collegato al connettore DB9.
Questa traccia dovrebbe partire da un punto sul lato saldature e quando si è vicini al connettore DB9 fate click-destro e poi "Place Via", quindi estendere la traccia fino al pin del connettore.
Ripetete queste operazioni per gli altri pin del connettore.

 

Dimensionamento della PCB

Per questo scopo c'è la funzione "Edges PCB", che potete attivare dai menù in alto oppure con click-destro e poi "Select Working Layer" (il metodo con click-destro non funziona se è abilitata la modalità "Add tracks and vias".)
C'è la possibilità di visualizzare delle linee dinamiche collegate al puntatore che rendono più semplice disegnare i confini della scheda, per abilitare questa funzione cliccare sull'icona "Change Cursor Shape" della barra di sinistra.
Dopo aver selezionato "Edge PCB" e attivato la funzione delle linee dinamiche, scegliere "Add graphic line or polygon" nella barra di destra, Disegnare i confini del circuito stampato chiudendo con un doppio click oppure click-destro e "End Drawing". Mentre state dimensionando i confini notate che nella barra di stato in basso vengono visualizzate le dimensioni, questo vi aiuterà a dimensionare il circuito stampato in modo preciso.
Ci sono altri strumenti come per esempio cerchi, archi, ecc., che però non sono trattati in questa guida.

 

Riempimento zone vuote
Prima di stampare la PCB è possibile fare una ulteriore ottimizzazione. Nelle zone vuote è possibile lasciare il rame del circuito stampato invece di rimuoverlo, questo aumenta la robustezza della PCB e riduce, il consumo di acido per la rimozione del rame, ed è altresì possibile usare questa zona per collegamento della massa o linea di alimentazione.

Selezionare la "net" da associare alla zona - Se desiderate che una zona sia collegata ad esempio alla massa, selezionate prima il collegamento di massa usando lo strumento "Net Highlight", se viceversa non intendete collegare la zona ad alcuna rete, allora assicuratevi che nessuna rete sia evidenziata prima.

Attivare lo strumento "Add Zone" -  Cliccare su "Add Zone" nella barra destra, usate il tasto sinistro del mouse per disegnare i confini della zona, fate doppio click per terminare il poligono. Successivamente, in una zona vuota con click-destro segliete "Select Working Layer" e "Copper".
Con il puntatore all'interno della zona premete click-destro e poi "Fill Zone", il programma  vi offrirà altre opzioni per il processo di riempimento.
Sperimentate per vedere come funziona e se non vi piace il risultato potete cancellare l'operazione con "Delete Zone" e riprovare di nuovo.
La figura seguente vi mostra come appare il lavoro completato.

clicca per ingrandire

 

 

Visualizzare in 3D

La visualizzazione in 3 dimensioni della scheda si effettua selezionando "3D Display" dal menù in alto, il programma consente di ruotare l'immagine e poterla vedere da ogni angolazione, si noti però che le zone riempite oscurano quanto sta dietro di esse.
La visualizzazione in 3D mostra ovviamente le tracce e i componenti (se i file sono presenti nella libreria).
A titolo di esempio è possibile visualizzare lo zoccolo invece del componente MAX232, fate doppio click su una zona vuota sopra il componente con il "Selection Tool" attivo, oppure click-destro, "Edit Module". Selezionate la finestrella "3D Settings" e cercate dall'elenco il file "soquete_16.wrl".

La seguente figura mostra il lato componenti della scheda:

clicca per ingrandire

 

  

Generare i file per la costruzione della PCB

Se utilizzerete un servizio esterno per la costruzione del circuito stampato dovrete generare i cosiddetti file "Gerber" (file descrittori della scheda),
potrete provvedere a inserire un vostro logo sul circuito prima di produrre i file Gerber con lo strumento "Add Mires" nella barra di destra.
Utilizzate il comando "Plot" (barra in alto) oppure "File > Plot" e selezionate il formato secondo i requisiti del laboratorio che utilizzerete per la produzione della scheda.

Se invece avete pianificato di produrre la/le scheda/e autonomamente, dovrete fare delle prove di stampa su carta prima della stampa sul supporto definitivo. La funzione "Check Plot" vi aiuterà per affinare la dimensione compensando le differenze tra le varie stampanti.

Il tutorial finisce qui, ci sono molti aspetti che non sono purtroppo stati affrontati, si consiglia l'utilizzo dell'help on-line per ulteriori  e più complete informazioni e poi un pò di esercizio farà il resto.

 

zeeprime                             

 

 per la guida alle istruzioni base per disegno di circuiti e sbrogli di fairewol clicca qua

per la guida per la creazione e la modifica dei componenti di one of one clicca qua

 

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