Настройка таблицы библиотек символов
При первом запуске редактора схем открывается диалоговое окно с предложением настроить таблицу глобальных библиотек символов. Эта таблица сообщает KiCad, какие библиотеки символов использовать и где они находятся. Если вместе с KiCad были установлены стандартные библиотеки (что рекомендуется), выберите вариант "Копировать таблицу глобальных библиотек символов по умолчанию".
Если KiCad не находит библиотеки в стандартном месте, эта функция отключается. В таком случае выберите вторую опцию: "Копировать таблицу пользовательских глобальных библиотек символов". Нажмите на значок папки внизу и перейдите в указанный каталог (в зависимости от операционной системы). Найдите файл sym-lib-table и выберите его.
Расположение файлов таблиц библиотек по умолчанию определяется операционной системой и может изменяться в зависимости от места установки. Вот стандартные пути для каждой ОС:
- Windows: C:\Program Files\KiCad\9.0\share\kicad\template\
- Linux: /usr/share/kicad/template/
- macOS: /Applications/KiCad/KiCad.app/Contents/SharedSupport/template/
Основы работы с редактором схем
Чтобы перемещаться по схеме, нажмите среднюю или правую кнопку мыши и перетащите ее. Масштаб можно увеличить или уменьшить с помощью колесика мыши или клавиш F1 и F2. Пользователи ноутбуков могут настроить управление мышью для сенсорной панели. Для этого перейдите в меню "Настройки" → "Мышь и сенсорная панель".
В macOS диалоговое окно настроек находится в меню KiCad, а не в меню настроек.
В KiCad по умолчанию включена настройка мыши, которая центрирует изображение при масштабировании. Когда эта функция активна, курсор автоматически перемещается в центр экрана при изменении масштаба. Это позволяет всегда держать область масштабирования в центре. Хотя эта функция может показаться необычной, многие пользователи находят её удобной после привыкания. Попробуйте изменить масштаб с помощью курсора в разных частях листа. Если вам не нравится стандартное поведение масштабирования, отключите эту функцию в настройках.
Панель инструментов в левой части экрана редактора схем содержит основные настройки отображения. Панель инструментов в правой части экрана содержит инструменты для редактирования схемы.
Большинству инструментов в KiCad либо назначены горячие клавиши по умолчанию, либо могут быть назначены пользовательские горячие клавиши. Чтобы просмотреть все горячие клавиши, перейдите в Справка → Список горячих клавиш.... Горячие клавиши можно изменить на панели горячих клавиш диалогового окна Настроек.
Настройка листа схемы
Перед тем как рисовать схему, нужно настроить лист. Перейдите в меню "Файл" и выберите "Параметры листа". Присвойте схеме название и укажите дату. При желании измените размер листа.
Добавление символов в схему
Начните создавать схему, добавив к ней несколько символов. Откройте диалоговое окно "Выбор символа", нажав кнопку "Добавить символы" в правой части окна или нажав клавишу A.
Это действие запустит диалоговое окно настройки таблицы библиотеки символов, если оно еще не было запущено. Это диалоговое окно эквивалентно диалоговому окну настройки таблицы библиотеки символов, описанному ранее, но вместо символов в нем используются посадочные места.
Выберите вариант по умолчанию: "Копировать глобальную таблицу библиотек посадочных мест" (рекомендуется). Если вы хотите выбрать другой вариант, нажмите "Копировать глобальную пользовательскую таблицу библиотек посадочных мест". Затем нажмите на значок папки внизу и перейдите в каталог, который указан в инструкции по настройке таблицы библиотек символов. Найдите файл fp-lib-table и кликните «OK».
В диалоговом окне «Выбор символа» вы найдете список доступных библиотек символов и компоненты, которые в них содержатся. Основные устройства, такие как пассивные элементы, диоды и другие общие символы, собраны в библиотеке Device. Специализированные компоненты, например, конкретные светодиоды, могут быть размещены в других библиотеках.
Найдите библиотеку Device, откройте её и выберите символ LED. Подтвердите выбор, нажав OK. Затем снова кликните мышью, чтобы добавить символ на схему.
Далее добавьте токоограничительный резистор. Снова откройте библиотеку символов и введите R в поле фильтра. Резистор появится в библиотеке Device. Выберите нужный символ — прямоугольный резистор в стиле МЭК или зигзаг в стиле ANSI (R_US), если предпочитаете последний. Добавьте резистор на схему.
Наконец, добавьте батарейку для питания светодиода. В библиотеке Device есть символ Battery_Cell.
Выбор и перемещение объектов
Затем правильно расположите символы относительно друг друга, как показано на скриншоте. Для этого выберите каждый символ, затем переместите и поверните его.
В KiCad объекты выбираются щелчком мыши при активном инструменте выделения. Инструмент выделения используется по умолчанию, когда другие инструменты не активны, поэтому вы можете перейти к инструменту выделения, закрыв любой активный инструмент (клавиша Esc) или нажав кнопку на правой панели инструментов.
Дополнительные объекты можно добавить к выделенному элементу с помощью Shift+click или удалить с помощью Ctrl+Shift+click (macOS: Cmd+Shift+click). Вы можете переключать состояние выделения элемента с помощью Ctrl+click (macOS: Cmd+click).
Выберите объект, перетаскивая курсор: нажмите левую кнопку мыши и обведите символ, не отпуская её. При выделении слева направо выбираются полностью охваченные объекты. Если выделять справа налево, то в выбор попадут частично перекрытые объекты. Клавиши Shift, Ctrl+Shift и Ctrl помогают добавлять, убирать или переключать выделение.
Обратите внимание: можно выделить весь символ, щелкнув на его форму, или только текстовое поле внутри символа, щелкнув на текст. Если выделено только текстовое поле, все действия будут применяться только к нему, а не ко всему символу.
Для перемещения выделенных объектов используйте клавишу M, а для вращения — R. Также можно перемещать объекты с помощью горячей клавиши G (перетаскивание). При перемещении несвязанных символов клавиши G и M работают одинаково. Но если символ связан проводниками, клавиша G перемещает его вместе с ними, а клавиша M — только сам символ, оставляя проводники на месте. Удалить выделенные объекты можно с помощью клавиши Del.
Рисование проводников схемы
Еще один удобный способ создать проводники — навести курсор на не подключенный вывод. Курсор изменится, сигнализируя, что можно провести проводник от этого вывода. Щелкнув на нем, вы автоматически перейдете в режим рисования проводника.
Добавьте в схему символы питания и заземления. Хотя это не обязательно для такой простой схемы, в больших проектах это значительно упрощает восприятие.
На лист добавьте символы VCC и GND, а затем подключите их к схеме с помощью проводников.
Метки с одинаковыми именами автоматически объединяются в одну цепь. То же самое происходит с символами питания. Если добавить на схему еще один символ GND или проводник с меткой "led", они соединятся с уже существующими цепями того же имени без дополнительных проводников.
Обозначение символов, их свойства и посадочные места
Обозначение
Каждому символу нужно присвоить уникальное условное обозначение. Этот процесс называют аннотацией.
По умолчанию символы автоматически получают обозначения при добавлении в схему. Включить или выключить автоматическое аннотирование можно с помощью кнопки на левой панели инструментов.
Хотя это не обязательно, вы всегда можете вручную изменить обозначения символов. Для этого используйте кнопку «Заполнить обозначения символов схемы» на верхней панели инструментов.
Свойства символов
Далее настроим параметры каждого компонента. Выберите светодиод, кликните правой кнопкой мыши и перейдите в Свойства (E). В этом проекте используется красный светодиод, поэтому укажите значение Red. В реальной работе лучше указать обозначение светодиода из технической документации производителя (Datasheet). Учтите, что позиционные обозначения можно менять отдельно для каждого символа.
В этом проекте применяется литиевая батарейка типа «таблетка» на 3 В. Измените значение BT1 на 3 В. Также установите значение резистора на 1 кОм.
Назначение посадочных мест
Определите посадочное место установки для каждого компонента. Это важно, так как оно определяет способ крепления компонента к печатной плате. Некоторые компоненты поставляются с заранее заданными посадочными местами, но для большинства есть несколько вариантов. Пользователю нужно выбрать наиболее подходящий.
Есть разные методы назначения посадочных мест. Один из самых удобных — это инструмент "Назначения посадочных мест". Чтобы его активировать, нужно нажать кнопку на верхней панели инструментов.
Слева в колонке перечислены все доступные библиотеки посадочных мест. В центральной колонке видны символы из схемы, для которых позже назначат места. Справа показаны места, которые можно выбрать для выделенного символа. Чтобы назначить место, выберите символ в центральной колонке и дважды щелкните по нужному месту в правой колонке. Для просмотра места кликните правой кнопкой мыши и выберите "Просмотреть выбранное место".
KiCad предлагает широкий выбор посадочных мест. Инструмент для их назначения позволяет фильтровать и скрывать ненужные, не соответствующие выбранному символу.
- Крайняя левая кнопка активирует фильтры, встроенные в символ. Например, символ операционного усилителя может показывать только посадочные места SOIC и DIP. Однако иногда эти фильтры отсутствуют или слишком жесткие. В таких случаях лучше их отключить.
- Средняя кнопка фильтрует по количеству выводов, таким образом для 8-контактных символов будут отображаются только 8-ми контактные посадочные места. Этот фильтр будет полезен практически всегда.
- Крайняя правая кнопка активирует фильтр по выбранной библиотеке. В левой колонке можно выбрать библиотеку. Посадочные места, не относящиеся к выбранной библиотеке, будут скрыты. Этот фильтр актуален, пока вы знаете, какая библиотека содержит нужное место. Часто не рекомендуется использовать его вместе с фильтрами по символам.
- Текстовое поле позволяет отфильтровать посадочные места, не совпадающие с текстом в этом поле. Данный фильтр отключается, если поле пустое.
Найдите контуры, показанные в центральном столбце на скриншоте выше, используя фильтры. Символы для каждого контура указаны в таблице ниже. Назначьте каждому контуру символ: выберите символ в центральном столбце и дважды щелкните соответствующий контур в правом столбце. После того как все контуры будут распределены, нажмите кнопку ОК.
Проверка электрических правил
Осталось проверить схему на электрические ошибки. Программа ERC в KiCad не гарантирует ее работоспособность, но находит распространенные ошибки: не подключенные контакты, замыкание выходов питания или питание без нагрузки. Также программа проверяет отсутствие обозначений у компонентов и опечатки в названиях цепей. Чтобы увидеть полный список параметров и настроить их строгость, откройте меню «Файл» → «Параметры схемы…» → «Электрические правила» → «Уровень нарушения». Перед началом разводки платы всегда запускайте ERC.
Запустите проверку электрических правил, нажав кнопку ERC () на панели инструментов вверху, а затем щелкнув на кнопке Проверить.
Даже в этой простой схеме KiCad нашёл две потенциальные ошибки. Они отображаются в окне ERC, а стрелки указывают на места в схеме, где они возникли. Щёлкнув на ошибке в окне ERC, можно выделить её на схеме соответствующей стрелкой.
Вы можете отключить отдельные предупреждения или проигнорировать целые категории ошибок, щелкнув правой кнопкой мыши по каждому сообщению. Однако обычно рекомендуется устранять даже те нарушения, которые не являются реальными ошибками проектирования. Это поможет получить чистый отчет ERC и не пропустить настоящие проблемы.
В данном случае KiCad выдает предупреждение "Вход питания не подключен к выходу питания" для цепей VCC и GND. Это одна из самых распространенных ошибок ERC в KiCad. Символы питания настроены так, что требуют наличия входа, например, от стабилизатора напряжения в той же цепи. В противном случае KiCad считает, что цепь не запитана. Хотя для человека очевидно, что VCC и GND получают питание от батарейки, в схеме это нужно указать явно.
В библиотеке символов Power есть специальный знак PWR_FLAG. Он помогает KiCad понять, что цепи действительно подключены к питанию. Добавьте этот символ к цепи VCC и GND, а затем снова запустите ERC. Если ошибок не будет, схема готова.
Сводная ведомость материалов (BOM)
Последним необязательным шагом является создание спецификации со списком всех компонентов, используемых в проекте. Нажмите Инструменты → Создать спецификацию....
В KiCad есть графический интерфейс для экспорта спецификации. Вы можете настроить, какие метаданные о символах будут экспортироваться и как они будут сгруппированы, на вкладке "Редактирование", а также настроить формат вывода на вкладке "Экспорт".
На данный момент настройки по умолчанию должны быть в порядке, но вы можете просмотреть исходное изображение того, что будет экспортировано, на панели предварительного просмотра. Укажите выходной файл на вкладке Экспорт, затем нажмите кнопку Экспорт.
Спецификация должна выглядеть так, как показано на рисунке ниже, когда она открывается в программе работы с электронными таблицами.