k kiicad cad · * linux: (rathat, fedora, mandriva, centos...) 20090216 existen bibliotecas,...

introDuCCión Al KiCAD

El proceso de diseño de placas de circuito impre-

so se lo puede hacer utilizando un software gra-

tuito muy interesante, KiCAD. Daremos un ins-

tructivo sencillo tomado de

www.monografias.com, en base a un trabajo

enviado por Fabián Ríos.

El programa KiCAD fue diseñado

y escrito por Jean-Pierre Charras,

investigador de la LIS

(Laboratoire des Images et des

Signaux) y profesor en el IUT de

Saint Martin d'Heres. (Francia),

en el campo de la ingeniería eléc-

trica y procesamiento de imáge-

nes. Es un entorno de software

usado para el diseño de circuitos

eléctricos, muy flexible y adapta-

ble, en el que se pueden crear y

editar un gran número de compo-

nentes y usarlos en Eeschema,

figura 1. Kicad permite el diseño

Puede diseñar circuitos

impresos con este programa

gratuito que aprenderá a uti-

lizar rápidamente.

Saber Electrónica

3

Figura 1Figura 1

KKiiCADCADDiseño De CirCuitos impresos AsistiDo por

ComputADorA

CConon pprogrAmArogrAmA ggrAtuitorAtuito

AA rtículortículo dede ttApAApA

de circuitos impresos modernos de forma sencilla

y intuitiva, además en Pcbnew los circuitos se

pueden diseñar con múltiples capas y ser visuali-

zadas en 3D.

En Kicad, va a encontrar todas las herramientas

necesarias para poder hacer todos los diagramas

que quiera, bien eléctricos, bien de flujo, y con ello

hacerse su esquema del circuito eléctrico.

Finalmente, Kicad es un programa que propone

una gran ventaja, especialmente si es desarrolla-

dor de software, ya que lo puede mejorar a su

antojo.

Además, también resulta un programa muy apro-

piado para todos aquellos que tengan conoci-

mientos más avanzados en electrónica, pues pue-

den diseñar complejos sistemas eléctricos.

Haciendo un símil, podríamos decir que Kicad es

el Autocad de la electrónica. Una aplicación con

propósitos similares a Multisim o a Proteus, pero

más orientado al ámbito escolar. También puede

asociarse a archivos de documentación, así como

palabras claves para buscar un componente por

función, más sencillo que por referencia.

Existen bibliotecas, desarrolladas durante varios

años, para los esquemas y para los módulos de

los circuitos impresos (componentes clásicos y

smd). Es un estilo de paquete con diversas herra-

mientas gratuitas para la elaboración de esque-

mas y circuitos electrónicos tanto en Windows

como en Linux. El programa trae consigo cuatro

herramientas y un gestor de proyectos, entre los

cuales tenemos uno

dedicado a la creación

de esquemas electró-

nicos (Eeschema), otro

para la creación de cir-

cuitos impresos

(Pcbnew), un visualiza-

dor de documentos en

formato Gerber (para

los que quieran fabri-

car PCB en formato

industrial), otro para la

El programa KiCAD fue

diseñado y escrito por Jean-

Pierre Charras, investigador

de la LIS (Laboratoire des

Images et des Signaux) y

profesor en el IUT de Saint

Martin d'Heres.

Es un entorno de software

usado para el diseño de cir-

cuitos eléctricos, muy flexi-

ble y adaptable, en el que se

pueden crear y editar un

gran número de componen-

tes y usarlos en

“Eeschema”.

Saber Electrónica

4

Artículo de tapa

Figura 2

selección de huellas físicas de componentes

electrónicos y un gestor del proyecto, que es el

programa en sí.

Con el gestor de proyectos, Kicad, puede elegir o

crear un proyecto y poner en marcha EeSchema,

Pcbnew (figura 2). La versión recompilada de

Linux ha sido probada usando Mandrake 9.2 o

10,0 (trabaja con 10,1). En algún momento el soft-

ware también han sido probado en otros sistemas

operativos, especialmente FreeBSD y Solaris.

Se puede descargar libremente, y existen versio-

nes para Windows y para Linux. También existen

versiones con licencia para proyectos particula-

res.

Descargue Kicad Windows o bien Kicad Linux.

Kicad es un conjunto de cuatro programas

informáticos y un jefe de proyecto:

EeSchema: La introducción del esquema.

Pcbnew: El redactor de la Junta.

Gerbview: Visor de GERBER (documentos

photoplotter).

Cvpcb: Selector de la huella de los compo-

nentes utilizados en el diseño de circuitos.

Kicad: Director del proyecto.

CreACión De un CirCuito eléCtriCo

EESchema nos permite generar fácilmente los

ficheros netlist necesarios para la edición de la

placa de circuito impreso con PCBNew. También

incluye una pequeña aplicación denominada

CvPCB, que facilita la asociación de los compo-

nentes del esquema con las plantillas de compo-

nentes (footprints) que utilizaremos en PCBNew.

El programa gestiona igualmente el acceso direc-

to e inmediato a la documentación de componen-

tes.

Edición de Componentes

Pcbnew: El programa de realización de circuitos

impresos, Pcbnew, trabaja con 1 a 16 capas de

Kicad permite el diseño de

circuitos impresos moder-

nos de forma sencilla y intui-

tiva, además en Pcbnew los

circuitos se pueden diseñar

con múltiples capas y ser

visualizadas en 3D.

En Kicad, va a encontrar

todas las herramientas nece-

sarias para poder hacer

todos los diagramas que

quiera, bien eléctricos, bien

de flujo, y con ello hacerse

su esquema del circuito

eléctrico.

Kicad es un programa que

supone una gran ventaja,

especialmente si es desarro-

llador de software, ya que lo

puede mejorar a su antojo.

También resulta un progra-

ma muy apropiado para

todos aquellos que tengan

conocimientos más avanza-

dos en electrónica, pues

pueden diseñar complejos

sistemas eléctricos.

Saber Electrónica

6

Artículo de tapa

cobre más 12

capas técnicas

(máscaras de sol-

dadura...) y genera

automáticamente

todos los documen-

tos necesarios para

realizar los circuitos

(ficheros GERBER

de foto trazado,

taladrado y coloca-

ción de componen-

tes, así como los

ficheros de trazado

PostScript para rea-

lizar prototipos.

Pcbnew permite

visualizar los circui-

tos y los componentes en 3 dimensiones, figura 3.

Bibliotecas

Eeschema y Pcbnew gestionan de manera eficaz

las bibliotecas de componentes y módulos: Se

pueden crear, modificar, cambiar y borrar fácil-

mente los elementos de las bibliotecas. Pueden

asociarse archivos de documentación, así como

palabras clave para buscar un componente por

función, más sencillo que por referencia. Existen

bibliotecas, desarrolladas durante varios años,

para los esquemas y para los módulos de los cir-

cuitos impresos (componentes clásicos y smd). La

mayor parte de los módulos de circuitos impresos

disponen de su representación 3D.

Programas Complementarios

Junto con Kicad se proporcionan otros programas

de código abierto (licencia GNU):

Wyoeditor: (editor de textos utilizado para

ver informes) basado en Scintilla y wxWidgets

(www.wxGuide.sourceforge.org).

Wings3D: modelador 3D para los módulos

de Pcbnew (www.wings3d.com).

“Podríamos decir que Kicad

es el Autocad de la electróni-

ca”.

Es una aplicación con

propósitos similares a

Multisim o a Proteus, pero

más orientado al ámbito

escolar.

También puede asociarse a

archivos de documentación,

así como palabras claves

para buscar un componente

por función, más sencillo

que por referencia.

Saber Electrónica

8

Artículo de tapa

Figura 3

Documentación: Se dispone de ayuda en

línea (formato HTML), así como de las fuentes de

dicha ayuda en formato.

open office: que pueden imprimirse. La

documentación incluye más de 200 páginas.

Calidad de diseño: La realización y la

ergonomía tienen calidad profesional.

instAlACión De KiCAD

Se debe descargar el programa desde la página

del autor:

http://kicad.sourceforge.net/wiki/index.php/main

Allí podremos elegir entre las diferentes opciones:

KiCad Stable Release:

* For Windows: 20090216

* Linux: (RatHat, Fedora, Mandriva,

CentOS...) 20090216

Existen bibliotecas, desarro-

lladas durante varios años,

para los esquemas y para

los módulos de los circuitos

impresos (componentes clá-

sicos y smd).

Es un estilo de paquete con

diversas herramientas gra-

tuitas para la elaboración de

esquemas y circuitos

electrónicos tanto en

Windows como en Linux.

Kicad: diseño de circuitos Impresos por computadora

Saber Electrónica

9

* Linux (Ubuntu): 20090216

* Sourcecode: 20090216

En este tutorial vamos a trabajar con la tercer

opción, bajaremos de este modo el archivo:

kicad-2009-02-16-final-uBuntu_8.10.tgz

Al descompactar este archivo en el Home y nos

creará la siguiente estructura de directorios:

bin Ubicación de los ejecutables y plugins.

doc Ayuda y tutoriales.

share Bibliotecas de componentes, plantillas

y ejemplos.

wings3d Instalación de la herramienta Wings3d

para la creación de modelos 3D de los compo-

nentes.

La descompactación desde consola puede hacer-

se utilizando la siguiente línea:

tar zxvf kicad-2009-02-16-final-uBuntu_8.10.tgz

Es posible instalarlo en:

usr/local (personalizado como root).

Dependencias

Es preciso poseer previamente libc.so.6 (no fun-

ciona con libc.so.5).

Diseño De un CirCuito

Acompañando este tutorial el lector podrá crear

simultáneamente un circuito de manejo de LCD

en modos de 2, 4 y 8 bits conectable a las entre-

nadoras disponibles en un control que soporten el

estandard IDC10 de cuatro hilos de datos más 5v,

GND y el resto desconectados. La historia de

este circuito nace de la necesidad de poseer un

módulo totalmente flexible para LCD de 16x2 con

Con el gestor de proyectos,

Kicad, puede elegir o crear

un proyecto y poner en mar-

cha EeSchema, Pcbnew. La

versión recompilada de

Linux ha sido probada usan-

do Mandrake 9.2 o 10,0 (tra-

baja con 10,1). En algún

momento el software tam-

bién han sido probado en

otros sistemas operativos,

especialmente FreeBSD y

Solaris.

Con el gestor de proyectos,

Kicad, puede elegir o crear

un proyecto y poner en mar-

cha EeSchema, Pcbnew. La

versión recompilada de

Linux ha sido probada usan-

do Mandrake 9.2 o 10,0 (tra-

baja con 10,1). En algún

momento el software tam-

bién han sido probado en

otros sistemas operativos,

especialmente FreeBSD y

Solaris.

EESchema nos permite

generar fácilmente los fiche-

ros netlist necesarios para la

edición de la placa de circui-

to impreso con PCBNew.

Saber Electrónica

10

Artículo de tapa

backlight regulable (o

no) por PWM, con

control del contraste y

que se pueda conec-

tar con solo 2 bits (3

hilos, data, clock y

enable), 4 bits (6

hilos, E + RS + D4 a

D7) u 8 bits (10 hilos,

E + RS + D0 a D7).

En mi caso, esta idea

fue tomando forma

con un papelito y un

lápiz (figura 4).

Ahora vamos a pasar

este bosquejo a

KiCad, para ello eje-

cutamos el archivo

kicad/bin/kicad, lo cual

nos muestra la pantalla

principal del manejador

de proyectos (figura 5).

Creación de un nuevoproyecto El manejador de proyec-

tos posee esta toolbar o

barra de herramientas,

figura 6.

Utilizando el botón/menú

"New" o "Crear un nuevo proyecto", KiCAD nos

pedirá que le demos la carpeta y el nombre del

nuevo proyecto, tal como se muestra

en la figura 7. En nuestro caso se lla-

mará (LCD.pro, figura 8).

Formato de Archivos Todos los archivos que genera KiCAD

tienen formato de texto, por ejemplo


Saber Electrónica

11

Figura 4

Figura 5

Figura 6

nuestro archivo LCD.pro con-

tiene lo siguiente:

update=Thu 29 Nov 2011

04:52:27 PM WART

last_client=kicad

[general]

version=1

RootSch=LCD.sch

BoardNm=LCD.brd

edición del Circuito eléctricoAbrimos Eeschema (el editor

de esquemas), el mismo nos

informará que el archivo

LCD.sch no fue encontrado,

le damos Ok.

Ahora es el momento más

terrorífico para todo escritor y

en nuestro caso diseñador,

superar la página en blanco...

De acuerdo a las últimas

recomendaciones para supe-

rar este problema, no hay que

ser muy exigentes desde el

primer componente o línea

que se escribe, para lo cual vamos a conocer lo

más básico del diseño y luego afilaremos la punta

del lápiz.

Bueno, vamos a hacer eso, ¿cómo? agregaremos

a la nunca bien ponderada "resistencia". Para ello

tenemos que conocer nuestra nueva amiga, la

barra de herramientas de la derecha, tal como se

observa en la figura 9.

Pulsamos en "Agregar un componente" o "Place a

component" y en el cuadro Name, escribimos sim-

plemente "R" y luego pulsamos "OK", arrastramos

el componente hasta una posición de nuestro sitio

de trabajo.

Cada botón de nuestra “amiga resistencia” tiene

accesos directos con el teclado que podremos

El programa KiCad trae con-

sigo cuatro herramientas y

un gestor de proyectos,

entre los cuales tenemos

uno dedicado a la creación

de esquemas electrónicos

(Eeschema) y otro para la

creación de circuitos impre-

sos (Pcbnew).

Saber Electrónica

12

Artículo de tapa

Figura 7

Figura 8

conocer con el menú,

figura 10.

Listo, ya no está en

blanco la hoja… supe-

ramos el terror de la

página vacía.

Para cambiar las pro-

piedades de nuestra

resistencia hacemos

clic derecho sobre la

misma y nos apare-

cerá el menú contex-

tual, figura 11.

Ingresamos según

nuestro bosquejo

entonces dos resis-

tencias una de 4k7 y

otra de 180R, ahora

agregaremos el

conector IDC10, que

físicamente es el que

se muestra en la figu-

ra 12 para que se ubi-

quen.

En este caso escribi-

remos en el cuadro de

agregar un compo-

nente: "conn" y al pul-

sar Enter aparecerá la

imagen de la figura


Saber Electrónica

13

Figura 9

Figura 10

Figura 12Figura 11

13. Elegiremos el componente CONN_5X2 y el

programa nos contará que se trata de:

Descr: Symbole general de connecteur

KeyW: CONN

Los valores para cada uno serían: Control,

DatosL, Datos. Necesitaremos agregar tres de

estos conectores. También colocamos un con-

densador de desacoplo, ingresaremos "C", y

como valor 100nF.

Para agregar al transistor, ingresaremos PNP o

NPN, en este caso uso un PNP y le asignare-

mos el valor BC557. Agregamos además dos

selectores, que físicamente son 3 pines cada

uno con un jumper, para ello elegiremos dos

CONN_3 con valores: BacklightSel y

BitModeSel respectivamente.

A este nivel del diseño, tendríamos que tener

los componentes mostrados en la figura 14 con

sus respectivos valores.

No es objeto de este artículo explicar el funciona-

miento completo de KiCAD, ya que indicar su uso

puede demandar una obra completa y nuestra

intención es “mostrarle” que existen programas

gratuitos con los cuales puede diseñar circuitos

impresos con total facilidad.

Quisiemos dar una pequeña

introducción en base al tutorial

ubicado en http://sergiols.

blogspot.com, dirección desde

la cual puede descargar el ins-

tructivo completo que le

enseñará incluso, a obtener el

circuito impreso. También

puede descargar un manual

completo y el programa desde

el link dado en nuestra web:

www.webelectronica.com.ar,haciendo clic en el ícono pass-

word e ingresando la clave:

quierokicad. J

KiCad también cuenta con

un visualizador de documen-

tos en formato Gerber (para

los que quieran fabricar PCB

en formato industrial).

Saber Electrónica

14

Artículo de tapa

Figura 13

Figura 14

Felixls

sergiols.blogspot.com

Diseño de circuitos impresos con KiCad


Felixls Página 2


Este es

un

tutorial

para

aprender

los

conceptos

básicos

del

software

KiCad

(versión

del

16/2/200

9)

utilizando

la versión

para

Ubuntu

Jaunty

Jackalope

9.04.

Contenido

Diseño de un circuito

Notación de componentes

Lista de componentes

Verificación eléctrica

Creación de la red

Creación de componentes para el diseño

Diseño del PCB

Creación de componentes para PCB

Creación de bibliotecas de componentes

Importación de componentes de EAGLE

Importación de circuitos de EAGLE

Creación de zonas en PCB (planos de masa)

Autorouting

Autoplacement

Definiciones

Diagrama electrónico


Felixls Página 3

El diagrama

electrónico o

esquema electrónico

es una representación

gráfica de un circuito

eléctrico.

Muestra los diferentes

componentes del

circuito de manera

simple y por medio

de símbolos

estandarizados. El

conjunto de los

componentes e

interconexiones en el

esquema

generalmente no

corresponde a sus

ubicaciones físicas en

el dispositivo

terminado.

PCB - Placa de Circuito Impreso

Es el lugar donde los

componentes

electrónicos se

ajustan mecánica y

electrónicamente a

través de pistas de

cobre y un material

no conductor.


Felixls Página 4

Vista 3d del circuito

impreso se logra por

la carga de los datos

referenciales a tres

dimensiones de los

componentes de un

circuito y la lista de

pistas del mismo.

Placa de circuito

impreso sin

componentes


Felixls Página 5

Placa de circuito

impreso con

componentes

Diseño electrónico La construcción de una placa de circuito impreso puede completarse en forma manual

(utilizando lápiz y papel para el esquemático, un rotulador indeleble para dibujar las

pistas a mano alzada y toda la suerte del mundo si el proyecto es más complicado que

cinco componentes y 30 pistas )

Diseño electrónico automatizado Un software de diseño electrónico automatizado permite la construcción de una placa de

circuito impreso con la ayuda de información relativa de cada componente, facilita la

edición y automatiza tareas repetitivas.

Otras herramientas de diseño No voy a hablar de otros productos, muchos conocerán a Eagle, Ares, PCBWizard,

Altium, etc, este tuto intenta brindar a los usuarios una simple introducción al diseño

con un software GPL y no crear un debate o comparaciones que en muchos casos puede

resultar parcial, incompleta y/o injusta.


Felixls Página 6

KiCAD

Instalación

Página de KiCad

http://kicad.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page

Allí podremos elegir entre las diferentes opciones:

KiCad Stable Release:

* For Windows: 20090216

* Linux: (RatHat, Fedora, Mandriva, CentOS...) 20090216

* Linux (Ubuntu): 20090216

* Sourcecode: 20090216

En este caso vamos a trabajar con la tercer opción, bajaremos de este modo el archivo:

kicad-2009-02-16-final-UBUNTU_8.10.tgz

Al descompactar este archivo en el Home y nos creará la siguiente estructura de

directorios:

bin Ubicación de los ejecutables y plugins

doc Ayuda y tutoriales

share Bibliotecas de componentes, plantillas y ejemplos

wings3d Instalación de la herramienta Wings3d para la creación de modelos 3D de los

componentes.

La descompactación desde consola puede hacerse utilizando la siguiente línea: tar zxvf kicad-2009-02-16-final-UBUNTU_8.10.tgz

Es posible instalarlo en /usr/local (personalizado como root), pero lo he usado desde el

home y no tuve problemas.

Dependencias

Es preciso poseer previamente libc.so.6 (no funciona con libc.so.5).

Ejecutables

kicad: Manejador de proyectos

eeschema cvpcb pcbnew gerbview

Eeschema: Diseñador del esquemático y editor de componentes.

http://kicad.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page


Felixls Página 7

Cvpcb: Asocia símbolos del esquemático con su correspondiente footprint (o apariencia

física del componente).

pcbnew: Diseñador de la placa de circuito impreso y editor de footprints.

Gerbview: Visor de archivos Gerber.


Felixls Página 8

Diseño de un circuito - PARTE I

Acompañando este tutorial el lector podrá crear simultáneamente un circuito de manejo

de LCD en modos de 2, 4 y 8 bits conectable a las entrenadoras disponibles en ucontrol

que soporten el estandard IDC10 de cuatro hilos de datos más 5v, GND y el resto

desconectados.

La historia de este circuito nace de la necesidad de poseer un módulo totalmente flexible

para LCD de 16x2 con backlight regulable (o no) por PWM, con control del contraste y

que se pueda conectar con solo 2 bits (3 hilos, data, clock y enable), 4 bits (6 hilos, E +

RS + D4 a D7) u 8 bits (10 hilos, E + RS + D0 a D7).

En mi caso, esta idea fue tomando forma con un papelito y un lápiz

Ahora vamos a pasar este bosquejo a KiCad, para ello ejecutamos el archivo

kicad/bin/kicad, lo cual nos muestra la pantalla principal del manejador de proyectos


Felixls Página 9

Creación de un nuevo proyecto El manejador de proyectos posee esta toolbar o barra de herramientas:

Crea un Carga un Graba el Crea un Refresca

nuevo proyecto proyecto zip con todos el árbol proyecto existente actual los archivos del de proyecto

proyecto

Utilizando el botón/menú "New" o "Crear un nuevo proyecto", KiCAD nos pedirá que

le demos la carpeta y el nombre del nuevo proyecto


Felixls Página 10

en nuestro caso se llamará (LCD.pro, obvio, no? )


Felixls Página 11

Formato de archivos Todos los archivos que genera KiCAD tienen formato de texto, por ejemplo nuestro

archivo LCD.pro contiene lo siguiente:

update=Thu 29 Oct 2009 04:52:27 PM WART

last_client=kicad

[general]

version=1

RootSch=LCD.sch

BoardNm=LCD.brd

Comenzamos la edición del esquema Abrimos Eeschema (el editor de esquemas), el mismo nos informará que el archivo

LCD.sch no fue encontrado, le damos Ok.

Ahora es el momento más terrorífico para todo escritor y en nuestro caso diseñador,

superar la página en blanco, jeje

De acuerdo a las últimas recomendaciones para superar este problema, no hay que ser

muy exigentes desde el primer componente o línea que se escribe, para lo cual vamos a

conocer lo más básico del diseño y luego afilaremos la punta del lápiz

Bueno, vamos a hacer eso, como? agregaremos a la nunca bien ponderada "resistencia"

Para ello tenemos que conocer nuestra nueva amiga, la barra de herramientas de la

derecha:


Felixls Página 12

Agregar un componente

Agregar un conector de

alimentación

Agregar un cable

Agregar una bandera de

"no conectar"

Darle nombre a una red

Agregar una etiqueta

global

Agregar una unión

Dibujar una línea

Dibujar un texto

Borrar un item del

esquema

Pulsamos en "Agregar un componente" o "Place a component" y en el cuadro Name,

escribimos simplemente "R" y luego pulsamos "OK"


Felixls Página 13

Cada botón de nuestra amiga tiene accesos directos con el teclado que podremos

conocer con el menú

Listo, ya no está en blanco, plufff, superamos el terror de la página vacía,

Para cambiar las propiedades de nuestra resistencia hacemos click derecho sobre la

misma y nos aparecerá el menú contextual:


Felixls Página 14

Si, si, adivino el pensamiento, estarán pensando... como le haces para poner caritas y escribir en los screenshots?, la respuesta,

utilizo Shutter (funciona en ubuntu, sorry windows boys, )

Ingresamos según nuestro bosquejo entonces dos resistencias una de 4k7 y otra de

180R, ahora agregaremos el conector IDC10, que físicamente es este para que se

ubiquen:

http://shutter-project.org/


Felixls Página 15

En este caso escribiremos en el cuadro de agregar un componente: "conn" y al pulsar

enter

Elegiremos el componente CONN_5X2 y el programejo nos contará que se trata de:

Descr: Symbole general de connecteur

KeyW: CONN


Felixls Página 16

Los valores para cada uno serían: Control, DatosL, DatosH

Tal como lo pensé al módulo necesitaremos agregar tres de estos conectores.

Necesitamos también un condensador de desacoplo, ingresaremos "C", y como valor

100nf.

Para agregar al colega transistor, ingresaremos PNP o NPN, en este caso uso un PNP y

le asignaremos el valor BC557.

Agregamos además dos selectores, que físicamente son 3 pines cada uno con un jumper,

para ello elegiremos dos CONN_3 con valores BacklightSel y BitModeSel

respectivamente.

A este nivel del diseño, tendríamos que tener los siguientes componentes con sus

respectivos valores:

Estado 1:


Felixls Página 17

Diseño de un circuito - PARTE II

Continuando con nuestro módulo LCD mega-flexible, vamos a necesitar expresar las

conecciones de alimentación, para ello utilizaremos nuestra amiga y su botón "Agregar

conector de alimentación", que nos va a mostrar un cuadro similar al agregado de

componentes, ingresaremos "5V":

Al hacer click en OK, nos muestra todas las coincidencias que encontró dentro de la

biblioteca (si, llegaron las bibliotecas )

Ahora, hacemos lo debido para la tierra, para ello tipeamos "vss", y movemos ambos


Felixls Página 18

componentes cerca del conector IDC.

Para el LCD también vamos a necesitar una resistencia variable, la podemos encontrar

ingresando "POT", le daremos el valor 10k.

Hasta aquí nuestros componentes están tan unidos como el agua y el aceite, obviamente,

para eso vamos a recurrir a nuestra amiga, y le pediremos un cable o con el teclado

pulsando la tecla W (por wire), siempre y cuando estemos parados con el ratón sobre la

pata a unir.

Y que debemos unir?, fácil:

El pin 1 de IDC Control va a masa, el 2 va a +5V

La resistencia de 4k7 va conectada la base del bc557, el emisor va a +5V y el

colector al pin 1 del selector BacklightSel

El pin 2 de BacklightSel va a la resistencia de 180R y el pin 3 va a +5V

El POT se conecta por un lado a tierra y por el otro a +5V

y.... hoho, problema!, donde está el conector LCD y el integrado CD4094? ,

tranqui, lo vemos pronto

Paso siguiente marcaremos con la ayuda de nuestra amiga los pines no usados

utilizando el botón "Agregar bandera de no conectar" o "Place no connect flag"

Luego de estas modifiaciones nuestro esquema va tomando color...


Felixls Página 19

Estado 1.1:


Felixls Página 20

Hasta el paso anterior nos faltaba el conector para el LCD y el registro de

desplazamiento CD4094, y si bien KiCad trae un componente "display_bl" los pines no

siempre coinciden y luego trae problemas.

Creación de componentes - PARTE I

Para comenzar, levantamos la vista, y nos encontramos con la barra de herramientas del

editor de esquemas

El botón "Libedit" nos abrirá, sin cerrar nuestro esquemático, esta pantalla

Aquí diseñaremos, de a uno, cada nuevo componente junto a sus propiedades.

Veamos entonces cuales son las características de estos componentes, las que nos

interesan básicamente son sus pinouts. La forma de nuestro nuevo bichito debería


Felixls Página 21

respetar un estandar, o no, pero debe quedar claro que significa luego ese pictograma en

el esquemático

LCD con un controlador Hitachi HD44780 compatible Podría tener este pinout:

En mi caso el LCD tiene esta distribución de pines:

1 Vss

2 Vdd

3 Contraste

4 RS

5 Rw

6 E

7 a 14 D0 a D7

15 ánodo del backlight

16 cátodo del backlight

Entonces comensamos a diseñar el nuevo componente LCD, para ello hacemos click en

"Nuevo componente" o "New component", y en cuadro "Component Creation"

ingresamos en Name "LCD_HD44870":


Felixls Página 22

Y en este diseñador de componentes les presento a la hermana menor, la barra de

herramientas del diseñador de componentes para esquemáticos


Felixls Página 23

Hacemos click en agregar pin e ingresamos un "1" en número de pin (Pin Num) que

según la hoja de datos de mi LCD corresponde a Vss, entonces ingresamos "Vss" como

nombre de pin (Pin Name).


Felixls Página 24

De esta manera creamos el resto de los pines, luego agregamos textos y firuletes, y nos

quedaría algo así:

Una vez que establecimos todas las propiedades de nuestro componente, podríamos:

usarlo directamente en nuestro esquema utilizando el botón "Save current

component into current loaded library (in memory)"

modificar las bibliotecas de kicad. (No recomendable)


Felixls Página 25

crear nuestra propia biblioteca/s

Vamos por la tercera opción

El programa nos preguntará donde guardar la biblioteca, en este caso la guardaré en el

mismo directorio donde está el resto de los archivos del proyecto actual.


Felixls Página 26

Listo, componente a salvo, pero... (por qué siempre hay un pero? ), debemos decirle

al editor de esquemas que deseamos usar esta biblioteca, entonces nos avisa:

Y donde está el mentado eeschema config ese? tal vez se pregunte el lector, se trata del

archivo LCD.pro, si, nuestro archivo de proyecto.

Vamos al menú Preferences/Library:


Felixls Página 27

Agitamos el botón de Add:

Elegimos la biblioteca que creamos anteriormente:


Felixls Página 28

Luego pinchamos al botón "Save Cfg" para guardar los cambios.


Felixls Página 29

Y elegimos nuestro LCD.pro

Ahora podemos usar nuevamente nuestra amiga, escribir LCD y veremos que nuestro

flamante pictograma LCD_44780


Felixls Página 30

Hasta aquí, nuestro esquema debería verse de esta manera:


Felixls Página 31

Estado 2:


Felixls Página 32

Creación de componentes - PARTE II

Ahora le toca al registro de desplazamiento CD4049, primero veamos para que sirve y

como funciona en forma lógica dentro de nuestro circuito.

CD4094 Cito a Pedro (PalitroqueZ) y su fantástico "Usando el CD4094 para manejar displays 7

segmentos."

Registro de desplazamiento de 8bits, con salida tri-estado. Esto significa que

disponemos de un mecanismo para aislar sus 8 pines de salida del resto del circuito.

Los datos son desplazados serialmente con cada flanco de subida del reloj (CLOCK) y

cada bit es transmitido al latch correspondiente con cada flanco de bajada del pin

STROBE

Para el caso del LCD, en lugar del funcionamiento de STROBE, voy a usar el Enable

del mismo.

Esta animación (GIF) pueden hacerla con el GIMP y sus layers, luego lo graban como gif, y listo,

http://img26.imageshack.us/img26/6863/cd4094animado.gif

El uso que se le da a este tipo de chip es la de ahorrar pines, luego de romperme la

cabeza leyendo la web del amigo Myke Predko logré diseñar el mecanismo de 2 bits

con un CD4094.

http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php/Usando_el_CD4094_para_manejar_displays_7_segmentos

http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php/Usando_el_CD4094_para_manejar_displays_7_segmentos

http://img26.imageshack.us/img26/6863/cd4094animado.gif

http://www.rentron.com/Myke1.htm


Felixls Página 33

Si bien es posible conectar 8 bits desde el registro de desplazamiento no le vi mucha

utilidad, salvo que sea muy importante la velocidad de transferencia.

Entonces solo dejé para el caso 4 bits desde el CD4094 y además RS con lo cual me

ahorro de un selector.

Diseñamos de forma análoga al LCD el CD4094.

Notar que no hay necesidad de mantener una correspondencia exacta del orden de los

pines y hasta es posible ocultar los alimentación (eso a mi no me gusta, siempre me los

olvido de conectar y luego )


Felixls Página 34

Acto seguido y de la mano de nuestra amiga vamos a usar una etiqueta global (o Global

Label):

El CD4094 se conectaría de esta manera:

Completando el resto de las conecciones, nuestro esquemático quedaría así:


Felixls Página 35

Notación de componentes

Vamos a utilizar la barra de herramientas superior, botón Notación esquemática o

"Schema Annotation"

Esta tarea como había dicho al comienzo del tuto es preferible hacer una única vez al

terminar el esquemático, ya que borrar por accidente las referencias puede dejar sin

sincronización el esquemático con el circuito impreso que estudiaremos más adelante.


Felixls Página 36

Con el signo de admiración están los item "delicados".

Al hacer click en Annotation, eeschema busca todos las referencias con el signo ? y va

numerando de acuerdo a Order en la página actual o en todo el esquemático.

Es importante además llenar los datos del esquemático para tener una referencia


Felixls Página 37


Felixls Página 38

Estado 3:


Felixls Página 39

Verificación de reglas eléctricas de esquemático

La verificación de las reglas eléctricas del esquemático nos aydarán a verificar que

conección están bien y cuales no.

Para ejecutar entonces el ERC pulsamos en su icono que está en la barra superior:

Desde aquí pulsamos en Test Erc

Posibles errores y causas

"Item not annotated: #FLG?" Falta definir la referencia de algún componente, ver

tema siguiente

"Warning Pin input Unconnected Un pin quedó al "aire", usar la bandera de no

conección

"Warning Pin power_in not driven

(Net XX)."

Falta agregar una "bandera de alimentación"

PWR_FLAG.


Felixls Página 40

Generando la Netlist

Desde este asistente vamos a generar la información de esquemático, sus cables y

componentes que pasan a ser pistas y módulos de pcb, respectivamente.

La netlist normalmente se guarda con el nombre del proyecto y la extensión ".net"


Felixls Página 41

Este es un estracto de la netlist generada para nuestro esquemático.


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Código: # EESchema Netlist Version 1.1 created Fri 30 Oct 2009 10:16:57 PM

ART

(

( /4AEB7905 $noname U2 CD4094 {Lib=CD4094}

( 1 +5V )

( 2 N-000008 )

( 3 N-000001 )

( 4 ? )

( 5 ? )

( 6 ? )

( 7 N-000002 )

( 8 VSS )

( 9 ? )

( 10 ? )

( 11 N-000005 )

( 12 N-000017 )

( 13 N-000006 )

( 14 N-000016 )

( 15 +5V )

( 16 +5V )

)

( /4AEB4345 $noname U1 LCD_HD44780 {Lib=LCD_HD44780}

( 1 VSS )

( 2 +5V )

( 3 N-000010 )

( 4 N-000002 )

( 5 VSS )

( 6 N-000020 )

...

Si vemos bien, en esta sección están las conecciones de nuestro CD4094:

( /4AEB7905 $noname U2 CD4094 {Lib=CD4094}

( 1 +5V )

( 2 N-000008 )

( 3 N-000001 )

( 4 ? )

( 5 ? )

( 6 ? )

( 7 N-000002 )

( 8 VSS )

( 9 ? )

( 10 ? )

( 11 N-000005 )

( 12 N-000017 )

( 13 N-000006 )

( 14 N-000016 )

( 15 +5V )

( 16 +5V )

)

La primer columna sería el número de pin del integrado, y al lado está el nombre de la


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net, como en muchos casos no hemos asignado nombre KiCAD lo generó como N-

XXXXX.

Asociando vista lógica con la física (footprints)

Es hora de afrontar un poco más la realidad, como decía mi profesor de filosofía:

"Ud vio a la mujer?, seguramente que no, Ud. vio a Penelope Cruz, Luciana Salazar, Doña Rosa,

etc, pero a 'la mujer', no, ya que es un modelo, una abstracción de la mente..."

mientras yo pensaba "y... por qué Penelope Cruz no es "la mujer"?

Resulta que nuestro primer componente, la malechora resistencia encontrada como R en la

biblioteca devices, no existe en la vida real, existen resistencias de muchos tipos y tamaños:

Para asistirnos en esta tarea, tenemos a Cvpcb:


Felixls Página 44

La información sobre que tipo de módulo a usar está a la derecha de su ventana, podemos

tener una vista previa de la disposición y forma de pad y una vista 3D del componente (si está

disponible la información).


Felixls Página 45

Cada módulo muchas veces tiene una nomenclatura que intenta explicar sus características

físicas.

Asociamos entonces los módulos uno a uno realizando un doble-click en el elemento que

corresponde, pero....

Nuestro LCD no tiene módulo , bueno, no queda otra que explicar entonces...

Creación de módulos


Felixls Página 46

Abrimos PCBnew y luego pulsamos en la barra superior el botón "Open module editor"

Desde esta ventana es posible modelar el footprint del LCD.

Otra vez la página en blanco (en realidad negra)

Empecemos de a poco, pulsamos en Nuevo módulo o "New Module".


Felixls Página 47

Les presento a mi hermanita menor, la llamo así porque es chiquita y tiene pocos

componentes

Lo primero que tenemos que establecer para el diseño tanto de componentes como para el

circuito impreso posterior es la grilla, la misma viene por defecto en pulgadas, aunque puede

cambiarse a milímetros


Felixls Página 48

Le pedimos a mi hermana un pad y para ello pulsamos en "Agregar un pad".

Con estos valores vamos a crear el conector para el LCD con forma elíptica.

Mi plan es hacer una placa muy chica, donde el LCD no va montado necesariamente sobre la


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placa ya que puede tener un pinout no compatible.

Al terminar de agregar el primer Pad, agregamos el resto y veremos que se crea con las

mismas propiedades y los pines se van numerando automáticamente (cool he )

Lo salvamos de un corte de luz

en nuestra biblioteca "mis-modulitos.mod"


Felixls Página 50

Cerramos la ventana del editor y la de PCBnew.

Volvemos, como perrito arrepentido a CVpcb. Para poder ver nuestra nueva biblioteca usamos

el menu Preferences/Configuration:


Felixls Página 51

Ahora podemos ver que nuestro módulo aparece en la lista y lo podemos asignar al

componente LCD_HD44780

CVpcb graba esta información de asociación junto a la netlist.


Felixls Página 52

Importación de componentes y módulos de Eagle

Tal vez nos encontramos con la necesidad de importar componentes ya creados en Eagle, si

bien la creación de componentes en KiCAD la considero una pavada, bueno, es siempre bueno

romper con esa hoja en blanco con algo de trabajo ya realizado, no? .

Procedamos entonces, desde Eagle 5.6, en versión gratuita (con las limitaciones conocidas

), vemos que el componente 4094 ya está en la biblioteca 40xx.lbr

No sé Uds, pero como que no tiene el mismo gustito que te venga ya el integrado "de fábrica"

a hacerlo uno mismo...

Nos paramos entonces sobre la biblioteca y le damos click derecho...


Felixls Página 53

En este paso vamos al menu File/Run

Aquí vamos a necesitar el archivo que adjunto junto a este tutorial

eagle2kicad-0.9b.ulp

http://www.ucontrol.com.ar/forosmf/explicaciones-y-consultas-tecnicas/diseno-de-circuitos-impresos-con-kicad/?action=dlattach;attach=2667


Felixls Página 54

Elegimos este script de exportación

Nos aparece una ventanita "Eagle: Export to KiCAD, versión 0.9" si no aparece, cuanto lo siento

amigo!

Elegimos la carpeta de destino y el nombre que va a tener la biblioteca


Felixls Página 55

Al terminar nos va a crear el .lib y .mod con nuestro componente para esquemático y el

módulo respectivamente.

Para usar o ver lo que exportamos, vamos a eeschema, abrimos la configuración y agregamos

la biblioteca del desktop


Felixls Página 56


Felixls Página 57

Pulsamos en el selector de componentes a editar

Primero nos va a pedir que especifiquemos que biblioteca queremos seleccionar


Felixls Página 58

Luego aparecerán todos los componentes que importamos en dicha bibliotequita


Felixls Página 59


Felixls Página 60

Elegimo el 4094 y listo el pollo, pelada la gallina.


Felixls Página 61

Creando el circuito impreso - PARTE I

Originalmente, cada componente electrónico tenía patas de alambre, y el circuito impreso

tenía orificios taladrados para cada pata del componente. Las patas de los componentes

atravesaban los orificios y eran soldadas a las pistas del circuito impreso. Este método de

ensamblaje es llamado through-hole ( "a través del orificio", por su nombre en inglés). En

1949, Moe Abramson y Stanilus F. Danko, de la United States Army Signal Corps desarrollaron

el proceso de Autoensamblaje, en donde las patas de los componentes eran insertadas en una

lámina de cobre con el patrón de interconexión, y luego eran soldadas. Con el desarrollo de la

laminación de tarjetas y técnicas de grabados, este concepto evolucionó en el proceso

estándar de fabricación de circuitos impresos usado en la actualidad. La soldadura se puede

hacer automáticamente pasando la tarjeta sobre un flujo de soldadura derretida, en una

máquina de soldadura por ola.

Sin embargo, las patas y orificios son un desperdicio. Es costoso perforar los orificios, y el largo

adicional de las patas es eliminado. En vez de utilizar partes through-hole, a menudo se utilizan

dispositivo de montaje superficial.

La tecnología de montaje superficial fue desarrollada en la década de 1960, ganó impulso en

Japón en la década de 1980, y se hizo popular en todo el mundo a mediados de la década de

1990.

Los componentes fueron mecánicamente rediseñados para tener pequeñas pestañas metálicas

que podían ser soldadas directamente a la superficie de los circuitos impresos. Los

componentes se hicieron mucho más pequeños, y el uso de componentes en ambos lados de

las tarjetas se hizo mucho más común, permitiendo una densidad de componentes mucho

mayor.

El montaje superficial o de superficie se presta para un alto grado de automatización,

reduciendo el costo en mano de obra y aumentando las tasas de producción. Estos dispositivos

pueden reducir su tamaño entre una cuarta a una décima parte, y su costo entre la mitad y la

cuarta parte, comparado con componentes through hole.

Composición física

La mayoría de los circuitos impresos están compuestos por entre una a dieciséis capas

conductoras, separadas y soportadas por capas de material aislante (sustrato) laminadas

(pegadas) entre sí.

Las capas pueden conectarse a través de orificios, llamados vías. Los orificios pueden ser

electorecubiertos, o se pueden utilizar pequeños remaches. Los circuitos impresos de alta

densidad pueden tener vías ciegas, que son visibles en sólo un lado de la tarjeta, o vías

enterradas, que no son visibles en el exterior de la tarjeta.


Felixls Página 62

Creando el circuito impreso - PARTE II

Del panel de ejecutables de KiCAD abrimos PCBnew

A la derecha tenemos a nuestra nueva mejor amiga, la barra de herramientas para pcb

En la parte superior está la barra con las funciones más importantes de PCBnew, nos permitirá

leer la netlist, verificar el diseño, hacer un autorouting, etc.


Felixls Página 63

Hacemos click en el botón leer netlist, y nos aparecerá el NetList Dialog:

Al pulsar en el botón Read Current Netlist nos encontraremos con un lindo error!

"Component[Ux]: footprint <xxxx> not found", antes de que digas WTF? , explico, el

problema se debe a que todavía no está configurado en PCBnew nuestra biblioteca.


Felixls Página 64

Para configurar la biblioteca vamos a Preferences/Library, y agregamos a mis-modulitos.mod,

luego le damos a Save Cfg

Volvemos a leer la netlist, y en el borde superior izquierdo de la pantalla aparecerán todos

nuestros módulos uno arriba del otro


Felixls Página 65

Con este montón de módulos podríamos tomarnos el trabajo de moverlos a mano, o

podríamos seguir leyendo y ver que alguien pensó en algo para hacernos más felices

Autoplacement

KiCAD puede optimizar el diseño al intercambiar la posición de las partes para reducir el largo

de las pistas de cobre. Detecta automáticamente las patas de alimentación de los dispositivos,

y generan pistas o vías al plano de alimentación o conductor más cercano.

Para empezar definiremos el tamaño de nuestra placa de circuitos, vamos al combo que dice

"Copper" o "Cobre" y elegimos "Edge_Pcb"

Con la ayuda de nuestra amiga de la derecha dibujamos lineas y tomamos medidas con la

reglita.


Felixls Página 66

Una vez que terminamos pulsamos el botón de la barra superior "Autoplacement" y luego

pulsamos sobre cualquier parte el botón derecho del ratón y elegimos la opción "Autoplace All

modules"


Felixls Página 67

Luego de llevar el procesador casi al 90% y trabajar durante un rato moviendo los

componentes para tener ratsnet lo más cortas posibles nos deja todos los componentes

dentro de nuestra plaquita:

Los movemos a voluntad o conveniencia...


Felixls Página 68

Acomodamos las referencias para que se puedan leer correctamente (así como los valores)

Esto también es importante, aunque no lo parezca, sobre todo si vamos a imprimir y luego

intentar leer las referencias en el momento del montaje o si estamos haciendo serigrafía de la

parte de componentes, etc.


Felixls Página 69

Al terminar de acomodar todo podría quedar así:

Autorouting

Se trata de rutear cada nodo en la lista de pistas-pines, encontrando secuencias de conexión

en las capas disponibles.

El problema de ruteo es equivalente al problema del vendedor viajero, y es por lo tanto NP-

completo, y no se presta para una solución perfecta. Un algoritmo práctico de ruteo

(normalmente se usa algoritmos genéticos de Inteligencia Aritificial) es elegir la pata más

lejana del centro de la tarjeta, y luego usar un algoritmo codicioso para seleccionar la siguiente

pata más cercana con la señal del mismo nombre.

Después del ruteo automático, usualmente hay una lista de nodos que deben ser ruteados

manualmente.

Habilitamos el auto-ruteo desde la barra de arriba y luego le damos al botón derecho del ratón

sobre cualquier lado y usamos la opción "Autoroute All modules"


Felixls Página 70

Para nuestra sorpresa, o no , el "auto-ruteo" nos hizo un pcb a dos caras, a muchos no les

gusta esto porque se les hace difícil hacerlas (no se porque, es re-fácil, ... humm, se viene el

tuto de placas a dos caras? )

Para rutear a una cara vamos al menú Preferences/General


Felixls Página 71

Y seleccionamos en layers la capa 1.

Hay varias opciones muy útiles


Felixls Página 72

Bueno, este es el resultado del auto-ruteo.... no me gusta hacerlo así, siempre ruteo a

mano..

El lector tal vez advirtió que las pistas son un tanto finas, esto no es nada bueno.

Si no nos gusta el resultado, siempre se puede borrar seleccionando en bloque y luego con la

opcíon del click derecho, le damos a "Delete block" y dejamos seleccionada a la opción

"Include tracks" únicamente.


Felixls Página 73

Ahora las pistas están más gorditas


Felixls Página 74

Creando el circuito impreso - PARTE III

Ruteo manual

El método más complicado, a veces hasta se necesita un diazepam para hacerlas, pero

los resultados son mejores

Una ayuda, al ir llevando la pista y necesitar hacer una vía para rutear por la cara

superior se puede usar con el teclado la tecla page-up y para volver al cobre page-down


Felixls Página 75

Al final podemos llenar las "islas" restantes con zonas no conectadas a una net.


Felixls Página 76

Vista 3D del circuito terminado


Felixls Página 77


Felixls Página 78

Fotos del circuito terminado


Felixls Página 79

FIN

Espero que le sirva a alguien, por cualquier duda o comentario los invito a:

http://www.ucontrol.com.ar/forosmf/explicaciones-y-consultas-tecnicas/diseno-de-circuitos-

impresos-con-kicad-comentarios-y-consultas/

saludos.

Felixls.

Autor: Felixls

Versión: 1.00

Web de origen:

http://sergiols.blogspot.com

Portado a PDF por Meta:

http://electronica-pic.blogspot.com

http://www.ucontrol.com.ar/forosmf/explicaciones-y-consultas-tecnicas/diseno-de-circuitos-impresos-con-kicad-comentarios-y-consultas/

http://www.ucontrol.com.ar/forosmf/explicaciones-y-consultas-tecnicas/diseno-de-circuitos-impresos-con-kicad-comentarios-y-consultas/

http://sergiols.blogspot.com/

http://electronica-pic.blogspot.com/

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