Comience con Kicad - Diagrama esquemático: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Kicad es una alternativa gratuita y de código abierto a los sistemas CAD para PCB comerciales, no me malinterpreten, EAGLE y similares son muy buenos, pero la versión gratuita de EAGLE a veces se queda corta y la versión para estudiantes dura solo 3 años, por lo que Kicad es un excelente elección para estos casos.

Un poco de historia sobre Kicad

"KiCad es un paquete de software de código abierto para Electronic Design Automation (EDA). Los programas manejan la captura esquemática y el diseño de PCB con salida Gerber. El paquete se ejecuta en Windows, Linux y macOS y tiene licencia GNU GPL v3"

Algunas de las instituciones que apoyan el desarrollo de Kicad son:

• Universidad de Grenoble y GIPSA-lab
• SoftPLC
• CERN
• La Fundación Raspberry Pi
• Arduino LLC
• GleSYS
• Electrónica Digi-Key
• AISLER

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Kicad es una alternativa libre y de código abierto a los sistemas de CAD para PCB comerciales, no me malinterpretar EAGLE y similares son muy buenos pero la versión gratis de EAGLE a veces queda corta y la versión para estudiante dura solo 3 años, por lo que Kicad es una excelente opción para estos casos.

Algunas de las instituciones que apoyan el desarollo de Kicad son:

• Universidad de Grenoble y GIPSA-lab
• SoftPLC
• CERN
• La Fundación Raspberry Pi
• Arduino LLC
• GleSYS
• Electrónica Digi-Key
• AISLER

Paso 1: obtén Kicad

Espero que esta sea una serie de 3 instructables donde se mostrará desde el diseño del diagrama esquemático hasta la realización del diseño de la PCB.

Primero tienes que descargarlo de su sitio web oficialhttps://kicad-pcb.org/download/

La versión utilizada para este tutorial es 5.0.2, por lo que después de un tiempo la ubicación de ciertos elementos puede cambiar.

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

Primero hay que descargarlo desde su página oficial

kicad-pcb.org/download/

La versión utilizada para este tutorial es la 5.0.2, por lo que pasado algún tiempo la ubicación de ciertos elementos pueda cambiar.

Paso 2: nuevo proyecto

Esta es la ventana que encontrarás cuando inicies Kicad, en mi caso tiene esta apariencia porque estoy usando KDE Plasma Spin de Fedora 29 y he instalado un tema diferente.

Para iniciar un nuevo proyecto ve a Archivo> Nuevo> Proyecto o Ctrl + N, que te pedirá un nombre y una ubicación para guardar el proyecto, una vez terminado este tendrá una imagen similar a la imagen.

Los archivos se clasifican de la siguiente manera:

• Aquellos con extensión.kicad_pcb son los diseños de placa PCB
• Los que tienen la extensión.sch son los archivos de los diagramas esquemáticos.

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Esta es la ventana con la que se encontrarán al iniciar Kicad, en mi caso tiene esta apariencia por que estoy usando la Spin KDE Plasma de Fedora 29 y tengo instalado un tema distinto.

Para iniciar un nuevo proyecto se va a Archivo> Nuevo> Proyecto o en su defecto Ctrl + N, con el cual nos pedirá un nombre y una ubicación para guardar el proyecto, una vez terminado esto tendremos una imagen parecida a la imagen.

Los archivos se clasifican de la siguiente forma:

• Los que tienen extensión.kicad_pcb son los diseños de la placa PCB
• Los que tienen extensión.sch son los archivos de los diagramas esquemáticos.

Paso 3: crear un diagrama esquemático

Comenzamos haciendo doble clic en el archivo.sch, que abrirá el eschema para editarlo.

Algunas cosas importantes, en el lado izquierdo de la pantalla hay dos botones uno con "in" para trabajar en pulgadas y otro "mm" para trabajar en milímetros, para el diagrama esquemático no es tan importante esto, pero es para llevarlo en cuenta a la hora de trabajar en el diseño de la pcb.

El circuito a trabajar es un 555 astable.

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

Algunas cosas importantes, en la parte izquierda de la pantalla existen dos botones uno con "in" para trabajar en pulgadas y otro "mm" para trabajar en milímetros, para el diagrama esquemático no es tan importante esto, pero es para que lo tomen en cuenta al trabajar el diseño del pcb.

El circuito que se trabajará es un 555 astable.

Paso 4: Atajos de Kicad

Para trabajar en Kicad puedes usar atajos de teclado, los cuales recomiendo ampliamente, algunos de los que usaremos son los que se muestran en la imagen.

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Para trabajar en Kicad se pueden utilizar atajos de teclado, los cuales recomiendo encarecidamente, algunos de los que usaremos son los que se muestran en la imagen.

Paso 5: agregar componentes

Para agregar componentes simplemente use el atajo "A" el cual le mostrará la siguiente ventana donde debe escribir en el cuadro de búsqueda el nombre del componente que desea usar, en el caso de diodos, resistencias, capacitores e inductores solo coloque las letras D Aparecerán, R, C y L y el componente genérico al que podrá asignar el valor que desee.

Para realizar este circuito necesitaremos:

• 3R 330
• 1R 10K
• 2 LED
• 1 C 10n
• 1 taza 100u
• 1 IC 555
• 1 enchufe 8 pines
• 1 bloque de terminales 2 pines

Las imágenes mostrarán cómo se buscaron los componentes para agregarlos. En el caso de los terminales VCC y GND agregaremos tantos como necesitemos

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Para agregar componentes simplemente se utiliza el atajo “A” el cual muestra la siguiente ventana en se deberá escribir en la caja de búsqueda el nombre del componente que se desee utilizar, en el caso de los diodos, resistores, capacitores e inductores basta con colocar las letras D, R, C e L y aparecer el componente genérico al cual se le puede asignar cualquier valor que queramos.

Para realizar este circuito necesitaremos:

• 3R 330
• 1R 10K
• 2 LED
• 1 C 10n
• 1 taza 100u
• 1 IC 555
• 1 zócalo 8 pinos
• 1 Bloque de terminales 2 pinos

En las imágenes se mostrarán como es que se buscarán los componentes para agregarlos. En el caso de los teminales VCC y GND agregaremos tantos como necesitemos.

Paso 6: reorganizar los componentes y comenzar a conectarlos

Luego moveremos las piezas con "M" para colocarlas de manera similar a la imagen, si lo necesitamos podemos rotar el elemento con "R" mientras lo estamos moviendo.

Para cambiar el valor de la etiqueta del componente, simplemente coloque el puntero sobre el componente y presione "L" que abrirá una ventana donde podemos cambiar el valor de la etiqueta del componente.

Para comenzar a conectar los componentes use el atajo "W", si por alguna razón inicia el cable de una vez se puede cancelar presionando ESC, esto procede a replicar el diagrama que se muestra arriba.

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

Para cambiar el valor de la etiqueta del componente basta con colocar el puntero sobre el componente y presionar "L" el cual abrirá una ventana donde podremos cambiar el valor de la etiqueta del componente.

Para empezar a conectar los componentes se utiliza el atajo "W", si por alguna razón se inicia el cable de una vez se puede cancelar presionando ESC, con esto se procede a replicar el diagrama mostrado anteriormente.

Paso 7: errores de conexión

Un error común es la mala conexión de los componentes, como se puede ver en los pines de los dispositivos en los que puede haber alguna conexión están marcados con un pequeño círculo, cuando la conexión se realiza correctamente este desaparece.

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Un error común es la mala conexión de los componentes, como pueden observar en los pines de los dispositivos en los que pueden existir conexión están marcados con un pequeño círculo, cuando la conexión se realiza correctamente este desaparece.

Paso 8: Pines ocultos

Como puede ver el 555 integrado no tiene terminales para conectar VCC y GND esto se debe a que estos terminales están ocultos, para mostrarlos solo haga clic en el botón de la barra lateral izquierda que muestra un componente con un borde rojo y dos líneas blancas o en Ver> Mostrar pines ocultos.

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Como se puede observar el integrado 555 no posee terminales para conectar VCC y GND esto es por que dichas terminales estan ocultas, para mostrarlas basta con hacer clic en el botón situado en la barra lateral izquierda que muestra un componente con borde rojo y dos lineas blancas o en Ver> Mostrar pines ocultos.

Paso 9: Verifique si todo está bien

Para comprobar que las conexiones se han realizado satisfactoriamente, proceda a comprobar las reglas eléctricas del diagrama, lo cual se hace presionando el botón rojo del insecto en la barra superior del programa o en Inspeccionar> Verificador de Reglas Eléctricas (ERC), que muestra la ventana en la primera imagen. Para ejecutarlo basta con hacer clic en "ejecutar" y en caso de encontrar errores los indicará con una flecha (verde en mi caso) y aparecerán listados en esa ventana.

El error más común que aparece es el siguiente:

• ErrType (3): Pin conectado a algunos otros pines pero no pin para conducirlo

  @ (73,66 mm, 54,61 mm): la clavija 1 (entrada de alimentación) del componente # PWR01 no está activada (red 4)

• ErrType (3): Pin conectado a algunos otros pines pero no pin para conducirlo

  @ (73,66 mm, 95,25 mm): la clavija 1 (entrada de alimentación) del componente # PWR07 no está activada (red 8)

Lo que quiere decir que el programa como tal desconoce cuál es la fuente de alimentación del circuito y que las banderas VCC y GND no aportan más información que la de unir los puntos que están conectados como una sola red, corregir eso y decirle al programa lo que requiere necesitamos agregar dos PWR_Flag estos se agregan como cualquier otro componente y se conectan a VCC, luego este se presiona nuevamente "ejecutar" en el ERC y estas advertencias deberían haber desaparecido.

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

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Para revisar que las conexiones se han realizado de forma satisfactoria se procede a realizar un chequeo de las reglas eléctricas del diagrama, el cual se realiza presionando en el botón del insecto rojo en la barra superior del programa o en Inspeccionar> Analizador de reglas eléctricas (ERC), el cual nos muestra la siguiente ventana.

Para ejecutarlo basta con hacer clic en “run” y en caso de encontrar errores los señalará con una flecha (verde en mi caso) y aparecerán listados en esa ventana.

El error más común que aparece es el siguiente:

• ErrType (3): Pin conectado a algunos otros pines pero sin pin para conducirlo

  @ (73,66 mm, 54,61 mm): la clavija 1 (entrada de alimentación) del componente # PWR01 no está activada (red 4)

• ErrType (3): Pin conectado a algunos otros pines pero sin pin para conducirlo

  @ (73,66 mm, 95,25 mm): la clavija 1 (entrada de alimentación) del componente # PWR07 no está activada (red 8)

El cual significa que el programa como tal no sabe cual es la fuente de energía del circuito ya que las banderas VCC y GND no aportan información alguna mas que unir los puntos a los que son conectados como una sola red, para corregir eso e indicar al programa lo que requiere necesitamos agregar dos PWR_Flag estas se agregan como cualquier otro coponente y conectarlas a VCC, luego de esto se vuelve a presionar “run” en el ERC y estas advertencias indica de haber desaparecido.

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