KiCad Tutorial – Pcbnew – Rastereinstellungen und Platinenumrandung

Gültig für die Version 4016 (2013-05-16)

Diese Artikel-Reihe beschäftigt sich mit dem Programm KiCad, einem Tool zu Erstellung von Schaltplänen und dem Entwurf von Leiterplatten. Diese Software ist kostenlos, völlig ohne Beschränkungen und sie wird ständig weiterentwickelt.

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Heute machen wir den nächsten großen Schritt zur selbst gestalteten Leiterplatte – wir starten Pcbnew. Dies ist das eigentliche Leiterplatten-Konstruktionsprogramm, mit dem wir die Bauteile platzieren und Leiterbahnen zeichnen werden. Zu Beginn möchte ich erstmal einige grundlegende Funktionen erklären und Voreinstellungen darstellen, damit die Leiterplatte am Ende auch wirklich gut wird.

Start von Pcbnew

Der erste Start kann nur aus dem Schaltplan heraus erfolgen. Dafür reicht ein Klick auf die entsprechende Schaltfläche in der oberen Werkzeugleiste.

Pcbnew - Pcbnew starten

Pcbnew – Pcbnew starten

KiCad merkt, dass es noch keine Leiterplatten-Datei zum Schaltplan gibt. Daher erscheint zu Beginn immer eine Nachricht, die genau darauf hinweist. Ein Klick auf „OK“ quittiert diese Information und das Fenster schließt sich wieder.

Pcbnew - Die erste Meldung

Pcbnew – Die erste Meldung

Der Aufbau von Pcbnew

Das Pcbnew-Fenster gliedert sich in sechs Bereiche auf (sieben, wenn die Menüleiste ganz oben mitgezählt wird). Ich werde in diesem Artikel nicht explizit auf jedes Werkzeug eingehen, da die Funktionen sowieso erklärt werden, sobald sie gebraucht werden.

Pcbnew - Der Aufbau von Pcbnew
Pcbnew – Der Aufbau von Pcbnew

1 Obere Werkzeugleiste

Hier befinden sich die wichtigsten Funktionen für die KiCad-Einstellungen und Leiterplatten-Darstellung, sowie einige Standardfunktionen (Leiterplatte öffnen, speichern, drucken usw.)

2 Schnell-Einstellungen

In diesem Bereich können einige Dinge eingestellt werden, ohne extra ein Menü dafür öffnen zu müssen. Vor allem die Raster-Einstellungen (Grid) sind hier gut platziert.

3 Linke Werkzeugleiste

Schaltflächen zum Ein- und Ausblenden von Hilflinien, Raster, Flächen usw. befinden sich in diesem Bereich.

4 Zeichnungsfenster

An dieser Stelle wird die Leiterplatte gezeichnet. Grundsätzlich wird ein Rahmen eingeblendet mit Feldern für den Zeichnungsnamen, Datum der letzten Speicherung, etc.

5 Rechte Werkzeugleiste

Diese Leiste beinhaltet vor allem Werkzeuge und Funktionen die zum Zeichnen der Leiterplatte verwendet werden.

6 Lagen- und Elementeliste

Diese Liste zeigt die verschiedenen Zeichnungslager (Layer), die hier direkt ausgewählt oder ein-/ausgeblendet werden können. Der Reiter Elemente listet die einzelnen Zeichnungselemente auf. Im Grunde funktionieren diese wie die Lagen.

Der Leiterplattenumriss

Ich beginne mit dem Platinenumriss. Für das GREETBoard-Projekt habe ich ein paar Standardgrößen definiert und diese Leiterplatte wird auf die kleinste Version passen. Das bedeutet, dass ein Umriss von 40 x 50 mm gezeichnet werden muss und hierfür möchte ich das Raster der Zeichnungsfläche anpassen.

Ändern des Gitterabstands

Aktuell weißt das Gitter (Grid) ein Abstandsmaß von 25 mil auf, was in der Schnell-Einstellungen-Leiste zu erkennen ist.

Pcbnew - Aktueller Gitterabstand

Pcbnew – Aktueller Gitterabstand

Aber woher weiß ich, dass es sich hierbei um mil handelt? Ganz einfach, in der linken Werkzeugleiste befinden sich die Schaltflächen um zwischen Inch und mm umzuschalten. Dabei ist 1 Inch = 1000 mil (von lat. millesimus) und 1 mil = 25,4µm.

Pcbnew - Aktuelle Maßeinheit

Pcbnew – Aktuelle Maßeinheit

In einem ersten Impuls hätte ich, mit einem Klick auf die entsprechende Schaltfläche, zuerst die Maßeinheit auf mm eingestellt. Das wäre auch gar nicht falsch, es ist einfach nur nicht notwendig um das Raster auf einen metrischen Wert einzustellen. Ich werde später erklären warum. Stattdessen klicke ich als nächstes, in der obersten Menüleiste auf das Dropdown-Menü „Dimensions“ (das muss wohl noch übersetzt werden ;)) um dort den Menüpunkt „Raster“ auszuwählen.

Pcbnew - Die Rasterschaltfläche

Pcbnew – Die Rasterschaltfläche

Im Fenster „Grid Properties“ (dt. Gitter-Eigenschaften) wird die Einheit auf Millimeter eingestellt. Das ist ein Grund, warum die vorherige Umschaltung auf Millimeter nicht notwendig war. Anschließend werden die gewünschten Gitterabstände  in die rot umrandeten Felder eingetragen und die Eingaben mit OK bestätigt.

Pcbnew - Gitter-Eigenschaften

Pcbnew – Gitter-Eigenschaften

Ein Blick auf die Zeichenfläche zeigt keine Veränderung. Das ist auch richtig, da in der Schnell-Einstellungen-Leiste der Grid-Wert noch immer auf 25,0 steht. Deshalb klicke ich auf das Feld um wähle im Drop-Down-Menü den Eintrag „Benutzerdef. Raster“.

Pcbnew - Einstellen des Gitterabstands

Pcbnew – Einstellen des Gitterabstands

Die Auswahl wird gespeichert und das Raster wird entsprechen verändert. Wie auf dem folgenden Bild zu sehen ist, wird „Benutzerdef. Raster“ als Rastermaß angezeigt und kein wirkliches Maß. Das ist der zweite Grund, warum zuvor nicht auf Millimeter umgeschaltet werden musste 😉

Pcbnew - Eingestelltes Gitter

Pcbnew – Eingestelltes Gitter (Vergrößerte Ansicht empfohlen)

Das schöne an dieser Methode ist, dass der Mauszeiger nur noch zwischen den Rasterpunkten springen kann. Somit sitzt der Umriss bei jeder neuen Leiterplatte immer an der gleichen Stelle. Das wird vor allem dann sehr interessant, wenn mehrere Leiterplatten zu einer größeren zusammengesetzt werden. Stimmen dann die Umrisse nicht gut übereinander ist der Frust vorprogrammiert. So ist ein Verschieben, beim Zusammensetzten, sehr leicht.

Zeichnen des Umrisses

In der Lagenübericht (ganz rechts) ist zu Beginn immer die Lager „B.Cu“ angewählt. Dies ist an dem kleinen Dreieck vor dem farbigen Kasten zu erkennen. Für den Leiterplattenumriss gibt es eine spezielle Lage mit dem Namen „Edge.Cuts“, ich wähle diese mit einem Klick auf den Namen an.

Achtung: Ein Klick auf das Häkchen blendet die Lage aus. Also nicht verwechseln! 😉

Pcbnew - Lage des Platinenumrisses auswählen

Pcbnew – Lage des Platinenumrisses auswählen

Die aktuelle Lage ist auch in der oberen Werkzeugleiste zu sehen.

Pcbnew - Die ausgewählte Lage in der oberen Werkzeugleiste

Pcbnew – Die ausgewählte Lage in der oberen Werkzeugleiste

Die Lage ist ausgewählt, dann fehlt nur noch das richtige Zeichnungs-Werkzeug. Dieses befindet sich in der rechten Werkzeugleiste. Mit einem Klick auf die Schaltfläche geht es weiter.

Pcbnew - Die Schaltfläche für grafische Linien

Pcbnew – Die Schaltfläche für grafische Linien

Da der Mauszeiger sowieso nur von Rasterpunkt zu Rasterpunkt springen kann, ist die Linie schnell gezeichnet. Mit einem Doppelklick wird die Zeichnung beendet. Das Ergebnis sollte ein rechteckiger Kasten sein.

Pcbnew - Zeichnen des Umrisses

Pcbnew – Zeichnen des Umrisses

Bevor ich diesen Artikel beende möchte ich noch ein paar Worte zum Umriss verlieren. Es stellt sich doch die Frage wofür diese spezielle Umrisslage gut ist, oder nicht? Nun, es gibt zwei wichtige Funktionen. Zum einen zeigt sie den Rahmen des Projekts, was auch irgendeine andere Linienart zeigen könnte. Zum anderen ist sie wichtig wenn Kupferflächen eingefügt werden, da nur diese Linienart der Kupferfläche den zu füllenden Bereich aufzeigen kann.

Pcbnew - Der fertige Leiterplattenumriss

Pcbnew – Der fertige Leiterplattenumriss

Eine gute Vorbereitung ist das A und O einer guten Leiterplatte. Ich habe gezeigt wie Pcbnew aufgebaut ist, wie das Raster eingestellt werden kann und wie der Leiterplattenumriss gezeichnet wird. Im nächsten Artikel geht es mit den Vorbereitungen weiter. Dort werde ich über Bemaßungen und Design-Regeln schreiben.

Wieder ist ein kleiner Baustein der Tutorial-Reihe fertig und ich hoffe, dass die Informationen dem ein oder anderen weiterhelfen konnten. Wenn ihr Fragen habt oder Dinge unklar sind, dann schreibt mir einen kurzen Kommentar.

Alles Gute, Timo

 

 

 

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