Kurs EAGLE #2 - tworzenie schematu

We wcześniejszym poradniku pokazałem jak skonfigurować program, aby w tej cześć kursu pracowało nam się lepiej. W tym poradniku zaczniemy już projektować schemat. Pokaże wam jak zaprojektować przejrzysty schemat oraz z jakich narzędzi korzystać, aby ułatwić sobie z nim prace.

Na początku tego kursu chcę omówić funkcję jakie daje nam program eagle. Wróćmy zatem do otwartego okna projektowania schematu.

Okno projektowania schematu

•  Na zielono zaznaczyłem menu, które oferuje nam otwieranie plików, zapis, drukowanie, przybliżanie itd.
•  Na niebiesko zaznaczyłem menu, które służy do głównych operacji podczas tworzenia schematu lub płytki.
•  Na czerwono zaznaczyłem menu funkcyjne. W tym menu możemy szybko konfigurować narzędzie, którym pracujemy. A więc zaczynamy.

1. Opis narzędzi:

Wszystkie narzędzia, które tutaj opiszę znajdują się w lewym, niebieskim oknie, na powyższym zdjęciu.

1.  wyświetla informacje o danej części elektronicznej.
2.  pozwala na podgląd połączenia ścieżki. Przydatne, gdy ścieżki nie są połączone fizycznie ścieżką, a tylko nazwą.
3.  warstwy. Określają kolory ścieżek, opisów, nazw itd.
4.  za pomocą tego narzędzia możemy poruszać części elektroniczne oraz ścieżki. Klikając na PPM możemy obracać dany element.
5.  narzędzie kopiowania. Wybieramy to narzędzi i klikamy LPP na cześć, którą chcemy skopiować.
6.  tworzy odbicie lustrzane. Po wybraniu tego narzędzia i kliknięciu LPP na część elektroniczną, odwróci ją. Należy pamiętać, że podczas projektowania płytki działa ono trochę inaczej. Powoduje umieszczenie elementu na drugiej stronie PCB.
7.  pozwala na obrót zaznaczonej części elektronicznej.
8.  umożliwia zaznaczenie obszaru, który następnie można np. przemieścić.
9.  pozwala na szybkie zmiany. Częściej stosowane podczas projektowania płytki np. do poszerzenia już istniejących ścieżek.
10.  nożyczki. Zastosowanie takie samo, jak w każdym innym programie.
11.  pozwala na usuwanie ścieżek oraz części elektronicznych, ale tylko podczas tworzenia schematu.
12.  pozwala na przeszukiwanie bibliotek i dodawanie podzespołów elektronicznych.
13.  służy do zamiany części elektronicznej. Jeśli np. po wydrukowaniu okazuje się, że nasz kondensator ma inny rozstaw nóżek, wystarczy kliknąć w tą ikonkę, wówczas pojawi nam się okno szukania części, wybieramy inny kondensator i klikamy LPP na kondensator, który ma zostać zamieniony.
14.  za pomocą tego narzędzia możemy podmieniać układy składające się z co najmniej dwóch części np. spotykane przy wzmacniaczach operacyjnych.
15.  pozwala na zmianę nazwy części oraz ścieżek.
16.  pozwala na zmianę wartości części oraz ścieżek.
17.  jeśli nazwy lub wartości zagnieżdżają się, można za pomocą tego narzędzia je przesuwać.
18.  za pomocą tego narzędzia można tworzyć łuki na ścieżkach, poprzez edycję ścieżek, które już istnieją.
19.  podobne narzędzie do opisywanego powyżej. Jednakże, to pozwala na ścinanie kątów ostrych.
20.  otwiera okno z segmentami układu np. jeśli w jednej obudowie są umieszczone dwa układy.
21.  tym narzędziem możemy rysować linię. Również przerywaną. Narzędzie to nie służy do łączenia podzespołów elektronicznych!
22.  pozwala na wprowadzenie własnego tekstu.
23.  za pomocą tego narzędzia można tworzyć koła.
24.  identycznie jak wyżej, z tym, że tworzy pół koła. Na początku będziemy widzieć całe koło, dopiero po drugim kliknięciu na LPP przejdziemy w tryb rysowania pół kola.
25. tworzy tło o kątach prostych.
26.  identycznie, jak powyżej, ale pozwala na stworzenie dowolnego kształtu.
27.  tworzy magistrale.
28.  służy do łączenia podzespołów elektronicznych.
29.  tworzy węzły.
30.  dodaje etykietę.
31.  wyświetla listę z błędami.
32.  wyświetla listę z ostrzeżeniami.

a) Dodanie podzespołów elektronicznych 

W tym celu klikamy na ikonkę:  Pojawi nam się okno jak poniżej:

Lista z częściami 

Po lewej stronie mamy biblioteki, jak je dodawać, aktywować pokazywałem w pierwszym artykule. Po prawej stronie mamy podgląd na dany element elektroniczny: na schemacie oraz jak wygląda wizualnie, czyli podczas projektowania płytki. Poniżej mamy krótkie informację na temat podzespołu. Należy pamiętać, aby wybrać odpowiednią obudowę, ponieważ większość podzespołów elektronicznych występuje w kilku obudowach i różnych szerokościach nóżek np. kondensatory. Eagle dysponuje bardzo dużymi bibliotekami i czasami może być ciężko coś znaleźć. W tym celu możemy skorzystać z wyszukiwarki (czerwony prostokąt).

Korzystanie z wyszukiwarki 

Należy jednak pamiętać, aby przed i za szukanym słowem wstawić gwiazdkę ( * ) np. *mega8*. Jeśli nie dodamy gwiazdek szukany element elektroniczny nie zostanie znaleziony. Aby powrócić z powrotem do głównych bibliotek używamy ikonki: Jeśli nie będziemy korzystać z elementów SMD, możemy nad polem wyszukiwania odznaczyć elementy elektroniczne wykonane w technologi SMD oraz dodatkowo opis i podgląd. Potwierdzamy nasz wybór przyciskiem OK. Biblioteki mają opis w języku angielskim. Jeśli ktoś nie umiem angielskiego, może skorzystać z tłumacza google. Do tych celów jeszcze się nadaje ;) Zamiana części elektronicznej wygląda podobnie. Ale klikamy na ikonę i wybieramy naszą część. Następnie klikamy LPP na część, która chcemy podmienić.

b) Działania grupowe

Do poruszania, kopiowania grupowego służy narzędzie zaznaczania obszaru . Jednakże najpierw musimy wybrać którąś z czynności: przesuwania, kopiowania, obracania. Następnie wybieramy narzędzie do zaznaczania obszaru, klikamy PPM i wybieramy np. w przypadku poruszania move: group.

Działania grupowe 

c) Zagnieżdżanie nazw
W przypadku tworzenia dużych schematów często spotkamy się z zagnieżdżaniem nazw lub wartości elementów elektronicznych.

Nachodzące na siebie wartości kondensatorów 

Jak można zauważyć na powyższym zdjęciu, wartościowości dwóch kondensatorów nachodzą na siebie. Utrudnia to odczytanie wartości kondensatora C3. W tym przypadku korzystamy z narzędzia, które umożliwi nam przesuniecie nazw i wartości w dowolne miejsce Klikamy LPP na to narzędzie i następnie tym samym przyciskiem na daną część elektroniczną. Przy nazwie i wartości pojawią się krzyżyki. Teraz narzędziem do przesuwania klikamy w te krzyżyki i przesuwamy nazwę i/lub wartość w dowolne miejsce.

Przemieszczanie w dowolne miejsce wartości kondensatorów

d) Dodanie segmentów 

Niektóre podzespoły elektroniczne w celu ułatwienia pracy, podzielone są na segmenty np. LM358, który pod swoją obudową mieści dwa wzmacniacze operacyjne: A i B. Można wykorzystać jeden z nich, wówczas drugi można usunąć z schematu. Jak można zauważyć na poniższym zdjęciu, układ ten nie ma również nóżek do podłączenia zasilania. Aby dodać segment lub nóżki zasilania wybieramy narzędzie invoke , klikamy LPP na układ np. LM358. Pokaże nam się okno, gdzie możemy dodać następną część układu lub nóżki od zasilania. Wybieramy pozycję z okna i dodajemy do schematu.

Dodawanie segmentów - na przykładzie LM358

e) Szukanie połączeń

W przypadku stosowania połączeń po nazwie, magistrali można łatwo się zgubić. W tym celu możemy skorzystać z narzędzia, które podświetli nam połączenia.

Korzystanie z funkcji szukania połączeń

Wybieramy narzędzie podświetlania i klikamy LPP na interesującą nas ścieżkę. Druga część ścieżki zostanie podświetlona.

2. Rodzaje połączeń 

Eagle pozwala na różnego rodzaje połączeń. Poniżej opiszę różne sposoby łączenia podzespołów elektronicznych. Rodzaj połączeń zależy od skomplikowania układu. Należy jednak pamiętać, aby połączenia nie wyglądały w taki sposób:

Przykład jak nie należy robić połączeń 

Co jest nie tak?

•  Punkty łączenia (czerwone) powinny być oddzielone co najmniej jedną ścieżką (zieloną). I w taki sposób, aby od razu przy punkcie połączenia ścieżka nie była pod kątem 90'.
•  Zielone kółeczka oznaczają węzły na schemacie i służą do rozgałęzienia ścieżki, nie do upewnienia się, że część jest połączona. Często takie "cuda" tworzą początkujący, którzy korzystają z narzędzia WIRE - to narzędzie nie służy do rysowania ścieżek. Dlatego nie zawsze łączy podzespoły.
•  Punkty zasilania VCC powinny być skierowane w górę, a GND w dół.

a) Połączenie fizyczne 

Zwykłe połączenie ścieżką co najmniej dwóch podzespołów elektronicznych.

Połączenie fizyczne 

Do łączenia podzespołów elektronicznych służy narzędzie NET . Niektórzy używają narzędzia WIRE - to narzędzie nie służy do łączenia elementów. NET automatycznie łączy nóżki układu z ścieżką, nawet jeśli w nią nie trafimy. Dzięki czemu mamy pewność, że układ jest podłączony. Również automatycznie tworzy węzły. Tego typu połączenia najlepiej jak mają ostre krawędzie - bez ścienia i zaokrąglania rogów. Schemat to nie mozaika, ma być po prostu czytelny. Jeśli ktoś jednak chciałby zmienić sposób układania ścieżki, można wybrać z górnego menu lub klikając PPM.

b) Podłączenie zasilania 

Do podłączenia zasilania można użyć symboli, które znajdują się w bibliotekach: supply 1, supply2.

Przykład połączenia zasilania

Aby zostały prawidłowo podłączone podczas projektowania płytki, muszą mieć taką samą nazwę np. VCC to nie to samo co VCC1. Punkty dodatnie kierujemy w górę, a ujemne w dół.

c) Magistrala

Kolejnym, przydatnym narzędziem do łączenia podzespołów elektronicznych jest magistrala. Pozwala na poprowadzenie wielu połączeń w jednej linii, dzięki czemu schemat staje się czytelniejszy.

Rysowanie magistrali 

Na początku wybieramy narzędzie BUS i rysujemy ścieżkę. Tą ścieżkę proponuję rysować w taki sposób, aby nie miała ostrych krawędzi. Magistrala wyróżnia się niebieskim kolorem.

Nadanie nazw połączeń magistrali 

Wybieramy narzędzie do zmiany nazwy , klikamy LPP na magistralę. Możemy stworzyć jedną lub kilka grup, grupy oddzielamy przecinkiem, a numerki wpisujemy w nawiasie kwadratowym, pomiędzy numerkami umieszczamy dwie kropki np. LCDA[1..10],LCDB[1..8],LCDC[1..16].

Wybieranie nazw dla poszczególnych łączeń

Teraz, gdy wybierzemy narzędzie łączenia NET i klikniemy LPP na magistralę najpierw pojawi nam się lista z nazwami (pod warunkiem, że są co najmniej dwie), a dopiero z drugiej listy wybieramy numerek.

Gotowe połączanie magistrali 

Ścieżki łączymy od magistrali do części elektrowniczej, nie na odwrót. Polecam również łączenia ścieżek do magistrali ustawiać pod kątem - jak na powyższym zdjęciu. Wygląda to po prostu ładniej. Widać również, jak leci sygnał.

d) Połączenie za pomocą nazw

Ostatnia możliwość łączenia polega na odpowiedniej nazwie pinów.

Wyprowadzenia połączeń układów 

Na początku polecam wyprowadzić wszystkie piny na odległość dwóch przeskoków.

Dodanie nazw każdego z pinów 

Wybieramy narzędzie nazwy , klikamy LPP na ścieżkę i wpisujemy nazwę. Z pinem, który ma zostać połączony robimy tak samo i ustawiamy tą samą nazwę. Program zapyta nas o potwierdzenie - zgadzamy się. W zasadzie już teraz ścieżki są połączone ze sobą.

Umieszczanie opisu nad pinami 

Problem w tym, że tego połączenia nie widzimy. W tym celu klikamy na etykietę i kolejno na ścieżki. Nazwę można umieścić w dowolne miejsce. Dla dokładniejszego ustawienia korzystamy z przycisku Ctrl.

Zmiana wyglądu wyświetlania nazw na ładniejsze 

Ładniejsze etykiety robimy w identyczny sposób. Ale klikamy na drugą wersję etykiety (strzałka u góry). Proponuję również wybrać odpowiedni rozmiar, tak, aby na siebie nie nachodziły.

3. Tworzenie schematu

Tworzenie schematu zaczynam od wyszukiwania większości potrzebnych podzespołów elektronicznych.

Wstępne rozłożenie elementów 

Tworzę kilka grupek, czyli np. kondensatory filtrujące przed i za stabilizatorem napięcia, układ ULN2003 i obok gniazda ARK.

Następnie rozpoczynam łączenie podzespołów elektronicznych. Gdy wykonam połączenia dobieram i obliczam ich wartościowości, następnie za pomocą narzędzia zmieniam ich wartość.

Przy większych schematach warto podzielić całość na kilka segmentów. W tym celu używamy narzędzia WIRE . Można również wybrać kolor (pierwsza strzałka) oraz styl: ciągła linia, przerywana itd.

Dodanie obramowania dla poszczególnych modułów 

Na chwilę obecną całość wygląda tak:

Obecny wygląd schematu 

Pamięta, że schemat ma być przejrzysty. Można również wyświetlić listę z błędami lub ostrzeżeniami . Najczęstsze błędy to brak wartości. Po prostu w przypadku np. gniazda ISP wartość nie jest potrzebna. Warto również wspomnieć o lupach, które umieszczone są w zielonym menu. Co prawda przybliżanie mamy na pokrętle myszki, ale pierwsza lupa dostosowuje schemat do okna projektowania, niezależnie od wielkości tego okna.

Na sam koniec można schemat wsadzić w tabelkę. W tym celu wybieramy kolejno: DRAW > FRAME. Następnie klikamy LPP na obrzeża schematu i przeciągamy tabelkę.

Dodawanie tabelki 

Polecam tabelki zwłaszcza, gdy nie jesteśmy pewni poprawności wykonanego przez nas schematu i chcemy zapytać o jego poprawność innych. Gdy ktoś zobaczy błąd bez problemu was naprowadzi np. "masz błąd w C2".

Gotowy schemat 

4. Publikacja schematu

Na sam koniec można schemat zapisać do pliku graficznego, dzięki czemu możemy się nim podzielić. Wybieramy kolejno: FILE > EXPORT. Następnie IMAGE. Ustawiamy rozdzielczość (dpi), miejsce zapisania pliku. Plik można również zapisać w kolorze czarnym.

Eksport pliku do grafiki 

Całość prezentuje się w następujący sposób:

Gotowy schemat do publikacji 

Połączenie układu ULN2003 z mikro-kontrolerem nie wygląda zbyt efektywnie, ale chciałem pokazać połączenie zwykłe oraz za pomocą magistrali.

Mam nadzieję, że poradnik się przyda i dzięki niemu będziecie od teraz tworzyć fajne schematy ;)