Tutorial Kicad 5 1 5 - revisada 27_07_2020

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<p>Tutorial KICAD</p><p>Elaboração: Professor Joabel Moia</p><p>Revisão: Professora Suzana Carnielli do Prado</p><p>Departamento Acadêmico de Eletrônica – DAELN</p><p>Campus Florianópolis</p><p>O software Kicad EDA é um programa livre e de código aberto (open source) para o</p><p>desenvolvimento de layout de placa de circuito impresso (PCI). O download de tal software,</p><p>na versão mais atualizada, pode ser realizado no seguinte endereço eletrônico:</p><p>https://kicad-pcb.org/</p><p>Etapas para desenvolver Layout de Placa de Circuito Impresso no Kicad EDA:</p><p>● Obs: Este tutorial está baseado no Kicad versão (5.1.5)-3 em língua portuguesa.</p><p>1) Criar Projeto:</p><p>a) Selecione no menu superior: Arquivo → Novo → Projeto (Figura 1):</p><p>Figura 1 - Inicialização do projeto</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>b) Nomeie o projeto e escolher uma pasta destino;</p><p>c) São criados dois tipos de arquivos: um relativa ao esquemático do projeto (.sch) e</p><p>outro relativa ao pcb do projeto (.pcb), conforme figura 2:</p><p>Figura 2 - Abas com arquivos de trabalho (esquemático e layout)</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>2) Desenvolvimento do diagrama esquemático</p><p>a) Clique duas vezes na aba .sch ou um no Ícone “Editor de Layout Esquemático”,</p><p>conforme a figura 3:</p><p>Figura 3 -Seleção de arquivo correspondente ao esquemático)</p><p>https://kicad-pcb.org/</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>b) Uma janela separada se abre, como mostra a figura 4:</p><p>Figura 4 -Ambiente de desenvolvimento do esquemático</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>c) No menu Superior, selecione: Arquivo → Configurações de Páginas. Nesta etapa</p><p>pode-se colocar revisão, data, nome do projeto, tamanho da página, entre outros.</p><p>Estes dados adicionados aparecerão no canto inferior direito da página (figura 6). A</p><p>figura 5 mostra a janela com os itens citados:</p><p>Figura 5 -Janela para preenchimento de características do projeto</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>Figura 6 - Rodapé do projeto</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>d) No menu superior: Ajuda → Lista de Atalhos. Este passo exibe uma janela com a</p><p>lista de atalhos para o usuário trabalhar com maior rapidez, conforme mostrado na</p><p>figura 7:</p><p>Figura 7 - Atalhos para projeto</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>2.1) Adicionar componentes:</p><p>a) Utilize o atalho: Shift + A e dê um clique na tela. Ou no menu superior, clique</p><p>Inserir → Símbolo e dê um clique na tela. As duas opções vão gerar a janela</p><p>contendo biblioteca de componentes, como mostra a figura 8:</p><p>Figura 8 - Janela com biblioteca de componentes disponíveis para projeto</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>b) A biblioteca está separada por categoria de componentes. Para encontrar um</p><p>componente, sugere-se digitar o nome do componente na aba Filtro, como no</p><p>exemplo da figura 9, resistor:</p><p>Figura 9 - Exemplo de busca de componentes (resistor)</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>c) Após encontrar o componente, clique sobre ele e, em seguida, “ok”. Assim,</p><p>retorna-se à página de esquemático para inserção do componente, conforme</p><p>figura 10:</p><p>Figura 10 - Inserindo no esquemático o componente escolhido na biblioteca</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>d) Refaça este processo para todos os componentes que deseja inserir no</p><p>esquemático. Para girar (rotacionar) um componente, clique na tecla R. Caso não</p><p>encontre o componente desejado na biblioteca do Kicad, tem a opção de criação</p><p>de componente, apresentado na seção 3.</p><p>e) Para editar alguma propriedade do componente, dê dois cliques com o botão</p><p>esquerdo do mouse para abrir a janela exibida na figura 11:</p><p>Figura 11 - Janela para edição de propriedades de um componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>f) Clicando em um componente com o botão direito do mouse, abre-se uma janela</p><p>com opções para manipulação do componente, conforme figura 12. Um exemplo é</p><p>o item de mover o componente.</p><p>Figura 12 - Opções de manipulação de um componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>g) Após posicionar os componentes, as ligações entre eles podem ser realizadas. Para</p><p>isto, Menu Superior → Inserir = Fio ou no atalho “Shift+W” ou na aba lateral</p><p>direita, adicionar fio, conforme mostra a figura 13:</p><p>Figura 13 - Ligação entre componentes através dos fios</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>h) Para inserir GND ou outro label, no Menu Superior, clique em Inserir →</p><p>Alimentação ou Shift+P ou na aba lateral esquerda, ícone “Acionar Porta de</p><p>Alimentação” e, após selecionado, clique na área de trabalho. Dessa forma, abre-</p><p>se uma janela, conforme a figura 14. Escolha o símbolo de potência desejado,</p><p>como o GND, por exemplo.</p><p>Figura 14 - Exemplo de inserção de GND</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>i) Após a ligação entre os componentes, finaliza-se o esquemático, como mostra a</p><p>figura 15.</p><p>Figura 15 - Exemplo de esquemático finalizado</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>j) Percebe-se pela figura anterior que os componentes não foram renomeados e</p><p>estão com um “?” (Exemplo: R?). Estes componentes podem ser renomeados um a</p><p>um, dando um duplo clique com o botão esquerdo do mouse e - na aba Referência</p><p>do componente - pode ser editado e renomeado. Na aba Valor pode ser atribuído</p><p>um valor para o componente. Para renomear todos os componentes de uma única</p><p>vez e automaticamente, clique no Menu Superior → Ferramentas → Anotar</p><p>Esquema, com este passo, abrirá uma janela, conforme figura 16. Ao clicar em</p><p>anotar a ícone inferior, irá ser realizado automaticamente a renomeação, de</p><p>acordo com os itens selecionados na respectiva janela.</p><p>Figura 16 - Janela exemplo de renomeação de componentes</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>k) O resultado da renomeação automática é apresentado na figura 17.</p><p>Figura 17 - Resultado da renomeação automática dos componentes</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>l) É aconselhável verificar as regras de ligações para detectar algum possível erro.</p><p>Para isso, clique em Menu Superior → Inspecionar → Verificador de Regras</p><p>Elétricas (ERC) ou em Ícones da Aba Superior “Executar verificação de Regras</p><p>Elétricas”. Assim, abrirá uma janela, conforme figura 18. Clique em “executar” para</p><p>ver as lista de erros no esquemático, por exemplo, falta de uma ligação em um</p><p>pino de um componente.</p><p>Figura 18 - Verificador de erros de esquemático</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>m) Após o esquemático finalizado, com os componentes renomeados e sem erros, o</p><p>próximo passo é atribuir footprint (encapsulamento/package) para os</p><p>componentes. Para isto, clique no ícone da aba superior “Atribuir footprint aos</p><p>símbolos esquemáticos” conforme indicado na figura 19.</p><p>Figura 19 - Modo de atribuição de encapsulamento para componentes</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>n) Assim, abrirá uma janela, onde é mostrada, na aba à esquerda, a biblioteca de</p><p>footprint, no centro, os componentes e o footprint associado a tal componente e,</p><p>na aba à direita, é mostrado a lista de footprint da família selecionada na aba à</p><p>esquerda (figura 20). Após escolher o footprint de cada componente, pode-se fazer</p><p>o layout da placa de circuito impresso, de acordo com a seção 5. Caso não</p><p>encontre o footprint que precise, existe a opção de criá-lo, conforme explicado na</p><p>seção 4.</p><p>Figura 20 - Janela para escolha de footprint de um componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>Obs: Salvar o desenvolvimento destas etapas de tempos em tempos.</p><p>3) Criando componentes da biblioteca de esquemático</p><p>a) Volte para a janela inicial de projeto. Clique no ícone “Editor de Símbolos”,</p><p>conforme figura 21.</p><p>Figura 21 - Início do processo de criação de componentes</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>b) Ao clicar no ícone “Editor de Símbolos”, abrirá uma janela onde será a área de</p><p>trabalho para editar componentes existentes ou criar novos componentes. A figura</p><p>22 ilustra esse ambiente de trabalho.</p><p>Figura 22 - Aparência do ambiente de criação de componentes</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>c) A próxima etapa apresenta duas opções de trabalho:</p><p>● Criar o componente dentro de uma família de biblioteca existente;</p><p>● Criar uma nova biblioteca.</p><p>Neste tutorial, será criada uma nova biblioteca (segunda opção). Para isso, clique em</p><p>Menu Superior → Arquivo → Nova Biblioteca. Uma seguinte janela será aberta,</p><p>conforme figura 23, para ser criada e salva a biblioteca nova. Em seguida, tem-se a</p><p>opção Global (biblioteca criada estará disponível para todos os projetos que o usuário</p><p>for realizar no Kicad) ou a opção Projeto (somente para aquele projeto a biblioteca</p><p>criada estará disponível).</p><p>Figura 23 - Início do processo de criação de biblioteca</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>d) Para criar um novo componente, clique em Menu Superior → Arquivo → Novo</p><p>Símbolo ou clique no ícone “Criar novo símbolo” na barra superior. Ao clicar, será</p><p>aberta uma janela, onde foi escolhida a nova biblioteca criada para salvar o novo</p><p>componente, conforme a figura 24.</p><p>Figura 24 - Seleção da biblioteca criada</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>e) Em seguida, abrirá uma janela para edição das propriedades do componente a ser</p><p>criado. Neste exemplo, será criado um componente chamado LM555 (Circuito</p><p>Integrado - Timer). O campo “Designator de referência padrão” é utilizado para</p><p>renomear o componente. Por exemplo, um resistor - tipicamente - é nomeado</p><p>como R. É importante adicionar na sequência do nome o “?” para o Kikad realizar</p><p>posteriormente a renomeação automática (descrita na seção 2.j). Após essa etapa,</p><p>clique em “ok”. A figura 25 ilustra esta etapa, em que - normalmente - os circuitos</p><p>integrados são nomeados pela letra U.</p><p>Figura 25 - Exemplo de escolha de nome para um componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>f) Ao clicar em “ok”, retorna-se à área de trabalho de editor de símbolos, para ser</p><p>criado o componente, conforme a figura 26:</p><p>Figura 26 - Ambiente de criação do componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>g) Na sequência, será consultada a folha de dados (datasheet) do componente a ser</p><p>criado (LM555, neste exemplo) para ter conhecimento da pinagem deste. A figura</p><p>27 ilustra os pinos do LM555:</p><p>Figura 27 - Pinagem do componente LM555</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>h) Primeiramente serão colocados os 8 pinos do componentes. Para isto, Menu</p><p>Superior → Inserir → Pino ou na aba lateral direita da área de trabalho “Adicionar</p><p>Pino”. Ao ser selecionado, um clique com o botão esquerdo do mouse na área de</p><p>trabalho uma janela abrirá, onde poderá ser editado as propriedades do pino a ser</p><p>inserido, conforme figura a seguir:</p><p>Figura 28 - Janela de propriedades para os pinos do componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>i) De acordo com a janela, deve-se dar o nome do pino, número, indicar o tipo</p><p>elétrico (Entrada, Saída, Bidirecional, Alimentação, etc.), estilo gráfico (linha,</p><p>Invertido, Clock e etc), posição em X e Y, Orientação (Direita, esquerda, acima ou</p><p>abaixo), comprimento do pino, tamanho do texto do nome e do número. No</p><p>exemplo da figura a seguir será criado o pino número 1, com o nome GND. A figura</p><p>a seguir ilustra esta etapa:</p><p>Figura 29 - Criação de um pino específico do componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>j) A figura 30 apresenta os oito pinos inseridos na área de trabalho. Nota-se que que</p><p>em uma das pontas dos pinos tem uma bolinha. Isto indica onde será feita a</p><p>conexão elétrica no diagrama esquemático, portanto, no componente a ser criado,</p><p>deve ficar para o lado de fora dele.</p><p>Figura 30 - Pinagem completa do componente a ser criado</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>k) Após, pode-se colocar um retângulo para finalizar o componente. Para isto clique</p><p>em Menu Superior Inserir → Retângulo ou na aba lateral direita da área de</p><p>trabalho “Retângulo”. A figura 31 ilustra esta etapa.</p><p>Figura 31 - Ilustração do componente com borda retangular externa aos pinos</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>l) Pode-se, também, preencher o retângulo com alguma coloração. Para isto, clique</p><p>com o botão direito do mouse sobre o componente, e - em seguida - clique em</p><p>“Editar Opções de Retângulo” e uma janela abrirá. Clicar em preencher com a cor</p><p>de fundo de corpo. Assim o componente está criado e disponível na biblioteca para</p><p>ser utilizado na janela de diagrama esquemático. A figura 32 mostra o resultado</p><p>final:</p><p>Figura 32 - Desenho do componente finalizado</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>m) Uma segunda maneira de se criar o componente é dispor os pinos conforme o</p><p>esquemático indicado no datasheet na seção Modo de operação. Esta disposição</p><p>dos pinos ajuda no momento de criar os esquemáticos com este componente. A</p><p>figura 33 ilustra a disposição destes pinos conforme datasheet:</p><p>Figura 33 - Exemplo de disposição dos pinos de um componente visto no datasheet</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>n) Assim, a figura 34 ilustra o componente criado com a disposição dos pinos,</p><p>conforme a figura 33:</p><p>Figura 34 -Ilustração do componente conforme figura 33</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>Obs: Salvar o desenvolvimento destas etapas de tempos em tempos.</p><p>4) Criando componentes da biblioteca de footprint (Encapsulamento/Package)</p><p>a) Janela de projeto. Clique no ícone “Editor de Footprints”, conforme figura a seguir:</p><p>Figura 35 - Processo inicial da criação de componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>b) Ao clicar no ícone Editor de Footprint, abrirá uma nova janela onde será a área de</p><p>trabalho para editar footprints existentes ou criar novos footprints. Na aba lateral</p><p>esquerda se encontra a biblioteca. A figura 36 ilustra tal área de trabalho:</p><p>Figura 36 - Área de trabalho para edição de footprints</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>c) A próxima etapa apresenta duas opções de trabalho:</p><p>● Criar um footprint de um componente dentro de uma família de biblioteca existente;</p><p>● Criar uma nova biblioteca.</p><p>Neste tutorial, será criada uma nova biblioteca. Menu Superior → Arquivo → Nova</p><p>Biblioteca. Com isso, abrirá uma janela, conforme a figura 37, para ser criada e salva a</p><p>biblioteca nova. Em seguida, tem-se a opção Global (biblioteca criada estará disponível</p><p>para todos os projetos que o usuário for realizar no Kicad) ou a opção Projeto</p><p>(somente para aquele projeto a biblioteca criada estará disponível).</p><p>Figura 37 - Janela para criação de uma nova biblioteca</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>a) Neste material, como exemplo, será criado um capacitor eletrolítico radial com os</p><p>seguintes dimensionais: d → Diâmetro do corpo de 10,0 mm, a → pitch (distância</p><p>de centro a centro dos terminais) de 5,0 mm, ᴓb → espessura dos terminais de</p><p>0,60 mm e l → 12,5mm, conforme folha de dados (datasheet do componente). A</p><p>Figura 38 ilustra esta etapa.</p><p>Figura 38 - Dimensões de um capacitor eletrolítico radial a ser criado</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>b) Para criar um novo componente, Menu Superior → Arquivo → Novo Footprint ou</p><p>clique no ícone “Novo Footprint” na barra superior, lado esquerdo. Ao clicar, uma</p><p>janela se abrirá, onde o usuário deverá colocar o nome do footprint (Neste</p><p>exemplo: cap_elec_d10_p5) e c- em seguida - clique em “ok” e retornará à janela</p><p>da área de trabalho, conforme a figura 39.</p><p>Figura 39 - Janela de trabalho para criação do componente após escolha do respectivo nome</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>c) Nesta etapa, será salvo o footprint do componente a ser criado. Para isso, clique</p><p>em Menu Superior → Arquivo → Salvar. Ou no Ícone na Aba Superior “Salvar as</p><p>alterações da biblioteca”. Ou ainda, utilize o atalho Ctrl+S. Assim, uma janela irá se</p><p>abrir, em que aparecerá a lista de bibliotecas do Kicad. Como foi criada uma</p><p>biblioteca anteriormente (projeto exemplo teste), este componente irá para esta</p><p>biblioteca, conforme a figura 40:</p><p>Figura 40 - Indicação</p><p>do local para armazenamento de um footprint</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>d) Nota-se agora que na aba lateral esquerda se encontra a lista de biblioteca, e o</p><p>footprint do componente se encontra dentro da biblioteca criada, conforme a</p><p>figura 41:</p><p>Figura 41 - Exemplo de localização de um footprint dentro da biblioteca</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>e) Para fazer o footprint do componente, é necessário colocar os pads (ilhas) e</p><p>desenhar o corpo (área) que este componente irá ocupar na PCI. Primeiramente</p><p>será adicionado os pads. Esta etapa inicia-se na configuração dos pads. Para isto,</p><p>Menu Superior → Editar → Propriedades de Ilha Padrão ou no ícone da aba</p><p>superior “Propriedade padrão da ilha” . Ao clicar, uma janela irá se abrir,</p><p>conforme a figura 42. Neste exemplo será escolhido Pads de Furo passante (PTH),</p><p>formato circular, tamanho do furo de 1,0 mm (deve ser maior que o valor máximo</p><p>da espessura dos terminais do componente) e tamanho do pad de 2,0 mm</p><p>(Ressalta a importância de se atentar para componente que apresentam pitches</p><p>com valores pequenos, como 2,54 mm ou 100 mils, pois existe a possibilidade de</p><p>conflitarem com pads com valor grande.</p><p>Figura 42 - Propriedades de ilha (pads)</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>f) Após a configuração realizada na etapa anterior, serão adicionados dois pads (um</p><p>para cada terminal do componente). Para isto, clique em Menu Superior → Inserir</p><p>→ Ilha. Ou clique em Ícone aba lateral direita “Adicionar Ilha”. Ao clicar, poderá</p><p>ser adicionado pads na área de trabalho, conforme a figura 43.</p><p>Figura 43 - Ilhas adicionadas à área de trabalho</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>g) Após adicionar dois Pads na área de trabalho, pode-se, agora, posicionar tais pads,</p><p>conforme a distância de centro a centro entre os terminais do componente (pitch),</p><p>que neste exemplo é de 5 mm. Para isto, será usado o sistema cartesiano do Kicad.</p><p>O pad de número 1 será colocado na posição em x=0 (campo Posição X) e y=0</p><p>(Campo Posição Y). Para isto, dê dois cliques com o botão esquerdo do mouse</p><p>sobre o pad 1 para abrir a janela mostrada na figura 44.</p><p>Figura 44 - Modo de utilização do sistema cartesiano do Kikad para posicionamento dos pads</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>h) O pad número 2 será colocado na posição em x=5 e y=0. Assim, o resultado desta</p><p>etapa com a anterior pode ser visualizada na figura 45.</p><p>Figura 45 - Posicionamento final dos dois pads</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>i) Assim, os pads estão posicionados distantes 5 mm um do outro, contando de</p><p>centro a centro de furo, para haver casamento com o centro a centro dos</p><p>terminais do componente a ser desenhado o footprint. Para fazer a averiguação,</p><p>pode-se realizar uma medida. Para isto, clique em Menu Superior → Inspecionar →</p><p>Medir, ou aba lateral direita “Medir distância” ou ainda Ctrl+Shift+M. Em seguida,</p><p>a função medir estará disponível. Clique com o botão esquerdo do mouse,</p><p>primeiramente, no início da medida e - em seguida - no final da medida a ser</p><p>realizada. A figura 46 apresenta a medida de centro a centro dos dois pads</p><p>inseridos anteriormente. Para cancelar, clique em “ESC”.</p><p>Figura 46 - Exemplo de obtenção de medidas no ambiente de trabalho</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>j) Após a inserção e ajuste das distâncias dos pads, será feito o corpo do</p><p>componente. Assim, o componente escolhido é um capacitor eletrolítico do tipo</p><p>radial, com diâmetro de 10 mm. Para isso, insira um círculo em Menu Superior →</p><p>Inserir → Círculo ou aba lateral direita “Adicionar gráfico (círculo)” ou ainda</p><p>Ctrl+Shift+C. Assim a função para inserir o círculo estará ativa, podendo adicioná-lo</p><p>na aba de trabalho, conforme a figura 47.</p><p>Figura 47 - Inserção do círculo para desenho do corpo do componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>k) A partir deste símbolo, deve-se configurar tamanho do círculo e centralizá-lo com</p><p>os pads. Para isto, dê dois cliques com o botão esquerdo do mouse sobre o círculo.</p><p>Uma janela se abrirá, como mostra a figura 48.</p><p>FIgura 48 - Janela para editar propriedades de centralização do corpo do componente com seus</p><p>respectivos pads</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>l) A partir da janela anterior, deve-se colocar o raio desejado para o círculo (5 mm</p><p>neste exemplo, para o capacitor ter diâmetro de 10 mm). Ainda, para centralizar o</p><p>círculo com os pads, devem-se alterar os valores em Centro X e Centro Y.</p><p>Para isto, deve-se calcular os valores de X e Y para que o centro do círculo esteja</p><p>correto em relação aos pads. Partindo do pressuposto que o pad número 1 está</p><p>em x=0 e y=0 e o pad 2 está com x=5 e y=0, pode-se concluir que o valor em y do</p><p>círculo é igual a 0. Já o valor em x do centro do círculo deve ficar exatamente na</p><p>metade dos dois pads, portanto x=2,5 mm. Outro ponto importante é escolher a</p><p>camada onde será colocada esta simbologia do componente em uma PCI. Neste</p><p>caso, será colocado na camada F.SilkS, ou seja, silkscreen (serigrafia) na camada</p><p>superior da placa. A figura 49 apresenta do resultado destes valores colocados.</p><p>Figura 49 - Ilustração do processo de posicionamento do corpo com pads finalizado</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>m) Por fim, será colocado o sinal de “+” em um dos pads. Para isto, clique em</p><p>“Propriedades de texto do Footprint” e digite o símbolo, como mostra a figura 50.</p><p>Figura 50 - Exemplo de adição de símbolo ao componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>n) O resultado final do footprint do componente criado é mostrado na figura 51.</p><p>Figura 51 - Resultado final do footprint</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>o) A Figura 52 apresenta a forma tridimensional do footprint componente criado.</p><p>Para visualizar o 3D, clique em Menu Superior → Visualizar → Visualizador de 3D</p><p>ou Alt+3. Percebe-se, então, pela figura 52 que o componente criado não tem um</p><p>modelo 3D correspondente.</p><p>Figura 52 - Resultado da seleção de opção 3D no Kikad</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>p) Para adicionar um modelo 3D, clique em Menu Superior → Edital → Propriedades</p><p>do Footprint ou aba superior, ícone “Propriedades do footprint” . Após clicar,</p><p>uma janela se abrirá, conforme a figura 53.</p><p>Figura 53 - Edição de propriedades do footprint</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>q) Clique na aba superior desta janela chamada de “Configurações” para abrir outras</p><p>opções, conforme a figura 54. Pode-se notar os dois pads e o silkcreen (serigrafia)</p><p>do componente, que estão na PCI.</p><p>Figura 54 -Aba de configurações para modelo 3D</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>r) Clique no ícone “+” para adicionar um modelo 3D. Após isto, clique no ícone ao</p><p>lado do + e busque o arquivo do modelo 3D. Para esta etapa, pode-se fazer</p><p>download de arquivos na internet. As páginas recomendadas são “3D Content” ou</p><p>“GrabCab”. O arquivo a ser baixado e utilizado deve ter extensão .step ou stp.</p><p>Neste exemplo, foi utilizado um arquivo para o capacitor, previamente feito o</p><p>download no site “3D Content”, conforme item “a” desta seção. Esta etapa pode</p><p>ser vista na figura 55.</p><p>Figura 55 - Seleção do modelo 3D para capacitor eletrolítico</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>s) Após a escolha do arquivo na pasta que foi colocado após download, o desenho 3D</p><p>fará parte do footprint do componente, conforme a figura a seguir. Percebe-se</p><p>pela figura que o componente está na rotação correta. Caso não estivesse, na aba</p><p>Rotação X, Y, Z é possível realizar a alteração de valores dos ângulos, como mostra</p><p>a figura 56.</p><p>Figura 56 - Propriedades do footprint</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>t) Percebe-se também, pela figura anterior, que o modelo 3D está um pouco</p><p>deslocado para o lado com relação ao Silkescreen criado. Para isto, podem-se</p><p>alterar os valores na aba “Deslocamento X, Y e Z”. Para este caso, para enquadrar,</p><p>foi colocado o componente com o silkscreen os valores X=2,4 mm, Y=0 e Z=-1 mm.</p><p>A Figura 57 apresenta o resultado desta configuração.</p><p>Percebe-se que agora o</p><p>desenho 3D do componente está alinhado com o Silkescreen.</p><p>Figura 57 - Configuração do alinhamento do componente</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>u) Ao clicar em “OK” e retornar na área de trabalho, pode-se ver o footprint do</p><p>componente criado com o modelo 3D. Clique em Menu Superior → Visualizar →</p><p>Visualizador de 3D ou Alt+3. A figura 58 apresenta o footprint do componente</p><p>criado em 3D.</p><p>Figura 58 - Representação 3D do Footprint do capacitor criado</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>v) Após isto, o footprint deste componente criado (capacitor eletrolítico radial) com</p><p>os dimensionais vistos em datasheet do componente, pode ser utilizado para uso.</p><p>Retornando na página de esquemático e clicando no ícone da aba superior</p><p>“Atribuir footprint aos símbolos esquemáticos”, abrirá uma janela (item “n” da</p><p>seção 1), conforme a figura 59.</p><p>Figura 59 - Janela de atribuição do footprint aos símbolos esquemáticos</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>w) A partir da biblioteca de footprint criada (projeto exemplo teste), pode-se agora</p><p>utilizar o footprint criado para algum capacitor eletrolítico do projeto que está</p><p>desenvolvendo e que tenha estas dimensões. A Figura 60 ilustra o footprint do</p><p>componente criado disponível na biblioteca para ser utilizado no projeto.</p><p>Figura 60 - Footprint presente na biblioteca para ser utilizado em outros componentes</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>x) Outra maneira de se escolher o footprint é clicando duplamente com o botão</p><p>esquerdo do mouse sobre o componente adicionado na área de esquemático,</p><p>onde uma janela irá se abrir, como mostra a figura 61.</p><p>Figura 61 - Modo alternativo para escolha de footprint</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>y) Clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a lupa, lado direito da aba</p><p>Footprint, uma janela se abrirá, conforme a figura 62.</p><p>Figura 62 - Aba com os footprints disponíveis</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>z) Na aba lateral esquerda, vá até a biblioteca criada e escolha o footprint criado. A</p><p>figura 63 apresenta esta etapa. Ao escolher o footprint. o componente do</p><p>diagrama esquemático terá associado tal footprint para ser desenvolvida a PCI.</p><p>Figura 63 - Componente devidamente associado ao footprint</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>aa) A figura 64 apresenta, a partir do site “3D Content” como foi obtido o arquivo do</p><p>desenho 3D do componente no exemplo utilizado neste tutorial. Para realizar esse</p><p>processo, digite no campo de pesquisa: “Electrolitic capacitor radial 10x12,5”</p><p>(diâmetro e altura). Foi utilizado o capacitor 10x13 mm, pois não foi encontrado</p><p>um com altura igual ao desejado.</p><p>Figura 64 - Busca pelo desenho 3D do capacitor para usar no desenvolvimento do footprint</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>5) Criando o layout da Placa de Circuito Impresso (PCI ou PCB)</p><p>a) Uma vez definidas/criadas as bibliotecas de footprint e de simbologia e criado o</p><p>diagrama esquemático do circuito elétrico/eletrônico, agora se pode desenvolver</p><p>o layout da PCI. Para isto, na janela do diagrama esquemático, clique em Menu</p><p>Superior → Ferramentas → Abrir editor de PCI. Ou na barra superior, clique no</p><p>ícone “Executar o Pcbnew para o desenho da placa de circuito impresso”. Ou</p><p>ainda, na página geral do projeto, clique no ícone “Editor de Layout de PCI”,</p><p>conforme figura 65.</p><p>Figura 65 - Inicialização do editor de PCI</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>b) Após o passo anterior, uma janela irá abrir, onde será a área de trabalho para</p><p>desenvolver o layout da Placa de Circuito Impresso, conforme a figura 66.</p><p>Figura 66 - Área de desenvolvimento da PCI</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>c) Primeiramente, o projetista da PCI pode definir o contorno da placa, dimensionais</p><p>e formato. Isto porque, normalmente o projetista conhece o design do gabinete</p><p>onde tal placa vai ficar alocada. Para isto, deve-se escolher o layer (camada) de</p><p>“Edge.Cuts”. Para isto, clique na aba lateral direita, gerenciador de camadas,</p><p>função “camadas”, clicar em Edge.Cuts ou ainda, selecionar a camada Edge.Cuts</p><p>na barra superior, conforme a figura 67.</p><p>Figura 67 - Seleção de camada da PCI</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>d) Após o passo anterior, o projetista deve desenhar o contorno da placa. Neste</p><p>exemplo, será feita uma placa retangular de 100 x 80 mm. Para isto, clique em</p><p>Menu Superior → Inserir → Linha, ou Ctrl + Shift + L. Ou ainda, na aba lateral</p><p>direita, clique no ícone “Adicionar linhas gráficas”. Assim, podem-se adicionar</p><p>linhas na área de trabalho da PCI, como mostra a figura 68.</p><p>Figura 68 - Adição de linhas para construir o contorno da PCI</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>e) Com as linhas posicionadas, podem-se definir os seus dimensionais. Para isto, dê</p><p>dois cliques sobre a linha, assim irá abrir uma janela, permitindo a configuração</p><p>dos dimensionais. Neste exemplo, a linha vertical terá ponto X inicial e final com</p><p>valores iguais, mas ponto inicial Y = 40 e ponto fina Y = 120 mm, totalizando 80</p><p>mm na vertical. A figura 69 ilustra esta etapa.</p><p>Figura 69 - Configuração dos dimensionais - eixo Y</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>f) Já a linha colocada na horizontal terá ponto Y inicial e final com valores iguais, mas</p><p>ponto inicial X = 0 e ponto final X = 100 mm, como mostra a figura 70.</p><p>Figura 70 - Configuração dos dimensionais - eixo X</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>g) Uma vez definida os dimensionais das duas linhas, unem-se elas em uma</p><p>extremidade e, em seguida, acrescentam-se outras duas linhas para fechar e para</p><p>formar o retângulo de 100 x 80 mm. A figura 71 ilustra a resultante desta etapa.</p><p>Figura 71 - Finalização do contorno da PCI</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>h) Após definida a área (dimensional e formato), deve-se posicionar os footprints dos</p><p>componentes associados ao diagrama esquemático na área de trabalho para</p><p>desenvolver o layout da PCI. Para isto, clique em Menu Superior → Ferramentas →</p><p>Atualizar PCI a partir de esquema. Ou, na barra superior, clique no ícone “Atualizar</p><p>PCI a partir de esquema”. Abre-se uma janela, como mostra a figura 72.</p><p>Figura 72 - Janela para configuração do posicionamento de footprints</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>i) Após clicar em “atualizar a PCI”, associam-se os footprints de cada componente ao</p><p>diagrama esquemático na área de trabalho, conforme a figura 73.</p><p>Figura 73 - Atualização da PCI</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>j) Em seguida, deve-se posicionar os componentes dentro da área definida para a</p><p>placa. A posição de cada componente depende de vários fatores e boas práticas de</p><p>layout, levando em consideração possíveis problemas com interferência, níveis de</p><p>corrente e tensão, design do gabinete, conexão, design for manufacture (DFM,</p><p>design para a fabricação do produto em linha industrial) e etc. Para rotacionar o</p><p>componente, selecioná-lo e clicar na letra R. Ou clique com o botão direito sobre o</p><p>componente e aparecerão algumas configurações disponíveis para o componente.</p><p>A figura 74 apresenta os componentes posicionados. Obs: Este posicionamento é</p><p>um primeiro momento, pois ao fazer o roteamento das trilhas, estes componentes</p><p>podem sofrer alterações, para obter melhor resultado do layout.</p><p>Figura 74 - Posicionamento dos componentes na área delimitada</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>k) A figura 75 ilustra a placa vista tridimensionalmente com os componentes</p><p>posicionados. Por meio desta figura, pode-se observar como a PCI ficará ao final da</p><p>montagem. Para ver o desenho 3D, Menu Superior → visualizar → Visualizador</p><p>3D. Ou Alt+ 3.</p><p>Figura 75 - Vista 3D da placa com os componentes posicionados</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>l) Na sequência, será definida a largura mínima de trilha e via. Menu Superior →</p><p>Inspecionar→ Verificador de Regras de Desenho (DRC) ou no Ícone na aba</p><p>superior: “Verificar Regras de Desenho (DRC)” . Assim, abrirá uma janela,</p><p>conforme a figura 76. Neste exemplo, será colocada largura mínima de trilha igual</p><p>a 40 mils (1,016 mm) e tamanho mínimo de via de 70 mils (1,8 mm</p><p>aproximadamente).</p><p>Figura 76 - Janela do verificador de regras de desenho</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>m) O próximo passo é definir as regras do projeto. Estas regras definem as distâncias</p><p>entre as entidades (pad, trilha, via e etc). Clique em Menu Superior → Arquivo →</p><p>Configuração de Placa para abrir uma janela. Clique na aba lateral superior</p><p>esquerda: “Classes de Rede” em “Regras de Desenho”, conforme mostra a figura</p><p>77. Para o isolamento, o projetista deve saber as tensões envolvidas no circuito a</p><p>ser implementado na placa de circuito impresso. Ainda, em caso de fabricação da</p><p>PCI por corrosão no percloreto de ferro, deve-se tomar cuidado para deixar uma</p><p>distância mínima (mesmo se tiver tensões elétricas baixas no circuito) para que se</p><p>consiga fabricar a placa. Pode-se criar várias classes de rede, clicando no ícone “+”,</p><p>com isolamento e largura de trilhas diferentes. Neste exemplo, foi colocado</p><p>distância mínima de 40 mils, trilha de 40 mils, tamanho de via de 78,74 mils (2mm)</p><p>e furo de via de 39,37 mils (1mm). Ainda, foi criada uma nova classe de rede</p><p>chamada de “Net” com outros valores, que podem ser visualizados na figura 77.</p><p>Figura 77 - Janela para configurações de placa</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>n) Ainda na mesma janela, definem-se as espessuras de trilhas e dimensões das vias</p><p>que podem ser utilizadas no projeto da placa. Para isto, clique no ícone “Trilhas &</p><p>Vias”, que possibilita a inclusão da largura das trilhas desejadas, assim como das</p><p>vias desejadas. Para teste projeto, foram adicionadas duas larguras de trilhas (40 e</p><p>50 mils) e um tamanho de via (78,74 mils ou 2mm de dimensão e 39,37 mils ou</p><p>1mm de furo.). A figura 78 ilustra esta etapa. Obs: As larguras de trilhas e os</p><p>dimensionais das vias devem ser maiores que o valor mínimo escolhido na etapa L,</p><p>descrita anteriormente.</p><p>Figura 78 - Definição de trilhas e vias</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>o) Após estas etapas de definição das bordas da placa, posicionamento dos</p><p>componentes e definidas as regras do projeto, pode-se então fazer o roteamento</p><p>das ligações, ou seja, inserir as trilhas na placa. Antes de se começar o roteamento</p><p>da placa, deve-se saber quantas camadas terá a placa e qual camada vai ser</p><p>empregada. Lembrando, uma placa pode ser face simples (cobre/trilhas em um</p><p>lado da placa somente), dupla face (cobre/trilhas em dois lados da placa) ou placa</p><p>com multicamadas (cobre/trilhas na parte superior, inferior e no meio da placa).</p><p>Para selecionar a camada que será inserida as trilhas, pode-se selecionar a camada</p><p>no ícone da barra superior, conforme a figura 79. Ainda, na aba lateral direita,</p><p>podem ser selecionadas as camadas. As camadas que representam o cobre são</p><p>F.Cu (camada superior), B.Cu (camada inferior) ou alguma camada do meio, que</p><p>neste exemplo não foi adicionada. Ainda, neste exemplo, será feita uma placa face</p><p>simples, com cobre na parte debaixo da placa (camada inferior). Para isto, será</p><p>selecionada a camada B.Cu.</p><p>Figura 79 - Seleção de camada para roteamento da placa</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>p) Na sequência, será realizado o roteamento ou inserida as trilhas na placa. Para</p><p>isto, Menu Superior → Rotear → Única Trilha. Ou, barra lateral direita, ícone</p><p>“Rotear Trilhas”. Ou ainda, Shift+X. Ao selecionar a função trilha, clique em cima</p><p>de um pad de um componente e faça a trilha desejada. A figura 80 ilustra esta</p><p>etapa. A trilha escolhida foi de 40 mils, cobre na parte inferior (azul). Percebe-se</p><p>que o Kicad faz a indicação das ligações por meio de algumas linhas, definida pelo</p><p>esquemático e ainda deixa os pads dos componentes realçados (highlight), que</p><p>devem ser conectadas pela trilha.</p><p>Figura 80 - Roteamento da placa</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>q) Depois de realizadas todas as ligações com as trilhas, o resultado final pode ser</p><p>visto na figura 81. Percebe-se que no rodapé da área de trabalho da figura, onde</p><p>consta o item “Não-roteado”, vê-se o número 0, pois todas as ligações (trilhas)</p><p>foram realizadas. Se observar a figura da etapa anterior, este número estava em</p><p>40.</p><p>Figura 81 - Placa com roteamento completo</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>r) A figura 82 mostra a vista 3D da placa, parte inferior, onde pode ser vistas as</p><p>trilhas:</p><p>Figura 82 - Vista 3D inferior</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>s) Neste exemplo será adicionada uma malha de GND em toda a extensão da placa.</p><p>Para isto, Menu Superior → Inserir → Zona. Ainda, na aba lateral direita, ícone</p><p>“Adicionar Zona preenchidas” ou ainda Ctrl+Shift+Z. Assim, abre-se uma janela ao</p><p>tentar fazer a inserção da malha, para ser configurada. A figura 83 apresenta a</p><p>janela para configuração. Neste exemplo, será colocada uma malha de cobre na</p><p>parte inferior da placa (B.Cu selecionado na aba lateral esquerda), conectado a</p><p>rede GNDREF, com isolamento de 20 mils (borda da placa até o começo da malha),</p><p>conexão de ilha no modo Alívio Térmico e largura da raia térmica de 40 mils</p><p>(espessura da trilha de conexão do pad com a malha) e afastamento térmico de 40</p><p>mil (área ao redor do pad e a malha) e largura mínima de 10 mils.</p><p>Figura 83 - Janela para inserção de malha GND</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>t) A figura 84 apresenta o resultado da inserção da malha conectada ao GNDREF.</p><p>Figura 84 - Resultado após inserção da malha GND</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>u) Para finalizar, sempre é importante fazer uma inspeção se a placa não tem</p><p>nenhum problema, como por exemplo, falta de ligação ou componentes</p><p>sobrepostos e etc. Para isto, Menu Superior → Inspecionar → Verificador de</p><p>Regras de Desenho (DRC) ou no Ícone na aba superior “Verificar Regras de</p><p>Desenho (DRC)” . Assim, abre-se uma janela, nela, clique em “Executar o DRC”.</p><p>Assim, o Kicad vai apresentar os possíveis problemas na placa. A figura 85</p><p>apresenta a verificação das regras de desenho e o resultado.</p><p>Figura 85 - Janela para verificação das regras de desenho</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>v) Alguns problemas indicados não implicam no resultado final, como neste exemplo,</p><p>a superposição de pátios do componente HS2 e U1. Este problema está sendo</p><p>listado pois o Kicad acredita que o componente TDA2050 e o dissipador HS2 estão</p><p>ocupando um mesmo lugar na placa, o que pode realmente ser um problema. A</p><p>figura 86 apresenta, por meio de uma seta vermelha, onde está o problema</p><p>indicado.</p><p>Figura 86 - Seta de indicação de problema encontrado pelo Kikad</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>w) No entanto, percebe-se pelo desenho 3D, que esta superposição é desejada, uma</p><p>vez que o dissipador tem a função de dissipar o calor do TDA2050. A Figura 87</p><p>mostra isto.</p><p>Figura 87 - Desenho 3D indicando que não há superposição</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>x) Deve-se tomar cuidado nos problemas, principalmente com falta de ligação (itens</p><p>não conectados) ou curto-circuito. Neste caso, foi emulada a falta de uma ligação</p><p>para mostrar o resultado de rodar as regras de desenho, como mostra a figura 88.</p><p>Figura 88 - Indicação da falta de ligação</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>y) Se a placa for fabricada com percloreto de ferro, a impressão deve ser feita em um</p><p>papel glossy e fazer a transferência térmica. Para isto, clique em Menu Superior →</p><p>Arquivo → Imprimir. Abre-se uma janela, conforme a figura 89. Para a fabricação</p><p>da Placa, deseja-se imprimir o cobre e, portanto, será selecionado a camada de</p><p>cobre B.Cu (cobre na parte inferior da placa) e todos os outros itens serão</p><p>desmarcados.</p><p>Ainda, será feito a impressão em preto e branco, não será impresso</p><p>espelhado e a escala é 1:1. Se o projetista achar necessário, pode-se selecionar a</p><p>impressão de borda e legenda.</p><p>Figura 89 -Janela para configuração de impressão</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>z) Após as escolhas da etapa anterior e clicando no Ícone “Pré-visualização”, o Kicad</p><p>mostra como ficará a impressão, conforme a figura 90.</p><p>Figura 90 - Prévia da impressão: camada de cobre</p><p>Fonte: O autor (2020)</p><p>aa) Para a impressão do silk (serigrafia da placa), neste exemplo, todos estão em sua</p><p>face superior. Para este processo, selecione a camada “F.SilkS” e desmarque todas</p><p>as outras. Além disso, selecione opção “imprimir espelhado”. A Figura 91</p><p>apresenta a pré-visualização da impressão.</p><p>Figura 91 - Prévia da impressão: serigrafia da placa</p><p>Fonte: O autor (2020)</p>