Kicad – daily build install

Do robienia płytek na rynku liczą się głównie moim zdaniem 3 oprogramowania:
→ Altium Designer - super skuteczny, lecz niestety drogi

→ Pads - również bardzo dobry i szczęśliwie tańszy

→ Kicad - darmowy i dobry, przy okazji mocno rozwijany

→ Uwaga: Eagle nie jest dobrym softem, dostaje 2 na starcie za ciulowo rozwiązane połączenia ścieżek na schemacie. Po tym jak miałem nie popodłączane pady nie zapłacił bym za to by móc robić w nim płytki grosza, pomijając np. ciężkie dodawanie nowego komponentu, czy możliwość rysowania ścieżki na ścieżce (sic!) w layoucie. W skrócie – jeśli ktoś chce profesjonalnie robić elektronikę w Eaglu to daję mu krzyżyk na drogę.

Z uwagi na to że Altium jest nieprzystępnie drogi, pads na start również, Kicad zostaje dla nas oczywistym wyborem. Poza tym jak to brzmi: używam oprogramowania współ tworzonego w Cernie.

→ Uwaga: Chcąc mieć najbardziej wypasioną wersję Kicada najlepiej mieć wersję z daily build'ów, albo z stabilnego developmentu. Nie wiem jak teraz, ale rzeczy takich jak push and shove – którego nie da się nie pokochać, nie było do niedawna w oficjalnych stable releasach. Pomijając że wersja na Windowsa była delikatnie przedpotopowa :)

Instalacja Kicada w wersji daily build a nie żyli spokojnie długo i szczęśliwie ma jedną główną zaletę i jedną główną wadę:
→ zaletą jest możliwość używania nowych, lepszych narzędzi. np. tool'a do rysowania ścieżek mikrofalowych, czy ukochane push and shove.

→ Wadą jest konieczność pamiętania o ctrl+s ponieważ potrafi się czasem wywalić. Najlepiej też postawić sobie repozytorium by pamiętać też poprzednie wersje płytek – serio, to naprawdę może się przydać.

Instalacja:
Wchodzimy na:
https://launchpad.net/~js-reynaud/+archive/ubuntu/kicad-package-daily-stable
Wybieramy naszą dystrybucję linuxa i wybieramy ppa (w moim przypadku był to Thrusty 14.04). Następnie ppa trzeba skopiować ppa i dodać do naszego systemu, zaktualizować źródła i zainstaloawć kicada:

sudo add-apt-repository "deb http://ppa.launchpad.net/js-reynaud/ppa-kicad/ubuntu trusty main"
sudo apt-get update

sudo apt-get install kicad
Pogrubioną czcionką to co musimy podmienić z ww. strony.

Jeśli update nie przechodzi pomyślnie prawdopodobnie Twojemu package managerowi nie zgadzają się klucze. By je bezboleśnie dodać z automatu możemy zainstalować:

sudo apt-get install y-ppa-manager

I użyć go (okienkowo) do dodania klucza. Wchodząc w → Zaawansowane → Dodaj brakujące klucze GPG .

To wszystko czego trzeba by móc używać Kicada, czy warto? Z moich doświadczeń wynika że tak. Używanie go wymaga użytkowania skrótów klawiszowych – co początkowo utrudnia naukę, jednak finalnie bardzo zwiększa efektywność. Jeśli potrzebujemy narzędzia, a nie mamy na nie zbytnio pieniędzy do wydania – jest to praktycznie jedyny dobry wybór rozwiązania standalone.

Old & Trash

Postanowiłem wrzucić coś zgodnego z tytułem bloga, nie mam ani obiektywu do robienia makr, ani też nie miałem artystycznego zapału – będzie kilka czysto roboczych zdjęć. Są to zdjęcia „prototypów prototypów” czyli płytek drukowanych które: działały, ale potem zrobiłem lepsze (a elementy odzyskałem) nie działały, więc robiłem następne, czy z rzadka zrobiłem i nawet nie sprawdziłem czy działały ;] Oczywiście kategorii jest znacznie więcej, tak jak i samych zrobionych przeze mnie płytek – jednak w tym właśnie pudełku lądują płytki do których sięgam w ostatniej desperacji jeśli brakuje mi elementów :P Przeglądając je przychodziły mi często myśli „zaraz , zaraz , zaraz … a gdzie jest wersja pośrednia” albo „z tym było zabawy”.

Patrząc na te zdjęcia przychodzi mi do głowy parę rzeczy:

→ Pierwsza i najważniejsza, zawsze należy dać malutki rezystor ograniczający pomiędzy driverem i mosfetem, zadziwiające że ten ogromny prąd lecący przez ułamek sekundy potrafi za pierwszym włączeniem spalić nasz biedny driver. Zwykle stosuje jeden 47R lub dwa szeregowo. Jeszcze przy mosfetach – zawsze warto jest dać duży opornik „pasożytniczy” który będzie powodował rozładowanie bramki. Przy większych mosach zawsze warto jest też dać diodę flyback'ową równolegle do obciążenia, odwrotnie od kierunku pracy mosfetu.
→ Ciągle przy mosfetach – budując jakikolwiek mostek dwufazowy (trójfazowy etc) warto zadbać by na starcie dolne tranzystory były otwarte.
→ Projektując pierwsze wersje dwustronnego PCB warto jak najbardziej ograniczać ilość przelotek, czy zamiast przelotek używać elementów przewlekanych (np. takie goldpiny świetnie się tak sprawują) robienie 40 przelotek wiertłem 0.6 w domu bez małego CNC do płytek to męczarnia.

→ Co do przelotek ogólnie – nie są one wielkim problemem, wymagane do tego minimum to: jakiś odpowiednik dremela (u mnie futerko proxxon + stojak wiertniczy) + odpowiednio małe wiertła. Jeśli nie ma się stojaka wiertniczego i robi się otworki z ręki warto kupić szczęki do miniwiertełek (sprzedaje je proxxon, pasowały do multiszlifierki z biedronki i do dremela) i zestaw wierteł 0.8 x10 , 0.6 x10 , 0.9 x10, (zestaw minimum) komplet 10 wiertełek to jakieś 8zł, a jedno specjalistyczne wiertło 0.6 to 10zł na np. TME. Wiertła specjalistyczne są naprawdę boskie... o ile posiadamy stojak lub małe CNC – wierci się nimi na wysokich obrotach, naprawdę multum razy. Tanie wiertełka wymienia się co max 50 otworków. Z tym że wiertło za 10zł wiercąc z ręki złamiemy max za 10 otworkiem :) (Złamałem kilka...)

→ Uważam że małe CNC jest przyjacielem elektronika. Niestety sam posiadam jedynie drukarkę 3D (*która też jest przyjacielem elektronika :P) a ta jest zbyt mało sztywna do wiercenia płytek (przede wszystkim) nie mówiąc o cięciu czy grawerowaniu. Mając zrobione otworki na CNC zrobienie płytki dwustronnej nawet z 80 przelotkami nie powinno być ogromnym wyzwaniem, a i będzie znacznie mniej czasochłonne. Mając opcje grawerowania ścieżek i tak po wykonaniu otworków robił bym termotransfer i dalej wytrawiał bym płytki, z dobrą techniką ścieżki 8 milsów to norma, a i myślę że dało by radę zrobić 6 (pytanie po co się z nimi męczyć).

→ Laminator + dobry papier kredowy + wytrawiarka to must have. Bez tego się nie obejdzie jeśli chce się robić płytki. Laminator to 50zł, przy czym można przerobić grzałkę z drukarki laserowej (ma świetny docisk ale bardzo łatwo ją spalić – wymaga dedykowanej elektroniki, przy wykorzystaniu zasilacza z drukarki wystarczy podpiąć PWM do jednego z transoptorów, dodać pomiar temperatury na epcosie i już prawie gotowe – jak dorwę się do jakiejś drukarki to wrzucę tu reengineering takowej). Do tego przyda się spirytus + gąbeczka do oczyszczenia płytki z tłuszczu. Jeśli dobrze odtłuścimy płytkę to naprawdę 8 milsów to nie problem. Jeśli delikatnie zmatowimy powierzchnię, nawet twardą częścią gąbki, toner nie będzie tak odchodził. Combo zmatowienie + odtłuszczenie to gwarancja zadowolenia ;] Potem max 10 min w wytrawiarce i mamy płytkę – w skrócie. Można znaleźć dobre write up'y w internecie – zostawię to innym :) Może kiedyś wrzucę „wytrawianie dla średnio zaawansowanych” ;]
→ Zawsze należy sprawdzić maski przed zrobieniem płytek – ile razy okazało się że mam element na elemencie, bo nie patrzyłem na wielkość obudowy... Podpowiem że kilka. W KiCAD'zie jest opcja podglądu 3D z której trzeba korzystać. Tak samo warto nauczyć się od samego początku używać reguł projektowych. KiCAD ma zresztą kilka świetnych smaczków. Np pracując na 2 monitorach na jednym schemat na drugim layout wskazując na element na dowolnym z programów, element zostaje wskazany w drugim. To naprawdę dużo daje. Super jest też zbudować sobie Cern KiCAD ;] Długo używałem Eagle'a, ciężko było mi się na początku przestawić, ale jednego jestem pewien – dla mnie KiCAD to prawdziwy CAD, Eagle jest prosty do ogarnięcia i … to ostatnia z jego zalet.

→ Jeśli nie chcemy się męczyć z programowaniem to zawsze należy dać wyjścia do programatora innaczej albo trzeba odlutowywać procesor, albo lepiej podpinać się do nóżek na procku (o ile do TQPF jeszcze się da to już do żadnego procka w BGA nikt się tak nie podepnie) ew. do używanych przez procka linii. Warto czasem zostawić pady w SMD nawet jeśli będziemy mieli pewność że softu i tak nie będziemy zmieniali. (Licho nie śpi)

→ Robiąc coś w jakikolwiek komercyjny sposób musimy mieć pewność że będzie działało. Niby proste ale w czasach gdy wystarczy przeczytać książkę o C dla AVR by umieć już coś zrobić, wcale nie koniecznie. Przykład z życia wzięty: przy długim przewodzie od włącznika należy dać filtr, zwłaszcza w miejscu gdzie występują duże zakłócenia – proste, a jednak dojście do tego „dlaczego moja elektronika działa w domu, a nie działa na miejscu” zajeło mi sporo czasu. Takich i innych smaczków nie wyciągnie się z książki „programowania dla początkujących” , chociaż można na nie wpaść po dobrej lekturze „Sztuki elektroniki” Horwitza i Hilla.

→ Warto skończyć każdy projekt. Nawet głupi może się kiedyś przydać.

→ Zawsze przed wysyłką płytek do produkcji należy: sprawdzić je w 3D w kicadzie, sprawdzić maski, zwyczajnie je drukując na papierze i np. kładąc na nim elementy. Przykład z życia wzięty: 200 złych płytek, ze względu na przeskalowaną paczkę procesora. Najlepiej wykonać jedną sztukę w domu i przetestować (o ile jeszcze się da) albo zamówić najpierw dwie sztuki np. na prototypy.com.pl i je sprawdzić. Standardowa produkcja płytek w Polsce trwa ponad 3 tygodnie, właściwie tyle samo co produkcja + wysyłka za granicą. Polska jest droższa, jednak można się spodziewać że nasze gerbery nie będą potem masowo powielone, ew. niektórzy spodziewają się lepszej jakości. Chiny natomiast są szybkie, miłe i tanie. Jeśli projekt i tak chcemy robić np. open source czy nie robimy technologii rakietowych i nie dbamy o lokalnych biznesmenów – smart-prototyping.com to adres z którego zamówimy 10 płytek 5x5 w łącznej cenie ~40zł . (mają oczywiście jeszcze inne rozmiary – np. 100 płytek 10x10 to ~300/400zł) płytki dwustronne, z dwustronnym opisem, soldermaską etc. Jako że lubię mieć dobre finalne płytki, jestem już ich „stałym” klientem. Kiedyś może napiszę o nich więcej :)
→ Na projekcie zawsze warto od razu dawać wartości komponentów – potem się o nich zwyczajnie zapomina.

→ Tak samo zawsze warto ustawić warstwę opisową, zarówno do późniejszej dokumentacji, jak i produkcji płytek.
→ To na razie wszystko :) Mógłbym pewnie jeszcze pisać i pisać ale... jak mnie najdzie to napiszę oddzielnego posta. Teraz czas na zdjęcia!

 ps. jak sobie pomyśle że np takiej optoizolacji do SPI w życiu nie używałem, a jednak spędziłem dobrych kilka godzin żeby ją dopieścić to mi trochę jednak szkoda tego czasu :P