Autor: Manuel Peso González

Revisión: Mario Rebollido Sánchez

Versión: 2.0

KiCad es un paquete con licencia libre (GPL) para la captura esquemática de circuitos y PCB layout. Antes de comenzar, necesita tener instalada una copia de KiCad, si no dispone de ella, puede conseguirla en la siguiente dirección web: http://www.KiCad-pcb.org/display/KiCad/KiCad+EDA+Software+Suite y descargue la versión: KiCad-2012-01-19-BZR3256-stable-

Win_full_with_components_doc_install.exe que será la usada para este tutorial.

1.- Ejecute KiCad y se encontrará con la ventana principal.

2.- Cree un nuevo proyecto en el menú Archivo � New.

3.- Primero cree una nueva carpeta llamada placabase dentro del directorio KiCad.

Abra esta carpeta y guarde el proyecto con el mismo nombre de la carpeta.

4. Abra el editor de esquemas pulsando sobre el icono correspondiente.

5.- Una vez dentro del editor de esquemas, saldrá un mensaje comunicándole que no encuentra el archivo placabase.sch. Acepte y diríjase al menú Archivo�Save

Whole Schematic Project, con lo cual creará este nuevo archivo que se reflejará en

la pantalla principal de KiCad.

6.- Haga clic en el botón Page settings, donde se le abrirá una pantalla de

emergente.

7.- En Page Size, seleccione como tamaño de página Size A4 y en título coloque el nombre PLACABASE.

8.- Haga clic en el botón Place a component que se encuentra en la barra de herramientas de la derecha.

9.- A continuación haga clic en medio de la pantalla y se abrirá una pantalla

emergente. De todas las opciones elija Select by browser.

10.- En la ventana de Buscador de biblioteca, puede ver a la izquierda las distintas bibliotecas de las que dispone KiCad. Seleccione la biblioteca device y dentro de ella, el componente R. Como puede ver se muestra el dibujo esquemático de este componente a la derecha de la pantalla. Ahora haga clic en el botón Insert

Component in Schematic para que el componente seleccionado se añada a nuestro

circuito.

11.- Haga usando la rueda del ratón o use el botón de Zoom para ampliar la zona del componente.

12.- Haga clic con el botón derecho del ratón sobre el componente R insertado. Seleccione Field valor y se abrirá un menú desplegable, elija Editar campo o simplemente colóquese sobre la R, pulse E y seleccione Field valor. Ahora escribirá

220 como valor del componente.

13.- Para mover el componente, haga clic encima de él con el botón derecho del ratón y seleccione Mover componente, también puede hacerlo si sitúa el cursor sobre el componente y pulsa la letra M del teclado. Si por el contrario ha

seleccionado mover campo, moverá la referencia del componente.

14.- Para orientar el componente haga clic encima de él con el botón derecho del ratón y seleccione Orientar componente � Rotación, espejo, normal; que son las opciones dadas.

15.- Borre el componente. Para ello, haga clic encima del componente con el botón derecho del ratón y seleccione Borrar elemento, también puede hacerlo mediante

el botón derecho correspondiente de la barra situada a la derecha.

16.- Aunque KiCad dispone de una buena variedad de componentes, hay algunos de ellos que necesitará y no se encuentran en las librerías de base que incorpora KiCad de serie. Además para facilitar este tutorial se le suministrarán las librerías necesarias para ello.

17.- Agregue un componente que no se encuentra en KiCad. Para ello descargue la librería de componentes de un sitio web o de algún otro recurso, como por ejemplo: la librería microrobotica suministrada. Ahora copie el contenido de la carpeta library en la carpeta principal de KiCad en el directorio:

KiCad\Share\Library.

18.- A continuación en el menú principal de la hoja del esquemático seleccione Preferencias � Library. Seleccione Insertar, busque el archivo microrobotica y dele a Añadir dentro del textbox Component library files en la pantalla que se muestre.

Por último seleccione Aceptar.

19.- Cree un componente que no se encuentra en una librería de KiCad. Pulse sobre

el botón Library Editor de la barra superior y le abrirá una pantalla emergente.

20.- Haga clic sobre el botón Seleccionar biblioteca de trabajo de la barra superior de esta pantalla. Con esto le aparecerá una pantalla emergente Select library con la que deberá seleccionar la biblioteca microrobotica que es donde se guardará el

componente creado. En este caso va a crear un regulador de tensión L78xx.

21.- Haga clic en el botón Create a new component y en la ventana Component

properties que le aparece, introduzca en Component name: L78xx, en Default

reference designator: RG y dele a Aceptar.

22.- Ahora tiene que aparecerle en el centro de la pantalla el nombre del componente. Haga clic sobre el botón Añadir Pin de la barra lateral derecha de la

pantalla y agregue el pin haciendo clic en la pantalla.

23.- A continuación le aparecerá la pantalla Pin properties. En esta pantalla puede poner las características del pin que necesite, en su caso, en Pin number: 1, en

Orientation: Arriba, en Electrical type: Power Input y dele a Aceptar. Coloque el pin.

24.-Haga clic en el botón añadir rectángulo de la barra lateral derecha y coloque un rectángulo para definir la forma de nuestro conector.

25.- Coloque los 2 pines restantes de la misma forma teniendo en cuenta que el pin

GND es de Power input y el pin OUTPUT es de Power output.

26.- Haga clic en el botón Update current component in current library.

27.- Haga clic sobre Save current library to disk y acepte el mensaje de información.

Cierre la ventana de Component library editor.

28.- Ahora que ya dispone de todos los componentes que va a utilizar para realizar su esquemático, repita los pasos del 8 al 14 (siempre utilizando la librería microrobotica) hasta obtener todos los componentes necesarios en pantalla.

Dispóngalos de la manera que se presenta a continuación.

29.- Haga clic sobre el botón Place a wire y a continuación haga clic en el pin8 del conector situado a izquierda del microcontrolador (P18F2550). Ahora haga clic sobre el pin7 del microcontrolador situado al lado del conector anterior, de manera que ha conseguido cablear estos dos pines. Haga clic en el botón Show

hidden pins y se mostrarán los pines que en modo normal no se ven, facilitando la

tarea del cableado.

30.- Repita el proceso hasta cablear el circuito como se muestra a continuación.

31.- Etiquete ahora las conexiones entre pines sin conectar para evitar excesivo cableado en el circuito. Para ello haga clic en el botón Place net name y a continuación haga clic sobre la línea del pin1 del conector4 (CON4) que está sin conectar. En la pantalla emergente que se le muestra (Label Properties), escriba en Text: MCLR, dele a Aceptar y haga clic sobre el cable sin conectar, con lo que quedará fijada la etiqueta.

32.- Repita el proceso del paso 31 con todas las conexiones sin etiquetar de manera

que el esquema quede como se ilustra a continuación.

33.- Haga clic sobre el botón Añadir símbolo de no conexión para señalar los pines que no se van a utilizar en nuestro diseño. A continuación haga clic en cada uno de los pines no utilizados en los que aparecerá una pequeña cruz azul, indicando que

este pin no se conectará a nada.

34.- Ahora es necesario dar identificadores únicos a los componentes. Para realizar esto, haga clic en el botón Annotate schematic de la barra superior. En la ventana emergente (Annotate schematic) que ahora le aparece, solo dele a Numeración y en el mensaje que le aparece a continuación dele a Aceptar. Cierre la ventana y podrá

comprobar que todos los componentes están numerados.

35.- Ahora realice un chequeo de las conexiones, para ello haga clic en el botón Perfoms electric rules check de la barra superior. En la pantalla EESchema Erc que se le abre, pulse Test Erc y le mostrará los errores de conexión. Corrija todos los errores que se presenten en el circuito, los cuales estan indicados con unos pequeños marcadores en forma de flecha verde, el programa presenta algunos fallos en esta herramienta por lo cual mostrará algunas veces que hay errores de

conexión sin haberlos.

36.- Haga clic en el botón Generar netlist de la barra superior, esto generará el archivo netlist de correspondencia de todos los componentes del circuito, necesario para otras herramientas que utilizaremos más adelante. En la pantalla emergente Netlist haga clic en el botón Netlist y en la siguiente pantalla emergente dele a Guardar con el nombre de archivo placabase.

37.- Cierre la ventana del editor de esquemas.

38.- Necesitará añadir y crear las huellas de componentes de los que KiCad no dispone para asociarlos con los utilizados en el esquemático. En la ventana principal de KiCad seleccione Pcbnew (PCB editor). Cuando se abra el editor,

saldrá un mensaje, acepte y vaya al menú Archivo � Guardar.

39.- Descargue la librería de módulos de nombre microrobotica y guarde el

contenido en el directorio: KiCad\Share\modules

40.- Sitúese en el menú Preferences�Library. Haga clic sobre el botón Suprimir y borre todas las bibliotecas que se encuentran en la pantalla. Ahora haga clic en el botón Insert y en la pantalla que le aparece a continuación seleccione la librería de modulo con el nombre microrobotica. Haga clic en el botón Aceptar, guarde la configuración con el nombre por defecto y cierre la ventana de Library. Con esto tenemos añadida la librería de módulos creada especialmente para esta placa y a la

cuál añadiremos otras huellas de módulos.

41.- Abra el editor de componentes. Para ello haga clic sobre el botón Open module

editor de la barra superior.

42.- Una vez dentro de la pantalla del Module Editor, haga clic sobre el botón Select

active library y seleccione la biblioteca microrobotica de la ventana que se le

muestra. Con esto la huella que crearemos se guardará en esta biblioteca.

43.- Haga clic en el botón Módulo nuevo y en la ventana emergente que le aparece, en el campo Módulo Referencia escriba CON_5x1, que será la referencia del componente.

44.- Vaya al menú Editar �Dimensions � Pad settings y en la pantalla Pad

Properties, en el campo Shape size X cambie a 1,9990 y en el campo Pad Drill X cambie a 1,0008. Dele a Aceptar.

45.- Haga clic en el botón Add pads y añada los pines de la huella del componente, en total 5 pines, como se muestra en la figura. Para el pin1 elija Forma de la Isleta:

Rectangular.

46.- Si ha colocado mal un pin, proceda a borrarlo. Para ello haga clic sobre el

botón Borrar elemento y haga clic sobre el pin que desee borrar.

47.- Al haber borrado un pin, la numeración de los pines al ser consecutiva cambia. Una vez insertado el nuevo pin, haga clic con el botón derecho sobre el pin y elija Editar Isleta. A continuación en la pantalla Pad Properties cambie el Nº de Isleta al

que crea conveniente y pulse Aceptar.

48.- Desplace los textos de referencia de la huella. Para ello haga clic con el botón derecho sobre el texto Referencia, luego haga clic sobre Mover Texto Mod. y muévalo a la parte superior. Repita la misma operación pero con el texto Valor

hacia la parte inferior.

49.- Ahora haga un recuadro que contenga a todos los pines. Para ello, haga clic en el botón Añadir línea o polígono gráfico y trace el recuadro sobre los pines, quedando como se muestra en la figura.

50.- Haga clic en Save module in active library y dele a Aceptar en la pantalla emergente que se le muestra con el nombre de la huella. Con esta acción, nuestra huella queda guarda en la biblioteca que seleccionamos al principio.

51.- Cierre el editor de módulos y cierre el editor de circuitos impresos.

52.- Ahora tiene que asociar los componentes del esquemático con los módulos de las huellas para posteriormente crear el circuito impreso. Para ello vaya a la ventana principal de KiCad y pulse sobre el botón CvPcb (Components to modules).

53.- Sitúese en el menú Preferencias� Libraries. Seleccione una a una las librerías que le aparecen y bórrelas todas, haciendo clic en el botón Suprimir. A continuación, haga clic en el botón Añadir y en la pantalla que le aparece seleccione la librería de modulo con el nombre microrobotica. Haga clic en el botón Aceptar,

guarde la configuración con el nombre por defecto y cierre la ventana.

54.- Asocie el componente del esquemático de la izquierda de la pantalla, con el módulo de la huella de la lista que le aparece a la derecha de la pantalla. Para ello haga doble clic sobre el módulo de la huella seleccionado.

55.- Haga clic sobre el botón Mostrar módulo seleccionado para ver la huella del

componente.

56.- Dentro de la pantalla de la huella del componente haga clic sobre el botón 3D y

se le mostrará el componente en tres dimensiones.

57.- Cierre la pantalla 3D y la pantalla del módulo de la huella. A continuación haga clic sobre el botón Save net list and footprint files y en la ventana emergente que se nos muestra, haga clic en Guardar con el nombre de placabase. La pantalla del

Cvpcb se cerrará automáticamente.

58.-En ventana principal de KiCad seleccione Pcbnew (PCB editor).

59.- Haga clic sobre el botón Page settings. En la ventana que le aparece, en Page

Size, seleccione como tamaño de página Size A4 y en título coloque el nombre PLACA BASE MICROROBOTICA. Acepte.

60.- Ahora seleccione el tamaño de las pistas del PCB, para ello sitúese en el menú Design rules �Design rules. En Ancho de Pista cámbielo a 0,8001, con esto hemos aumentado el grosor de la pista, ya que siempre conviene que la pista sea lo más ancha posible. Cambie el diámetro del pad de la VIA (Via Dia = 1,9999) y el

diámetro del taladro de la VIA (Via Drill=0,8001).

61.- Haga clic en el botón Read netlist de la barra superior. En la ventana que le aparece, haga clic en el botón Examinar Netlist y a continuación en la ventana emergente que le aparece abra el archivo placabase.net. Por último haga clic sobre

el botón Leer Netlist actual y cierre la ventana.

62.- Como puede ver todos los componentes de su esquemático estan ubicados en la esquina superior izquierda de la hoja. Asergúrese que el botón Hide module

ratsnest está activado, en caso contrario, púlselo. Ésto nos asegura que las conexiones entre componentes se nos muestren a la hora de distribuirlos en la

hoja para confeccionar nuestro PCB.

63.- Sitúe el ratón sobre los componentes y pulse la letra M, con ello podrá arrastrar uno a uno los componentes para distribuirlos en la hoja. Sitúelos como se muestra a continuación.

64.- Seleccione Back (PgDn) en el menu desplegable de la barra de iconos superior.

Con esto las pistas que se dibujen pertenecerán a la capa de cobre.

65.- Haga clic en el botón Añadir Pista o Vía y a continuación haga clic en uno de los pines de los componentes y únalo con el correspondiente. Repita este proceso hasta tener completo todo el circuito. Para pasar de la capa de cobre a la capa de componentes, es necesario añadir VIAS, para ello trace la pista hasta el punto donde quiera añadir la VIA, a continuación, pulse la tecla V y aparecerá la via en color blanco, apartir de este momento la pista a trazar aparecerá en color rojo indicando que se está trazando en la capa de componentes. Una manera de unir todas las pistas del circuito, es la que se muestra.

66.- Haga clic en el botón Añadir línea o polígono gráfico y seleccione PCB_edge en el menu desplegable de la barra de iconos superior. Dibuje el recuadro que contendrá todo el circuito incluyendo los agujeros para fijarlo mediante el botón Añadir círculo (Círculos amarillos en el dibujo) y los arcos de las esquinas con la herramienta Añadir arco.

67.- Añada textos para personalizar su placa. Haga clic sobre el botón Add text on

copper layers or graphic text y haga clic en la hoja del circuito. En la ventana que le aparece, en la opción de Texto escriba: mreps, en la opción Orientación seleccione 0, en la opción Visualización Espejo y en la opción Style: Normal.

68.- Haga clic en el botón Añadir Zona, a continuación haga clic en la hoja y en la ventana que le aparece seleccione en Red GND y en Capa. Dibuje un recuadro que contenga a todo el circuito incluyendo el recuadro anterior. Haga clic con el botón

derecho dentro del recuadro y seleccione Llenar todas las zonas.

69.- Para resaltar una pista o dejar dejar de resaltarla, haga clic en el botón Resaltar Red y a continuación haga clic sobre la pista a resaltar o haga clic fuera del

circuito para dejar de resaltar la pista.

70.- Haga clic en el botón Perform design rules check de la barra superior. En la ventana de Control ERC que le aparece, haga clic sobre el botón Comenzar DRC y a continuación haga clic sobre la pestaña No Conectados. Con esto le aparecerá un lista de los pines que por error no estan conectados. Tenga cuidado con esta herramienta ya que en ocasiones presenta errores que no existen. Acepte y se

cerrará la ventana.

71.- Para ver la placa creada en 3D, vaya al menú Ver� 3D Display. En la pantalla que le aparece, podrá ver un modelo de su placa y podrá moverla haciendo uso del

ratón. Cierre la ventana.

72.- Genere el archivo de taladrado, para ello diríjase al menu Archivo� Plot� y en la ventana Trazar pulsar sobre el botón Generate Drill File. En la ventana que le aparece (Generar archivo de taladrado) seleccione en Unidades de Taladrado Milímetros, en Formato de taladrado Suppress leading zeros, en Precisión 3:2 y en Origen de coordenadas de taladadro Absoluto. Acepte.

73.- Genere el archivo para cortar la placa, para ello diríjase al menu Archivo�

Plot� y en la ventana Trazar, en el menú Plot format seleccione HPGL. A continuación marque solamente en la categoria Layers la casilla PCB-Edges, en la categoría Opciones marque la casilla Mirrored plot, en Scaling seleccione 1:1, en

Plot mode seleccione Relleno y en HPGL Options seleccione Pen size 0,991mm. Por

último presione el botón Trazar.

74.- Imprima el fotolito del PCB. Diríjase al menú Archivo�Print. En la ventana que le aparece, en Copper Layer, seleccione Back y en Technical Layer deseleccione todo, en Approx. Scale seleccione Accurate Scale 1, en Print Mode seleccione Black

and White y en Page Print seleccione Single page.

75.- Haga clic en el botón Preview para ver una vista del fotolito que se imprimirá. Haga clic en el botón Print, seleccione su impresora e imprima el fotolito.

76.- Guardelo todo, para ello diríjase al menú Archivo�Guardar. Cierre el editor

Pcbnew. Cierre KiCad.

ANEXO

1.- Configuración de la máquina CNC para el taladrado del PCB.

Para realizar el taladrado del PCB con la máquina de CNC Bungard, se hará uso del software DRILLPRO. Es un software antiguo que trabaja bajo la consola MS-

DOS. Se deberán seguir los siguientes pasos:

1º Una vez generado el archivo de taladrado con KICAD, culla extensión es .drl, hay

que cambiar la misma a .ncd, para que sea compatible con el software DRILLPRO.

2º Ejecutamos el programa DRILLPRO y ajustaremos los parámetros como están

en la siguiente imagen:

Como parámetros importantes, encontramos: Offset que es la coordenada XY de origen de la máquina CNC para el taladrado, y el parámetro Base que es la distancia Z que se baja la herramienta taladro cada vez que se realiza un agujero en la placa, dicha distancia deber ser lo suficiente para que la broca del taladro

atraviese la placa.

3º Pulsamos el botón Config y nos aparecerá la pantalla de configuración en la que

ajustaremos los parámetros como están en la siguiente imagen:

Como parámetros importantes, encontramos: Coordinates que es el formato de coordendas, que debe coincidir con el formato de coordenadas del archivo de taladrado, y el parámetro Free que es la distancia Z que se levanta la herramienta taladro cada vez que se realiza un agujero en la placa, dicha distancia deber ser lo suficiente para que la broca del taladro no parta o arañe la superficie de la placa entre la realización de un agujero y otro.

4º Pulsamos el botón Load en el menú del punto 2º y buscamos el archivo .ncd de nuestro PCB. Una vez encontrado el archivo, aceptamos y volveremos al menu del

punto 2º.

5º Pulsamos el botón Start en el menú del punto 2º y aceptamos los mensajes emergentes que nos saldrán. A continuación se iniciará el taladrado de forma

automática.

2.- Configuración de la máquina CNC para el fresado del PCB.

Para realizar el corte del PCB con la máquina de CNC Bungard, se hará uso del software ROUTEPRO. Es un software antiguo que trabaja bajo la consola MS-DOS. Se deberán seguir los siguientes pasos:

1º Una vez generado el archivo de corte o fresado con KICAD, éste tedrá extension .plt.

2º Ejecutamos el programa ROUTEPRO y ajustaremos los parámetros como están

en la siguiente imagen:

Como parámetros importantes, encontramos: Offset que es la coordenada XY de origen de la máquina CNC para el taladrado, y el parámetro Base que es la distancia Z que se baja la herramienta taladro cada vez que se inicia el corte o fresado en la placa, dicha distancia deber ser lo suficiente para que la fresa del taladro atraviese la placa.

3º Pulsamos el botón Config y nos aparecerá la pantalla de configuración en la que

ajustaremos los parámetros como están en la siguiente imagen:

Como parámetros importantes, encontramos: Coordinates que es el formato de coordendas, que debe coincidir con el formato de coordenadas del archivo de taladrado, y el parámetro Free que es la distancia Z que se levanta la herramienta taladro cada vez que se inicia el proceso de fresado o corte en la placa, dicha distancia deber ser lo suficiente para que la broca del taladro no parta o arañe la

superficie de la placa entre la realización de un fresado y otro.

4º Pulsamos el botón Load en el menú del punto 2º y buscamos el archivo .plt de nuestro PCB. Una vez encontrado el archivo, aceptamos y volveremos al menu del punto 2º.

5º Pulsamos el botón Tools en el menú del punto 2º y ajustaremos los parámetros de velocidad de avance del fresado XY y de velocidad de bajada o subida de la

herramienta taladro como se muestra en la siguiente imagen:

6º Pulsamos el botón Start en el menú del punto 2º y aceptamos los mensajes emergentes que nos saldrán. A continuación se iniciará el fresado de forma

automática.