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KiCad6.0入门教程(六)--自定义符号和封装(kicad符号库)

发布:2024-09-21 浏览:38

核心提示:通过增加一个开关来打开和关闭LED,电路将得到改进。添加此开关的过程将需要创建新的符号和封装库、绘制开关符号以及为开关创封装。本教程中使用的特定开关是NKK M2011S3A1W03,一种SPST切换开关。可以使用许多其他开关,但可能需要调整管脚编号和封装外形尺寸。库和库表基础知识符号和封装被组织到库中。库可以保存符号或示意图,但不能同时保存符号和封装。Kicad分别在符号库表和封装库表中跟踪用户的符号库和封装库。每个库表都是库名称和每个库在磁盘上的位置的列表。除了全局符号和封装库表外,还有用于符号和封装

通过增加一个开关来打开和关闭LED,电路将得到改进。
添加此开关的过程将需要创建新的符号和封装库、绘制开关符号以及为开关创封装。
本教程中使用的特定开关是NKK M2011S3A1W03,一种SPST切换开关。
可以使用许多其他开关,但可能需要调整管脚编号和封装外形尺寸。
库和库表基础知识符号和封装被组织到库中。
库可以保存符号或示意图,但不能同时保存符号和封装。
Kicad分别在符号库表和封装库表中跟踪用户的符号库和封装库。
每个库表都是库名称和每个库在磁盘上的位置的列表。
除了全局符号和封装库表外,还有用于符号和封装的项目库表。
添加到全局表中的符号和封装在所有项目中都可用,而项目特定表中的符号和封装仅适用于该特定项目。
用户可以将自己的库添加到全局库表或项目特定表中。
可以使用Preferences → Manage Symbol Libraries…在“原理图编辑器”或“符号编辑器”窗口中查看或者编辑符号库表。
可以使用Preferences → Manage Footprint Libraries…在Board Editor或Footprint Editor中查看或者编辑封装库表。
也可以从项目管理器访问这两个库表。
通常,库的路径是用路径替换变量定义的。
这使用户可以将其所有库移动到新位置,而无需修改库表。
唯一需要更改的是重新定义变量以指向新位置。
KiCad的路径替代变量使用Preferences → Configure Paths… 在项目管理器或任何编辑器窗口中配置路径。
一个有用的路径替换变量是${KIPRJMOD}。
此变量始终指向当前项目目录,因此可用于包含存储在项目目录中的项目特定库。
第一次运行时,KiCad提示用户设置符号库表和封装库表。
要再次执行此设置,请删除或重命名符号库表或封装库表文件。
在删除表之前对其进行备份。
符号和封装库表文件的位置取决于操作系统。
Windows: %APPDATA%kicad6.0sym-lib-table and %APPDATA%kicad6.0fp-lib-tableLinux: ~/.config/kicad/6.0/sym-lib-table and ~/.config/kicad/6.0/fp-lib-tablemacOS: ~/Library/Preferences/kicad/6.0/sym-lib-table and ~/Library/Preferences/kicad/6.0/fp-lib-table创建新的全局或项目库绘制新符号或封装的第一步是选择存储它的库。
对于本教程,开关符号和封装将进入新的项目特定库。
从项目管理器中打开符号编辑器。
单击File → New Library,然后选择 Project。
为新库选择一个名称(例如getting-started.kicad_sym)并将其保存在项目目录中。
现在,将在左侧的“库”窗格中选择空的新库,该库已自动添加到“项目库”表中(请检查项目制定库选项卡通过Preferences → Manage Symbol Libraries…选项卡)。
创建新符号现在在新库中创建开关符号。
在库窗格中选择getting-started库后,单击File → New Symbol…。
在“符号名称”字段中,输入零件号:M2011S3A1W03。
开关符号应具有以SW开头的参考指示符,因此将默认参考指示符字段更改为SW。
所有其他字段可以保留为默认值。
在Libraries窗格中,M2011S3A1W03符号现在显示在getting-started 库下。
在画布中,十字表示示意图的中心,并为符号名称和参考指示符添加了文本。
现在,请将文字从示意图的中心移开,以使其不碍事。
通过添加管脚开始绘制符号。
单击右侧工具栏上的Add a pin按钮,然后单击画布。
此时将显示“管脚属性”对话框。
将管脚名称设置为A,管脚编号设置为2,电气类型设置为Passive,方向设置为Right。
将X位置设置为-5.08,Y位置设置为0。
单击“确定”,然后在画布上单击以放置管脚。
如果在单击“确定”后移动了接点,则可能需要再次编辑接点的属性(双击管脚,或右键单击管脚→ Properties…)以正确设置位置。
添加第二个接点,但这次不要使用 Add a pin工具。
请按Insert。
一个编号为3的新管脚添加到符号中,就在管脚2的下方。
在KiCad的许多地方,按Insert将重复最后一个操作。
如果适用,新项目的位置将被移动,编号将自动增加。
在Symbol Editor中,这可用于快速放置大量管脚。
在原理图编辑器中,它可用于重复放置元件,或使用编号标签标记大型元件的管脚。
Insert在Footprint和PCB编辑器中也很有用。
管脚3将位于开关符号的右侧,因此编辑管脚3的属性,并将X位置更改为5.08,Y位置更改为0,方向更改为Left。
另外,将Pin名称更改为B。
图形特征放置管脚后,使用圆和线工具使符号看起来像SPST开关。
对于此步骤,切换到更精细的网格将非常有用:右键单击画布,然后在Grid 子菜单中选择较小的网格。
添加图形形状后,切换回50mil网格。
小网格对于图形特征很有用,但符号引脚必须始终放置在50mil(1.27 mm)网格上。
未与50mil网格对齐的管脚将无法连接到原理图中的导线。
符号属性现在使用编辑整个符号的属性通过File → Symbol Properties,或双击画布。
将spst switch toggle添加到Keyword字段,以便通过搜索更容易找到符号。
对于此符号,管脚名称不会添加任何有用的信息,因此取消选中Show pin name以使符号在视觉上更简单。
符号现在已完成。
保存并继续创建封装。
创造新的封装打开Footprint Editor并创建一个新的特定于项目的Footprint库,名为getting-started.pretty (File → New Library…)。
与符号库一样,新的封装库将添加到项目库表中。
在“库”窗格中选择新库后,创建新的封装(File → New Footprint…)。
将名称设置为Switch_Toggle_SPST_NKK_M2011S3A1x03,并将类型设置为Through hole。
封装焊盘开关有两个管脚,在数据表中编号为2和3,间距为4.7 mm。
为便于放置,请调整栅格以匹配焊盘间距。
单击View → Grid Properties…并将用户定义的栅格大小更改为4.7 mm。
切换到网格底部的用户网格:顶部工具栏中的下拉列表。
按照惯例,通孔封装外形的引脚1位于(0,0)处,且引脚1位于左上角。
SPST版本的开关没有引脚1,因此封装外形将留下(0,0)空白,并将焊盘2和3放置在(0,4.7 mm)和(0,9.4 mm)处。
请注意,在KiCad的默认坐标系中,正Y轴向下。
使用右侧工具栏中的“添加焊盘”工具,在原点下方(0,4.7 mm)放置一个焊盘。
按Escape退出焊盘工具,然后双击焊盘编辑其属性。
将焊盘编号更改为2,并确认位置正确。
开关管脚为1.17 mm x 0.8 mm,其对角线(最大管脚尺寸)为1.42 mm。
因此,将X孔尺寸设置为1.42 mm+0.2 mm=1.62 mm,将焊盘尺寸设置为1.62 mm+2*0.15 mm=1.92 mm,以提供足够的环形环。
现在再次使用Add a pad工具将另一个焊盘放置在(0,9.4 mm)处。
请注意,焊盘编号将自动递增,并且包括焊盘尺寸和孔尺寸在内的特性将从上一个焊盘复制。
放置两个焊盘后,环形环看起来稍微小一些。
如果环形环变大,开关将更容易焊接,并且机械上更坚固。
通过编辑垫片2并将垫片尺寸更改为1.62 mm+2*0.3 mm=2.22 mm,将环形环宽度从0.15 mm增加到0.3 mm。
不要更改孔的大小。
请注意,焊盘尺寸字段接受数学表达式,因此可以直接输入1.62+2*0.3,计算结果为2.22 mm。
KiCad中的许多文本框支持数学表达式,包括单位转换。
对另一个焊盘也进行相同的环形环修改。
作为快捷方式,右键单击焊盘2,单击Push Pad Properties to Other Pads…,然后单击 Change Pads on Current Footprint。
封装图形良好的封装外形将在制造层(F.Fab)上绘制精确的零件轮廓,在丝印层(F.silkscreen)上绘制稍大的轮廓,并在整个封装外形周围绘制庭院包络(F.Courty),以防止与其他封装外形重叠。
点击右侧层面板中的F.Fab,切换到front fabrication层。
制造轮廓应精确匹配零件的物理尺寸,即7.9 mm宽和13 mm高。
使用直线、矩形或多边形工具绘制零件轮廓,如下面的屏幕截图所示。
精确放置轮廓的一种方法是按如下方式设置用户网格:X grid: 7.9 mmY grid: 13 mmX origin: 7.9 mm / 2 = 3.95 mmY origin: 4.7 mm - (13 mm / 2) = -1.8 mm接下来,切换到F.Silkscreen。
丝印轮廓应正好位于零件轮廓之外,因此丝印线从制造轮廓向外移动0.11 mm。
准确的坐标显示在下面的屏幕截图中,有用的网格设置包括:X grid: 7.9 mm + 2 * 0.11 mm = 8.12 mmY grid: 13 mm + 2 * 0.11 mm = 13.22 mmX origin: 8.12 mm / 2 = 4.06 mmY origin: -1.8 mm - 0.11 mm = -1.91 mm最后,选择F.Courtyard。
庭院轮廓应以0.25 mm的间隙围绕零件。
使用不同的策略绘制此层。
切换到1mm网格而不是用户网格,并大致围绕封装外形绘制一个矩形。
双击矩形以编辑其属性,并直接输入矩形的角坐标 — 它们显示在下面的屏幕截图中。
完成外框后,按如下所示定位文本。
封装绘制完成。
Kicad封装惯例为了维护高质量的符号和封装库,KiCad有一个KiCad库约定文档,它是一组符号和封装的指南。
个人库没有必要遵循这些惯例,但它们是一个很好的起点。
官方库中的封装和符号必须遵循KLC。
KLC用作本教程中符号和封装的基础。
将开关添加到原理图现在封装已经完成,可以修改开关符号,以便在默认情况下使用匹配的封装。
返回到符号编辑器并打开开关符号。
编辑符号属性。
在Footprint字段中单击,然后单击出现的library book图标。
浏览到项目封装库并双击封装。
保存符号。
开关封装现在默认分配给该符号;每次将符号添加到原理图时,不需要手动选择封装。
打开原理图,添加新符号,然后选择新开关符号。
接线以连接或断开LED和电池。
重新标注原理图,将开关的参考指示符设置为SW1。
无需手动为开关选择示意图,因为开关符号已经指定了封装。
运行ERC以确保修改后的原理图不违反任何电气规则。
将开关添加到PCB确保原理图已保存,然后打开Board Editor将符号添加到PCB中。
使用Tools → Update PCB from Schematic…从原理图更改新PCB并将开关封装图放置在电路板上,如下图所示。
ratsnest显示需要布线完成新连接。
此外,需要删除电池和电阻器之间的连接。
首先,删除不需要的走线。
选择电池和电阻之间的一条走线。
按U几次以展开选择,以包括电池和电阻器之间的所有段。
按Delete以删除连接。
在电池和开关之间以及开关和电阻之间布置新的导线。
按B键重新填充覆铜。
最后,重新运行DRC以确保修改后的电路板不违反任何设计规则。
链接符号、封装和三维模型符号和封装如封装分配部分所述,在原理图输入过程中,原理图中的每个符号都需要分配一个封装。
分配给每个符号的封装名称存储在符号属性的Footprint字段中。
符号可以指定预选的封装。
封装不需要手动指定给这些符号,因为在创建符号时选择了封装。
用户可以在封装分配过程中覆盖预选封装,这与正常情况相同。
定义默认封装对于通常或始终具有相同封装的符号是一个好主意,例如,一个元器件仅有一个封装。
开关封装被设置为其匹配符号的默认值。
符号还可以指定封装过滤器,该过滤器可用于隐藏与符号不兼容的封装。
例如,74HC00符号具有封装外形过滤器,该过滤器只会在指定封装工具中显示适用的DIP和SO14封装外形。
KLC对封装过滤器的要求包含了一些有效封装外形过滤器的有用提示。
封装和三维模型零部件的三维模型存储在单独的文件中。
元件三维模型的文件名保存在封装中。
可以向每个封装外形添加任意数量的三维模型。
三维模型文件名以及模型比例、旋转、偏移和不透明度在Footprint Properties的3D Models选项卡中设置。
支持STEP(.STEP)和VRML(.wrl)三维模型格式。
STEP文件在需要尺寸精度的情况下非常有用,而VRML文件可用于更具视觉吸引力的渲染。
KiCad库中的许多封装都有相关的三维模型;这些模型以VRML和STEP格式提供。
封装外形中只需列出两种型号中的一种(通常会给出VRML文件名)。
当出于机械CAD目的导出电路板的三维模型时,KiCad可以自动替换STEP版本并非KiCad库中的所有封装外形都提供了三维模型,但所有封装外形都列出了三维模型文件名,即使三维模型不存在。
这使得3D模型可以在以后添加,而无需编辑封装。
FreeCAD和StepUp Workbench可用于创建组件三维模型;它们用于KiCad库中的许多模型。
StepUp用于生成具有正确放置、缩放和旋转的STEP和VRML文件。
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