DesignSpark PCB ist das Designtool für Leiterplatten (PCB) von RS Components. Als Teil einer Suite von Anwendungen zur Unterstützung von Rapid Prototyping durch mechanisches und elektronisches Design wurde es 2010 nach einer Partnerschaft mit Number One Systems, dem Hersteller der Easy-PC-CAD-Software (die viele Ähnlichkeiten mit der DesignSpark-Leiterplatte aufweist), veröffentlicht.
RS Components hat eine sehr aktive Online-Community aufgebaut, was nicht verwunderlich ist, da RS eine weltweit bekannte und angesehene Organisation ist, die hart daran gearbeitet hat, das Bewusstsein für ihre elektronischen Designlösungen zu verbreiten.
Das Tool wird kostenlos zur Verfügung gestellt, auch für die kommerzielle Nutzung.
Als kostenlose Lösung werden Ingenieure nicht durch restriktive Lizenzbedingungen behindert, die die Anzahl der Computer begrenzen, auf denen das Programm installiert werden kann. In diesem Fall ist lediglich eine Internetverbindung erforderlich, was gelegentlich etwas umständlich sein kann und den ersten Abonnenten beim Schreiben dieser Rezension tatsächlich überrascht hat.
Obwohl es kostenlos ist, ist es ein vollständiges und professionelles Programm, das die Erstellung mehrerer Seiten mit schematischen Modellen ermöglicht, keine Beschränkung hinsichtlich der Größe der Leiterplatte hat und die Erstellung von endgültigen Fertigungsstandarddateien ermöglicht. Darüber hinaus ist das Interessanteste, und was wir in diesem Artikel feststellen wollen, die Benutzerfreundlichkeit. Ein Server hat im Laufe der Jahre verschiedene CAD-Programme verwendet, ist kein professioneller PCB-Designer und hat diese Anwendung noch nie verwendet.
Sehen wir uns an, wie wir die Design Spark-Leiterplatte verwenden können, um eine einfache USB-Schnittstelle für einen Fußschalter zu erstellen. Wir möchten, dass bei Aktivierung mit dem Fuß eine Reihe von Tastaturbefehlen an eine EPROM-Programmieranwendung gesendet werden. Wir überspringen das Software-Design, behalten aber bei der Auswahl des Mikrocontrollers die einfache Entwicklung im Auge.
Lassen Sie uns einige Voraussetzungen festlegen und einige Entwurfsentscheidungen treffen, um den Prozess zu vereinfachen.
Wir wollen zwei Eingänge, die mit momentanen Drucktastenschaltern verbunden werden. Am anderen Ende haben wir einen USB-Typ-B-Anschluss für den Anschluss an den Computer.
Zuerst wählen wir einen Mikrocontroller aus, der in DIL-Verpackung erhältlich ist, über einen guten kostenlosen USB-Protokollstapel und eine kostenlose Softwareentwicklungs-Toolchain verfügt. Wir werden den USB-Full-Speed-Modus verwenden, da dieses Design eine sehr niedrige Datenrate (12 Mb/s) hat, die kein spezielles Hochfrequenz-Tracking auf der Leiterplatte erfordert.
Unser bevorzugter Mikrocontroller für diese Art von Anwendungen ist der PIC18F2550/SP von Microchip. Es hat eine großartige Entwicklungs-IDE, einen kostenlosen USB-Stack und einen Compiler.
Das Gesamtdesign wird Durchgangslochkomponenten verwenden. Wir werden nur ein paar Platinen bauen und erwarten kein komplexes Design, daher ist das Löten der Komponenten von Hand kein Problem. Dadurch sparen wir uns die Kosten für die Schweißschablone und wir bekommen die Platten wahrscheinlich schneller (oder können sie sogar zu Hause gravieren).
Der für das PCB-Layout nicht wirklich relevante Fußschalter war auf der RS-Website über eine Suche nach dem Stichwort „Fußschalter“ schnell gefunden.
Wir werden die Platine mit zwei Eingängen versehen, einen für jeden Schalter.
Übliche Installationen
Die Anwendung kann von der Website heruntergeladen werden:
http://www.rs-online.com/designspark/electronics/.
Es ist nur für moderne Windows-Betriebssysteme verfügbar; Wenn Sie Linux oder MAC verwenden, muss es mit Wine oder in einer virtuellen Windows-Maschine ausgeführt werden. Die Installation war unkompliziert (Ausführen des Installationsprogramms als Administrator), aber eine "Aktivierung" ist erforderlich, um den Vorgang abzuschließen. Dazu müssen Sie sich bei der DesignSpark-Community registrieren und eine gültige E-Mail-Adresse angeben. Sie können angeben, ob Sie Informationen über DesignSpark oder RS Components an die E-Mail-Adresse des Benutzers erhalten möchten (das Kommunikationsvolumen ist nicht hoch).
Nutzung
Wenn wir DesignSpark zum ersten Mal ausführen, wird uns eine Homepage mit einigen Anzeigen präsentiert. Es gibt kein sichtbares Layout, aber das ist verständlich, da das Projekt zuerst konfiguriert werden muss. Natürlich öffnet die Auswahl von Datei -> Neu einen Dialog und wir können den Namen des Projekts eingeben und einen Schaltplan erstellen.
Abbildung 1 zeigt den Dialog, den wir an dieser Stelle haben.
Bestimmte Komponenten können über ModelSource, eine Online-Datenbank mit RS-Komponenten, oder aus einer Bibliothek generischer Geräte ausgewählt werden.
Unser anfängliches schematisches Design wurde in einem Notizbuch skizziert, fotografiert, auf den Computer heruntergeladen und als Designunterstützungsdatei importiert. Auf diese Weise können alle Notizen zusammen mit der CAD-Zeichnung in einem einzigen Projekt gespeichert werden.
Das Erstellen des Schaltplans (wenn man bedenkt, dass dies unsere erste Erfahrung mit DesignSpark war) war einfach und dauerte 30 Minuten. Wir haben sogar einige E/A-Pins an zusätzlichen Anschlüssen für eine mögliche zukünftige Verwendung integriert. Die Ergebnisse sind in Abbildung 2 zu sehen.
ModelSource bietet mit einem Klick Zugriff auf Online-Datenblätter, wodurch die Auswahl der am besten geeigneten Komponenten aus allen verfügbaren Komponenten beschleunigt wird, was es zu einem sehr nützlichen Werkzeug macht.
Konvertieren des Schaltplans in eine Platine
Sobald wir mit dem Schaltplan zufrieden sind, wählen wir Tools -> Translate To PCB…, um das Platinenlayout zu erstellen. Das Dialogfeld „Leiterplatten-Erstellungsassistent“ wird angezeigt und weist darauf hin, dass wir durch den Prozess geführt werden.
Zuerst wählen wir den gewünschten Platinentyp aus: einseitig, standardmäßig doppelseitig (unsere Wahl) und so weiter. Dieser Schritt ist intuitiver als die übliche Technik, bei der Sie Dutzende von Ebenen selbst bearbeiten müssen. Als nächstes haben wir die Möglichkeit, die Liste der Ebenen zu verfeinern; Wir akzeptieren die Standardwerte. Dann definieren wir die Abmessungen der Platte. Wir belassen auch die Standardwerte, da die Platinenskizze angepasst werden kann, während wir Komponenten anwenden und Signale auslegen.
Schließlich haben wir die Möglichkeit, die Komponenten und Signale automatisch zu platzieren. Automatisierte Bestückung funktioniert selten gut, und heute war da keine Ausnahme, also sind wir zurückgegangen und haben uns für die Komponentenbestückung an der Peripherie der Platine für die manuelle Bestückung entschieden.
Das Verschieben von Komponenten ist ebenso wie das Erstellen des schematischen Diagramms ein intuitiver Vorgang. Ein besonders interessantes Feature ist, dass Konstruktionsregelprüfungen dynamisch durchgeführt werden, wenn Teile verschoben werden, und Verbindungen, die die Konnektivität zwischen Teilen angeben, ebenfalls neu berechnet werden. Dadurch werden Konstruktionsfehler vermieden, die erst in späteren Phasen entdeckt würden.
XNUMX Minuten später sind wir mit der Platzierung der Bauteile zufrieden; Es ist an der Zeit, Zeichen zu setzen. Das automatische Signallayout lieferte wieder schlechte Ergebnisse, also platzierten wir die Hauptsignale (USB und Strom) manuell und überließen die automatische Funktion den Rest. Er hat es ziemlich gut gemacht.
Die Erstellung der Kupferfüllung und die Generierung der Dateien im Gerber-Format waren wieder intuitive und schnelle Prozesse. Um von Abbildung 3 zu Abbildung 4 zu gelangen, benötigen wir etwas mehr als eine Stunde.
Schlussfolgerungen
Die Lernkurve für jemanden mit etwas CAD-Erfahrung ist minimal.
Die Funktionen des Tools entsprechen den Bedürfnissen der meisten KMU (es ist das Haupttool für das Unternehmen des Unterzeichners), und die Ingenieure werden nach einigen Stunden der Nutzung perfekt damit arbeiten können.
Seine Begrenzung ist die Größe der Bibliothek, obwohl, um fair zu sein, Designer immer Zeit damit verbringen, ihre eigenen Bibliotheken zu validieren und zu optimieren.
Dank seiner kostenlosen Lizenz und unbegrenzten Möglichkeiten ist es ein schwer zu schlagendes Tool.
Über den Autor
Mike hat die letzten dreißig Jahre damit verbracht, eingebettete Systeme zu entwerfen, von Pagern mit chinesischen Schriftzeichen oder Stromzählern bis hin zu Datencodierern oder kleinen Computerplattformen für das IoT. Heute konzentriert er sich auf die Entwicklung von Überwachungssystemen für Hochleistungs-Computing-Plattformen und gibt sein Wissen über eingebettete Software an die nächste Generation von Innovatoren weiter.
