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uso do eagle, software para criação de pcbs
Anderson Zorn at PUCRS
1. Tutorial sobre comoutilizar o software EaglePontifícia Universidade Católica do Rio Grande do SulRodrigo Krug
2. ConteúdoTutorial sobre como utilizar o software Eagle ............................................................. 31. Instalar o programa ................................................................................................. 42. Executando o Programa .......................................................................................... 73. Barra de ação ........................................................................................................... 93.1. Barra de Ferramentas e Bibliotecas ................................................................. 104. Adicionando componentes a janela de trabalho ................................................. 125. Exemplo de Projeto: Fonte Simétrica regulável de -12v a +12v ........................ 135.4. Criando o Layout da placa ................................................................................... 185.5. Impressão ............................................................................................................. 266. Anexos..................................................................................................................... 28
3. Tutorial sobre como utilizar o software Eagle O programa Eagle é um programa de desenho de placas de circuito impresso(PCI). Este programa é gratuito (freeware) e é relativamente fácil de utilizar, depoisde se conhecerem os passos fundamentais. Pode-se fazer download deste programa freeware (versão 4.1) em:http://www.cadsoft.de/ Em primeiro lugar deve desenhar o esquema elétrico pretendido (arquivos deextensão *.sch) e, a partir desse esquema, o programa apresenta uma solução para odesenho das pistas. O desenho da placa de circuito impresso (PCI ou PCB) éapresentado em arquivos de extensão *.brd. Utilizando as bibliotecas de componentes existentes no programa, constrói-se oesquema elétrico que será usado como base no projeto da PCI. Assim sendo, é muitoimportante a seleção correta do componente, pois além da sua aplicação básicatambém servirão de referência as suas características gerais, tais como o tamanho, oencapsulamento, a potência, etc. Após a elaboração do esquema é possível gerar uma PCI, através de umrascunho fornecido pelo programa. Este rascunho pode (e deve) ser alterado para aadequação e posicionamento físico dos componentes sobre a placa, de modo a facilitara passagem das trilhas, montagens, fixações mecânicas e outros requisitos.
4. 1. Instalar o programa Localize no seu computador o disco onde está guardado o programa "eagle-4.1.exe". Execute-o para iniciar a instalação e clique sobre a opção "Setup".Será apresentada a janela de boas vindas e de aviso de proteção do programa. Em seguida será apresentada a janela de concordância com a licença e termosde utilização. Este software é de uso livre para fins educativos apresentando noentanto algumas limitações.Clique sobre "Yes".
5. Será apresentada uma nova janela para a escolha do diretório de destino dainstalação do programa. Caso seja necessário, altere para a localização pretendida.Clique sobre "Next". A janela seguinte apresenta para simples conferência, um resumo dosparâmetros iniciais da instalação.Clique sobre "Next". Começará a instalação propriamente dita.
6. O processo de instalação é iniciado e pode ser acompanhado pela barra deprogresso. Terminada a instalação, surge a janela de finalização. Caso não queiravisualizar os arquivos ou iniciar o programa, desmarque os quadrados. Clique em"Finish".
7. 2. Executando o Programa Quando executar o software pelaprimeira vez aparecerá uma caixa dediálogo a pergunta se tem uma licençapessoal. Selecione "Run as Freeware". Executando-se o programa, surge a janela principal onde estão localizados oscomandos básicos para criação e abertura de projetos. Entre estes, destacamos odiretório "Projects", onde originalmente são armazenados os projetos em elaboraçãoou já concluídos.
8. Como vamos realizar a aprendizagem através de um exemplo prático, devemoscriar inicialmente um novo projeto para guardarmos os nossos trabalhos. Para esseefeito siga a seguinte seqüência de comandos: (File> New> Project). Vamos acrescentar um novo projeto ao qual vamos atribuir o nome "FonteSimétrica". Observe que à direita do nome, surge a frase "Empty Project", indicandoque ainda não tem nenhum conteúdo, ou seja, apenas a pasta foi criada. Devemos então criar um novo esquema elétrico (New Schematic), pressionando como botão direito do mouse sobre a pasta Fonte Simétrica, seguindo a seqüênciamostrada na figura a seguir. Surge então a janela com os comandos e funções específicas para o desenho doesquema elétrico.
9. Título Barra de menus Barra de ação Linha de comandoBarra de parâmetros Display de coordenadas Área de Barra de trabalho ferramentas Barra de estado 3. Barra de ação 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 - Abrir um documento. 2 - Gravar um documento. 3 - Imprimir um documento. 4 - Exportar um arquivo para o formato de industrialização (CAM – Computer Aided Manufacturing). 5 - Passar do esquemático para a placa e vice-versa. 6 - Número de folhas. 7 - Utilizar a biblioteca. 8 - Executar um arquivo script (*.scr). 9 - Correr um programa de linguagem de utilizador (*.ulp). 10 - Ajustar o desenho à janela. 11 - Ampliar o desenho.
10. 12 - Diminuir o desenho.13 - Redesenhar/limpar o desenho.14 - Ampliar uma área selecionada do desenho.15 - Anular a última alteração.16 - Refazer a alteração anterior.17 - Cancelar comando.18 - Executar comando.19 - Ajuda do programa. 3.1. Barra de Ferramentas e Bibliotecas INFO: Mostra as propriedades dos objetos selecionados. SHOW: Mostra, na barra de status, os nomes e outros detalhes do objeto selecionado. DISPLAY: Permite mostrar ou esconder as camadas (layers) que pretendemos que apareçam ou não no desenho ou impressão. MARK: Permite selecionar a origem das coordenadas para a apresentação da posição relativa indicada na parte superior da janela. MOVE: Permite mover um objeto selecionado. COPY: Permite copiar um objeto. MIRROR: Gera uma imagem invertida dos objetos e grupos relativamente ao eixo dos Y. ROTATE: Permite rodar um objeto. GROUP: Ativado esta função pode-se selecionar um conjunto de objeto. CHANGE: Permite alterar as propriedades dos objetos. CUT e PASTE: Com CUT pode-se guardar na memória um componente ou grupo e PASTE permite recuperá- lo e colocá-lo na área de trabalho DELETE: Permite apagar um objeto selecionado. ADD: Com esta função podem-se inserir no esquema os componentes que estão disponíveis nas bibliotecas.NAME: Permite modificar o nome que o programa deu aos componentes e condutoresutilizados.VALUE: Permite definir ou modificar o valor de um objeto.SMASH: Permite separar o nome do objeto do seu valor.PINSWAP: Permite trocar pinos equivalentes.GATESWAP: Permite trocar gates equivalentes.SPLIT: Permite curvar uma linha já desenhada.
11. INVOKE: Pode ser utilizada para permitir a ligação de componentes ativos a outrafonte de tensão que não seja VCC ou GND.WIRE: Permite desenhar linhas/condutores.TEXT: Permite acrescentar etiquetas de texto a um elemento ou desenho.CIRCLE: Permite desenhar círculos.ARC: Permite desenhar arcos.RECTANGLE: Permite desenhar retângulos.POLYGON: Permite desenhar um polígono.BUS: Permite desenhar barramentos de condutores paralelos.NET: Permite fazer ligações elétricas ao bus e definir o dimensionamento das pistas.JUNCTION: Serve para inserir um nó (numa derivação) ou para definir os terminais doscomponentes.LABEL: Permite colocar uma etiqueta com o nome dado a uma linha simples oubarramento.ERC: (Electrical Rule Check) Esta é uma ferramenta que realiza uma verificação elétricado circuito, detectando erros nos esquemas elétricos.Se necessitar de ajuda suplementar sobre alguma ferramenta, clique no seu ícone eseguidamente no ícone de Help ou escreva na linha de comando a palavra Help seguidado nome da ferramenta. Os esquemas elétricos devem ser sempre desenhados com a malha de 0,1polegada (2,54 mm), porque as bibliotecas estão definidas para este valor. Os símbolosdeverão ser colocados nesta grade ou num múltiplo da mesma, uma vez que em casocontrário é possível que as pistas não possam ser ligadas aos pinos (terminais). Vamos iniciar o desenho do esquema elétrico partindo da seleção eposicionamento dos componentes. Os componentes eletrônicos disponíveis estãoagrupados por similaridade e/ou fabricante e organizados por ordem alfabética, emarquivos independentes denominados bibliotecas Se selecionarmos o menu Library e a opção Use podemos verificar que o Eaglejá carregou todas as bibliotecas disponíveis. Como podemos observar, em função da quantidade de bibliotecas, componentes e combinações entre os grupos, inicialmente haverá certa dificuldade em localizar o componente desejado. A
12. Além disso, uma vez localizado, devemos decidir sobre qual entre as variaçõesapresentadas é o mais adequado, para tal devemos utilizar as informações mostradasna janela à direita quando selecionamos uma biblioteca qualquer ou um componente. O componente selecionado C22/11 é um Capacitor com as dimensões de 22 mm x 11 mm e com uma distância entre os terminais de 22,5 mm. 4. Adicionando componentes a janela de trabalho Uma vez que as bibliotecas estão disponíveis, para se inserir um componenteutilizamos os comandos Edit> Add ou usamos o ícone.Surgirá a seguinte janela
13. Faça a rolagem da listagem de nomes, selecione e expanda a livraria "rcl ".Dentro desta biblioteca localize o componente "R-EU_0207/12" (lê-se: Resistência,símbolo EUropeu, dimensões 2mm x 7mm, distância entre as ilhas 12mm). Nas janelas do lado direito pode ser vista a representação do componente(símbolo), a sua configuração física (ilhas, serigrafia) e o seu encapsulamento. 5. Exemplo de Projeto: Fonte Simétrica regulável de -12v a +12v Para todos os projetos que você pense em fazer, você vai precisar de uma fontepara testá-los, neste exemplo foi projetada uma fonte simétrica regulável de +1.24v á+12v e de -1.24v á -12v, com suportando uma corrente máxima de 1,5A. Uma fontesimétrica é uma fonte capaz de produzir tensão negativa e positiva, foi escolhido esseo projeto desse dispositivo devido sua importância dentro da engenharia, pois existemvários circuitos elétricos que necessitam de tensão negativa e positiva para funcionar,por exemplo, o acionamento de um motor de passo bipolar. 5.1. Funcionamento do Circuito Esta fonte foi projetada para fornecer uma tensão regulável, tanto positivaquanto negativa. Os principais componentes de seu funcionamento são os reguladoresde voltagem, LM317 que fornece a variação de tensão positiva, e o LM337 que fornecea variação de tensão negativa, estes dois podem suportar no máximo 1,5 Ampères deconsumo. A fonte consiste em um transformador 12 v + 12 v por 1.5 ampères, essatensão fornecida pelo transformador é retificada através de uma ponte de retificação
14. feita com diodos 1N4007, junto com os capacitores que filtram a onda, deixando-a emforma linear. Após os reguladores de tensão com um potenciômetro de 10K Ohm parauma regulagem grossa e um de 270 Ohms para regulagem fina da tensão, isso tantopara o LM 317 e LM 337, após um capacitor de 1uF filtra os ruídos gerados.Obs.:"Nunca provoque um curto circuito entre os pólos de alimentação, caso issoaconteça poderá ocasionar em danos irreversíveis em alguns componentes dafonte". 5.2. Lista de componentes Part Value Package Library C1 1000uF CPOL-USEE3,5-8 rcl C2 1000uF CPOL-USEE E3,5-8 rcl C3 1uF CPOL-USEE E2,5-6 rcl C4 1uF CPOL-USEE E2,5-6 rcl C5 10nF C050-030X075 rcl C6 10nF C050-030X075 rcl C7 10uF CPOL-USEEE2,5-6 rcl C8 10uF CPOL-USEE E2,5-6 rcl D1 1N4007 DO41-10 diode D2 1N4007 DO41-10 diode D3 1N4007 DO41-10 diode D4 1N4007 DO41-10 diode ENTRADA AK500/3 con-ptr500 IC1 317T TO220H linear IC2 337T TO220H linear LED1 +vcc LED5MM led LED2 -vcc LED5MM led R1 10K Ohm ST15 pot R2 470 Ohm ST15 pot R3 470 Ohm ST15 pot R4 10K Ohm ST15 pot R5 220 Ohm 0207/10 rcl R6 220 Ohm 0207/10 rcl R7 330 Ohm 0207/10 rcl R8 330 Ohm 0207/10 rcl SAIDA AK500/3 K con-ptr500 5.3. Execução do projeto 5.3.1. Adicionando componentes Na janela inicial clique no ícone add, ou digite na linha de comando o comando"ADD". Irá abrir a janela da biblioteca de componentes, para facilitar, no canto inferioresquerdo existe um campo de procura, onde o usuário põe o nome do componente eo software realiza uma busca em toda a biblioteca.
15. Informações Linha de Busca sobre o Componente. Após digitar o nome do componente, aperte ENTER e os resultados aparecerão,escolha o mais usual e clique em OK. O componente será adicionado na área detrabalho, Adicione quantos componentes forem necessários apenas clicando com obotão esquerdo do mouse. Aproveite e já os posicione da maneira que mais lheagrade.
16. Adicione os componentes restantes, conforme descrito anteriormente. Caso abusca que você fizer não obtiver resultados satisfatórios, você deverá de percorrer alista até achar o componente que lhe satisfaça. Para a montagem desta fonte você irá precisar adicionar todos os componentesda lista citada acima. Na mesma lista se encontram a localização dos mesmos em suasbibliotecas. Para alterar o nome e valor dos componentes para uma visualização mais clarado circuito, e para futuramente auxiliar na montagem do mesmo. Existe o ícone,Name, Value, respectivamente, clicando em algum desses 2 ícones e após nocomponente, você poderá alterar sue nome ou valor. Após a colocar todos os componentes na tela, ela deverá ficar com a seguinteaparência:
17. 5.3.2. Conectando os Componentes Selecione primeiro o comando "Net " na barra de ferramentas e conformeo nosso esquema inicial comece a interligar os componentes. Com um clique do mouse num dos terminais inicia-se a linha e com dois cliquesno outro terminal (ou Esc) conclui-se a ligação. Observe que ao selecionar o comando "Wire" surgem algumas opções deconfiguração na parte superior da janela do Eagle. Com estas opções podemos ajustaros parâmetros das linhas que iremos desenhar. Podemos alterar os "formatos" daslinhas (ângulo reto, 45 graus, curvas e espessura da linha). Continue desenhando as linhas de interligação entre os componentes atécompletar o circuito Para terminar, faça a verificação do esquema utilizando o comando "Erc"e corrija os eventuais erros apontados.
18. Comando ERC avisando que não existe nem um problema de conexão entre componentes 5.4. Criando o Layout da placa Antes de inicia a construção do Layout, você deve salvar o esquemático.Utilize os comandos "File" >> "Switch to board" ou clique no ícone "Yes" da perguntase quer criar uma nova PCI. Observe que automaticamente será inicialisada uma nova janela apresentandoos componentes utilizados no esquema elétrico, com as interligações todas espalhadase os componentes posicionados ao lado de uma área retangular (PCI). A partir desterascunho inicial iremos posicionar adequadamente estes componentes na placa paragerar o layout final da PCI.
19. Salve o arquivo desta placa ("File" >> "Save").Copy Antes de iniciar a criação da PCI, observe que algumas novas funções (sublinhadas a vermelho) foram acrescentadas na barra de ferramentas. REPLACE: Permite trocar o encapsulamento a um componente, por outro da mesma livraria SPLIT: Permite quebrar uma pista. OPTIMIZE: Unir segmentos de fio. ROUTE: Permite criar manualmente uma pista a partir de uma ligação já estabelecida RIPUP: Permite converter uma pista numa ligação não "roteada". VIA: Permite desenhar os furos quando é necessário passar uma pista de uma camada para outra. SIGNAL: Permite gerar ligações entre ilhas de componentes (pads). Estas ligações devem ser logo "roteadas" manualmente (ROUTE) ou de forma automática (AUTO). HOLE: Permite desenhar a marcação dos furos para a fixação da placa. RATSNEST: Calcula a mínima distância entre os pontos de ligação eléctrica.
20. AUTO: Permite efetuar o roteamento das trilhas automaticamente.DRC (Design Rule Check): Faz a verificação das regras de desenho. (Ver anexo 4)ERRORS: Apresenta os erros encontrados pela análise das regras de desenho (DRC) - Semelhante ao que se fez no esquema elétrico é conveniente termos umrascunho da distribuição desejada, principalmente em função das dimensõesmecânicas gerais da placa (tamanho da caixa, pontos de fixação, dissipação térmica,etc.). A seguir devemos mover os componentes para dentro da área da placa, paraisso use o comando Move da barra de ferramentas. Posicione os componentes conforme é possível ou especificações do projeto.Durante a movimentação do componente pode girá-lo utilizando o botão direito domouse, de modo a encontrar uma posição mais favorável à passagem das trilhas. Após, o posicionamento dos componentes a janela irá ficar parecida com aseguinte. Ajuste o tamanho do retângulo branco, este representa o tamanho real de suaplaca. O software Eagle trabalha com a escala de medida em MIL (milésimos depolegada), tendo a seguinte relação; 10mil (milésimas de polegada) → (10/1000) x25,4 mm → 0,01 x 25,4mm → 0,25mm Após mover os componentes, execute o comando "Ratsnest" paraorganizar as trilhas de referência. Verifique o layout quanto à necessidade de mais
21. ajustes, tais como rodar ou mover algum componente para facilitar a passagem dastrilhas. Verifique a existência de erros que possam comprometer a PCI utilizando oscomandos Tools>> "ERC" e "Errors", ou clique nos ícones. Caso não tenha nenhum erro, podemos iniciar o roteamento automático daplaca, que é o mais pratico e rápido. Mas não é tão eficaz quanto rotear a placamanualmente. Antes de iniciar o roteamento automático, é necessário ajustar algumas configurações. Estás são feitas com o comando DRC que se encontraem Tools>> "DRC" ou clicando no ícone. A seguinte janela será aberta;
22. Vá em "Sizes" e altere o valor de " Minimum Width" de 10 para 40mil = 1 mm,pois este representa a largura mínima das trilhas, caso este valor for muito pequenovocê terá dificuldade na hora de fazer a placa, pois essas trilhas muito finas poderãodesaparecer. Clique em "Check", caso tenho algum erro faça a correção, caso não tenhanenhum erro na sua placa está pronta para ser roteada.
23. Clique em "Tools >> Auto", a seguinte janela se abrirá. Altere o item "1 Top" e "16 Bottom", da maneira em que aparecem na janelaacima. Após a alteração clique em OK. Logo o software começa a rotear a placa damaneira mais otimizada possível. Note que ainda restaram 3 linhas que o software não conseguiu rotearautomaticamente, estas deverão ser roteadas manualmente, movendo-as, eacomodando-as para que os contatos estejam ligados. Para isso você pode mover as
24. trilhas que já foram roteadas com o comando "Move" e para rotear as quê não estãoroteadas ainda utilize o comando "Route". Uma solução caso você não consiga, encaixar as trilhas em lugar algum é criarum "jumper", isto é, um fio que passa pelo lado superior da placa. Para fazer um jumper você deve selecionar a ferramenta "Router" e vároteando até onde der, quando houver uma interferência troque o Layer deroteamento, para isso vá na barra de comando. E altere de "16 Bottom" para "1 TOP". Observe na imagem a seguir que o programa já cria um furo na placa, e a trilhaem vermelho será o pedacinho de fio que será soldado.
25. Após o roteamento de todas as trilhas, é recomendado que sejam engrossadas astrilhas que terão a passagem de uma alta corrente. Para isso use o comando "Wire" ena barra de comandos altere a opção "Width" para um valor entre 1 e 1,4mils. Essevalor significa a espessura da linha.Também é interessante inserir furos de fixação nos cantos da placa, para isso, utilize ocomando "Hole".Após todos esses processos a placa terá a seguinte aparência.
26. 5.5. Impressão A última etapa consiste na impressão do circuito. Seja para a documentação doprojeto ou para a fabricação da PCI. Antes de imprimir é aconselhável que se desativem temporariamente ascamadas ("layers") indesejadas. Deste modo, podemos imprimir apenas as ilhas epistas (para a fabricação da PCI) ou apenas a serigrafia e as ilhas (para a documentaçãodo projeto). Para isso utilizamos os comandos View>> Display/Hide Layers ou o ícone Na janela que surge, clique sobre o número da layer para desativá-la (branco)ou ativá-lo (azul) conforme pretendido. Na janela está selecionada a camada Bottom (linhas de cobre) Pads (ilhas), Viase Dimension (contorno da placa) para serem visíveis. Obtemos o seguinte resultado:
27. Para configurar a impressão vá em "File >> Print".Nesta janela também podemos alterar alguns parâmetros na opção "Page".Com as alterações indicadas abaixo, é possível a impressão em qualquer parte dapágina permitindo um melhor aproveitamento do papel. Uma vez que estas características podem variar conforme o tipo de impressorautilizada. Antes de imprimir o circuito final no próprio papel transfer, faça alguns testesde impressão em papel comum e ajuste os parâmetros conforme a impressoradisponível. Para maiores informações sobre o software baixe o manual completo dosoftware no site do fabricante. http://www.cadsoft.de