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Ao criar um projeto, é comum nos depararmos com a necessidade de projetar uma placa de circuito impresso, seja como hobista ou profissional. Felizmente, existem diversos programas disponíveis para essa tarefa. No entanto, muitos deles são pagos e alguns podem ser bastante caros. Mas há também opções gratuitas, e uma das melhores é o KiCad.
O KiCad é um software open source e totalmente gratuito que permite desenhar diagramas de circuitos eletrônicos e projetar placas de circuito impresso. É uma das ferramentas mais populares, utilizada por engenheiros, estudantes e hobistas.
Neste blog, iremos explorar o KiCad com mais detalhes, incluindo onde baixá-lo, como instalá-lo e utilizá-lo.
Sumário
1. Baixando o KiCad
Para baixar o KiCad, acesse o site oficial do projeto e procure a opção de download. Ela pode estar localizada na página inicial ou em uma seção específica do site. Depois de encontrar a opção de download, clique nela para iniciar o processo de download, como mostrado na figura a seguir:
Depois de clicar em "Download", você será redirecionado para uma página onde poderá escolher a plataforma na qual deseja instalar o KiCad. Ele está disponível para Windows, Linux e Mac OS, como mostrado na figura a seguir:
Na página de download, você pode escolher o servidor que deseja utilizar para baixar o KiCad. Um servidor comum é o GitHub, que é usado para distribuir as versões mais recentes do software. Selecione o servidor desejado, como mostrado na figura a seguir:
Agora é só esperar o download do KiCad finalizar.
2. Como Instalar o KiCad
Para instalar o KICAD o primeiro passo é abrir o instalador que acabamos de baixar.
Irá abrir a janela de instalação do KiCad, basta clicar em “next”.
Clique em "next" novamente.
Na próxima janela, clique em "Install", a menos que deseje alterar o local onde o KiCad será instalado. Se você deseja instalar no local padrão, basta clicar em "Install".
Espere o processo de instalação do KiCad finalizar.
Na próxima janela devemos clicar em “Finish”.
Agora que o KiCad está instalado, um atalho para ele foi criado na área de trabalho. Ao executá-lo pela primeira vez, a seguinte janela será exibida, pode deixar a configuração padrão e clicar em “OK”.
Na próxima opção é indiferente qual opção escolher, o KiCad irá funcionar perfeitamente de qualquer forma. Aqui escolhemos a opção mostrada na imagem a seguir:
Na próxima janela escolha sim, para manter os plugins do KiCad sempre atualizados.
Agora o KiCad está instalado e pronto para utilização.
3. Como utilizar o KiCad
Para aprender a usar o KiCad, vamos fazer um exemplo simples. Vamos projetar uma placa para um circuito básico, como mostrado na figura a seguir. Embora seja um circuito simples, é suficiente para demonstrar o uso do programa.
Primeiro vamos criar um projeto para isso, vá em arquivo depois em novo projeto, como demonstrado na figura a seguir.
Ao criar o projeto a seguinte mensagem poderá aparecer, não é necessário alterar nada, portanto, só clique em OK.
Com o projeto criado, na tela inicial do KiCad abra o esquemático dele, destacado na figura a seguir:
A interface do editor de esquemáticos do KiCad pode ser vista na figura a seguir. O primeiro passo é adicionar os componentes, para isso utilize a ferramenta “adicione um símbolo”, destacada na figura a seguir:
A seguinte mensagem poderá aparecer, novamente não é necessário fazer nenhuma alteração, somente clique em OK.
Agora vamos pesquisar os componentes, começando pelo resistor. O primeiro resultado da pesquisa está mostrado na figura a seguir, devemos navegar pelos componentes até encontrar o resistor que desejamos.
Na figura a seguir podemos ver o componente que será utilizado, R_Small. Por enquanto não precisamos nos preocupar com o formato do componente, o package dele. Para adicionar ao esquemático clique em OK.
Posicione o componente no esquemático, como mostrado na figura a seguir:
Agora vamos adicionar os demais componentes. Mostrados nas figuras a seguir:
Agora com os componentes no esquemático podemos começar a montar o circuito. Para isso, posicionamos os componentes e utilizamos a ferramenta “adicione um fio” e faça as ligações.
Para isso clique no terminal de um componente e depois no terminal do outro.
Esse será o resultado:
Agora vamos adicionar os símbolos de alimentação, para isso utilizamos a ferramenta “adicione um símbolo de alimentação”, mostrado na figura a seguir:
Pesquisamos e adicionamos o 12V e o GND, mostrados nas figuras a seguir:
Adicionando-os ao circuito esse será o resultado:
Agora precisamos adicionar um terminal para a entrada, terminal do resistor que está ligado na base. E também para alimentar o circuito. Para isso vamos utilizar uma barra com 3 pinos, mostrado na figura a seguir.
Esse será o resultado.
Para adicionar o valor do resistor devemos dar dois cliques no símbolo do componente, vamos alterar a propriedade “valor”. Como mostrado na figura a seguir:
Ou podemos dar dois cliques direto no “nome” em destaque na figura a seguir.
Assim também podemos editar diretamente a propriedade de forma mais rápida.
Veja na figura a seguir o resultado do esquemático desenhado no KiCad.
Agora o próximo passo é definir o package que desejamos utilizar em cada componente. Alguns deles podem já estar atribuídos, porém, precisamos sempre conferir se está de acordo com o projeto. Para fazer isso vá em “executa a ferramenta de atribuição de footprint”, destacado na figura a seguir.
Na figura a seguir podemos ver que está destacado os componentes que não possuem um package atribuído. Para definir devemos escolher primeiro a biblioteca, no menu à esquerda e depois no package no da direita.
Começando pelo LED, selecionamos a biblioteca LED_THT e depois selecionamos o LED de 5 mm no menu da direita. Para auxiliar podemos ativar visualizador de footprint, utilizando o botão em destaque na figura a seguir.
Desta forma podemos visualizar o formato do package, facilitando a escolha. No KiCad Também é possível visualizar o seu modelo 3D utilizando o botão em destaque.
Dessa forma temos uma visualização quase que completa do package que estamos atribuindo ao componente.
Após atribuir o package de todos os componentes, é interessante verificar se o que já estava selecionado atende as nossas necessidades.
Na figura a seguir podemos ver o package que já estava atribuído ao transistor, para esse exemplo iremos utilizá-lo assim mesmo. Porém, se necessário ele poderia ser alterado facilmente.
Agora com tudo definido de maneira correta, basta clicar em OK.
Desenhando o layout da placa
Agora podemos começar a desenhar o layout da placa. Para isso clicamos em “abra a PCI no editor de placa”, destacado na figura a seguir.
Para adicionar os componentes devemos clicar em “atualize a PCI com as alterações feitas no esquema”. No KiCad devemos fazer isso sempre que qualquer modificação for feita no esquemático.
Para esse exemplo as três opções destacadas na figura a seguir vão ficar como estão, porém, podemos selecioná-las de acordo com a nossa necessidade. Agora clique em “Atualiza a PCI”.
Agora os componentes foram adicionados ao editor, com as mesmas ligações definidas no esquemático.
O próximo passo é posicionar os componentes, a ideia aqui é facilitar o caminho para as trilhas. Entretanto, elas podem ser alteradas dependendo das exigências do projeto.
Para movimentar os componentes no KiCad basta utilizar a ferramenta de seleção, clicar no componente e arrastá-lo para a posição desejada. Para rotacionar um componente podemos utilizar a tecla R, ou clicar com o botão direito do mouse e selecionar essa opção.
Na figura a seguir podemos ver a posição dos componentes, visando facilitar o desenho das trilhas. Em destaque está a opção para alterar a grade do programa, alterando ela podemos mudar o deslocamento dos componentes.
Agora vamos desenhar as trilhas, mas antes vamos definir sua espessura, que por padrão é de 0,25mm. Para isso vá no menu trilha, depois em “edita os tamanhos predefinidos”, como mostrado na figura a seguir.
Agora podemos adicionar os tamanhos desejados para as trilhas, o KiCad permite ter vários valores pré-definidos. E também podemos alterar os tamanhos das vias, utilizadas em placas dupla face. Na figura a seguir podemos ver a configuração feita para utilizar trilhas de 0,8mm e vias com furo de 1mm e diâmetro de 2mm.
Agora podemos começar o projeto do layout da placa, Para desenhar as trilhas utilizamos a ferramenta “roteia as trilhas”, mostrada em destaque na figura a seguir.
Antes de começar, verifique se está utilizando a camada correta. Ela pode ser vista em destaque na figura a seguir. No KiCad existem duas opções: vermelha (F.Cu) deve ser usada para as trilhas colocada na face superior da placa e a azul (B.Cu) para as trilhas na face inferior da placa. Aqui vamos utilizar a azul.
Clique em um dos terminais dos componentes para começar a desenhar a trilha. Perceba que quando começamos a desenhar, a ilha destino fica acesa em destaque, como mostrado na figura a seguir.
Na figura a seguir podemos ver o resultado após realizar todas as ligações.
Agora devemos delimitar a largura da placa. Para isso utilizamos a ferramenta “desenha uma linha” com a camada Edge.Cuts. Devemos fazer um quadrado ao redor da placa, de acordo com o tamanho desejado.
O resultado pode ser visto na figura a seguir:
Indo no menu visualizar e depois em visualizador 3D, podemos ver o modelo 3D da placa que acabamos de desenhar.
Na figura a seguir temos o 3D da placa, ele é bastante útil para verificar se os componentes estão posicionados como desejado. Com essa ferramenta o KiCad permite gerar imagens para manuais e documentos necessários para montagem ou utilização da placa.
Utilizando a ferramenta de texto do KiCad podemos escrever na placa, para indicar alimentação, modelo, versão, polaridades e demais necessidades.
Para escrever na face superior da placa devemos utilizar a camada F.Silkscreen, como mostrado na figura a seguir:
Nas figuras a seguir veja o resultado final e o modelo 3D de uma placa feita no KiCad.
Gerando os arquivos gerber no KiCad
Para enviar sua placa para fabricação, você precisará gerar os arquivos Gerber do projeto. O primeiro passo é abrir o KiCad e ir em "Arquivo", "Arquivos para fabricação" e depois em "Gerbers".
Na janela que abrir, faça as configurações conforme recomendado pelo site da JLC PCB para gerar Gerber no KiCad. Isso geralmente inclui selecionar as camadas corretas, definir as unidades em milímetros, configurar o formato de arquivo correto e assim por diante. Depois de fazer essas configurações, clique em "Plote".
Após configurar as opções necessárias, clique em "Criar arquivos de perfuração" no KiCad. As configurações devem ser feitas conforme a figura a seguir. Em seguida, clique em "Gerar arquivo de perfuração" e em "Gerar arquivo de mapeamento". Após concluir essas etapas, você pode fechar as janelas.
Depois podemos colocar os arquivos gerados pelo KiCad em uma pasta .zip e eles estão prontos para enviar à fabricação.
4. Material complementar
Neste blog, abordamos as principais ferramentas necessárias para o projeto de uma placa de circuito impresso. No entanto, o KiCad possui muitas outras funcionalidades que podem ser muito úteis para a execução do seu projeto. Se você deseja explorar mais essas funcionalidades, recomendamos que assista a alguns vídeos com dicas adicionais.
Autor: Thales Ferreira