📘 Dag 8 – Det hele (komplet guide)
Denne fane samler hele den detaljerede vejledning fra kicad.txt – en komplet, didaktisk gennemgang af hele KiCad-workflowet.
OPRETTELSE AF SCHEMATIC (DIAGRAM)
Formålet med schematic-fasen er at beskrive kredsløbet på et logisk niveau. Her arbejder du ikke med fysiske baner eller printkortets form, men med den elektriske funktion: hvilke komponenter indgår, hvordan de er forbundet, og hvilke signaler der løber hvor. Et godt schematic er:
- Entydigt: Ingen tvivl om, hvad der er forbundet med hvad.
- Læsbart: Andre (og dig selv om tre måneder) kan forstå det.
- Struktureret: Funktionelle blokke er tydeligt adskilt.
- Produktionsklar: Alle komponenter har korrekte symboler, værdier og footprints.
Hvis schematicet er uklart, vil alle efterfølgende trin (layout, routing, fejlfinding) blive markant sværere. Derfor er denne fase ikke bare “første skridt”, men fundamentet for hele designet.
1.1 Placering af komponenter
Åbn Schematic Editor i KiCad. Dette er det miljø, hvor du tegner det elektriske diagram.
- Tryk
A (Add) for at åbne komponentbiblioteket.
- I dialogen, der åbner, kan du søge efter komponenter ved navn eller type. Eksempler:
R for modstandeC for kondensatorerLED for lysdioderU eller IC for integrerede kredseJ eller CONN for stik og terminaler
- Når du har valgt en komponent, følger den musen, indtil du klikker for at placere den.
- Tryk
R for at rotere komponenten, mens den er “i hånden” (dvs. før du klikker for at placere den). Du kan også rotere senere ved at vælge komponenten og trykke R igen.
Didaktisk fokus:
Placér ikke komponenter tilfældigt. Tænk i funktionelle blokke:
- Strømforsyning (regulatorer, kondensatorer, dioder)
- Mikrocontroller eller logikblok
- Sensorer og aktuatorer
- Kommunikationsgrænseflader (USB, UART, I2C, SPI, CAN osv.)
- Stik og eksterne forbindelser
Ved at gruppere komponenter efter funktion opnår du: et schematic der er lettere at læse, en mere naturlig overgang til PCB-layout, og en bedre forståelse af signalflowet. Det er ofte en god idé at starte med de centrale komponenter (f.eks. mikrocontroller) og derefter bygge de øvrige blokke op omkring dem.
1.2 Forbindelser (Wires og Net Labels)
Når komponenterne er placeret, skal de forbindes elektrisk.
- Tryk
W for at tegne wires.
- Klik på en pin på en komponent, træk musen til en anden pin og klik igen for at afslutte forbindelsen.
- En grøn prik ved krydsende wires indikerer en elektrisk forbindelse. Hvis to wires krydser uden prik, er de ikke forbundet.
Didaktisk fokus:
Det er vigtigt at forstå forskellen mellem:
- En fysisk linje på skærmen (wire)
- En elektrisk net (net), som er en logisk gruppe af punkter, der er forbundet
Du kan bruge Net Labels til at navngive forbindelser. Tryk L for at indsætte en net label.
Eksempler på gode netnavne:
- VCC, +5V, +3V3 for forsyninger
- GND, AGND for stel
- SCL, SDA for I2C
- MISO, MOSI, SCK, CS for SPI
- RX, TX for UART
- RESET, CLK, PWM1 osv.
Fordele ved Net Labels:
- Du behøver ikke trække en wire hele vejen gennem diagrammet.
- Du kan forbinde to punkter ved at give dem samme netnavn.
- Diagrammet bliver mere overskueligt, især i komplekse designs.
- Det bliver lettere at læse og forstå signalflowet.
En god praksis er at bruge wires til lokale forbindelser og net labels til forbindelser, der går på tværs af blokke eller sider.
1.3 Strøm og stel
Strømforsyning og stel er fundamentale i ethvert kredsløb. Uden korrekt definerede forsynings- og referencepunkter vil både ERC og senere funktion fejle.
- Tryk
P for at indsætte power-symboler.
- Vælg relevante symboler som: +5V, +3.3V, VIN eller lignende forsyningsnavne, GND for digital stel, AGND for analog stel.
Didaktisk fokus:
Stel (GND) er referencepunktet for alle spændinger i kredsløbet. Hvis du har både analog og digital stel, skal du have en klar strategi for, hvor og hvordan de forbindes (ofte ét punkt, f.eks. ved strømforsyningen). Alle komponenter, der kræver forsyning, skal have deres VCC/VDD/VIN-pin forbundet til en passende forsyning og deres GND-pin forbundet til stel.
1.4 Annotation (automatisk navngivning)
Annotation er processen, hvor KiCad tildeler unikke referencebetegnelser til alle komponenter.
- Gå til
Tools > Annotate Schematic.
- Vælg en passende strategi, typisk “Annotate all unannotated components”.
- Efter annotation vil komponenter få navne som: R1, R2, R3 for modstande; C1, C2, C3 for kondensatorer; U1, U2 for IC’er; J1, J2 for stik.
Didaktisk fokus:
Annotation er nødvendig for at kunne referere entydigt til komponenter i dokumentation og BOM, for at KiCad kan matche symboler i schematic med footprints i PCB Editor, og for at undgå forvirring. Det er en god idé at annotere, når du har et nogenlunde stabilt schematic, men før du begynder at arbejde seriøst i PCB Editor.
1.5 Tildeling af Footprints
Hvert symbol i schematic skal have et tilhørende fysisk footprint, der beskriver, hvordan komponenten ser ud på printkortet (pad-størrelser, afstande, huldiametre osv.).
- Åbn
Footprint Assignment Tool fra topmenuen i Schematic Editor.
- I dette værktøj ser du en liste over alle komponenter og kan tildele et footprint til hver.
Eksempler:
- Modstande: R_0603, R_0805, R_1206, THT-modstande med benafstand 7.5 mm osv.
- Kondensatorer: C_0603, C_0805, elektrolytter med specifik diameter og benafstand.
- IC’er: SOIC-8, TSSOP-20, QFN-32, BGA osv.
- Stik: JST-XH, Molex MicroFit, pin headers (1x04, 2x05 osv.)
Didaktisk fokus:
Footprint-valg skal baseres på:
- Den fysiske komponent, du faktisk vil bruge (tjek databladet).
- Monteringsmetode (SMD eller THT).
- Producentens anbefalinger til land pattern (ofte i databladet).
- Krav til plads, strøm, spænding og termiske forhold.
Et forkert footprint kan betyde:
- At komponenten ikke passer fysisk på printet.
- At loddepads er for små eller for tætte.
- At huller er for små til benene.
- At hele printet må kasseres.
Derfor er det god praksis at sammenligne footprint-tegningen i KiCad med målene i databladet og kontrollere kritiske komponenter ekstra grundigt.
1.6 Electrical Rules Check (ERC)
ERC kontrollerer, om der er logiske fejl i schematic.
- Gå til
Inspect > Electrical Rules Checker.
- Kør ERC og gennemgå listen over fejl og advarsler.
Typiske fejl:
- Uforbundne pins, der burde være forbundet.
- Manglende strømforsyning til IC’er.
- Pins, der er defineret som “output”, der er forbundet direkte til andre “output”-pins (potentielle konflikter).
- Kortslutninger mellem nets, der ikke burde være forbundet.
Didaktisk fokus:
ERC er ikke en garanti for, at kredsløbet fungerer, men det er en stærk hjælp til at fange åbenlyse fejl. En disciplineret arbejdsgang er: ret alle fejl, gennemgå advarsler, og kør ERC igen indtil schematic er fejlfrit eller kun indeholder bevidst accepterede advarsler. Når schematic er annoteret, har korrekte footprints og er ERC-godkendt, er det klar til at blive overført til PCB Editor.
SYNKRONISERING (UPDATE PCB)
I denne fase overføres den logiske beskrivelse (schematic) til den fysiske verden (PCB Editor). Dette sikrer, at alle komponenter og forbindelser i schematic afspejles korrekt i PCB-layoutet.
2.1 Åbn PCB Editor
Fra projektvinduet i KiCad: Klik på PCB-ikonet for at åbne PCB Editor. Hvis det er første gang, du åbner PCB Editor for dette projekt, vil arbejdsområdet være tomt.
Didaktisk fokus:
PCB Editor er et separat miljø, hvor du arbejder med komponentplacering, board outline, kobberlag, baner, vias, planes og designregler. Det er vigtigt at forstå, at schematic og PCB er to repræsentationer af samme kredsløb, men med forskelligt fokus: logik vs. fysik.
2.2 Overførsel af data (Update PCB from Schematic)
- Gå til
Tools > Update PCB from Schematic eller tryk F8.
- I dialogen, der åbner, kan du typisk lade standardindstillingerne være.
- Klik på
Update PCB.
KiCad vil nu:
- Tilføje alle komponenter fra schematic til PCB-projektet.
- Oprette nets (elektriske forbindelser) baseret på schematic.
- Opdatere ændringer, hvis du har rettet schematic siden sidst.
Efter opdateringen vil komponenterne “hænge” ved musen eller være placeret i en klynge. Klik for at placere dem midlertidigt.
Didaktisk fokus:
Dette trin sikrer, at PCB Editor altid er synkroniseret med schematic. Hvis du senere ændrer schematic, skal du køre Update PCB from Schematic igen.
2.3 Ratsnest
Når komponenterne er overført, vil du se tynde linjer mellem pads. Disse kaldes ratsnest-linjer.
Ratsnest-linjer repræsenterer:
- Elektriske forbindelser, der skal realiseres som kobberbaner.
- Den logiske netstruktur fra schematic, visualiseret i PCB Editor.
Didaktisk fokus:
Ratsnest er et vigtigt værktøj til at vurdere, om komponentplaceringen er fornuftig, se hvor mange krydsende forbindelser der er, og optimere layoutet før routing. En god komponentplacering vil typisk reducere længden og antallet af krydsende ratsnest-linjer.
LAYOUT OG BOARD OUTLINE
I layoutfasen bestemmer du, hvordan printkortet fysisk ser ud: størrelse, form, komponentplacering og overordnet struktur. Dette er både en teknisk og en designmæssig disciplin.
3.1 Board Outline
Board Outline definerer den præcise mekaniske form på PCB’et. Producenten bruger denne kontur til at skære printet ud.
- Vælg laget
Edge.Cuts i lagpanelet.
- Brug værktøjet
Draw Line eller Draw Rectangle til at tegne en fuldstændig lukket kontur rundt om det område, hvor komponenterne skal være.
Didaktisk fokus:
Vigtige overvejelser ved Board Outline:
- Mekaniske begrænsninger: Passer printet i det kabinet, det skal monteres i?
- Montage: Er der plads til skruer, afstandsstykker, stik og kabler?
- Afstand til kant: Komponenter og baner bør typisk ikke ligge helt ude ved kanten. En margin på 3–5 mm er ofte fornuftig.
En lukket kontur betyder, at start- og slutpunkt for linjerne mødes præcist. Hvis konturen ikke er lukket, kan producenten få problemer med at fortolke boardets form.
3.2 Placering af komponenter
Komponentplacering er en af de vigtigste discipliner i PCB-design. En god placering kan gøre routing enkel og robust, mens en dårlig placering kan gøre selv simple kredsløb vanskelige at route.
- Vælg en komponent og tryk
M for Move.
- Flyt komponenten til en passende position.
- Brug
R til at rotere komponenten, så pins vender logisk.
- Brug eventuelt
G (Grab) til at flytte komponenter med tilhørende baner, når du senere har routet.
Didaktisk fokus:
Overvej følgende principper:
- Funktionelle blokke: Placér komponenter, der hører sammen, tæt på hinanden (f.eks. decoupling-kondensatorer tæt på IC’ens forsyningsben).
- Strømveje: Strømforsyningskomponenter bør placeres, så strømmen flyder logisk fra indgang til belastning.
- Følsomme signaler: Højfrekvente eller støjfølsomme signaler bør holdes korte og væk fra støjende områder.
- Stik og brugergrænseflader: Placér stik, knapper, LED’er og displays, så de passer til det mekaniske design.
- Termiske forhold: Effektkomponenter bør placeres, så de kan afgive varme.
Brug ratsnest-linjerne aktivt: flyt komponenter, indtil antallet af krydsende linjer er minimalt, og sørg for, at forbindelserne ser “naturlige” ud. En god tommelfingerregel er at bruge tid på placering, før du overhovedet tænker på routing.
INSTALLATION AF FREEROUTING (AUTOROUTER)
KiCad har ikke en fuldt integreret autorouter til komplekse designs. FreeRouting er et eksternt værktøj, der kan integreres via plugin og bruges til automatisk routing af baner.
4.1 Installation af Java
FreeRouting kræver Java for at kunne køre.
- Download og installér Java JRE version 17 eller nyere fra en pålidelig kilde.
- Under installationen på Windows skal du sikre, at “Add to PATH” er valgt.
Didaktisk fokus:
PATH er en miljøvariabel i operativsystemet, der fortæller, hvor programmer kan findes. Hvis Java ikke er i PATH, kan FreeRouting have problemer med at starte. Efter installationen kan du verificere med java -version i en kommandoprompt.
4.2 Installation af FreeRouting plugin
- Åbn KiCad projektvinduet (hovedvinduet).
- Åbn
Plugin and Content Manager.
- Søg efter
Freerouting i listen over tilgængelige plugins.
- Klik
Install for at installere plugin’et.
- Klik
Apply Pending Changes for at gennemføre installationen.
- Genstart KiCad for at sikre, at plugin’et indlæses korrekt.
Didaktisk fokus:
Plugin and Content Manager er Kicads centrale sted til at håndtere udvidelser. Ved at bruge denne fremgangsmåde sikrer du kompatibilitet og korrekt integration. Efter genstart bør FreeRouting være tilgængelig via Tools > External Plugins i PCB Editor.
AUTOROUTING OG FÆRDIGGØRELSE
I denne fase omsættes ratsnest-linjerne til faktiske kobberbaner. Autorouteren kan udføre det meste af det rutineprægede arbejde, men kvaliteten afhænger stadig af dine designregler og komponentplacering.
5.1 Start autorouter
I PCB Editor:
- Gå til
Tools > External Plugins > FreeRouting.
- FreeRouting-vinduet åbner og indlæser dit PCB-design.
- I FreeRouting: Kontrollér, at alle lag, regler og parametre er fornuftige.
- Tryk på knappen
Route for at starte den automatiske routing.
- Når routing er færdig, lukkes FreeRouting, og de genererede baner overføres tilbage til KiCad.
Didaktisk fokus:
Autorouting er et værktøj, ikke en erstatning for godt design. For at få gode resultater skal komponentplaceringen være gennemtænkt, designreglerne korrekt sat op, og du skal være villig til at efterbearbejde resultatet. I mange professionelle designs bruges autorouting kun til ikke-kritiske signaler.
5.2 Design Rules Check (DRC)
DRC kontrollerer, om det fysiske layout overholder de regler, du har defineret, og om der er åbenlyse fejl i kobbergeometrien.
- I PCB Editor: Gå til
Inspect > Design Rules Checker.
- Konfigurer eventuelt reglerne, hvis du har særlige krav.
- Klik
Run DRC.
DRC vil nu analysere:
- Afstande mellem baner, pads, vias og board edge.
- Overlap mellem kobberobjekter.
- Manglende forbindelser (nets, der ikke er fuldt routet).
- Kortslutninger mellem nets.
Didaktisk fokus:
DRC er din sidste tekniske kvalitetssikring, før du sender printet i produktion. Ret alle fejl, brug advarsler som anledning til at tænke over designet, og kør DRC igen indtil der ikke er fejl.
5.3 Eksport til produktion (Gerber)
Når DRC er fejlfri, er designet klar til at blive omsat til produktionsfiler.
- Gå til
File > Fabrication Outputs > Gerbers.
- Vælg hvilke lag, der skal eksporteres: kobberlag, solder mask, silkscreen, Edge.Cuts, eventuelle mekaniske lag.
- Generér også borefiler (Drill Files).
- Hvis nødvendigt, generér pick-and-place filer.
Didaktisk fokus:
Gerber-filer er industristandarden. Det er god praksis at åbne Gerber-filerne i en uafhængig viewer og kontrollere, at alle lag ser korrekte ud. Når du er tilfreds, kan du sende dem til din PCB-leverandør.
AFSLUTTENDE BEMÆRKNINGER
Denne guide beskriver ikke kun, hvad du skal gøre i KiCad, men også hvorfor hvert trin er vigtigt, og hvilke principper der ligger bag. Ved at følge processen systematisk opbygger du et logisk og læsbart schematic, sikrer korrekte footprints, synkroniserer schematic og PCB, designer et fornuftigt layout, bruger autorouteren effektivt, kvalitetssikrer med ERC og DRC, og eksporterer produktionsfiler, der kan bruges direkte af en professionel PCB-fabrikant.
