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電子工作専用CAD「KiCad」で回路図を作成する|回路図・基板設計の準備③

電子工作

はじめに

前回はKiCadで新しいプロジェクトを作成した。

関連記事:
「KiCadで新規プロジェクトを作る|回路図・基板設計の準備②」

今回は、その続き。

いよいよ実際に、

回路図を描いてみる。

とは言っても、いきなりKANA SYSTEM全部の回路を描くわけではない。

まずは、

  • 部品を配置する
  • 部品を移動する
  • 配線する
  • 電源をつなぐ
  • 回路図を保存する

といった、KiCadで回路図を書くための基本操作を確認していく。

回路図は、「電源投入でLEDが点灯する回路」を作成する。


電源投入でLEDが点灯する回路を作成する

電源は5Vを使用する。

電圧降下が2V、電流を約3mAに抑えるとすると、抵抗値は1kΩ。

R=5V−2V3mA≈1kΩR=\frac{5V-2V}{3mA}\approx1k\Omega

この内容で回路図を作成していく。


回路図エディターを開く

前回作ったプロジェクトを開いて、

回路図エディター

を起動する。

最初は真っ黒(or白)な画面。

ここに部品を置いて、配線していく。


部品を配置する

まずは必要な部品を置いてみる。

回路図上で、

Aキー

を押すと、部品選択画面が開く。

ここで、

  • 抵抗
  • LED
  • スイッチ
  • コネクタ

などの部品を検索できる。

例えば抵抗なら、

R

で検索。

選択したら、回路図上の好きな場所に配置する。


部品の値を設定する

配置した部品に特性情報を与える。

部品をダブルクリックすると「シンボルのプロパティ」ウィンドウが表示されるので、

値の欄に今回だと「1kΩ」と入力すればOK。


部品を移動・回転する

配置した部品は、あとから自由に動かせる。

よく使う操作は、

M:移動
R:回転

あたり。

回路図を描いていると、

「やっぱここちゃうな」

ってなることが普通にあるので、この2つはかなり使う。


LEDを配置する

やり方は抵抗を配置した時と同じ。

回路図上で、Aキーを押して、部品選択画面を開く。

LEDを検索して選択・配置する。

ここで注意は、LEDには向きがあり、アノード側を抵抗・5V側、カソード側をGND側にする。

電源シンボルを配置する

回路には、

VCC
5V
GND

などの電源も必要になる。

KiCadでは、これらも専用のシンボルとして配置できる。

Pキー

を押すと、電源シンボルを選択できる。

今回だと、

5V
 ↓
抵抗
 ↓
LED
 ↓
GND

みたいな簡単な図が回路図になる。


PWR_FLAGを配置する

ここで少しややこしいのが、PWR_FLAG。

5VやGNDの電源シンボルを配置しただけでは、ERC(電気的ルールチェック)から見ると、

「この電源、どこから供給されてるん?」

と判断される場合がある。

今回のように外部から5V電源を供給する回路では、PWR_FLAGを配置して、

「ここには外部からちゃんと電源が供給されてるで」

とKiCadに教えてやる。

実際の回路に取り付ける部品ではなく、KiCadの回路チェック用のシンボルというイメージ。


配線する

次に、部品同士を線でつなぐ。

配線したい端子にカーソルを合わせて、

Wキー

を押す。

そこからマウスを動かすと配線が伸びるので、接続したい端子まで持っていく。

回路図では、

線がつながっている=電気的につながっている

という意味になる。


接続されているか確認する

配線が終わったら、

ちゃんと線がつながっているか

を見る。

見た目ではつながっているように見えても、

実は端子に接続されてない

みたいなこともある。

このへんはKiCadで回路図を描く時の注意点。

あとでERC(電気的ルールチェック)という機能を使えば、接続ミスの一部も確認できる。

回路図を作成したら、最後にERCを実行しておくことを勧める。


回路図を保存する

回路図ができたら、

Ctrl + S

で保存。

KiCadではプロジェクト内に回路図ファイルが保存される。

最初は小さい回路でも、

あとからどんどん大きくなる。

なので、

動作確認しながら少しずつ回路図も更新していく

のが大事。


今回はここまで

今回は、

KiCadで回路図を描く基本操作

を確認した。

やったことは、

  • 部品を配置する
  • 部品の値を設定する
  • 移動・回転する
  • 電源シンボルを置く
  • PWR_FLAGを配置する
  • 配線する
  • ERCで確認する
  • 保存する

これだけ。

でも、これができれば簡単な回路図は作れる。

次からはいよいよ、

実際にKANA SYSTEMで使う部品

を配置していく。

ちなみに、この回路図で作成した試験回路はこちら。

で、この回路を作る時、実は、、、

簡単な回路やと思って図面を見ず、抵抗を入れ忘れて作ってしまった。(笑)

LEDが焼けました(笑)

だから図面って大事なんよな。


次回

次回は、

KiCadに無い部品を自分で作る方法

について。

KANA SYSTEMで使うESP32や液晶などは、標準ライブラリにそのまま入っていない場合がある。

なので、

自作ライブラリを作る方法

をやっていく。

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