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KiCad

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Gestión de librerías

  1. Crear la siguiente estructura de directorios al crear un nuevo proyecto:

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    mi_proyecto
 ↳3d_models     // .STEP and .WRL model files for all footprints
 ↳datasheets    // data sheets for components used
 ↳gerber        // final production files
 ↳images        // SVG images and 3D board renders
 ↳lib_sch       // schematic symbols
 ↳lib_fp.pretty // footprints
 ↳pdf           // schematics, board layouts, dimension drawings

  2. Conforme se va editando un esquemático, KiCad va incorporando todos los símbolos utilizados (procedentes de las librerías de la aplicación y de las creadas para el proyecto) a una librería de backup llamada "mi_proyecto-cache.lib". Una vez que el esquemático esté completo, copiar dicha librería al directorio lib_sch, renombrándola para quitar el sufijo -cache del nombre, es decir quedando lib_sch/mi_proyecto.lib.

  3. En el editor del esquemático abrir el comando de menú Preferencias > Administrar librerías de símbolos..., seleccionar la pestaña Librerías específicas del proyecto y añadir la librería que hemos copiado en el paso anterior por medio del botón con forma de carpeta (Add existing library to table). De esta forma nunca perderemos los símbolos utilizados durante la creación del esquema (se podrían modificar al actualizar las librerías del programa):

    lib_sch

Una alternativa a la forma de trabajar anterior es recoger todos los símbolos y footprints generados en una librería independiente que se pueda añadir a todos los proyectos, una especie de repositorio personal. La incorporaremos como un submódulo git. Para ello seguir estos pasos:

  1. Inicializar un repositorio git para el proyecto:

    1
2
    $ cd mi_proyecto
$ git init

  2. Instalar la librería como un submódulo git en un directorio llamado lib:

    1
    $ git submodule add git@github.com:eduardofilo/kicad_footprints.git lib

  3. Añadir la librería de símbolos desde Preferences > Manage Symbol Libraries... > Project Specific Libraries:

    lib_kicad_symbols

  4. Y la librería de footprints desde Preferences > Manage Footprint Libraries... > Project Specific Libraries:

    lib_kicad_footprints

Workflow

Note

Este workflow está actualizado para KiCad 10. Muchos de los pasos se pueden contrastar con el tutorial oficial Getting Started in KiCad.

KiCad se utiliza fundamentalmente con atajos de teclado. Para listar todos los atajos disponibles en cualquiera de los editores, ir a Help > List Hotkeys.... Hay que tener en cuenta que algunos botones de las barras de herramientas tienen un pequeño triángulo en la esquina inferior derecha: manteniéndolos pulsados se despliega una paleta con herramientas relacionadas (por ejemplo, los distintos tipos de etiquetas).

  1. Crear el proyecto:
    1. Desde el KiCad Project Manager, File > New Project..., elegir la plantilla Default, dar un nombre y marcar Create a new folder for the project. Esto crea los ficheros .kicad_pro (proyecto), .kicad_sch (esquemático) y .kicad_pcb (placa), que ahora forman un diseño integrado único.
  2. Diseñar un símbolo (solo necesario para componentes que no estén ya en las librerías):
    1. Abrir el Symbol Editor desde el Project Manager.
    2. Para guardar el nuevo símbolo, escoger uno de estos caminos según se quiera mantener exclusivamente dentro del proyecto o de forma global:
      • Crear una nueva librería con File > New Library.... En el diálogo que aparece elegir Project (la librería se añade a la tabla de librerías del proyecto; las librerías de símbolos son ahora ficheros .kicad_sym, así que guardarla como lib_sch/mi_proyecto.kicad_sym).
      • Instalar a nivel global (Preferences > Manage Symbol Libraries...) las que se mantienen en este repositorio.
    3. Seleccionar la librería recién creada o importada en el panel Libraries (para que el nuevo símbolo se cree dentro de ella) y ejecutar File > New Symbol....
    4. Rellenar el diálogo New Symbol: como mínimo darle un nombre y un reference designator por defecto.
    5. Dibujar el símbolo utilizando fundamentalmente los siguientes atajos de teclado:
      • M: Mover objeto.
      • P / botón Add a pin: Crear un pin. El círculo al final de la línea marca el punto de conexión. Pulsar Insert para repetir el último pin, autoincrementando su número.
      • Del: Eliminar objeto.
    6. Decorar el símbolo con las herramientas de dibujo.
    7. Guardar los cambios.
  3. Diseñar el esquemático:
    1. Abrir el Schematic Editor desde el Project Manager.
    2. Opcionalmente, configurar primero la hoja con File > Page Settings... (título, fecha, tamaño de papel).
    3. Añadir los símbolos que van a componer el esquemático con la ayuda de estos atajos:
      • A: Añadir símbolo.
      • P: Añadir un símbolo de alimentación o masa.
      • C: Copiar el símbolo seleccionado.
    4. Una vez colocados todos los símbolos, reorganizarlos y cablearlos con estos atajos de teclado:
      • M: Mover objeto (rompe las conexiones).
      • G: Arrastrar objeto (mantiene las conexiones).
      • R: Rotar objeto.
      • E: Editar las propiedades del objeto. También se pueden editar campos concretos directamente: Reference (U), Value (V) o Footprint (F).
      • W: Trazar una conexión entre símbolos. Terminar la conexión haciendo clic sobre un pin o con doble clic; pulsar Esc para cancelar.
      • Q: Añadir una marca de no conexión.
      • L: Añadir una etiqueta de red.
      • I: Añadir una polilínea gráfica.
      • T: Añadir texto.
    5. Dar valores a los componentes que lo necesiten (resistencias, condensadores, diodos, etc.) con V o E.
    6. Anotar los componentes (asignar reference designators). Ahora los símbolos se anotan automáticamente al colocarlos; se puede activar/desactivar con el botón de anotación de la barra de herramientas izquierda, o reanotar manualmente con el botón Fill in schematic symbol reference designators de la barra superior.
  4. Asociar las huellas (footprints) PCB a los símbolos del esquemático:
    1. Abrir la footprint assignment tool (el antiguo CvPCB) con su botón en la barra superior.
    2. En el panel central seleccionar un símbolo y en el panel derecho hacer doble clic sobre la huella a asignar. Aprovechar los botones de filtrado (filtrar por los filtros del símbolo, por número de pines, por librería seleccionada) y la caja de texto para acotar la lista. Pulsar OK al terminar. Las huellas también se pueden asignar desde las propiedades del símbolo (campo Footprint).
  5. Comprobar el esquemático con el Electrical Rules Check (ERC):
    1. En el Schematic Editor, ejecutar el ERC desde Inspect > Electrical Rules Checker (o el botón ERC de la barra superior) y pulsar Run ERC.
    2. Revisar y corregir las violaciones reportadas. Una muy habitual es "Input Power pin not driven by any Output Power pins": añadir un símbolo PWR_FLAG (de la librería Power) a las redes de alimentación y masa para indicarle a KiCad que esas redes están excitadas, y volver a ejecutar el ERC hasta que pase sin errores.
  6. Exportar la BOM:
    1. Ejecutar Tools > Generate Bill of Materials....
    2. KiCad cuenta ahora con una GUI integrada para la BOM: configurar los campos exportados y la agrupación en la pestaña Edit y el formato en la pestaña Export, indicar un fichero de salida y pulsar Export.
  7. Diseñar las huellas que no se encuentren en las librerías:
    1. Abrir el Footprint Editor desde el Project Manager.
    2. Para guardar la nueva huella, escoger uno de estos caminos según se quiera mantener exclusivamente dentro del proyecto o de forma global:
      • Crear una nueva librería con File > New Library.... En el diálogo que aparece elegir Project (las librerías de huellas son carpetas terminadas en .pretty, p. ej. lib_fp.pretty).
      • Instalar a nivel global (Preferences > Manage Footprint Libraries...) las que se mantienen en este repositorio en el directorio eduardofilo_footprints.pretty.
    3. Seleccionar la librería recién creada o importada en el panel Libraries, para que la nueva huella se cree dentro de ella.
    4. Ejecutar File > New Footprint.
    5. Editar las propiedades de la huella (botón de la barra superior) para asignarle su nombre y el component type (Through hole / SMD).
    6. Dibujar la huella utilizando fundamentalmente estos atajos de teclado:
      • M: Mover objeto.
      • R: Rotar objeto.
      • Herramienta Add a pad:
      • E: Editar las propiedades del objeto. Sobre los pads es importante asignar correctamente el Pad number, ya que es como se enlazan los símbolos con las huellas. Pulsar Insert para repetir el último pad, autoincrementando su número.
    7. Decorar la huella con las herramientas de dibujo (capas fab, silkscreen y courtyard).
    8. Guardar los cambios.
  8. Diseñar la PCB. Con el esquemático terminado, ya no hace falta generar/importar el netlist manualmente; la placa se actualiza directamente desde el esquemático:
    1. Abrir el PCB Editor desde el Project Manager.
    2. Configurar la placa con File > Board Setup...: el physical stackup (número de capas de cobre y espesores), las design rules en Design Rules > Constraints y las Net Classes (ancho de pista y clearance por grupo de redes). Ajustarlo a las capacidades del fabricante.
    3. Importar el diseño desde el esquemático con Tools > Update PCB from Schematic... (F8) o su botón en la barra superior.
    4. En el diálogo Changes To Be Applied pulsar Update PCB, cerrarlo y hacer clic sobre el lienzo para soltar las huellas.
    5. Recolocar los componentes con M (mover), R (rotar) y F (voltear a la otra cara). Apoyarse en las líneas del ratsnest para buscar una disposición fácil de rutear.
    6. Ocultar las etiquetas que no interesen pulsando E sobre ellas y desmarcando Visible.
    7. Dibujar el perfil de la placa en la capa Edge.Cuts con las herramientas de dibujo (p. ej. la herramienta de rectángulo). Debe ser una única forma cerrada.
    8. Rutear utilizando estos atajos de teclado:
      • X: Trazar una pista.
      • V: Añadir una vía (mientras se rutea).
      • M: Mover componente.
      • R: Rotar componente.
      • D: Arrastrar una pista (manteniéndola conectada).
    9. Crear las zonas rellenas de cobre (normalmente para las nets +5V/VCC y GND):
      1. Seleccionar la capa donde irá la zona (F.Cu o B.Cu habitualmente) en la pestaña Layers del panel Appearance.
      2. Seleccionar la herramienta Add a filled zone.
      3. Delimitar la superficie a rellenar de cobre. Al pinchar el primer vértice aparece un diálogo donde se indican las propiedades de la zona (net y capa de cobre).
      4. Las zonas no se rellenan automáticamente: rellenarlas con Edit > Fill All Zones (B), y volver a rellenar (B) cada vez que se modifiquen las pistas.
    10. Ejecutar el Design Rules Check (DRC) con Inspect > Design Rules Checker (o su botón en la barra superior) y pulsar Run DRC. Corregir todos los errores antes de generar los ficheros de fabricación.
  9. Exportar los Gerber:
    1. Abrir File > Plot....
    2. En el diálogo, seleccionar las capas a incluir y las opciones que se ven a continuación, e indicar como directorio de salida la carpeta gerber del proyecto (en esta página se muestran las opciones más recomendables para JLCPCB). plot
    3. Pulsar Plot.
    4. Pulsar Generate Drill Files... y, en la nueva ventana, pulsar Generate Drill File.
  10. Cambios en el esquemático y su propagación:
    1. Hacer el cambio en el Schematic Editor.
    2. Asegurarse de que los nuevos componentes están anotados (la anotación automática lo gestiona al colocar los símbolos; si no, usar el botón Fill in schematic symbol reference designators de la barra superior).
    3. Volver al PCB Editor y pulsar Update PCB from Schematic (F8).
    4. En el diálogo pulsar Update PCB. Mostrará un informe de los cambios; si hay componentes nuevos, quedarán enganchados al cursor al cerrarlo para poder colocarlos en la placa.

Las capas más importantes son:

  • F.Cu: Capa superior de cobre. Atajo de teclado: PgUp.
  • B.Cu: Capa inferior de cobre. Atajo de teclado: PgDn.
  • Edge.Cuts: Perfil de corte de la placa.
  • F.Silkscreen: Silkscreen superior, donde se representan los símbolos y textos de los componentes, habitualmente en blanco.
  • B.Silkscreen: Silkscreen inferior.
  • F.Mask: Máscara de soldadura superior, habitualmente en verde.
  • B.Mask: Máscara de soldadura inferior.

Generación modelo 3D de la placa

Es recomendable instalar los paquetes recomendados con apt cuando se instala KiCad. Se puede hacer con la siguiente opción en el comando de instalación:

1
$ sudo apt install --install-recommends kicad

En caso de no tener las librerías de paquetes 3D o querer forzar el tener la última versión de Github, se puede proceder como sigue:

  1. Bajar el repositorio con los modelos de los componentes:

    1
2
    cd ~/git
git clone git@gitlab.com:kicad/libraries/kicad-packages3D.git

  2. Abrir el menú `Preferencias > Configure Paths...".

  3. Configurar el repositorio recien bajado como la nueva ruta de la librería KISYS3DMOD (originalmente la ruta es /usr/share/kicad/modules/packages3d/):

    KISYS3DMOD path)

  4. En Pcbnew editar las propiedades de las huellas y en la solapa Opciones 3D añadir la ruta del modelo 3D o ajustarla si es que existe.

    Opciones 3D propiedades huella)

  5. Abrir el menú Ver > Visor 3D.

Designación de componentes

Fuente

Referencia Tipo de componente
A Separable assembly or sub-assembly (e.g. printed circuit assembly)
AT Attenuator or isolator
BR Bridge Rectifier
BT Battery
C Capacitor
CN Capacitor network
D Diode (including zeners, thyristors and LEDs)
DL Delay line
DS Display
F Fuse
FB or FEB Ferrite bead
FD Fiducial
FL Filter
G Generator or oscillator
GN General network
H Hardware
HY Circulator or directional coupler
J Jack (least-movable connector of a connector pair) | Jack connector (connector may have "male" pin contacts and/or "female" socket contacts)
JP Link (Jumper)
K Relay or contactor
L Inductor or coil or ferrite bead
LS Loudspeaker or buzzer
M Motor
MK Microphone
MP Mechanical part (including screws and fasteners)
P Plug (most-movable connector of a connector pair) | Plug connector (connector may have "male" pin contacts and/or "female" socket contacts)
PS Power supply
Q Transistor (all types)
R Resistor
RN Resistor network
RT Thermistor
RV Varistor
S Switch (all types, including push-buttons)
T Transformer
TC Thermocouple
TUN Tuner
TP Test point
U Inseparable assembly (e.g., integrated circuit)
V Vacuum Tube
VR Variable Resistor (potentiometer or rheostat)
X Socket connector for another item not P or J, paired with the letter symbol for that item (XV for vacuum tube socket, XF for fuse holder, XA for printed circuit assembly connector, XU for integrated circuit connector, XDS for light socket, etc.)
Y Crystal or oscillator
Z Zener Diode

Componentes

Tiendas

Componentes interesantes, Símbolos y footprints propios KiCad

En este repositorio.

Antes de crear los símbolos o los footprints, tratar de buscarlos en sitios como SnapEDA.

Componente Symbol Footprint Compra Observaciones
Resistencia 1/4W P=10,16mm Resistor_THT:R_Axial_DIN0207_L6.3mm_D2.5mm_P10.16mm_Horizontal Resistencia convencional
Condensador cerámico 100nF P=2,54mm Capacitors_ThroughHole:C_Disc_D3.0mm_W1.6mm_P2.50mm Bypass capacitor convencional
LED D=5mm LED_THT:LED_D5.0mm LED convencional 5mm
USB micro-B Connect:USB_Micro-B LCSC Conector microUSB con terminales SMD y 4 agujeros para chasis
Lector microSD Connector_Card:microSD_HC_Hirose_DM3AT-SD-PEJMS LCSC Ranura microSD inserción lateral
Lector microSD Connector_Card:microSD_HC_Wuerth_693072010801 LCSC Ranura microSD inserción con portezuela superior
Lector microSD LCSC Ranura microSD inserción deslizante para interior
Transistor TO-92 Package_TO_SOT_THT:TO-92L_Inline_Wide o Package_TO_SOT_THT:TO-92L_HandSolder Transistor convencional, como NPN 2N3904
Tactile button 6mm Buttons_Switches_ThroughHole:SW_PUSH_6mm LCSC Tactile switch 6mm convencional
AY-8760 eduardofilo_symbols.kicad_sym/AY-3-8760 Package_DIP:DIP-28_W15.24mm_Socket_LongPads
Portapilas 2xAA eduardofilo_symbols.kicad_sym/Battery_Holder eduardofilo_footprints.pretty/BatteryHolder_Keystone_1013.kicad_mod LCSC Keystone 1013
Portapilas CR2032 eduardofilo_symbols.kicad_sym/BS-7 eduardofilo_footprints.pretty/BAT_BS-7.kicad_mod LCSC
Portapilas LR44 Device:Battery_Cell eduardofilo_footprints.pretty/BatteryHolder_Keystone_2997_1x12mm.kicad_mod Digikey Keystone 2997
Cargador batería Li y regulador de tensión eduardofilo_symbols.kicad_sym/DD05CVSA eduardofilo_footprints.pretty/DD05CVSA.kicad_mod Aliexpress
MicroSD holder eduardofilo_symbols.kicad_sym/Micro_SD_Cd eduardofilo_footprints.pretty/Micro_SD_Cd.kicad_mod Aliexpress; LCSC
Pantalla OLED SSD1306-I2C eduardofilo_symbols.kicad_sym/OLED-SSD1306-I2C eduardofilo_footprints.pretty/OLED-SSD1306-I2C.kicad_mod Aliexpress
Pantalla OLED SSD1306-SPI eduardofilo_symbols.kicad_sym/OLED-SSD1306-SPI eduardofilo_footprints.pretty/OLED-SSD1306-SPI.kicad_mod Aliexpress 0,96"; Aliexpress 1,54"
Potenciómetro Device:R_POT eduardofilo_footprints.pretty/Potentiometer_Alpha_RD901F-40-00D_Single_Vertical_mod.kicad_mod LCSC
Raspberry Pi Pico eduardofilo_symbols.kicad_sym/raspberrypi-pico-module eduardofilo_footprints.pretty/raspberrypi-pico-module.kicad_mod
Raspberry Pi Pico Símbolo de ncarandini Footprint de ncarandini
SCART conector Connector:SCART-F eduardofilo_symbols.kicad_sym/SCART.kicad_mod Aliexpress
SNES conector eduardofilo_symbols.kicad_sym/SNES_Connector eduardofilo_symbols.kicad_sym/SNES.kicad_mod Aliexpress
Switch horizontal eduardofilo_symbols.kicad_sym/SK12D07VG4 Button_Switch_THT:SW_CuK_OS102011MA1QN1_SPDT_Angled LCSC Interruptor horizontal SPDT con 2mm de pitch
Switch horizontal eduardofilo_symbols.kicad_sym/SS-12F44-G5 eduardofilo_footprints.pretty/SS-12F44-G5.kicad_mod LCSC Interruptor vertical SPDT con 3mm de pitch
Switch horizontal Switch:SW_SPDT eduardofilo_footprints.pretty/SW_SPDT_Angled.kicad_mod LCSC Interruptor horizontal SPDT con 2,5mm de pitch sin terminales de chasis
Switch horizontal Switch:SW_DPDT_x2 Button_Switch_THT:SW_E-Switch_EG1271_DPDT Digikey, Digikey, Digikey, Digikey Interruptor horizontal DPDT con 2,5 de pitch sin terminales de chasis
Switch tactile goma 8mm Switch:SW_Push eduardofilo_footprints.pretty/SW_PUSH_8mm_2pin.kicad_mod Aliexpress
Logo Niubit eduardofilo_footprints.pretty/NiubitLogo.kicad_mod
Vibrador Motor:Motor_DC eduardofilo_footprints.pretty/Vibrator_Seeed_316040005.kicad_mod Digikey
Barrel jack 2.3mm Connector:Jack-DC eduardofilo_footprints.pretty/Barrel_jack_PJ1-023.kicad_mod Digikey También compatible con PJ1-022
Barrel jack 5.5mm Connector:Jack-DC Connector_BarrelJack:BarrelJack_Wuerth_6941xx301002 LCSC
Zócalo 8 pin (ATtiny85) Housings_DIP:DIP-8_W7.62mm Zócalo DIP-8 convencional

SPDT vs DPDT

Valores habituales de resistencias

A pesar de que se fabrican resistencias de prácticamente cualquier valor, como tienen una tolerancia de fabricación amplia (lo normal es utilizar resistencias de en torno al 1-5% de tolerancia), lo habitual es utilizar valores nominales que comiencen con los siguientes valores: 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2

Aquí puede verse una tabla donde se ven los valores normalizados en función de la tolerancia (a menor tolerancia mayor número de valores normalizados).

lib_sch

Panelización

Después de una mala experiencia con GerberTools descrita en este post, se encuentra el pack de utilidades KiKit que funciona mucho mejor.

En cuanto a la instalación, sobre la versión 1.7.10 de KiCad, no aparecia el plugin panelize en el menú Tools > External Plugins..., por lo que instalo la versión unstable:

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$ pip3 install git+https://github.com/yaqwsx/KiKit@master
$ kikit-plugin enable --all
$ kikit-plugin registerlib

Aunque se puede parametrizar desde la utilidad que hay en el menú mencionado antes, es mejor utilizar directamente la utilidad de línea de comando, para lo que conviene consultar los siguientes documentos:

Un ejemplo sería:

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kikit panelize \
    --layout 'rows: 1; cols: 2; rotation: 180deg; alternation: cols;' \
    --source 'tolerance: 50mm;' \
    --post 'millradius: 0.5mm' \
    --cuts vcuts \
    --tabs 'type: fixed; hcount: 2; hwidth: 3mm;' \
    vibrabot.kicad_pcb panel.kicad_pcb