Профессиональная работа в системе DesignSpark PCB.
Часть 2. Создание принципиальной схемы и собственной библиотеки компонентов на примере светодиодного модуля

Все статьи цикла

Введение

Популярность комплекса бесплатных САПР DesignSpark PCB, DesignSpark Mechanical и библиотеки моделей компонентов, размещенных на сайте www.designspark.com, непрерывно возрастает, о чем сообщает статистика регистраций и установок САПР на компьютеры пользователей. Для начального освоения программы DesignSpark PCB достаточно проделать цикл упражнений [3]. Наша же цель — получить углубленные знания и практические навыки работы. Поэтому для освоения настроек САПР DesignSpark PCB рекомендуется настроить программу и создать технологические файлы, как рассказано в предыдущей статье [6].

Задача проектирования

Задача — создать принципиальную схему и развести печатную плату устройства средствами DesignSpark PCB. Выполним задачу на примере светодиодного модуля (рис. 1), который может использоваться в светильнике декоративного или служебного освещения или интерьерной подсветки. Примем, что модуль состоит из нескольких светодиодов распространенной серии Duris E5 производства компании Osram и самого популярного в светотехнике коннектора Wago 2060-402. Зададим рабочее напряжение светодиодного модуля 24 В, тогда нам потребуется восемь последовательно включенных светодиодов со средним прямым падением напряжения на каждом светодиоде около 3 В. Это хороший учебный пример: здесь применено лишь два компонента, поэтому создание библиотеки компонентов не займет много времени, и, кроме того, это востребованное изделие на рынке полупроводниковой светотехники. Компания RS Components Russia благодарит эксперта современной светотехники Антона Шаракшанэ за предложение и обсуждение решения данной инженерной задачи.

Рис. 1. Светодиодный модуль для проектирования средствами DesignSpark PCB

Структура файлов программы DesignSpark PCB

В нашей работе мы будем использовать несколько типов файлов: файлы проекта, технологические файлы и разнообразные библиотечные файлы. Структура файлов САПР DesignSpark PCB приведена на рис. 2.

Рис. 2. Структура файлов САПР DesignSpark PCB

Файлы проекта содержат сведения о схеме и печатной плате изделия. В технологическом файле задаются технологические параметры проекта, и все установки можно использовать в каждом следующем проекте, а не задавать заново. Использование технологических файлов позволяет стандартизовать свои проекты и экономить время на их создание. Можно сформировать несколько технологических файлов для проектов разного типа. Например, технологический файл четырехслойной сложной платы с SMD-компонентами и внутренними силовыми и земляными дорожками будет отличаться от технологического файла двусторонней платы бюджетного прибора.

Технологический файл схем Schematic Technology File (расширение .stf) содержит установки параметров компонентов, сеток рабочего поля редактора схем, стилей, классов цепей и т. д. В технологическом файле печатной платы PCB Technology File (расширение .ptf) задаются параметры корпусов компонентов, сеток рабочего поля редактора платы, параметры ее слоев, стили контактных площадок, линий, расстояний между ними и т. д. Технологические файлы используются и при создании библиотек символов и компонентов.

Проект представляет собой набор файлов схем Schematic Design (расширение .sch) и файлов печатных плат PCB Design (расширение .pcb). В простейшем случае в проекте имеется один файл со схемой изделия и один файл с печатной платой. В проекте с несколькими листами схем сохраняется единство обозначений и исключается дублирование наименований компонентов и узлов.

Структура модели компонента в САПР DesignSpark PCB

Прежде всего рассмотрим структуру библиотек (рис. 3). Почему создаются отдельно библиотеки символов, корпусов и компонентов? Обычное явление, когда различные по функциональному назначению электронные компоненты используют один и тот же корпус. И наоборот, функционально одинаковые компоненты могут иметь различные корпуса или один компонент может выпускаться в разных корпусах: типа DIP, SOIC, MSOP и т. д. Поэтому для экономии ресурсов памяти и эффективного ее применения в библиотеке САПР создается один корпус, например SOIC‑8, и он многократно используется для создания моделей функционально различных компонентов — логики, операционных усилителей и т. п. Файл с информацией о корпусе имеет расширение .psl и хранится в библиотеке корпусов PCB Symbol Library.

Рис. 3. Структура библиотек и моделей компонентов в DesignSpark PCB

Аналогичная ситуация и с условными графическими обозначениями компонентов. Одно обозначение светодиода на схеме можно применять для светодиодов в различных корпусах. Информация об условном изображении компонента на схеме хранится в файле с расширением .ssl, а файлы условных графических обозначений составляют библиотеку Schematic Symbol Library.

Модель компонента представляет собой объединение схемного символа и модели корпуса (рис. 3), файл модели компонента имеет расширение .cml, именно он используется в редакторе схем Schematic editor и в редакторе печатных плат PCB Editor.

Создание нового проекта в САПР DesignSpark PCB

Для создания нового проекта в общих инструментальных средствах (верхнем меню) или в группе меню File найдите кнопку или пункт New. Система предложит вам выбрать тип нового дизайна: технологический файл или проект (рис. 4а). Выберите тип Project и нажмите кнопку Browse, чтобы выбрать папку, в которую вы хотите сохранить новый проект, и задать имя проекта.

Рис. 4. Окна создания нового проекта в DesignSpark PCB:
а) выбор типа нового дизайна: технологический файл или проект;
б) пункт меню «Создать новый проект»

Для проектов предлагается создать отдельную папку Proj, а в ней — папку проекта светодиодного модуля Led_mod. Используйте пункт меню «Создать папку» в этом окне (рис. 4б). Откройте папку Led_mod и в ней определите новый проект, например именем Led_modul.prj, и нажмите кнопку «Сохранить». Далее в окне New Design нажмите OK, и в рабочей области откроется окно нового проекта.

Для создания электрической принципиальной схемы проекта Led_mod снова откройте окно New Design, выбрав в верхнем меню кнопку или пункт New. В окне New Design теперь выберите пункт Schematic Design. Необходимо определить, по каким правилам будет создаваться новая схема. Эти правила хранятся в технологическом файле Schematic technology file. Отметьте пункт Use Technology File и в выпадающем списке выберите технологический файл Metr_2500.stf, созданный нами в прошлый раз [6]. Для тех, кто начал читать цикл статей только что, напомним, что этот файл создается так: New -> Schematic Technology File -> Metr_2500.stf, далее задайте точность Settings -> Units -> mm, Precision -> 4 -> OK. Установите шаг сетки Settings -> Grids -> Working Grid -> Step Size -> 2,5 мм, Snap Mode: Half Grid. Screen Grid: Same As Working Grid, нажмите «Применить» -> ОК.

Назовем файл схемы. Нажмите кнопку Browse и определите имя файла схемы например, Sh_ledmod.sch, нажмите кнопку «Сохранить» для возврата в окно New Design. Здесь отметьте пункт Add To Open Project для подключения файла схемы к новому проекту, открытому в текущий момент, и нажмите OK. В рабочей области откроется окно редактора схемы с параметрами, заданными в подключенном технологическом файле.

Создание модели компонента для библиотеки пользователя

Согласно рис. 3 нам необходимо создать файлы с условными графическими обозначениями разъема и светодиода, файлы с описаниями их корпусов и соответствующие технологические файлы. Для условных графических обозначений компонентов используем рекомендуемые ГОСТ ЕСКД [7] графику и размеры, которые также можно найти на сайте журнала «Радио» [8, 9], а изображения корпусов компонентов возьмем из фирменных описаний datasheet [10,11].

Создание условного графического обозначения компонента — схемного символа

Откройте окно библиотечного менеджера, для этого в общем инструментальном меню выберите кнопку Libraries и закладку Schematic Symbols. Создайте новую библиотеку в папке User, нажав кнопку New Lib. В окне Select New Library File определите имя новой библиотеки Sch_con.ssl, в ней будут храниться условные графические обозначения разъемов. Нажмите кнопку New Item, откроется новое рабочее окно, в котором мы будем рисовать символ разъема.

В левом инструментальном меню нажмите кнопку Add Open Shape. Используя стили линии Symbol Line и Out Line, варьируя шаг сетки Snap Mode и выбирая из контекстного меню в пункте Segment Mode пункты Free и Orthogonal, нарисуйте символа разъема, как показано на рис. 5а.

Рис. 5. Создание условного графического обозначения разъема средствами DesignSpark PCB:
а) рисунок символа разъема;
б) полученный символ разъема

Далее нужно обозначить терминалы разъема. Для этого в инструментальном меню нажмите кнопку Add Pad и установите обозначения терминалов N1 и N2 (рис. 5б). В группе меню Add выберите пункт Reference Origin и определите место условного обозначения в виде символа R. Точку привязки к сетке в виде символа S необходимо переставить на первый вывод. Цифры на выводах определяют их нумерацию, а символы N могут определять имя гнезда разъема. В результате получается символ разъема, как показано на рис. 5б. Сохраним результат: в верхнем меню нажмите кнопку Save, программа предложит сохранить файл в уже созданную библиотеку (рис. 6), задайте имя созданного символа Gn_2 и нажмите OK. Выберите в группе File пункт меню Close, чтобы закрыть рабочую область. Создание символа разъема завершено.

Рис. 6. Выбор библиотеки и имени символа

Для создания условного графического обозначения светодиода проделайте те же действия. Снова откройте Libraries, закладку Schematic Symbols. Создайте в папке User новую библиотеку Sch_opt.ssl, в которой будут храниться условные графические обозначения оптических компонентов. Откройте новое рабочее окно, нажав New Item. Описание техники создания символа светодиода заняло бы слишком много места, поэтому предлагается выполнить данную операцию самостоятельно. Система DesignSpark PCB имеет для этого все возможности: есть инструменты проведения прямых и ортогональных линий, рисования окружностей, треугольников, прямоугольников и т. д. В результате символ светодиода выглядит, как показано на рис. 7. Для сохранения символа в верхнем меню нажмите Save, задайте имя созданного символа Led и нажмите OK. Закройте редактор условных графических обозначений через File -> Close.

Рис. 7. Созданное условное графическое обозначение светодиода

Создание корпуса компонента

Технологический файл для модели компонента

Приступим к созданию чертежей корпусов разъема и светодиода, которые будут устанавливаться на печатной плате проекта. Для этого нужно создать новый технологический файл печатных плат для определения тех параметров, которые необходимы для библиотеки корпусов компонентов. Чтобы уже открытые окна не мешали дальнейшей работе, сохраните и закройте созданный проект, выбрав в группе File пункты Save и Close All.

Создадим новый технологический файл печатных плат PCB Technology File. Нажмите кнопку Browse, в окне Save New Design откройте папку Technology, задайте имя нового технологического файла Metr_1000.ptf и нажмите «Сохранить». Имя файла говорит, что мы используем метрическую систему измерения с шагом 1 мм. Теперь можно нажать кнопку OK для вывода мастера PCB Wizard (рис. 8).

Рис. 8. Старт мастера создания технологического файла печатных плат в САПР DesignSpark PCB

В стартовом окне мастера необходимо отметить обязательный пункт, что вы прочли выделенный текст, утверждающий, что вы сами будете нести ответственность за создаваемые вами библиотеки корпусов. Рекомендую отметить пункт и нажать кнопку «Далее». В окне Technology определим основные параметры: оставьте отметку в пункте Use Default Technology, ниже в списке Units: определите единицу измерения mm, в окне Precision: задайте точность измерения 4 и нажмите «Далее». В следующем окне Layers убедитесь, что выделен пункт 2 Layer Board, то есть в вашем проекте будут использоваться только двуслойные печатные платы, и нажмите «Далее». В последнем окне мастера отметьте пункт разрешения сохранения нового технологического файла, проверьте правильность имени файла и пути его сохранения и нажмите кнопку «Готово». В рабочей области откроется окно нового технологического файла.

В окне технологического файла выберите верхнее меню, нажмите Grids и определите шаг рабочей сетки 1 мм Grids -> Working Grid -> Step Size 1 mm и Snap Mode ->Half Grid, а также сетку рабочего окна Screen Grid -> Same As Working Grid, Visible и нажмите OK. Можно настроить видимость отображения и цвета всех элементов печатной платы. В верхнем меню кнопка Colors открывает одноименное окно. В закладке Settings and Highlights можно определить цвета и видимость элементов корпусов, а в закладке Layers and Layer Spans — слоев печатной платы. В процессе работы в этом окне можно при необходимости переключать и менять указанные параметры. Окно Colors закрывается кнопкой OK.

Создание контактных площадок (STEP) компонентов

Для используемых нами коннектора и светодиода создадим медные контактные площадки SMD-типа. Они являются частью модели корпуса компонента. Размеры и местоположение контактных площадок найдем в фирменных datasheet, которые скачаем с сайтов производителей [10, 11]. Кстати, на сайте компании Wago [10] имеется модель разъема 2060-402 для DesignSpark. Рекомендуется загрузить ее и сравнить с той моделью, которую мы с вами создаем. Для разъема Wago 2060-402 
необходимы два типа контактных площадок: один для электрического соединения, а другой для крепления разъема к печатной плате методом пайки. Итого две площадки размером 60×20 мм и две площадки 35×20 мм (рис. 9а). У светодиода Duris E5 также два типа площадок: для электрического соединения и для охлаждения кристалла. У него две площадки размером 30×18 мм и 2 площадки 12×10 мм (рис. 9б).

Рис. 9. Внешний вид и чертеж:
а) разъема Wago 2060-402;
б) светодиода Duris E5

Для начала очистим список контактных площадок в нашем технологическом файле: в верхнем меню нажмите кнопку Design Technology и в одноименном окне выберите закладку Pad Styles. Если здесь в таблице уже определены контактные площадки по умолчанию, что отмечено косыми крестиками, то рекомендуется очистить эту таблицу: перейдите на закладки Net Classes и Nets, нажмите там кнопку Delete Unused, затем вернитесь на закладку Pad Styles и тоже нажмите Delete Unused.

Для создания контактных площадок нажмите кнопку Add Style, в окне Pad Style определите имя контактной площадки SMD Pad 60_20, ее прямоугольную форму Rectangle, ширину Width 2 мм, длину Length 6 мм (рис. 10а). Поскольку отверстие в контактной площадке нам не нужно, установите Hole-Width 0.000. Нажмите кнопку OK, первая контактная площадка создана. Аналогично создайте остальные 3 типа контактных площадок. В результате закладка Pad Styles в окне Design Technology должна выглядеть, как показано на рис. 10б.

Рис. 10. Определение параметров контактных площадок компонентов:
а) указание размеров контактных площадок;
б) внешний вид закладки Pad Styles в окне Design Technology

Определение стилей текста и линий

Для определения стилей текста надписей выберите закладку Text Styles, удалите ненужные стили кнопкой Delete, добавьте новые стили кнопкой Add Style или отредактируйте существующие стили кнопкой Edit, задав имя надписи, тип и размер шрифта. В результате закладка Text Styles окна Design Technology должна выглядеть, как на рис. 11.

Рис. 11. Определение параметров надписей в файлах проекта

Аналогично отредактируйте стили линий в закладке Line Styles (рис. 12). Все остальные параметры окна Design Technology пока можно принять как есть. Перед использованием редактора печатных плат мы при необходимости их переопределим. Сохраните созданный технологический файл. Нажмите OK для закрытия окна, далее кнопку Save в верхнем меню и закройте технологический файл, выбрав Close в меню File.

Рис. 12. Определение параметров линий в файлах проекта

Создание корпуса разъема средствами DesignSpark PCB

Начнем с корпуса разъема. Нам нужно создать библиотеку корпусов разъемов, подключить технологический файл, а потом нарисовать корпус компонента. Откройте ранее сохраненный проект Led_modul.prj в рабочей области файл-схемы. Откройте окно библиотечного менеджера, выбрав в общем инструментальном меню кнопку Libraries и закладку PCB Symbols. В папке User, в окне Select New Library File создайте новую библиотеку Pcb_con.psl, в которой будут храниться чертежи корпусов разъемов.

Для подключения к библиотеке созданного нами технологического файла нажмите кнопку Tech.Files, откроется окно Technology. Из списка Name выберите технологический файл Metr_1000.ptf, нажмите Open и OK. После этих действий технологический файл откроется в рабочей области, редактировать сейчас мы его не будем, поэтому закройте его. Откройте окно редактирования корпуса компонента, нажав кнопку New Item. Зададим параметры редактора: в верхнем меню нажмите Grids и в списке Snap Mode выберите минимальный шаг сетки Quarter Grid.

Контактные площадки разъема

В левом меню выберите Add SMD Pad, для определения ее стиля нажмите клавишу S, в окне Pad Style выберите контактную площадку SMD Pad 35_20 и нажмите OK. Если контактная площадка расположена вертикально, поверните ее нажатием клавиши R. Убедитесь, что в полосе статуса выбранный слой Layer отображается как [Top], иначе нажмите на клавиатуре L и в окне Change Layer из списка New Layer выберите слой [Top]. Зафиксируйте первую контактную площадку щелчком мыши, переместите мышь вниз и установите вторую контактную площадку на 2 мм ниже первой в соответствии с чертежом (рис. 9а из Datasheet) [10]. Для размещения контактной площадки другого типа выберите ее из библиотеки: снова нажмите клавишу S и в окне Pad Style выберите SMD Pad 60_20. Позиционируйте площадку с помощью уже известных вам действий, установите ее на расстоянии 4,5 мм от первой площадки, сверяясь с чертежом. Аналогично установите последнюю площадку и выйдите из режима установки нажатием клавиши Esc или из меню правой кнопки мыши Cancel.

Корпус разъема

Нарисуем контур корпуса разъема. Установите на первую площадку точку привязки к сетке S. Для создания контура корпуса в левом меню выберите Add Closed Shape, задайте стиль линии, нажав клавишу S, и в окне Line Style выберите Symbol Line-OK. Затем нажмите клавишу L и в окне Change Layer из списка New Layer выберите слой Top Silkscreen. Начертите контур корпуса разъема (рис. 13) в соответствии с чертежом. Начальная точка линии контура и точки поворота линии создаются одним щелчком мыши, а завершается контур двойным щелчком.

Рис. 13. Модель корпуса разъема Wago 2060-402, созданная в САПР DesignSpark PCB

Для определения угла поворота линии выбирайте из меню правой кнопки Segment Mode либо Orthogonal для поворота на 90°, либо Free для поворота на другой угол. Условное обозначение R установите, выбрав в группе меню Add пункт Reference Origin. Сохраните корпус разъема Save -> Save To Library, назвав его Wago_2, и нажмите OK. Закройте рабочую область создания корпуса, выбрав File -> Close. Корпус разъема создан и записан в библиотеку.

Создание корпуса светодиода средствами DesignSpark PCB

Проектируйте корпус светодиода по такому же алгоритму. Обязательно создайте новую библиотеку Pcb_opt.psl, в которой будут храниться чертежи корпусов компонентов оптоэлектроники. Начните, как и в случае разъема, с установки на рабочем поле всех контактных площадок светодиода в соответствии с чертежом (рис. 9б из datasheet) [11].

Рекомендации по точному позиционированию компонентов

Размер светодиода довольно мал, потому могут возникнуть проблемы с точной установкой размеров и расстояний. При создании чертежа корпуса светодиода рекомендую выбрать более частую сетку: в меню Grids -> Snap Mode выбрать минимальный шаг сетки Tenth Grid в 10 раз меньше шага основной сетки или даже Fortieth Grid — в 40 раз меньше. При основном шаге сетки 1 мм минимальный шаг составит в последнем случае 0,025 мм. Для точного позиционирования объектов и перемещения по такой мелкой сетке можно задавать перемещение объектов не мышкой, а стрелками. Щелкните мышью нужный объект или отдельную часть объекта, установите курсор над выделенным объектом или его частью и нажмите клавишу M для привязки объекта к курсору. Теперь с помощью клавиш со стрелками перемещайте выделенный объект на один шаг сетки в любую сторону с высокой точностью. Для выхода из режима привязки нажмите клавишу Esc или левую кнопку мыши.

Для контроля расстояний можно использовать инструмент Measure Gap (рис. 14) из левого меню. При его выборе откроется окно Measure Spacing, щелкните поочередно в оба объекта, например в обе контактные площадки, в верхней строке окна отобразится расстояние между ними. Для закрытия окна Measure Spacing два раза нажмите крестик вверху справа.

Рис. 14. Измерение расстояния между объектами на чертеже с помощью инструмента Measure Spacing

Размещая контактные площадки светодиода, сразу точно соблюдать расстояния между ними необязательно — можно сначала разместить все контактные площадки приблизительно, а потом корректировать их месторасположение с помощью точных инструментов, описанных выше.

Корпус светодиода

После точной установки площадок нарисуйте контур корпуса светодиода. Выберите инструмент Add Closed Shape из левого меню, клавишей S выберите стиль линии Symbol Line и нажмите OK. В связи с малыми размерами компонента рекомендуется сначала нарисовать его контур не на установленных контактных площадках, а где-то рядом с ними — так будет намного проще. После создания контура светодиода и корректировки размеров выделите его, переместите в область расположения контактных площадок, установите и подкорректируйте его положение. Выделить объект можно, щелкнув по нему мышью при нажатой клавише Shift или охватив курсором при нажатой левой кнопке мыши.

В группе меню Add выберите пункт Reference Origin и задайте место условного обозначения светодиода в виде символа R. В результате чертеж корпуса светодиода должен выглядеть, как показано на рис. 15. Сохраните чертеж в библиотеку, нажав Save -> Save To Library, назовите его Duris_1 и нажмите OK. Закройте редактор корпуса, выбрав в группе File пункт Close.

Рис. 15. Модель корпуса светодиода Duris E5, созданная в САПР DesignSpark PCB

Создание модели компонента в САПР DesignSpark PCB

Создадим теперь компонент в файле с расширением .cml, объединив файл условного графического обозначения .ssl и файл корпуса .psl (рис. 3). Такой компонент уже можно устанавливать на схеме и печатной плате.

Модель разъема

Для вывода окна откройте библиотечный менеджер, выбрав Libraries в верхнем меню, и откройте в нем закладку Components. Создайте в папке User новую библиотеку Con_dev.cml, в которой будут храниться модели разъемов. Нажмите кнопку New Item и в окне New Component (рис. 16) определите полное имя компонента WAGO2060_402, из списка Package выберите USER, так как корпус мы создавали сами. В списке Default Reference выберите условное обозначение розеточных разъемов XS по ГОСТу, если такого обозначения в списке нет, то добавьте его. Затем укажите программе, в каких библиотечных папках искать файлы условного графического обозначения этого разъема и его корпуса, откройте эти папки, выберите соответствующие файлы и нажмите OK. Появится окно редактирования компонента (рис. 17), где зададим соответствие выводов условного графического обозначения выводам корпуса. Соответствующие изображения располагаются в правой части экрана в отдельных окнах.

Рис. 16. Окно объединения файлов и записи параметров нового компонента в библиотеку

Рис. 17. Окно редактирования компонента в программе DesignSpark PCB на примере разъема

Можно задать цвета объектов по своим предпочтениям: Colors -> Display. Более важно определить соответствие выводов условного графического обозначения и корпуса. Чтобы задать соответствие выводов на схемном символе и на корпусе, выберите в левом меню Assign Pins, щелкните мышью в первый терминал условного графического обозначения, а затем щелкните соответствующий вывод корпуса. Их цвет изменится, а в таблице наверху рабочего окна появится соответствующая запись. Не беда, если произошла случайная ошибка, назначение выводов можно изменить в любой момент. Аналогично назначьте второй вывод.

Задайте параметры отображения отдельных частей компонента на принципиальной электрической схеме и на чертеже печатной платы. Для этого в общих инструментах или в левом меню нажмите кнопку Properties для вывода одноименного окна (рис. 18), оставьте в нем отмеченными только пункты Reference, Pin Name и Pin Number в левой колонке Schematic и только Reference в правой колонке PCB, нажмите OK.

Рис. 18. Задание параметров отображения компонента на схеме и на печатной плате

На этом этапе рекомендуется подкорректировать свойства контактных площадок корпуса, а именно отключить видимость нумерации и имен, чтобы не загромождать ими пространство печатной платы. Для этого переместите курсор в окно корпуса и из меню правой кнопки мыши выберите пункт Edit Pcb Symbol. В открывшемся окне библиотечного редактора символов выделите однотипные площадки щелчком мыши при нажатой клавише Ctrl, в верхнем меню откройте окно Properties и в нем закладку Pad, в самом низу снимите отметки с пунктов Pin Name и Pin Number, отключив таким образом их отображение, и нажмите OK. Сохраните изменения, нажав кнопку Save в верхнем меню, и согласитесь с сохранением изменений. Закройте рабочую область редактора, выбрав File -> Close, и вернитесь в окно редактирования компонента. Сохраните компонент в библиотеке с назначенным именем, выбрав Save в верхнем меню и нажав OK. Закройте окно редактирования компонента, разъем Wago 2060-402 создан и записан в библиотеку.

Модель светодиода

Создайте DesignSpark-модель светодиода Duris E5 аналогично созданию модели разъема.

В папке User запишите новую библиотеку Opt_dev.cml, в которой будут храниться компоненты оптоэлектроники. В окне New Component задайте имя DURIS_E5, из списка Package выберите USER. В списке Default Reference выберите условное обозначение светодиода HL по ГОСТу. Откройте соответствующие библиотеки и выберите из них условное графическое обозначение светодиода и корпус светодиода. Назначьте соответствие анода и катода на схемном символе и на корпусе, проверьте правильность назначения по таблице вверху рабочего поля окна (рис. 19). Прямо в таблице можно назначить имена терминалам светодиода A и K. Из меню вызовите Properties и в одноименном окне задайте те же параметры видимости объектов модели компонента, что и у разъема (рис. 17). Отключите отображение Pin Name и Pin Number на чертеже корпуса, сохраните изменения. Сохраните созданный светодиод в библиотеке и закройте окно создания компонентов.

Рис. 19. Окно редактирования компонента в программе DesignSpark PCB на примере светодиода

Создание электрической принципиальной схемы в САПР DesignSpark PCB

Установки по умолчанию

Настало время создания принципиальной электрической схемы светодиодного модуля. Откройте в рабочей области окно схемы, щелкнув в ее закладку. Настроим установки по умолчанию. Это не является обязательным для первого проекта, но дает возможность больше узнать о программе и работать в ней более осознанно. В группе меню Settings выберите Defaults (рис. 20), в закладке Text выберите Style -> Normal, в закладке Shapes -> Symbol Line, в закладке Connections -> Normal, в Busses -> Bus Line, в Nets -> Signal и нажмите OK.

Рис. 20. Окно задания параметров чертежа электрической принципиальной схемы

Добавление компонента в схему в программе DesignSpark PCB

Для добавления компонента в схему в левом меню нажмите Add Component, откроется одноименное окно. В нем в списке Library выберите библиотеку компонентов разъемов, затем сам компонент WAGO2060_402 и нажмите Add. Установите символ разъема в левой части рабочего окна и нажмите клавишу Esc для возврата в окно Add Component. В это окно можно также вернуться, выбрав Cancel из меню правой кнопкой мыши. Добавьте теперь светодиод, выбрав в списке Library библиотеку компонентов оптоэлектроники, в ней светодиод DURIS_E5, и нажмите Add. Установите все восемь светодиодов в рабочем окне схемы (рис. 21) и выйдите из режима установки компонентов. ГОСТ рекомендует производить нумерацию условных обозначений однотипных компонентов сверху вниз и слева направо.

Рис. 21. Расположение компонентов на электрической принципиальной схеме

Позиционирование и размещение компонентов на схеме

Корректируйте расположение компонентов на схеме, если это необходимо. Сначала задайте точность позиционирования, выбрав минимальный шаг сетки Half Grid в меню Grids -> Snap Mode. Выбор компонента осуществляется щелчком мыши, перемещайте их и устанавливайте на схеме, как показано на рис. 21. Светодиоды в нижней строке можно повернуть, используя клавишу R, или отобразить их зеркально с помощью клавиши F.

Дальнейшие рекомендации не являются обязательными, а просто иллюстрируют некоторые возможности оформления схемы. Если есть желание указать на схеме тип светодиода, щелкните мышью условное обозначение HL1 и выберите либо в верхнем меню, либо в меню правой кнопкой пункт Properties (рис. 22). Здесь можно настроить отображение на схеме партномера компонента, его производителя, массу и даже артикул компонента по каталогу RS Components [1]. Мы же хотим указать отсутствующий в списке параметр — серию светодиода. Нужно этот параметр ввести. В закладке Values нажмите кнопку Add (рис. 22а) и в окне Value (рис. 22б) в список Name добавьте параметр Type, а в списке Value: введите имя серии Duris E5 и нажмите OK для возврата в окно Properties. В нем появится новый параметр Type=Duris E5, который надо отметить, чтобы разрешить его отображение на схеме и нажать OK. Эту операцию необходимо провести для всех светодиодов. Можно сначала выполнить эту настройку, а потом копировать символы светодиода и размещать их на схеме. Следите только, чтобы их порядковые номера соответствовали ГОСТу.

Рис. 22. Задание параметров отображения компонентов на схеме

Отметим, что если светодиоды нижней линейки отображались зеркально, то для них может понадобиться выровнять текст обозначений по левому краю. Для этого в окне Properties откройте закладку Text и в списке Alignment измените Right на Left.

Создание электрических соединений схемы в программе DesignSpark PCB

Проверим настройки стиля линий электрических соединений. В левом меню выберите Add Schematic Connection, нажмите клавишу S и в окне Connection Style выберите единственный стиль Normal. Для создания первой цепи электрической связи щелкните мышью терминал 1 разъема XS1 и из меню правой кнопкой мыши Segment Mode выберите Orthogonal. Создавая точки поворота щелчком мыши, проведите ломаную линию и соедините ее с анодом первого светодиода HL1, закончив линию щелчком на его терминале (рис. 23). Терминалы должны исчезать, что говорит о создании нормальной связи. Подобным образом соедините последовательно все светодиоды между собой, а катод HL2 — со вторым терминалом разъема XS1. На лист можно добавить несколько текстовых строк, используя инструмент Add Text, и схема готова (рис. 23). Сохраните проект, нажав Save в верхнем меню.

Рис. 23. Электрическая принципиальная схема светодиодного модуля, созданная в САПР DesignSpark PCB

Вывод электрической принципиальной схемы на печать в программе DesignSpark PCB

Предпочитаю всегда сначала проверить настройки и вас к этому призываю. В меню File выберите Print Setup, имя принтера, размер бумаги A4 с альбомной ориентацией и нажмите OK. В меню File или Output выберите пункт Print и в окне Print сделайте установки, как показано на рис. 24 для печати схемы на черно-белом принтере.

Рис. 24. Настройки печати схемы

Заключение

Таким образом, мы начали создание проекта изделия с помощью САПР DesignSpark PCB на примере светодиодного модуля. Рассмотрели структуру библиотек программы, различные виды используемых файлов и структуру модели компонента. Создали свой проект, библиотеки разъемов и изделий оптоэлектроники и модели конкретных компонентов — разъема 2060-402 компании Wago и светодиода серии Duris E5 компании Osram. В результате мы еще лучше узнали программу и освоили создание библиотек компонентов и принципиальной электрической схемы устройства.