Eagle im Hobbybereich
Einleitung
Ich habe bis vor kurzem keinerlei Erfahrung mit einem PCB Programm gehabt. Meine ersten Schritte habe ich mit Gschem und PCB versucht. Sie waren auch einigermaßen erfolgreich. Mittlerweile bin ich zu Eagle gewechselt. Es finden sich einfach mehr Informationen zu Eagle und die Freeware ist für mich vollkommen ausreichend. Desweitern muss ich für das nächste Projekt im Studium Eagle benutzten. Daher will ich erstmal ein System erlernen.
Meine ersten Erfahrungen zu Eagle waren eigentlich grundsätzlich ganz positiv. Was jedoch völlig in die Hose gegangen ist ist die fertige Platine. Nach dem Belichten, Entwickeln, Ätzen, Bohren und Bestücken sind mir meine Fehler erstmal so wirklich aufgefallen. Viele Leiterbahnen und Pads waren einfach nicht Hobbygerecht ausgeführt. Sind die Pads zu klein und man bohrt nicht ganz genau gibt das nur Ärger.
Aus diesem Grund soll dieser Artikel kein Eagle Tutorial werden, sondern eher eine Anlaufstelle mit welchen optimalen Einstellungen Eagle im Hobbybereich verwendbar ist.
Meine meisten Informationen habe ich aus folgenden Büchern:
- Michael Schramm: "Entwurf und Herstellung gedruckter Schaltungen", Elektor Verlag, 5.Auflage (recht alt, aber sinnvolle Tips zum Positionieren von Bauteilen, Verlegen von Leitungen und Tips zu Eagle 2.05)
- Ketler, Neujahr: "Leiterplattendesign mit Eagle", mitp Verlag
Sehr zu empfehlen ist das erste Buch. Optimale Leiterbahnendicken werden unter Berücksichtigung des Machbaren im Hobbybereich berechnet und definiert.
Ich habe mich entschlossen, Eagle nochmal von Vorne an zu erlernen und die Tips aus beiden Büchern mit einzubeziehen. Deshalb wird diese Seite auch erst langsam wachsen. Natürlich sind die Tips und Tricks von langjährigen Eagle Nutzern nicht durch das Geschwafel aus den Büchern ersetzbar. Also daher auch der Aufruf an jeden: Mitmachen.
Empfehlungen für Leiterbahnen im Hobbybereich
| Breite [mil] |
Breite [mm] |
Verwendungszweck | Strombelastbarkeit [A] |
|---|---|---|---|
| 14 | 0.35 | für IC-Durchführungen und als Standardleiterbreite, wenn wenig Platz ist | 1A |
| 36 | 0.91 | Standardleiter bei genügend Platz | 1.5 |
| 58 | 1.47 | Mittlere Breite | 2 |
| 86 | 2.18 | Kräftiger Leiter für Versorgungsspannung und Masse | 3 |
| 136 | 3.45 | Sehr kräftiger Leiter für große Elkos und Leistungsbauteile | 5 |
| 225 | 5.72 | 8 |
Warum diese Leiterbahndicken gewählt wurden, ist im [Schramm] zu finden. Grundsätzlich haben sie mit der optimalen Isolation, dem Grid und der optimal erreichbaren Packungsdichte zu tun.
Die benutzten Leiterbreiten und Pads besitzen immer mind. 10 mil Isolationsabstand. Die feinster 14 mil Leiter ist im Grundraster 0.025 anreihbar. Betriebsspannungen sollen mind. über 36 mil breiter Leiterbahnen geführt werden, IC-Durchführungen sind hierbei zu vermeiden. Siehe auch Leiterbahnbreite.
Pad-Innendurchmesser / Bohrlöcher
Grundsätzlich: Je weniger Bohrstärken desto weniger Bohrerwechsel und Kosten (z. B. bei professioneller PCB Herstellung)
| DRILL [mil] |
Zuordnung Werkzeug Nr. |
Auszuführender Bohrdurchmesser [mm] |
|---|---|---|
| 22 | TO 1 | 0.8 |
| 24 | TO 2 | 1.0 |
| 26 | TO 3 | 1.3 |
| 28 | TO 4 | 1.6 |
| 30 | TO 5 | 2.8 |
| 32 | TO 6 | 3.5 |
Padformen und Außendurchmesser
| Form | Größe [mil] |
Verwendung |
|---|---|---|
| Quadrat | 62 | nur für Anreihungen in 0.1" wie in IC's und Stecker nach DIN 41651, DIN 41612 |
| Octagon | 86 | Widerstände Bauform 0207, Kleindioden, kleine Kondensatoren, Transistor TO-92 |
| Octagon | 136 | größere Bauteile und einzelne Lötstifte |
| Octagon | 225 | größte Bauteile, z. B. axiale Elko, Printtrafo |
Pads für Befestigungsbohrungen
Rund 189 mil außen, 28 mil innen für 2.8 mm Bohrung Rund 217 mil außen, 30 mil innen für 3.5 mm Bohrung
Auswahl des Rasters
Schaltplan
Im Schaltplan ist es dringend empfohlen, die Pins von Bauteilen sowie die Netze nur auf dem voreingestellten Raster von 0.1 Inch (100mil) zu platzieren. Warum? Weil Eagle nur dann Pins und Netzteile automatisch verbinden kann, wenn die Endpunkte exakt die gleichen Koordinaten haben. Siehe Handbuch. Also hier bitte nicht das Raster verändern. Ausnahmen davon sind Names, Values und Bauteilumrandungen. Die können auf einem beliebigen Raster platziert werden und z. B. nach dem Befehl SMASH beliebig verschoben werden (alternatives Raster mit gedrückter ALT-Taste nutzen).
Layout
Hier sollte man zu Bauteilplatzierung ein eher grobes Raster wählen, z. B. 50mil, um eine saubere Ausrichtung der Bauteile zu erreichen. Zum Layouten dann auf ein feines Raster umschalten, welches aber möglichst ein ganzzahliger Teiler des groben Raster ist. Also z. B. 25mil oder für feinere Sachen 10mil. Es ist auch nicht verkehrt das metrische System einzustellen. Somit hat man viel eher eine Größenvorstellung. Allerdings hat man dann ein paar Probleme Leitungen genau mittig durch die meist immer noch zollmassigen Stecker und Pins zu verlegen. Hier sollte man besser bei einem zollbasiertem Raster bleiben.
Leitungen gerade anschliessen
Anfänger haben oft das Problem, dass ein IC mit metrischem Pinraster nicht sauber gelayoutet werden kann, weil das Raster zum Layouten meist zöllig ist (siehe oben). Das ist aber kein Problem. Man muss mit dem Routen am Pin des betreffenden Bauteils anfangen! Denn dann beginnt Eagle exakt mittig auf dem Pad mit der Leiterbahnverlegung. Es versucht dann halbautomatisch, möglicht kurz auf das aktuelle Raster zu springen. Dabei kann man mit der rechten Maustaste den Verlegemodus umstellen (direkt, 45 Grad Knicke, Bögen etc.). Nach dem ersten Click ist man dann auf dem normalen Raster und kann ganz einfach und sauber layouten.
Weitere Tips
Projektbeschreibung
Nutze die Projektbeschreibungen. Projektbeschreibungen sollten erfolgen und genutzt werden. Viele Informationen zur Schaltung lassen sich hier noch unterbringen und man weiß später noch was man wie und wieso gemacht hat.
RECHTE MAUSTASTE auf das Projekt -> EDIT DESCRIPTION
Die Formatierung kann im HTML-Format erfolgen, z. B.:
<b> zu digitales Labornetzteil </b> <p> Dieses Verzeichniss enthält das digitale Labornetzteil von tuxgraphics.org</p> <p> Die Schaltung sowie das Layout sind von mir für meine Zwecke optimiert worden. Für die Zukunft will ich noch ein paar Funktionen hinzufügen und die Schaltung erweitern.</p> ...
Voreinstellungen
Wer mit COMMAND TEXT arbeitet, dem kann eventuell die Eagle.scr Einstellungsdatei hier weiterhelfen. Bitte auf die ID achten. Ich probiere momentan noch ein wenig mit der Datei herum. Evtl. stellen sich manche Einstellungen als Unsinn heraus. Daher kann es vorkommen, dass ich dies hier ab und zu mal aktualisieren werden.
# Configuration Script
#
# This file can be used to configure the editor windows.
# $Id: eagle.scr,v 1.6 2006/04/08 14:08:24 sascha Exp $
# Einstellungen für Layoutprogramm
BRD:
Grid Default On; # Gitter auf Normalwert (0.5)
Layer Bottom; # Erster aktiver Layer ist Solder
# Leiterbahnnen
Change Width 0.014; # Erste aktive Linienbreite
#Set auto_width 0.014; # Linienbreite für Autorouter
Set Width 0.014 0.036 0.058 0.086 0.136 0.225 # Auswahl Linienbreiten, die angeboten werden
# Menue
# Menu Add Change Copy Delete \
# Display \
# Grid Group Move Name \
# Quit \
# Route Script Show Signal \
# Split Text Value Via \
# Window ';' \
# Wire Write Use Edit;
MENU 'Grid {\
Metric {\
Fine : Grid mm 0.1; |\
Coarse : Grid mm 1;\
} | \
Imperial {\
Fine : Grid inch 0.001; |\
Coarse : Grid inch 0.1;\
} | \
On : Grid On; | \
Off : Grid Off;\
}'\
'Display {\
Top : Display None Top Pads Vias Dimension; |\
Bottom : Display None Bottom Pads Vias Dimension; |\
Placeplan {\
Top : Display None tPlace Dimension; |\
Bottom : Display None bPlace Dimension;\
}\
}'\
'---'\
'Fit : Window Fit;'\
'Add' 'Delete' 'Move' ';' 'Edit' 'Quit'\
;
# VIAs
#set diamaeter 0.063; # Via Durchmesser
#set drill 0.020; # DRILL für VIA
#change shape oc; # VIAs 8-Eck Wahl
# Bohrloecher
#change diameter 0.063; # Erster aktiver Durchmesser
#set drill 0.020; # Ertse aktive Drilleinstellung
# Autorouter
#set auto_shape oc; # Autorouter VIA 8-Eck
#set auto_diameter 0.063; # Autorouter VIA-Durchmesser
#set auto_drill 0.020; # Autorouter VIA DRILL
# Schriftgrö??en
#set size 0.050 0.070 0.100 0.150 # Schriftgrö??enauswahl
#change size 0.070; # Erste aktive Schriftgrö??e
#Menu Add Change Copy Delete Display Grid Group Move Name Quit Rect \
# Route Script Show Signal Split Text Value Via Window ';' Wire Write Edit;
# --------------------
# Einstellungen für den Schaltplan
SCH:
# Grid
Grid Default; # Gitter auf Normalwert (100 mil), wird auch von Eagle Empfohlen
Grid Mil; # Einheiten auf MIL umstellen
Grid Alt Mil 50 Mil; # Alternatives (feineres Gitte) mit 50 mil, Umschalten mit ALT-Taste
Grid Dots; # Punkte
Grid On; # Grid an
Change Width 0.006;
MENU 'Grid {\
Imperial {\
Finest: Grid Mil 25 Dots on;|\
Fine : Grid Mil 50 Dots on ; |\
Normale : Grid Mil 100 Dots on;\
} | \
On : Grid On; | \
Off : Grid Off;\
}'\
'Display {\
All Important: Display None Nets Busses Symbols Names Values; |\
Components : Display None Symbols Names Values; |\
Wires : Display None Net Busses; |\
No Names and Values : Display None Nets Busses Symbols -Names -Values; \
}'\
'---'\
'Fit : Window Fit;'\
'Add' \
'---' \
'Group' 'Move' 'Delete' 'Edit' \
'---' \
'Label' 'Name' 'Value'\
'---' \
'Net' 'Bus' 'Wire' 'Junction' \
'---' \
';' 'Quit'\
;
#Menu Add Bus Change Copy Delete Display Gateswap Grid Group Invoke Junction \
# Label Move Name Net Pinswap Quit Script Show Split Value Window ';' \
# Wire Write Edit;
LBR:
#Menu Close Export Open Script Write ';' Edit;
DEV:
Grid Default;
#Menu Add Change Copy Connect Delete Display Export Grid Move Name Package \
# Prefix Quit Script Show Value Window ';' Write Edit;
SYM:
Grid Default On;
Change Width 0.010;
#Menu Arc Change Copy Cut Delete Display Export Grid Group Move Name Paste \
# Pin Quit Script Show Split Text Value Window ';' Wire Write Edit;
PAC:
Grid Default On;
Change Width 0.005;
Change Size 0.050;
#Menu Add Change Copy Delete Display Grid Group Move Name Pad Quit \
# Script Show Smd Split Text Window ';' Wire Write Edit;
Module kopieren
Manchmal hat man eine kleine Anordnung von Bauteilen, welche mehrfach verwendet werden soll, z. B. in einer Relaisansteuerung mit mehreren Kanälen. Da ist es sinnvoll, dieses Modul nur einmal im Schaltplan zu erstellen, zu platzieren und zu layouten und dann mehrfach zu kopieren. Leider geht das so direkt nicht mit Eagle. Es gibt aber einen brauchbaren Trick.
- Baugruppe im Schaltplan anlegen
- Alle Signale mit NAME benennen (die N$xx sind spezielle automatische Netznamen, die funktionieren hier nicht)
- Die Namen dürfen keine Nummer beinhalten
- Ins Board wechseln, Bauteile platzieren und layouten
- Alles speichern, danach eine Sicherheitskopie von Board und Schaltplan erstellen
- Board schliessen
- Im Schaltplan die Baugruppe mit GROUP markieren und über CUT/PASTE vervielfältigen (rechte Maustaste bei CUT)
- Schaltplan speichern und schliessen
- Schaltplan wieder öffnen, Eagle lädt automatisch auch das Board und meckert wegen der Inkonsistenz
- Ins Board gehen und auch dort die Baugruppe mit GROUP markieren und mitsammt Layout über CUT/PASTE kopieren (rechte Maustaste bei CUT)
- Jetzt im Board ERC durchführen, Eagle wird eine Inkonsistenz feststellen, weil einige Signalnamen nicht übereinstimmen. Das gilt vor allem für gemeinsame GND/VCC.
- Im Board die Namen korrigieren (NAME)
- Danach sind Board und Schaltplan wieder konsistent.
- Speichern!
Drucken unter Linux
Die Linuxversion bezieht Informationen über Drucker aus /etc/printcap. Falls die Datei dort nicht existiert, entweder CUPS anweisen, sie zu erstellen - Zeile "Printcap /etc/printcap" zu /etc/cups/cupsd.conf hinzufügen - oder einen symbolischen Link auf eine existierende Datei setzen, z. B. "sudo ln -s /var/run/cups/printcap /etc/printcap".
Evtl. CUPS bzw. EAGLE neustarten: "sudo /etc/init.d/cups restart"