PCB-design med KiCad: Fra skjema til kretskort

KiCad har revolusjonert verden av PCB-design ved å tilby profesjonelle verktøy helt gratis. I denne guiden tar vi deg gjennom hele prosessen fra første skjemategning til ferdig kretskort klar for produksjon.

Installasjon og oppsett av KiCad

Last ned KiCad fra den offisielle nettsiden (kicad.org). Nyeste versjon kommer med forbedret brukergrensesnitt og oppdaterte biblioteker. Under installasjonen, sørg for å installere alle symbolbibliotekene – disse inneholder tusener av komponenter du vil trenge.

Etter installasjon, åpne KiCad og opprett et nytt prosjekt. Du får en prosjektmappe med flere filer som hører sammen. Hovedfilene er .kicad_pro (prosjektinnstillinger), .kicad_sch (skjema) og .kicad_pcb (kretskortet).

Tips: Opprett alltid en egen mappe for hvert prosjekt. KiCad genererer mange filer underveis, og god organisering sparer tid senere.

Skjemalegning – fundamentet for alt

Start med skjemaeditoren (Schematic Editor). Her tegner du den elektriske kretsen før du lager det fysiske kretskortet. Skjemaet er din «oppskrift» – det forteller KiCad hvordan komponentene skal kobles sammen.

Plassering av komponenter

Bruk A-tasten for å legge til komponenter. Søk etter komponenter i bibliotekene – for en LED-krets trenger du typisk:

• LED (Device:LED)
• Motstand (Device:R)
• Strømkilde eller batteri (power:+BATT, power:GND)

Plasser komponentene logisk på skjemaet. Bruk M for å flytte, R for å rotere, og E for å editere egenskaper som verdier og referanser.

Tilkoblinger og nett

Koble komponenter med ledninger ved å bruke W-tasten. KiCad skaper automatisk «nett» (nets) – dette er elektriske forbindelser som senere blir til kobberledere på PCB-en. Navngi viktige nett for oversiktens skyld.

Tips: Bruk merkelapper (labels) på signaler som går mellom ulike deler av skjemaet. Dette gjør store skjemaer mye mer leselige enn lange ledninger.

Fra skjema til PCB – footprint-tildeling

Når skjemaet er ferdig, må hver komponent tildeles en «footprint» – dette er den fysiske formen komponenten har på kretskortet. Åpne Footprint Assignment Tool fra skjemaeditoren.

Her ser du alle komponentene fra skjemaet til venstre og tilgjengelige footprints til høyre. Typiske valg:

• LED: LED_THT:LED_D5.0mm (for 5mm LED)
• Motstand: Resistor_THT:R_Axial_DIN0207_L6.3mm_D2.5mm_P7.62mm_Horizontal
• Konnektorer: Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical

Footprint-navn forteller deg mye: THT (Through-Hole Technology) vs SMD (Surface Mount Device), dimensjoner, og orientering. Velg footprints som matcher dine faktiske komponenter.

PCB-layout – hvor magien skjer

Åpne PCB-editoren og importer komponentene fra skjemaet med «Update PCB from Schematic». Alle komponentene dukker opp som en haug – nå skal du plassere dem strategisk på kretskortet.

Plassering av komponenter

Start med å definere kortstørrelsen ved å tegne en outline på Edge.Cuts-laget. Deretter plasserer du komponenter logisk:

• Relaterte komponenter nær hverandre
• Innganger til venstre, utganger til høyre
• Strømkomponenter spredt for god varmefordeling
• Hold høy-frekvens kretser unna støykilder

Rutning – å lage forbindelsene

Etter plassering kommer rutning – prosessen med å tegne kobberledere mellom komponentene. KiCad viser «ratsnest» – tynne linjer som viser hvilke pads som skal kobles sammen.

Bruk X-tasten for å starte rutning. Moderne KiCad har forbedret auto-ruter, men manuell rutning gir best kontroll. Viktige prinsipper:

1. Start med strømforsyning (power og ground)
2. Bruk tykke spor for strøm (typisk 0.5-1mm)
3. Hold signalspor korte og direkte
4. Unngå 90-graders hjørner – bruk 45-grader eller buede spor

Tips: Bruk flere lag hvis kretskortet blir komplekst. Et dedikert ground-plan på bakside gjør rutning mye enklere og forbedrer elektriske egenskaper.

Design Rule Check og finpuss

Før produksjon, kjør Design Rule Check (DRC) for å finne feil. Dette sjekker at spor ikke er for tynne, at avstander er korrekte, og at alle nett er rutet. Rett alle feil før du går videre.

Legg til silkscreen-tekst for referanser og verdier. Dette hjelper enormt under lodding og feilsøking. Plasser tekst så den ikke dekkes av komponenter.

Gerber-eksport – klar for produksjon

Gerber-filer er industristandarden for PCB-produksjon. Gå til File → Fabrication Outputs → Gerbers. Eksporter disse lagene:

• F.Cu (Front Copper)
• B.Cu (Back Copper)
• F.Paste (Solder Paste – hvis SMD)
• F.Silkscreen (Component markings)
• F.Mask (Solder Mask)
• Edge.Cuts (Board outline)

Generer også en drill-fil for hull. Mange PCB-produsenter aksepterer også KiCad-filer direkte, men Gerber er universelt støttet.

Vanlige feil å unngå

• Feil footprint-størrelse: Mål alltid komponenter før du velger footprints. En 0805 motstand er ikke det samme som 0603.
• For smale strømspor: Beregn strømbelastning og velg sporbredde deretter. En vanlig feil er å bruke samme sporbredde overalt.
• Manglende ground-tilkobling: Sørg for at alle komponenter har ordentlig ground-forbindelse. Bruk thermal vias hvis nødvendig.
• Glemt design rules: Sjekk PCB-produsentens minimumskrav for sporbredde, via-størrelse og avstand mellom elementer.
• Dårlig komponentplassering: Tenk på lodding og testing. Plasser testpunkter tilgjengelig og unngå komponenter under andre komponenter.

Neste steg

Med Gerber-filene klare kan du bestille kretskort fra produsenter som JLCPCB, PCBWay eller lokale alternativer. For prototyper holder det ofte med 1-2 lags kort, mens komplekse design kan kreve 4-6 lag.

Mens du venter på kretskortene, kan du forberede komponentinnkjøp. RoboNordic har et bredt utvalg av elektronikkkomponenter som kan hjelpe deg å realisere designet ditt.

KiCad-dokumentasjonen og community-forumer er utmerkede ressurser for videre læring. Med disse grunnleggende ferdighetene er du klar til å ta fatt på mer avanserte prosjekter med mikrokontrollere, høyhastighets-signaler og kompleks rutning.

Relevante produkter fra RoboNordic

WS2812B RGB LED-strip 5V – 5m Individuelt adresserbare piksler (60 LED/m)
200.0 kr