CNCの実験(P板CAD編) 2006.04.03(月)〜
著作者名： 中野 良知 作成開始： 2006.04.03(月) ダウンロードの項目を追加。 更新 ： 2006.04.04(火) インストール、プロジェクトの追加。回路図の作成、 ： パターン作成、HPGL出力の項目を追加。 ： 2006.04.05(水) 回路図の作成でLED配置、配線の項目を追加。 ： 2006.04.07(金) 回路図にPAD、＋電源、GNDを追加。 ： ボードエディターを開く、からベタグランド設定までの項 ： 目を追加。 ： 2006.04.08(土) パターン作成の項目を追加。 ： 切削コード出力の項目を追加。 ： 2006.04.09(日) HPGLコードの概略と数値の単位を追加。 ： 2007.03.31(土) ライブラリ作成の項目を追加。 ： 2007.04.01(日) シンボルの作成項目でPinツールメニューの説明文を変更。 ： 2007.04.16(月) シルク図データ作成の項目を追加。 ： 2008.09.08(月) EAGLE5.20の終了時エラーについての項目を追加。 ： 2008.11.18(火) △1 EAGLE5.30で終了時エラーが改善。
概要 「CNCの実験」で製作するバイナリカウンタ回路基板のパターン設計資料です。 使用したCADはCadSoft社のEAGLE Light版で、両面(二層)、100mm×80mm、一枚の基板 設計が出来ます。 目次 1. CADのダウンロード 2. インストール 2.1. EAGLE 5.20の終了時エラーについて 3. プロジェクトの追加 4. 回路図の作成 4.1. 部品を配置 4.1.1. AVRマイコンを配置 4.1.2. スイッチ・抵抗・電解コンデンサー・LEDを配置 4.2. 部品の移動 4.3. 部品の定格を入力 4.4. 部品名の変更 4.5. 図面の拡大・縮小 4.6. 配線 5. パターン作成 5.1. ボードエディターを開く 5.2. ボードサイズを設定 5.3. 部品を配置 5.4. ベタ・グランド(アース) 5.4.1. グランド・ラインに名前を設定 5.4.2. ベタ・グランド(アース)を設定 5.5. パターン作成 5.5.1. 自動配線 6. 切削データ作成 7. シルク図データ作成 7.1. パターン面とシルク面の位置あわせ 8. ライブラリの作成。 8.1. ライブラリエディターの起動 8.2. シンボルの作成 8.3. ライブラリの保存 8.4. パッケージの作成 8.5. デバイスの作成 8.6. シンボルの修正 9. ユーザー・ランゲージ・プログラム(ulp)初めの一歩 9.1. 何がでるかな。その１。 9.1.1. wires() 10. 法律条項 1. CADのダウンロード CadSoft社のダウンロードページで Programm をクリックします。 eagle-win-eng-.r.exeをクリックしても、ダウンロードが完了出来なかった為FFTPを 使ってダウンロードしました。 FFTPを起動し「ホスト一覧」を閉じて、「接続」メニューの「クイック接続」を選択 します。 FFTPのクイック接続で以下の様に設定し「OK」をクリックします。
次のメッセージがでたら、「このファイルを中止」をクリックします。
4.16r1 をクリックします。
eagle-win-eng-4.16r1.exeをクリックし、ダウンロードを開始します。
2. インストール
ダウンロードした eagle-win-eng-4.16r1.exe をダブルクリックします。
[Setup]をクリックします。
[Next]をクリックします。
[Yes]をクリックします。
インストール先を指定します。デフォルトのままなら[Next]をクリックします。
インストール先を変更して[Next]をクリックしました。
以前に4.11r2版をインストールし、アンインストールしていたので上記のダイア
ログが表示されました。[Next]をクリックします。
[Next]をクリックします。
インストールが始まります。
インストールが完了しました。
[Next]をクリックします。
[Finish]をクリックします。
README.txtとショートカット一覧が表示されます。
EAGLE 4.16.r1のショートカットをデスクトップにコピーしておくと便利です。
2.1. EAGLE 5.20の終了時エラーについて △1
△1
2008.11.18(火)現在、CadSoftからダウンロードしたEAGLE5.30では、下記の終了時
エラーは発生しなくなりました。
2008.09.07現在CadSoftからダウンロードできるバージョンはEAGLE5.20です。
インストール後EAGLE5.20を起動し、終了すると以下のエラーメッセージが表示され
ました。
終了時に設定情報を記録するフォルダーが開けずにエラーになります。
EAGLE5.20がディレクトー名の2バイトコードに対応していない事が原因です。
レジストリーエディターで
HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer
\Shell Folders\AppData
を確認すると、
C:\Documents and Settings\○○○○○\Application Data
で、○○○○○の部分が日本語(2バイトコード)です。
EAGLEの販売代理店からの指示で、Windowsのログインアカウント名を半角の英文字に
変更しましたが、私のWindows環境では○○○○○の部分は変わらず終了時エラーは
改善されませんでした。
対応策：
EAGLE5.20で作成した回路図やパターン図の保存は出来ても、CADの操作上の設定が保
存出来ないのは不便で、またエラーダイアログを都度クリックして終了するのは憂鬱
です。
そこで、なむやく日本語ユーザーアカウント(アドミ権限)でのEAGLE5.20の起動を諦
め、Guestアカウントで別ユーザーとしてWindowsにログインして、EAGLE5.20を起動
し、終了したところエラーは出ませんでした。
Guestアカウントで作成したデータは、日本語ユーザーアカウント名でログインしても
使用可能です。 ただし、ひとつのデスクトップ上でシームレスに作業が出来ないの
で、このような使い方は今回限りになりそうです。
改善の提案：
EAGLE5.20のディレクトリー制御を2バイト対応に改善する提案をしました。
販売代理店からは、
「２バイトキャラクターに対応していない部分が、何箇所もプログラム中にあり、
それらを修正するとなると、かなりの費用が発生しそうなので、日本語化の具体的
な検討は行っていません。helpの日本語化についてのみ検討中です。」
と回答がありました。
無償版の利用者にもかかわらず、メールで丁寧に対応して頂きました。
EAGLE4.16の入手：
5.20でAVRパラレルライター・メイン基板を製作しところ、4.16と操作方法が少し変わ
っていましたが、使い易さが際立って改善された印象はありませんでした。
CadSoftからEAGLE4.16r2がダウンロードできるので、終了時エラーが気になる方は
4.16が使えます。
3. プロジェクトの追加
EAGLEを起動します。
「Projects」を左クリックし、ポップアップメニューの「New Project」を右クリッ
クします。
「New_Project_1」の名前を「BINCOUNT」に変更します。
名前を変更したら、メニューの[file]の[Save all]で保存します。
4. 回路図の作成
AVRマイコンを使用したバイナリカウンタの回路を作図します。
「BINCOUNT]プロジェクトで右クリックし「New」「Schematic」を選択します。
回路図エディターが開きます。
4.1. 部品を配置
ツールバーの「Add」を選択し、Addウィンドを開きます。
4.1.1. AVRマイコンを配置
Addウィンドで「atmel」の「TINY26*」の「TINY26LP」を選択し、[OK]釦をクリックします。
回路図中に部品が表示され、右クリックで部品が回転します。
マウスで位置を決めたら左クリックします。
続けて同じ部品を使用しなければ、キーボードの[Esc]を押すか、上側のツールバー
にある「Stop」をクリックします。
4.1.2. スイッチ・抵抗・電解コンデンサー・LEDを配置
Addウィンドで部品を順次選択し回路図へ配置します。
1)「switch-misc」の「DT」の「DTE6K」を選択し、[OK]釦をクリックします。
2)「rcl」の「R-US」の「R-US_0204/5」を選択し、[OK]釦をクリックします。
R1からR9を配置します。
3)「rcl」の「C-US」の「C-US025-024X044」を選択し、[OK]釦をクリックします。
4)「led」の「LED」「LED5MM」を選択し、[OK]釦をクリックします。
LED1からLED8を配置します。
メニューの[Options] [User interface]を選択し、[Schematic]の[Background]で
"White"のラジオ釦をオンにしました。
4.2. 部品の移動
[Move]
ツールバーの[Move]をクリックし、回路図中の部品をクリックするとマウスで部品を
動かす事ができます。
4.3. 部品の定格を入力
[Value]
ツールバーの[Value]をクリックし、回路図中の部品をクリックすると部品の定格を
入力することができます。
R1の抵抗値に10Kと記入し、[OK]をクリックします。
4.4. 部品名の変更
[Name]
ツールバーの[Name]をクリックし、回路図中の部品をクリックすると部品の名称を変
更することができます。
S1の名称をブランクにします。
4.5. 図面の拡大・縮小
[Fit] [In] [Out] [Select]
[Fit]は回路図全体を画面内に表示してくれて便利です。
[Select]は回路図面全体を移動したり、回転したりします。
4.6. 配線
[Wire]
を使って配線をします。
部品の端子で左クリックし線を引きはじめます。 折れ曲げ箇所で左クリックしさら
に線を引き続けます。 目的の部品の端子まで線を引いたら左ダブルクリックをしま
す。
[Junction]
を使って配線間の電気的な接続をします。
配線が交差しているだけでは、電気的な接続はありません。
回路図にAddウィンドから以下を選択し追加しました。(2006.04.07(金))
ワイヤーパッド：[Wirepad]の[2.54/0,8] 2箇所 +5V、GNDに名前を変更。
＋電源 ：[Supply2]の[+5V] 1箇所
GND ：[Supply2]の[GND] 1箇所
配線が完了しました。
5. パターン作成
バイナリカウンタ回路パターンを作図します。
5.1. ボードエディターを開く
回路図エディター上方のツールバーにある
[Board]
をクリックします。
で[Yes]をクリックします。
ボードエディターが開きます。
5.2. ボードサイズを設定
横2.35inch(約60mm)。縦1.75inch(約45mm)の大きさにボードサイズを設定します。
左横のツールバーにある
[Delete]
をクリックし、ボード画面内の四角い枠をクリックして消去します。
1) [Wire]を選択し、
2) [Slect Layer]で「20 Dimension」を選択します。
3) [Width]で「0」を選択します。
4) 十字マークを基点にして、横2.35inch(約60mm)、縦1.75inch(約45mm)の四角形を描きます。
5.3. 部品を配置
[Move]
ツールを使って、部品をボード内に配置します。
5.4. ベタ・グランド(アース)
基板のボトム面をベタ・グランドに設定します。
5.4.1. グランド・ラインに名前を設定
ネット・クラスを定義してグランド・ラインに名前とパターン条件を設定します。
回路図エディターのメニューバーで[Edit]の[Net classes]を選択します。
1) Nr1のラジオ釦をセットします。
2) Nameに"GND"を設定します。
3) Widthに16を設定します。
4) Clearanceの10を設定します。
5) Nameのdefaultの項目も同様に設定します。
[OK]をクリックします。
[Name]
をクリックし、回路図中のグランド・ラインをクリックします。
"GND"と入力し、[OK]をクリックします。
5.4.2. ベタ・グランド(アース)を設定
基板のボトムにベタ・グランドを設定します。
ボードエディターで
1) 
[Polygon]
左側のツールバーから[Polygon]クリックします。
2) [Select Layer]を[16 Bottom] に設定します。
3) [Width]を0.016に設定します。
4) 外形より0.005inch内側に四角形を描きます。
(Bottom Layerを黄色に設定して見やすくしました。)
5) [Name]
をクリックし、四角形をクリックします。
6) "GND"と記入します。
7) "GND"を選択します。
ベタ・グランドが塗りつぶされます。
5.5. パターン作成
自動でパターンを配線します。
5.5.1. 自動配線
[Auto]
左側のツールバーから[Auto]をクリックします。
自動配線ルールを設定。
1) 1 Top を N/A に設定します。 片面基板。
2) 16 Bottom を * に設定します。 配線方向指定無し。
[Auto]
[OK]をクリックします。
自動配線の結果。
[Erc]
左側のツールバーから[Erc]をクリックします。
エラー情報が表示されます。
ワーニングが2箇所あります。 AVRのマイコンの端子用途と接続先の名称が違っています。
動作上の問題がないのでOKとします。
6. 切削データ作成
ULP(User Language Program)を使用して、パターン切削コードを出力します。
[Run]
上側のツールバーで[Run](ULP)をクリックします。
mill-outlines.ulp を選択し[開く]をクリックします。
Layerを 「16 Bottom」に設定し、[OK]をクリックます。
Mill Board/Dimが1mmの時、ボードエディターの外形線より0.5mm外側にツールパスが
生成されます。
[Accept]をクリックします。
HPGL形式のデータファイル BINCOUNT.plt が出力されます。
BINCOUNT.pltの最初と最後の部分です。
IN; IP 0,0,100,100;SC 0,100,0,100;
PU;
SP1;
PA0,0;
PA203,1524;PD;
PA203,1524;PU;
PA2134,1575;PD;
PA2134,1575;PU;
PA2134,1473;PD;
...
...
PA-81,167;PU;
PA-81,47;PD;
PA-81,-33;
PA-33,-81;
PA33,-81;
PA2354,-81;PU;
PU;
SP0;
HPGLコードの概略
IN(INitialize) : プロッターの初期化
IP(InPut P1 & P2) : 尺度設定範囲の入力
SC(SCale) : 尺度設定範囲に尺度を設定。ユーザー領域に切換え
SP(Select Pen) : ペン選択
PU(Pen Up) : ペンアップ
PD(Pen Down) : ペンダウン
PA(Plot Absolute) : 絶対座標移動
数値の単位
1/1000inch(約0.025mm)
7. シルク図データ作成
ViewメニューのDisplay/hide layersを選択します。
16 Bottom、17 Pads、18 Vias、23 tOrigins を非選択にし、「OK」をクリックます。
ボード全体を「Group」ツールで選択します。
「Change」ツールで「Font」「Vector」を選択します。
[Run]
上側のツールバーで[Run](ULP)をクリックします。
表示されたファイルダイアログ中のdxf.ulpを選択し「OK」をクリックします。
Always vector fontのチェックは有り、他の項目のチェックは無しで
「OK」をクリックます。
BINCOUNT.dxfが出力されます。
鍋CADでBINCOUNT.dxfを読み込んで、不要な線などを削除します。
更に左下の取り付け穴のセンターが図面の原点になるように全体を移動します。
7.1. パターン面とシルク面の位置あわせ
┌──────────┐
│○ ┌┐ ○│
│ ┌─┘│ │
│ └──┘ │
│○ ○│
└──────────┘
パターン切削。外形の左下の角を原点にして切削。
左端を軸に回転し、シルク面を表にします。
↓(回転軸)
┌──────────┐
│○ ┌┐ ○│
│ │└─┐ │
│ └──┘ │
│○ ○│
└──────────┘
↑左下の取り付け穴の中心にペン又はカッターを合わせます。
この穴の中心を原点にしたシルク図NCコードで印字又は切削をします。
ボールペンでパターン面を描いた後、シルク面を重ねて描きしました。
BLモータ用RCサーボ信号発生基板です。
8. ライブラリの作成。
セラミック発振子のパーツライブラリを作成します。
手順は、
1) シンボル作成
2) パッケージ作成
3) デバイス作成
です。
8.1. ライブラリエディターの起動
コントロールパネルのLibrariesをクリックします。
FileからプルダウンしたメニューのLibraryを選択クリックします。
ライブラリエディターフォームが開きます。
8.2. シンボルの作成
電気図記号を作成します。
ライブラリエディターのSymbolツール釦をクリックします。
New:欄に seralock と入力し OK 釦をクリックします。
Yes釦をクリックします。
シンボルエディターが開きます。
Pinツール釦をクリックします。
Pinツールメニューバーが表示されます。
左から
1) 端子の向きはR0。 画面上でマウスの右釦クリック毎に回転します。
2) FunctionはNone。
3) LengthはPoint。
4) VisibleはOff。
5) DirectionはPas(Passively)。
にそれぞれ設定します。
十字線の周りに左、下、右の順にPinを置きます。 グリッドは0.1inchです。
Wireツール釦をクリックします。
幅0.01inchのWireでシンボルを描きます。 グリッドは0.05inchです。
＊グリッドの変更は、[View]メニューから[Grid]選択しSize欄に数値を入力します。
Textツール釦をクリックします。
テキスト欄に >NAME と入力し、OK釦をクリックします。
シンボルの周囲に入力したテキストを配置します。
同様にして、>VALUE を入力し、配置します。
* >NAMEと>VALUEは、回路図作成中に部品名と定格値として変更できます。
8.3. ライブラリの保存
シンボルが完成したら、ライブラリとして保存しておきます。
FileメニューからSave asを選択します。
ファイル保存ダイアログのファイル名欄に osillator.lbr を入力します。
OKをクリックすると、本マークの付いた osillator がライブラリ一覧表に追加されます。
8.4. パッケージの作成
Packageツール釦をクリックします。
New:欄に seralock と入力し、OK釦をクリックします。
Yesをクリックします。
Padツール釦をクリックします。
部品穴が中央にあるPadを選択します。
十字線の位置から順にPadを0.1inch間隔で配置します。 グリッドは0.05inchです。
マウスの右ボタンクリックでPadが回転します。
部品の外枠は、Wireツールでを描きます。
Textツールで >NAME と >VALUE を配置します。
8.5. デバイスの作成
Deviceツール釦をクリックします。
New:欄にseralockを入力し、OKをクリックします。
Yes釦をクリックします。
Add釦をクリックし、開いたAddフォーム中のSERALOCKを選択し、OKをクリックします。
十字線を中心にシンボルを配置します。
パッケージを選択します。
@ New釦をクリックします。
A SERALOCKを選択します。
B OK釦をクリックします。
C パッケージが表示されます。
シンボルとパッケージの端子同士を関連付けます。
Connect釦をクリックします。
PinとPad欄のアイテムをクリックし、Connect釦をクリックすると、関連付けがなさ
れて、アイテムがConenction欄に移ります。
全てのPinとPadの関連付けをし、OKをクリックします。
Prefix釦をクリックし、New prefix欄に X を入力しOK釦をクリックします。
ValueスイッチをOnにして完成です。
Fileメニューの Save all を選択し、作成したライブラリを保存します。
コントロールパネルのLibrariesに作成したosillator.lbrがあります。
8.6. シンボルの修正
ライブラリーのシンボル修正で、Pinツール釦をクリックすると
が出ることがあります。
この警告を出ないようにします。
ライブラリを選択し、マウスの左ボタンクリックで Open を選択します。
Device釦をクリックします。
SERALOCK を選択し、OK釦をクリックします。
[Delete]
ツールでデバイスエディター上のシンボルを削除すると、パッケージとの関連付けが
解除されてPinツールが使用可能になります。
シンボルを修正した後は、デバイスエディターのAddツールでシンボルを追加します。
PinとPadの関連付けをします。
Fileメニューの Save all を選択し、作成したライブラリを保存します。
9. ユーザー・ランゲージ・プログラム(ulp)初めの一歩
9.1. 何がでるかな。その１。
ulpのHelpからUL_WIREのEXAMPLEを発見。
board(B) {
B.wires(W) {
printf("Wire: (%d %d) (%d %d)\n",
W.x1, W.y1, W.x2, W.y2);
}
}
これをファイル名"xtest.ulp"でEAGLEのulpフォルダーへ保存します。
実行します。
[Run]
上側のツールバーで[Run](ULP)をクリックします。
xtest.ulp を選択し[開く]をクリックします。
エラーです。
出力先が無いので、一行追加します。
output("xtest.txt") // 出力ファイル指定
board(B) {
B.wires(W) {
printf("Wire: (%d %d) (%d %d)\n",
W.x1, W.y1, W.x2, W.y2);
}
}
こりずに、もう一度実行します。
何事もなかったように、しずかです。
D:\EAGLE\xtest.txtが出来ています。(パスはインストール環境で異なります。)
xtest.txtの内容は
Wire: (0 0) (596900 0)
Wire: (596900 0) (596900 444500)
Wire: (596900 444500) (0 444500)
Wire: (0 444500) (0 0)
どこかで見覚えがある数値です。
0 44.45 59.69 44.45
┏━━━━━━━┓
┃ ┃
┃ ┃
┃ ┃
┃ ┃
┗━━━━━━━┛
0 0 59.69 0
"ボードサイズを設定"の項目で指定した基板の外形線が取得できました。
9.1.1. wires()
wires()はループメンバーで、ユーザーによって引かれた多角形で一巡するワイヤーを
検出します。
10. 法律条項
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