KiCAD講習会①

簡単な回路の説明から、KiCADを用いた回路図設計までをまとめています。

Transcript

1. TUTものづくりサークル KiCAD講習① 2026年7月1日 2系B4 石田優仁 / @Jin_Neuron_dev
2. 1. 基礎知識：電気回路＋マイコン 2. 回路図設計 3. 基板設計＋配線 4. 3Dデータ書き出し＆発注方法紹介 2 アジェンダ
3. 基板設計講習 ▪ 基板の設計：小型 PICマイコンボード ▪ 回路上の設計はこちらで準備 ▪ 形状・イラストの配置などを自由にカスタマイズ可 ▪ LED・SWを使用した基礎的な回路 ▪ マイクロコントローラの種類・使用方法等 3 作れるもの・学べる事
4. 表面実装講習 ▪ 基板キーホルダーを製作します ▪ 手動チップマウント：ピンセットを使った基板への部品乗せ ▪ リフローはんだづけ：オーブンでのはんだづけ量産体験 ▪ 増幅回路・ADCなどの応用的な回路 ▪ 簡単なマイコンのプログラミング（PICアセンブリ） 4 作れるもの・学べる事
5. 基本的な電気回路＋マイコン
6. ▪ 電圧 V[V]：電気の位置エネルギー 高いほど、電気を流す力が強い ▪ 電流 I[A]：電気の流れる量 ある断面積を横切る電荷の量 ▪ 抵抗 R[Ω]：電流の通しにくさ 大きいほど、電流を通しにくい 6 電気回路のキホン：電圧・電流・抵抗
7. 大きな電圧をかけると速度が上昇 ＝＞ 流れる電子の量が増加 水が高いところから落ちるイメージ 電子を妨げる障害物が減少 ＝＞ 流れる電子の量が増加 蛇口を大きくひねるイメージ 電流は電圧に比例し、抵抗に反比例 → V=IR=I/g 7 オームの法則：3者間の関係
8. ▪ LEDの発光原理：空乏層での再結合 波長 𝝀 = 𝒄 𝒉 𝑬𝒈 で発光 順方向電流：LEDの発光に必要な電流 →LEDの明るさを調節する因子 赤色で(基準値)約20mAほど → 明るすぎることがほとんど 8 LEDの使用方法：順方向電流 techweb.rohm.co.jp
9. 実際はグラフ＋実際の光量で確認 LEDテスターなるものもある 9 LEDの使用方法：順方向電流 akizukidenshi.com
10. ▪ LEDの運用方法：順方向電圧𝑉F (部品によって決まる)固定 準方向電流𝐼F (明るさを決める)可変 ▪ 明るさの調節：LED保護抵抗 かかる電圧𝑉in − 𝑉F 流れる電流𝐼F R = 𝑉in−𝑉F 𝐼F [Ω] → 220Ωなどでまとめることが多い 10 LEDの使用方法：保護電流 techweb.rohm.co.jp
11. ▪ ハイ・インピーダンス（Hi-Z）： 入力端子がどこにも接続されていない →入力不定、ノイズの原因にも スイッチ入力でよくある ▪ プルアップ・プルダウン： Hi-Zを防ぐため、 電源側 or GND側に抵抗をつなぐ 11 SWの使用方法：プルアップ・プルダウン tecnohakase.one
12. 12 マイクロコントローラ ▪ メモリに書き込まれたプログラムを実行する部品 ▪ ハードウェアとソフトウェアの中間 ▪ PICやARMなどの種類がある jinproduction.work
13. ▪ I/O：ディジタルデータを入力・出力する アナログなデータの入出力には...ADC/DACを使用 クロック波形の出力：PWM ▪ UART：最も汎用的なデータ通信 Tx / Rx 二線で、 送信側と受信側で周波数を合わせて通信 ▪ I2C/SPI：センサ等に使用されるデータ通信 Data＋Clock → Clock信号に合わせて通信 Data：SPIは単方向 / I2Cは双方向 13 基本的なインタフェース・ペリフェラル
14. 回路図設計
15. ▪ オープンソース、無料の最強回路設計ツール ▪ ダウンロードリンク：https://www.kicad.org/download/windows/ ▪ AsiaのリンクからDLすると◎ 15 使用CAD：KiCAD（最新v10）
16. 1. シンボル=部品の配置 2. 電源の配置 3. バス・ワイヤ配線：部品同士を線で結ぶ バス配線：複数の線をまとめて配線 4. ラベルの配置：配線に名前を付け、バス配線と対応付け 5. ERCを実行し、配線ミス等の確認 16 回路図設計の流れ
17. 17 完成予想図
18. 18 新規プロジェクトの作成
19. 19 シンボルの配置
20. 20 シンボルの配置
21. 21 シンボルの配置
22. 22 シンボルの配置
23. 23 シンボルの配置
24. 24 シンボルの配置
25. 25 電源の配置
26. 26 電源の配置
27. 27 電源の配置
28. 28 空き端子フラグの配置
29. 29 バス配線
30. 30 バス配線時は角度を45°に設定
31. 31 ワイヤーバスエントリーを配置
32. 32 ワイヤー配線
33. 33 ラベル配置
34. 34 バスのラベル配置
35. 35 ワイヤのラベル配置
36. 36 配線の確認
37. 37 配線の確認
38. 38 配線の確認
39. 値（C、R、LEDなど）フィールドをダブルクリックして編集 39 値の編集
40. 40 エレクトリカルルールチェック：ERCの実行
41. 41 エレクトリカルルールチェック：ERCの実行
42. 42 ERC実行時、テストしない項目