Loresek KiCad 5.xx Tutorial Bagian 1 (Skematik)

Ini merupakan tutorial KiCad 5.xx singkat ala-ala Loresek, dimana pada bagian pertama ini saya akan membahas bagaimana membuat skematik di KiCad 5.xx.

Sebelumnya, kenapa saya memilih KiCad? Pertama, yang pasti KiCad ini full gratis jadi tidak ada batasan dalam penggunaannya. Kedua (yang terpenting), Halal, jadi ga perlu was-was jika dipakai untuk proyek komersial, haha...

Sebelum menggunakan KiCad, saya merupakan pengguna EagleCAD. Ketika mulai migrasi menggunakan KiCad ada sedikit perbedaan cara kerja pada kedua aplikasi ini yang membuat saya cukup lama beradaptasi.

Singkat kata, secara garis besar urutan kerja pada KiCad 5.xx ini adalah sebagai berikut:

 

Skematik (Eeschema)

    1. Membuat skema elektronika;
    2. Memberikan annotate (identitas komponen);
    3. Membuat Netlist.

 

PCB Layout (Pcbnew)

1. Import Netlist;
2. Penempatan komponen (parts);
3. Routing;
4. Ploting (membuat file gerber).

Pada bagian 1, saya akan mencoba untuk menjelaskan tutorial membuat skema elektronika menggunakan KiCad 5.xx versi Loresek. Ok, lets go…!

 

Membuat Proyek KiCad Baru

• Buka Aplikasi KiCad, pilih File >> New >> Projects… (Atau bisa menggunakan shortcut Ctrl + N).
• Ketik nama proyek yang akan kita gunakan, misal “KiCad Tutorial Loresek” dan click Save.

• Maka akan muncul tampilan nama proyek kita pada aplikasi KiCad dengan ekstensi .pro, dan didalamnya terdapat dua ekstensi file yakni .kicad_pcb (file untuk desain PCB layout) dan .sch (file untuk skema elektronika).
  

Mari Kita Mulai Membuat Skema di KiCad

Hal yang perlu dikuasai di aplikasi KiCad ini adalah kombinasi shortcut keyboard. Shortcut ini akan sangat membantu dalam proses kecepatan dan kepraktisan kita dalam membuat skema ataupun layout PCB nantinya, karena akan sangat tidak praktis ketika kita menggunakan menu “klik kanan” karena UX-nya sangat ngga banget 😄.

Untuk membuat skema kita tinggal membuka file dengan ekstensi .sch (Click 2X), dalam hal ini adalah file “KiCad Tutorial Loresek.sch” yang terdapat pada kolom sebelah kiri pada jendela utama KiCad.
Ketika sudah terbuka akan terlihat tampilan jendela Eeschema seperti berikut:

Page Settings (Pengaturan Halaman)

Pada Eeschema ini terlihat worksheet (kotak merah) yang pada pojok kanan bawah terdapat kotak keterangan yang bisa kita isi dengan informasi tentang proyek kita.

Caranya adalah dengan membuka menu File >> Page Settings. Disitu kita bisa mengisikan informasi tentang proyek kita dan mengatur ukuran dan orientasi halaman.

Jika semua keterangan sudah kita isi, klik OK dan hasilnya akan seperti berikut ini:

Symbol/Components Placement (Penempatan Simbol/Komponen)

Berikutnya kita akan mulai memasukan komponen-komponen yang diperlukan untuk proyek kita ini. Disini saya akan mencoba membuat rangkaian sederhana berupa Cmoy headphone amplifier sederhana seperti gambar dibawah ini.

Untuk menempatkan simbol/komponen elektronika kedalam skema, pertama, klik ikon “Place Symbol” (pojok kanan atas).

Kedua, klik pada skema dimana simbol akan ditempatkan, kemudian akan muncul jendela “Choose Symbol”. Simbol pertama yang akan kita masukan adalah Opamp (operasional amplifier).

Cari simbol opamp pada kolom pencarian, akan muncul banyak simbol opamp dihasil pencarian. Pada proyek ini kita pilih simbol yang berada dibawah “Device >> Opamp_Dual_Generic >> Unit A”.

Ketiga, klik pada skema dimana simbol akan ditempatkan.

Keempat, pilih “Footprint” yang akan digunakan simbol opamp di PCB nantinya. Caranya adalah dengan sorot simbol opamp kemudian tekan tombol “F” (untuk Footprint) pada keyboard, akan muncul jendela “Edit Footprint Field”

Pilih “Select” selanjutnya akan muncul jendela “Footprint Library Browser”, karena Opamp menggunakan DIP 8 sebagai footprintnya maka kita cari footprint “Package_DIP” >> DIP-8_W7.62_LongPads”.

Klik 2x “DIP-8_W7.62_LongPads” maka kita akan kembali ke jendela “Edit Footprint Field” kemudian pilik “Ok”

Untuk menambahkan simbol lainnya seperti resistor, capacitor, dan lain-lain dapat menggunakan cara yang sama seperti di atas.

Cara untuk merubah orientasi simbol (horizontal/vertical/mirror) adalah dengan menekan tombol “R” pada keyboard untuk Rotate/Putar dan “Y” untuk mirroring terhadap simbol yang terpilih. Sedangkan untuk memindahkan simbol dengan menekan tombol “M” (Move). Hasil akhir penempatan simbol tampak seperti dibawah ini:

Routing/Membuat Jalur

Cara membuat jalur/routing pada KiCad adalah dengan menggunakan tool “Place Wire” yang terletak pada toolbar kanan atas.

Gunakan tool “Place Wire” kemudian hubungkan tiap pin simbol sesuai skema awal yakni Cmoy headphone amplifier.

Menambahkan Port Ground

Setelah proses routing selesai, kita lanjutkan dengan menambahkan Ground Symbol pada setiap pin yang menggunakannya. Cara menambahkan Ground Symbol adalah dengan menggunakan tool “Place Power Port” yang letaknya masih sama di pojok kanan atas.

Pilih posisi dimana Ground Symbol ini akan diletakan, kemudian click pada posisi itu akan muncul jendela “Choose Power Symbol”

Cari “GND” symbol dan tekan “OK”, letakan pada pin yang akan terhubung dengan ground. Untuk memutar, copy, dan memindahkan caranya sama seperti pada simbol lainnya yakni dengan menggunakan shortcut “R”, “C”, dan “M”.

Menduplikasi Rangkaian

Rangkaian ini masih belum jadi karena pada dasar-nya rangakian Cmoy headphone amplifier adalah 2 channel alias Stereo (L/R), jadi butuh satu rangkaian lagi yang identik untuk menjadikannya komplit 2 channel.

Daripada membuat ulang, cara tercepat adalah dengan menduplikasi rangkaian yang sudah ada. Caranya adalah dengan blocking area yang akan kita duplikasi dengan tool “Select Item”.

Kemudian click kanan pilih “Duplicate Block”

Akan muncul duplikasi dari rangkaian yang kita block, tempatkan pada posisi sesuai yang diinginkan.

Routing kembali jalur yang terputus pada rangkaian hasil duplikasi yakni jalur input dan output-nya sehingga tampak seperti berikut:

Pengaturan Unit Simbol Multi Pada Opamp

Karena simbol opamp merupakan simbol multi (sebutan saya :D), seperti terlihat pada awal kita akan memasukan simbol Dual Opamp terdapat 3 unit simbol yang terdiri dari Unit A, B, dan C. Dimana Unit A dan B adalah simbol untuk masing-masing channel opamp, unit C merupakan pin power (supply) untuk opamp tersebut.

Pada gambar skema terakhir, terlihat bahwa opamp masih memiliki properti Unit A semua (U?A), jadi kita tinggal merubah unit opamp hasil duplikasi menjadi Unit B dengan cara sorot simbol opamp hasil duplikasi, kemudian tekan “E” (edit) maka akan muncul jendela Symbol Properties.

Pada bagian unit, pilih “B” dan tekan OK, maka properti U?A akan menjadi U?B. Selanjutnya kita akan menambahkan Unit C dari Opamp yang merupakan pin power (pin 4 & 8).

Caranya adalah dengan copy (tekan C) pada salah satu simbol opamp, kemudian letakan pada posisi yang diinginkan. Tekan “E” pada simbol hasil copy-an dan ubah properties Unitnya menjadi “C”. Hasilnya simbol opamp akan berubah menjadi simbol pin 4 & 8.

Selanjutnya kita akan menghubungkan Unit C (pin power) opamp dengan konektor atau pin header sebagai penghubung ke baterai nantinya.

Memberikan Annotate (identitas komponen) dan Nilai Komponen

Langkah berikutnya adalah kita akan memberikan annotate dan nilai komponen pada masing-masing simbol.  Annotate bisa secara manual atau otomatis, favorit saya sudah tentu dengan cara otomatis, jika dirasa ada yang kurang pas baru pakai cara manual.

Untuk memberikan annotate secara otomatis caranya adalah dengan menggunakan tool “Annotate Schematic Symbols” yang letaknya ada di toolbar bagian atas.

Ketika icon  “Annotate Schematic Symbols” di-click akan muncul jendela annotate schematic, biarkan setingan sesuai bawaan.

Click Annotate dan otomatis semua simbol sudah memiliki annotate, seperti R1, R2, C1, dsb. Selanjutnya kita akan memberikan nilai pada masing-masing komponen/simbol, sorot simbol yang akan kita beri nilai. Misal pada R1, sorot R1 lalu tekan “V” (value) pada keyboard, akan muncul jendela “Edit Value Field” dan isikan nilai dari R1 yakni 4.7k/4k7 dan tekan “OK”.

R1 kini memiliki nilai, lakukan pada sisa simbol yang belum memiliki nilai.

Electrical Rules Check (ERC)

Electrical Rules Check adalah langkah terpenting dari pembuatan skema ini, ini dilakukan untuk memeriksa apakah terdapat error pada rangkaian yang kita buat di KiCad. ERC dapat dilakukan dengan mudah yakni dengan menggunakan tool “Perform Electrical Rules Check” yang terletak pada toolbar bagian atas dengan icon berbentuk kumbang kepik (lady bug).

Jalankan “Perform Electrical Rule Check” hingga muncul jendela “Electrical Rules Checker” dan click “Run”

Setelah kita melakukan ERC, ternyata terdapat beberapa pesan error diantaranya:

• Pesan error “Pin connected to other pins, but not driven by any pin”. Solusi untuk mengatasi error ini adalah dengan memberikan simbol spesial “PWR_FLAG”. Simbol ini dapat kita temukan pada tool “Place power port” yang terletak pada toolbar di samping kanan atas.

Letakan PWR_FLAG pada pin yang memiliki error ini kemudian lakukan ERC lagi dan lihat hasilnya, pesan yang terkait error ini pun hilang.

• Pesan error “Pin not connected”. Error ini biasanya muncul karena ada pin pada simbol yang tidak memiliki konektifitas/mengambang/floating. Untuk mengatasi error ini, kita tinggal menambahkan simbol “Place no connection flag” yang terletak pada toolbar di samping kanan tengah.

Letakan simbol ini pada pin yang tidak memiliki konektifitas sesuai yang terdapat pada pesan error di ERC.

Lakukan ERC sekali lagi dan pesan error sudah tidak ada lagi, ini berarti rangkaian sudah siap untuk dibuat netlist.

Membuat Netlist

Ini merupakan langkah terakhir dari semua langkah di atas. Netlist nantinya diperlukan aplikasi Pcbnew KiCad untuk dapat membuat PCB layout.

Untuk membuat Netlist, kita tinggal menggunakan tool “Generate netlist” yang terletak pada toolbar bagian atas. Ketika “Generate netlist” kita jalankan akan muncul jendela “Netlist” lalu kita tekan tombol generate dan beri nama netlist yang akan kita buat. Jika sudah click “Save”.

 

Video Loresek KiCad 5.xx Tutorial Bagian 1 (Skematik)

Untuk lebih jelasnya, bisa kita lihat versi video Loresek KiCad 5.xx Tutorial Bagian 1 (Skematik) berikut ini:

Penutup

Dengan begitu selesai sudah rangkaian tutorial Loresek KiCad 5.xx Tuorial Bagian 1 (Skematik) ini. Semoga dapat membantu, segala kritik dan masukan akan sangat senang sekali saya terima untuk memperbaiki seri tutorial KiCad ini.

Sampai ketemu dibagian kedua ^^.

Tips: Ketika kita memasukan simbol baru, selalu berikan simbol itu footprint. Jadi ketika kita akan memasukan simbol yang sama kita tinggal Copy (“C”) simbol yang sudah memiliki footprint, ini akan membuat pekerjaan kita lebih efisien dan praktis.