Урок 9. Редактор печатных плат системы CADSTAR: прорисовка контура печатной платы
Ранее мы научились делать технологические настройки проекта печатной платы: переключать единицы измерения; добавлять электрические и неэлектрические слои; определять правильную форму и размер площадок для защитной паяльной маски и трафарета для нанесения паяльной пасты; задавать параметры переходных отверстий, в том числе глухих и скрытых; изменять стили текстовых надписей. Далее мы научимся рисовать и редактировать контур платы.
Создание контура печатной платы
Прежде чем начинать размещение компонентов или трассировку проводников на плате, необходимо задать ее контур. Для начала проделаем ряд упражнений для освоения приемов рисования в редакторе печатных плат CADSTAR и нарисуем относительно простой контур платы (рис. 1). Отметим, что все размеры на рисунке приведены в дюймах.
Рис. 1. Контур платы, который мы будем рисовать в качестве упражнения.
1. Выполним команду меню File | Open и в появившемся окне выберем проект Chapter3.pcb, входящий в состав стандартной поставки пакета CADSTAR.
Чтобы упростить позиционирование курсора, мы будем использовать наиболее удобный крупный шаг сетки. Чтобы иметь возможность рисовать контур без прокручивания (скроллинга) изображения, мы установим режим отображения, когда конур масштабируется таким образом, чтобы полностью помещаться в рабочем окне.
1. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на поле Grid в строке состояния.
2. В появившемся окне Grids (рис. 2) в выпадающем списке Name выберем строку Current Working Grid.
Рис. 2. Настройка сетки для рисования контура платы.
3. В поля X Step и Y Step введем значения 50 и нажмем кнопку OK.
4. Выполним команду меню View | View All или нажмем
кнопку 
на панели инструментов.
5. Выполним команду меню View | Zoom Out или нажмем
кнопку 
на панели инструментов, чтобы в окне редактора был показан несколько больший
участок рабочего поля.
6. Выполним команду меню View | Frame View или нажмем
кнопку 
на панели инструментов.
7. Поместим указатель мыши в точку с координатами X500 и Y1000 и нажмем левую кнопку мыши.
8. Удерживая левую кнопку мыши нажатой, переместим указатель мыши на 2 дюйма влево и вверх.
Как мы помним, относительная позиция курсора отображается в строке состояния справа от абсолютной.
Перейдем к выбору цвета, которым будем отображаться контур платы. Также надо убедиться, что данный цвет является «разрешенным» (Pickable), то есть, доступным для выделения мышью. В противном случае, мы не сможем перемещать, изменять и поворачивать элементы контура.
9. Выполним команду Settings | Colours.
10. В появившемся диалоговом окне Colours в списке Category в помощью Миши выделим строку Board Outline (рис. 3).
Рис. 3. Настройка параметров отображения контура платы.
11. Проверим, что в строке Board Outline параметры Set Visible и True Size установлены в состояние Yes.
Если это не так, то воспользуемся кнопками в нижней части окна для установки соответствующего параметра или выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на значении параметра в таблице.
12. Нажмем кнопку Change Colours.
13. В появившемся диалоговом окне Colours — Board Outline (рис. 4) зададим для контура платы желтый цвет и нажмем кнопку OK.
Рис. 4. Настройка цвета для отображения контура платы.
Нашей следующей задачей будет удостовериться, что желтый является разрешенным для выделения цветом.
14. В окне Colours нажмем кнопку Pickable Colours.
15. В появившемся диалоговом окне Colours — Pickable Colours (рис. 5) для желтого цвета параметр Pickable должен быть установлен в состояние Yes. Если нет, то выделим строку с желтым цветом, нажмем кнопку Pickable Yes и нажмем кнопку OK.
Рис. 5. Настройка разрешенных цветов.
16. Закроем окно Colours, нажав кнопку OK.
Теперь мы полностью готовы к рисованию контура.
Система CADSTAR предлагает пользователю различные режимы привязки рисуемых объектов к ранее нарисованным фигурам, что значительно упрощает пользователю поиск концов и середины линий, центров окружностей и дуг, пересечений и т.д. Кнопки выбора этих режимов расположены на панели инструментов Snap.
17. Выполним команду меню View | Toolbars | Snap и включим отображение панели Snap на экране.
18. Нажмем на этой панели четыре кнопки: Ends of Lines (концы линий), Centres of Lines (середины линий), Perpendicular Junctions (перпендикулярные соединения линий) и Intersection of Lines (пересечения линий), как показано на рисунке 6.
Рис. 6. Панель инструментов Snap.
19. Выполним команду меню Add | Shape | Defaults или нажмем
кнопку 
на панели инструментов.
20. В появившемся на экране диалоговом окне Defaults перейдем на вкладку Shape (рис. 7), в поле Type выберем опцию Board и в выпадающем списке Code выберем стиль линий Line 1.
Рис. 7. Настройка линий для рисования контура платы.
Обратите внимание, что для контура платы все остальные настройки будут неактивными, а опция Closed всегда включенной, так как он должен быть обязательно замкнутым.
21. Нажмем кнопку OK и закроем окно Defaults.
22. Включим ортогональный стиль рисования, для чего выполним команду меню Tools | Options и в открывшемся окне Options на закладке Interaction в поле Add Segment Mode включим опцию Two Segment – 90 Degrees и нажмем кнопку ОК.
23. Выполним команду меню Add | Shape | Polygon или нажмем
кнопку 
на панели инструментов Shape.
24. Переместим указатель мыши в точку с координатами X1000 и Y1000 и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
25. Контролируя относительные координаты курсора в поле строки состояния, сдвинем курсор право на 500 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
Примечание: В случае, если точное позиционирование курсора с помощью мыши
затруднено (например,
Мы нарисовали первый горизонтальный сегмент AB контура платы. Система предлагает нам нарисовать следующий сегмент. Редактор плат CADSTAR предоставляет пользователю возможность использовать вспомогательные конструкционные линии, которые по окончании рисования автоматически удаляются.
26. Наведем курсор на правый конец только что нарисованного сегмента, нажмем правую кнопку мыши и в появившемся контекстном меню выберем команду Add Vertical Construction Line.
На экране появится вертикальная пунктирная линия, проходящая через точку, в которой находится курсор.
27. Контролируя относительные координаты курсора в поле строки состояния, сдвинем курсор вверх на 250 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши, чем нарисуем первый вертикальный сегмент BC.
28. Нажмем правую кнопку мыши и в появившемся контекстном меню выберем команду Add Horizontal Construction Line.
На экране появится горизонтальная пунктирная линия, проходящая через точку, в которой находится курсор.
29. Сдвинем курсор вправо на 500 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши, чем нарисуем второй горизонтальный сегмент CD.
30. Сдвинем курсор вверх на 750 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши, чем нарисуем второй вертикальный сегмент DE.
Конец следующего горизонтального сегмента (точка F) не попадает в узел установленной сетки (50 mils), так как его длина должна быть 575 mils.
31. Не выходя из режима рисования, наберем на клавиатуре команду G 25 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
Новое значение шага сетки будет отображаться в строке состояния рядом с полем текущих единиц измерения.
32. Сдвинем курсор влево на 575 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши, чем нарисуем третий горизонтальный сегмент EF.
Последняя введенная точка соединяется с начальной точкой наклонной линией, которую мы не сможем нарисовать в ортогональном режиме. Так как этот наклонный сегмент является последним, то мы можем дать возможность системе дорисовать его автоматически.
33. Выполним двойной щелчок левой кнопки мыши на точке F.
Система автоматически завершит прорисовку контура и удалит вспомогательные конструкционные линии.
Теперь, когда нами создан базовый объект контура, мы имеем возможность изменять его, перемещая имеющиеся сегментов и добавляя новые. Для начала, переместим два имеющихся сегмента контура, как показано на рисунке 8. Старое положение сегментов показано пунктиром.
Рис. 8. Новый контур платы (старый показан пунктиром).
34. Выключим маркеры редактирования, для чего выполним команду меню Tools | Options и в открывшемся окне Options на закладке Interaction в поле Interaction выключим опцию Enable Resize Markers и нажмем кнопку ОК.
35. Нажмем кнопку
Select 
на панели инструментов.
36. Наведем указатель мыши на вертикальный сегмент DE, нажмем левую кнопку мыши и, удерживая ее нажатой, переместим сегмент влево на 250 mils, после чего отпустим кнопку.
37. Аналогичным образом захватим и переместим горизонтальный сегмент CD вниз на 350 mils.
Обратите внимание, что пользователь может перемещать горизонтальные линии только в вертикальном направлении и, наоборот, вертикальные линии только в горизонтальном направлении.
Приступим к добавлению выступов к правому вертикальному сегменту, как показано на рисунке 9.
Рис. 9. Добавление выступов на правый сегмент.
38. Прежде всего, убедимся, что на чертеже нет выделенных объектов, для чего выполним команду меню Edit | Deselect All или введем с клавиатуры команду D и нажмем клавишу Enter.
39. Нажмем кнопку Edit
Segment 
на панели инструментов и с помощью мыши выберем правый вертикальный сегмент
контура.
В точке выделения система сделает излом, который будет перемещаться за указателем мыши.
40. Чтобы точно позиционировать угол А (рис. 9) обнулим относительные координаты, для чего наведем курсор на правый верхний угол контура, введем с клавиатуры команду Z и нажмем клавишу Enter.
41. Переместим курсор на 75 mils вниз от правого верхнего угла контура и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
42. Переместим курсор на 100 mils вправо и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Угол A создан.
43. Переместим курсор на 400 mils вниз и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
44. Переместим курсор на 100 mils влево и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Первый выступ создан.
45. Переместим курсор на 75 mils вниз и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Угол B создан.
46. Переместим курсор на 100 mils вправо и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
47. Переместим курсор на 400 mils вниз и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
48. Переместим курсор на 100 mils влево и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Второй выступ создан.
49. Для выхода из режима редактирования сегмента выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на точке последнего излома.
Итак, мы завершили прорисовку всех прямых линий контура. Теперь нам предстоит добавить в контур несколько дуг и окружностей.
Первым шагом мы создадим кривую, обозначенную на рисунке 10 буквой С.
Рис. 10. Добавление к контуру дуг и окружностей.
50. Выполним команду меню Actions | Modify Arc и с помощью мыши выберем наклонную линию.
51. Сдвинем указатель мыши вправо, отслеживая радиус и угол рисуемой дуги в строке состояния.
52. Добьемся, чтобы дуга C выглядела, как показано на рисунке 31 и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
53. Снова выполним команду меню Actions | Modify Arc и приступим к рисованию дуги D.
54. Сдвинем указатель мыши вправо, отслеживая радиус и угол рисуемой дуги в строке состояния.
Легко видеть, что текущий шаг сетки не позволяет нам точно прорисовать дугу диаметром 75 mils и углом 180 градусов.
55. Введем с клавиатуры команду G 12.5 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
56. Сдвинем курсор так, чтобы угол дуги составил 180 градусов, и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
Теперь мы приступим к добавлению на плату круглых вырезов.
57. Выполним команду меню Add | Shape | Defaults или нажмем
кнопку
на панели инструментов.
58. В появившемся на экране диалоговом окне Defaults перейдем на вкладку Shape, в поле Type выберем опцию Cutout и нажмем кнопку OK.
59. Выполним команду меню Add | Shape | Circle или нажмем кнопку Add
Circle 
на панели инструментов Shape.
В строке состояния появится подсказка Select shape in which cutout should be created (выберите объект, в котором должен быть сделан вырез).
60. С помощью мыши укажите нарисованный нами контур платы.
В строке состояния появится подсказка Select position for centre of circle (задайте местоположение центра окружности).
61. Переместите курсор в нужную точку чертежа и выполните щелчок левой кнопкой мыши.
62. Переместите курсор вниз пока значение радиуса окружности в строке состояния не станет равным 37.5 mils и выполните щелчок левой кнопкой мыши.
В порядке упражнения добавьте на чертеж две оставшихся окружности, не забывая сначала указывать объект, в котором они будут присутствовать в виде вырезов.
Теперь мы можем приступить к добавлению на чертеж скосов и сглаживаний, как показано на рисунке 11. Отметим, что прямые углы в редакторе плат CADSTAR могут быть видоизменяться с помощью скосов и сглаживаний до тех пор, пока сегменты, составляющие угол, продолжают оставаться ортогональными один другому.
Рис. 11. Добавление к контуру скосов и сглаживаний.
63. Выполним команду меню View | Frame View или нажмем
кнопку
на панели инструментов и изменим масштаб так, чтобы нижний горизонтальный
выступ контура отображался наилучшим образом.
64. Введем с клавиатуры команду G 25 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
65. Выполним команду меню Actions | Mitre Corner.
66. Наведем указатель мыши на левый нижний угол выступа и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
67. Перемещением курсора добьемся, чтобы срез имел размеры 25 на 25 mils, и щелчком левой кнопки мыши завершим создание среза.
68. Аналогичным образом добавим срез к правому нижнему углу выступа.
69. Выполним команду меню View | Frame View или нажмем
кнопку
на панели инструментов и изменим масштаб так, чтобы нижний вертикальный выступ
контура отображался наилучшим образом.
70. Выполним команду меню Actions | Fillet Corner.
66. Наведем указатель мыши на нижний угол выступа и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
67. Перемещением курсора добьемся, чтобы радиус закругления составил 75 mils, и щелчком левой кнопки мыши завершим создание скругления.
68. Аналогичным образом добавим скругление к верхнему углу выступа.
Далее мы рассмотрим редактирование нарисованного контура платы с помощью специальных маркеров. Как мы помним, перед началом рисования мы их выключили.
69. Включим маркеры редактирования, для чего выполним команду меню Tools | Options и в открывшемся окне Options на закладке Interaction в поле Interaction включим опцию Enable Resize Markers и нажмем кнопку ОК.
70. Нажмем кнопку
Select
на панели инструментов.
71. С помощью мыши выберем нарисованный нами контур платы.
Контур будет окружен пунктирным прямоугольником с маленькими залитыми квадратиками (маркерами) по углам. Аналогичные, но не залитые маркеры появятся на точках излома контура. Залитые маркеры используются для изменения размеров всего объекта. Не залитые маркеры служат для изменения формы контура (рис. 12).
Рис. 12. Использование маркеров редактирования.
72. С помощью мыши захватим один из залитых маркеров и потянем его наружу от объекта.
Объект пропорционально увеличивается, а коэффициент масштабирования в процентах отображается в строке состояния в поле относительных координат.
73. Сделаем объект приблизительно на 30% больше и отпустим маркер.
74. Теперь с помощью мыши захватим один из не залитых маркеров любого из прямолинейных сегментов и переместим в произвольном направлении.
Легко видеть, что на месте маркера появился излом, вершина которого может быть перемещена в нужную нам точку. К новым образованным сегментам добавились новые маркеры редактирования. Обратите внимание, что маркеры, расположенные на дугах или окружностях позволяют менять лишь их радиус.
Измерения расстояний на чертеже
Система CADSTAR имеет специальный инструмент, служащий для измерения размеров нарисованных объектов.
1. Выполним команду меню Actions | Measure Tool.
2. Выполним щелчок в нужном месте объекта и переместим указатель мыши.
На экране появится размер со стрелками, показывающий расстояние между стартовой точкой и текущим положением курсора (рис. 13).
Рис. 13. Измерение размеров объектов на чертеже.
3. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на другой точке чертежа.
Рис. 14. Результат измерения расстояния между двумя точками чертежа.
На экране появится диалоговое окно Measurement Tool, показанное на рисунке 14. Здесь отображается расстояние между двумя выбранными точками следующими способами: по прямой (Measured Distance); по вертикали и горизонтали (X Distance и Y Distance) и манхеттеновское расстояние (Manhattan Distance) как сумма расстояний по вертикали и горизонтали.
Кнопка Convert позволяет преобразовать сделанное измерение в условное обозначение размера со стрелками и значением. В нашем примере мы не будем использовать эту кнопку, так как простановку размеров мы будем изучать на последующих занятиях.
4. Нажмем кнопку ОК и закроем окно Measurement Tool.
5. Нажмем клавишу Escape и выйдем из режима измерения расстояний.
Использование окна Shape Properties
Для любого нарисованного на чертеже объекта мы можем получить его описание в виде набора его координат по осям X и Y, что является альтернативным методом проверки точности размеров нашего объекта.
Прежде всего, проверим, что окно Shape Properties отображается на панели управления редактором. Если это не так, то включим его.
1. Выполним команду меню View | Windows | Shape Properties и включим отображение окна.
2. Щелкнем на окне Shape Properties, чтобы оно стало активным.
3. Нажмем кнопку
Select
на панели инструментов.
4. Выберем любую точку в нарисованном нами на контуре.
В окне свойств объекта появится таблица, содержащая набор координат X и Y, описывающая наш объект. Мы можем сделать точные изменения объекта простым редактированием этих значений.
5. Введем новое значение Х в строке Line To и нажмем клавишу Enter.
Легко видеть, что форма объекта изменилась. Более удобные для понимания значения в таблице можно получить, если включить режим отображения относительных координат (опция Relative). В этом случае в строке Line To будет отображаться реальная длина линий.
В качестве самостоятельного упражнения мы рекомендуем нарисовать другой контур платы для нашего учебного проекта. В ходе выполнения упражнения пользователю потребуется выполнить следующие действия:
1. Удалить ранее нарисованный контур платы.
Рис. 15. Чертеж контура платы для самостоятельного упражнения.
2. Нарисовать новый контур согласно чертежу, представленному на рисунке 15, используя функции Add Rectangle, Edit Segment и Mitre Corner.
3. Добавить к контуру платы вырез в виде окружности.
4. Добавить в проект комментарий Board Outline Added и сохранить его под новым именем.