Fritzing и EasyEDA: рисуем схему и плату

Поливалка на макетке собралась и работала — пока первая уборка на столе не разъехалась по частям. Решил задокументировать проект и спросить на форуме про датчики: приложил фото макетки. Три дня тишины, единственный ответ — «в паутине проводов ничего не видно». Тогда я сел и нарисовал схему в Fritzing за вечер. Ответ пришёл через час: катод датчика висел в воздухе — то, что тонуло на фото, на схеме видно с одного взгляда.

Полгода спустя того же «клиента» захотелось увековечить: пять копий для грядок друзей. Макетка для тиража не годится, и тут в дело пошёл уже другой инструмент — EasyEDA: схема, плата, Gerber, заказ на заводе. Два редактора решают две разные задачи, и путать их так же вредно, как молоток с пассатижами.

Разберём, зачем рисовать вообще, чем хорош Fritzing для документации макетки, как в EasyEDA дойти от принципиалки до заказа и где оба редактора подкладывают грабли. Нетлист, который мы выписывали словами в уроке про обозначения, здесь станет рабочим форматом внутри программы.

Fritzing устроен вокруг макетки: главный вид — breadboard, где детали выглядят как в жизни. Рисуешь сборку как есть — и картинка годится для статьи или урока: новичку фотография макетки понятнее принципиалки. Рядом живут ещё два вида — schematic и PCB: поставил деталь в breadboard, и она появилась в остальных, связи тянутся между видами сами.

Ловушка в том, что автосхема из breadboard-вида — черновик. Провода идут крест-накрест, номиналы уезжают за края, резистор легко превращается в «деталь с двумя ножками» без опознавательных знаков. Мой порядок такой: сначала breadboard, потом schematic — и полчаса на приведение в порядок: ровные линии, номиналы подписаны, минусы направлены вниз. Публикуешь только после этого.

Второй момент — распространение: скачивание стало донатным, свежие сборки отдают за деньги, а старые версии 0.9 гуляют по сети. Честное условие: старьё работает, но библиотеки деталей там бедные и кривые — детали «с двумя ножками вместо трёх» я там встречал лично. Берёшь старую версию — проверяй каждую деталь на схеме, а не верь картинке.

В breadboard-виде провода красят по цвету — держи ту же дисциплину, что на реальной плате: чёрный минус, красный плюс. Картинка, где минус жёлтый, а плюс зелёный, читается с трудом, и через месяц ты сам не разберёшь собственный проект. Детали из палитры ставь в ближайшем размере: резистор, вставленный поперёк канавки на картинке, и в жизни встанет поперёк канавки — breadboard-вид приучает к реальной геометрии, в этом его главная сила.

Фото макетки читают только те, кто уже собирал то же самое. Никто не будет сверять двенадцать пересечений перемычек по фотографии — вопрос просто утонет. Если хочешь ответа, минимум один вид должен быть принципиальной схемой: у неё узлы, номиналы и связи читаются мгновенно. Автосхема из Fritzing после получаса правки — уже ответ; чистая фотография — почти всегда нет.

То же правило работает и наоборот: когда отвечаешь сам, рисуй, а не описывай словами. Я час диктовал текстом, как у меня соединён делитель, пока собеседник не попросил «просто нарисуй» — рисунок заменил час переписки. Редактор здесь не спор: сгодится бумага, но в редакторе схема сразу хранится как нетлист, и её можно поправить, не перерисовывая. Рисунок в вопросе работает и на форумах, и в чатах: ответ приходит за часы, потому что людям не нужно разгадывать твою сборку.

EasyEDA живёт в браузере и бесплатен. Порядок работы жёсткий: сначала принципиальная схема, из неё программа строит нетлист, каждой детали назначается footprint — посадочное место с реальными размерами, — затем плата: детали расставляешь, дорожки ведёшь сам или просишь автотрассировщик. В конце — DRC, проверка правил: зазоры, пересечения, висячие концы. Только после DRC — Gerber, формат, который ест завод.

Числа заказа. Плата 5 на 5 сантиметров в эконом-техпроцессе стоит порядка двух-трёх долларов за партию из пяти-десяти штук — при условии, что доставка оплачивается отдельно и едет неделями. Дорожка шириной 10 мил, это 0,25 мм, держит около ампера с небольшим нагревом; для силовых линий к лентам и сервам я беру 20–30 мил. Зазор у эконом-класса — 6 мил, около 0,15 мм: DRC следит, чтобы дорожки не подошли ближе. Технический минимум у заводов ещё меньше, но ниже 10 мил я не опускаюсь: на дешёвой меди тонкая дорожка отваливается при первой же неаккуратной пайке.

В конце работы EasyEDA отдаёт три файла: Gerber для завода, BOM — список закупаемых деталей, и файл координат для автоматической сборки. BOM проверяй руками: отсортируй по наличию, посмотри заменители — резисторы 220 Ом в корпусе 0805 есть всегда, а конкретный стабилизатор может лежать в другом городе три недели. Пять плат без заказа сборки — мой формат: точки пайки маленькие, но их всего пара десятков.

Библиотека связана с магазином LCSC: детали выбираешь сразу в наличии, footprint подтягивается из каталога. Это одновременно защита и ловушка: каталог честный, но у похожих названий бывают разные посадочные места, и DRC не знает, что ты хотел именно клеммник с шагом 5,08, а не 5,0.

Моё разделение труда: Fritzing — когда нужна картинка для людей, статья, урок, вопрос на форуме. EasyEDA — когда нужен предмет: плата, заказ, тираж. KiCad стоит на полке между ними: мощнее обоих, но порог входа выше; я открываю его, когда проект перерастает пару плат и хочется хранить версии в git.

Схему от десяти деталей я теперь рисую до сборки на макетке — в любом редакторе. На макетке ошибаться дешевле, но сама схема — план, на котором ошибку видно ещё дешевле: у фотографии не хватает разрешения, у схемы — хватает всегда. Чтение чужих схем мы проходили в уроке про чтение схем, а внутренние узлы платы — в уроке про макетку изнутри: нетлист один и тот же, меняется только носитель.

Когда плата приехала, первым делом — мигалка из кода выше: ожила, значит перенос из нетлиста в медь удался, дальше прошивка по-настоящему, как в первом уроке про мигание. Дорожки проверяются мультиметром так же, как узлы макетки: прозвонка работает и по меди, и по паечным точкам из урока про пайку.

Первую свою плату я трассировал как хотел, и она пришла рабочей — по чистой случайности и на низкой частоте. Теперь держу три правила: питание — первым, толстыми дорожками и с конденсатором возле каждой микросхемы; сигнальные — по возможности прямыми и короткими, без обходов вокруг платы; земля — сплошным полигоном снизу. Час трассировки экономит неделю ожидания: переделать дорожку в редакторе — минута, дождаться вторую партию — неделя и пара долларов.

Граница у метода тоже есть: проект из трёх деталей не стоит схемы ни в каком редакторе — держи его в голове и собирай. Я открываю редактор, когда появляется второй цвет провода: как только в проекте встречаются питание, сигнал и земля в трёх разных местах, картинка в голове перестаёт сходиться, и нетлист становится дешевле памяти. Дальше — только вверх: чем больше деталей, тем раньше стоит сесть за редактор.