Elektronická učebnica Eagle

Úvod

Táto práca bola vytvorená ako práca Študentskej odbornej činnosti (SOČ). Elektronická učebnica je určená pre študentov Strednej priemyselnej školy dopravnej v Trnave ako učebná pomôcka pre predmety zamerané na návrh elektronických zariadení a dosiek plošných spojov.

Čo je EAGLE

Program EAGLE (skratka pre Easily Applicable Graphical Layout Editor) je počítačový softvér určený na návrh elektronických schém a dosiek plošných spojov (PCB – Printed Circuit Board).

EAGLE umožňuje vytvoriť celý proces návrhu elektronického obvodu v jednom prostredí – od zakreslenia logickej schémy, cez prepojenie komponentov, až po návrh reálneho rozloženia súčiastok na doske. Výsledkom práce v EAGLE je kompletný návrh, ktorý sa dá poslať priamo do výroby.

Program bol pôvodne vyvinutý nemeckou firmou CadSoft Computer GmbH, neskôr sa stal súčasťou portfólia spoločnosti Autodesk, ktorá ho ďalej rozvíjala a prepojila s modernými cloudovými riešeniami. Verzia 6.5.0, s ktorou sa v tejto učebnici pracuje, patrí medzi posledné klasické offline verzie, ktoré sú obľúbené v školách, pretože nevyžadujú internetové pripojenie a umožňujú jednoduché ovládanie.

Na čo sa EAGLE používa

EAGLE je základným nástrojom pre každého, kto sa zaoberá návrhom elektronických zariadení. Jeho hlavné použitie zahŕňa:

tvorbu elektrických schém – teda kreslenie zapojení súčiastok pomocou symbolov,
návrh dosiek plošných spojov (PCB) – teda fyzické rozloženie súčiastok na doske,
kontrolu prepojení a správnosti zapojenia,
generovanie výrobných dát pre výrobu plošných spojov (tzv. Gerber súbory),
vytváranie a úpravu knižníc súčiastok, ak používateľ potrebuje komponenty, ktoré nie sú v základnej ponuke.

V praxi to znamená, že EAGLE je pre elektronika to isté, čo textový editor pre spisovateľa alebo AutoCAD pre projektanta. Umožňuje totiž vytvoriť „technický výkres" obvodu, ktorý možno následne oživiť v reálnom svete.

Verzie programu Eagle 6.5.0

Eagle 6.5.0 bol k dispozícii v troch edíciách, ktoré sa líšia najmä rozsahom podporovaných funkcií a veľkosťou dosky:

Vlastnosť	Light (Free)	Standard	Professional
Veľkosť dosky	100 × 80 mm	160 × 100 mm	Bez obmedzení
Počet vrstiev	2 (Top + Bottom)	6 signálnych vrstiev	Bez obmedzení
Počet listov schémy	1 list	99 listov	99 listov
Komerčné použitie	Iba nekomerčné	Áno	Áno
Použitie	Hobby, učenie, malé projekty	Profesionálne projekty do 6 vrstiev	Komplexné návrhy bez obmedzení

Základný princíp fungovania

Program EAGLE je založený na dvoch hlavných typoch dokumentov, ktoré spolu úzko súvisia:

SCH (Schematic) – elektrická schéma

V tejto časti používateľ vytvára elektrické zapojenie.
Súčiastky sa pridávajú zo vstavaných knižníc a prepojujú sa pomocou vodičov (netov).
Každý komponent má svoj symbol, označenie (napr. R1, C1, D1) a hodnotu (napr. 10 kΩ, 100 nF, LED červená).

BRD (Board) – doska plošných spojov

Po dokončení schémy sa automaticky vytvorí návrh dosky, ktorá zodpovedá prepojeniam v schéme.
V board editore sa komponenty rozmiestnia do fyzickej podoby a prepoja medenými cestami.
Tento návrh slúži ako podklad pre výrobu reálnej dosky.

Obe časti sú medzi sebou prepojené. Ak sa zmení niečo v schéme (napríklad sa pridá odpor), automaticky sa táto zmena prejaví aj v doske. EAGLE tak zaručuje, že návrh zostáva logicky konzistentný.

Inštalácia na Windows - Krok za krokom

1. Stiahnutie inštalačného súboru

Stiahnite si Eagle 6.5.0 z oficiálneho zdroja: https://www.instaluj.cz/eagle/starsi-verze-download/eagle-6-5-0
Po kliknutí na odkaz sa automaticky stiahne súbor eagle-win-6.5.0.exe.

2. Spustenie inštalátora

Dvakrát kliknite na súbor a kliknite na "Setup".

3. Uvítacia obrazovka

Kliknite na "Next".

4. Licenčná zmluva

Súhlaste s podmienkami kliknutím na "Yes".

5. Výber inštalačného priečinka

Ponechajte predvolený priečinok a kliknite na "Next".

6. Výber typu licencie

Vyberte typ licencie. Odporúčame "Run as Freeware" (bezplatná verzia). Kliknite na "Next".

7. Dokončenie inštalácie

Inštalácia je dokončená! Kliknite na "Finish" pre ukončenie. Eagle 6.5.0 je teraz nainštalovaný a pripravený na použitie.

Inštalácia na macOS

1. Stiahnutie inštalačného súboru

Stiahnite si Eagle 6.5.0 pre Mac z oficiálneho zdroja: https://www.instaluj.cz/eagle/starsi-verze-download/eagle-6-5-0

Stiahne sa súbor eagle-mac-6.5.0.zip (približne 40 MB).

2. Rozbalenie archívu

Dvakrát kliknite na stiahnutý ZIP súbor. Automaticky sa rozbalí priečinok EAGLE-6.5.0.

3. Inštalácia do Applications

Presuňte rozbalený priečinok EAGLE-6.5.0 do priečinka Applications (Aplikácie).

Môžete použiť Finder: jednoducho pretiahnite priečinok EAGLE-6.5.0 do Applications v bočnom paneli.

4. Prvé spustenie

Otvorte priečinok Applications → EAGLE-6.5.0 → bin a spustite eagle.

Upozornenie: Pri prvom spustení sa môže zobraziť hláška o neoverenom vývojárovi. Riešenie:

Kliknite pravým tlačidlom na súbor eagle
Vyberte Open (Otvoriť)
Potvrďte "Open" v dialógovom okne

5. Výber licencie

Pri prvom spustení vyberte typ licencie:

Run as Freeware - bezplatná Light verzia (2 vrstvy, 100×80 mm)
Use a license file - ak máte zakúpenú licenciu

Inštalácia na Linux

1. Stiahnutie inštalačného balíčka

Stiahnite si Eagle 6.5.0 pre Linux z: https://www.instaluj.cz/eagle/starsi-verze-download/eagle-6-5-0

Vyberte verziu pre váš systém:

eagle-lin-6.5.0.run (univerzálny inštalátor)
alebo eagle_6.5.0-1_amd64.deb (pre 64-bit systémy)

2. Inštalácia pomocou .deb balíčka

Otvorte Terminál a zadajte: cd ~/Downloads

Nainštalujte balíček: sudo dpkg -i eagle_6.5.0-1_amd64.deb

Pri chybách závislostí: sudo apt-get install -f

3. Alternatíva: Inštalácia pomocou .run skriptu

Ak používate .run súbor, najprv mu dajte práva na spustenie: chmod +x eagle-lin-6.5.0.run

Spustite inštalátor: sudo ./eagle-lin-6.5.0.run

Postupujte podľa inštrukcií na obrazovke (podobne ako vo Windows).

4. Spustenie programu

Po úspešnej inštalácii spustíte Eagle príkazom eagle.

Alebo ho nájdete v aplikačnom menu vášho desktopu (Applications → Development → EAGLE).

5. Výber licencie

Pri prvom spustení vyberte licenciu:

Run as Freeware - Light verzia (2 vrstvy, 100×80 mm)
Use a license file - pre zakúpenú licenciu

Obsah

Control Panel
Schematic
Board
- Toolbar
- Action Toolbar

Control Panel

Control Panel je úvodné a hlavné okno programu ktoré sa otvorí ihneď po jeho spustení.

Je to niečo ako „domovská obrazovka" programu, z ktorej sa následne otvárajú ďalšie editory – Library Editor, Schematic Editor a Board Editor. Keď ho zatvoríte, automaticky sa zatvoria aj všetky okná, ktoré boli ním otvorené.

Rozhranie Control Panelu je rozdelené na tri hlavné časti: Hlavná ponuka, Navigačný panel, Informačný panel

Hlavná ponuka

File – vytváranie nových projektov, otváranie existujúcich súborov, ukladanie a zatváranie programu. Pomocou tejto ponuky možno vytvoriť nový projekt, schému alebo dosku.

View – úprava zobrazenia panelov, ikon a písma.

Options – Najdôležitejšia časť je Directories, kde sa nastavujú cesty (adresáre) k priečinkom pre projekty, knižnice, pravidlá návrhu, skripty či doplnky.

Window – zobrazenie a prepínanie medzi otvorenými oknami programu

Help – obsahuje vstavanú nápovedu, dokumentáciu a informácie o verzii programu.

Navigačný panel

Projects - Obsahuje všetky návrhy, ktoré používateľ vytvoril – teda súbory schémy (.sch) a dosky (.brd). Tu sa vytvárajú nové projekty (New → Project) a z nich sa otvárajú editory schém a dosiek.

Všetky projekty sa ukladajú do priečinka nastaveného v Options → Directories → Projects. Táto sekcia je základným pracovným priestorom každého používateľa.

CAM Jobs - obsahuje súbory, ktoré určujú, ako sa pripravia výrobné dáta z návrhu dosky.

Scripts - Sekcia Scripts obsahuje skripty, ktoré umožňujú automatizovať prácu v EAGLE.

User Language Programs - obsahuje rozširujúce programy napísané v jazyku User Language. Tieto doplnky pridávajú nové funkcie napr. export dát do iných formátov. ULP je pre pokročilých používateľov ktorí chcú prispôsobiť EAGLE svojim potrebám.

Design Rules - obsahuje pravidlá návrhu (.dru súbory), ktoré určujú technologické podmienky návrhu dosky. Určujú napríklad šírku ciest, vzdialenosti medzi vodivými plochami alebo minimálnu veľkosť otvorov.

Libraries - Knižnice sú neoddeliteľnou súčasťou každého návrhu – bez nich by nebolo možné vytvoriť žiadnu schému ani dosku plošného spoja, pretože práve z nich sa vkladajú jednotlivé komponenty (rezistory, kondenzátory, integrované obvody, konektory a pod.).

Každá knižnica sa skladá z troch základných častí, ktoré spolu vytvárajú funkčný elektronický prvok:

Symbol – je grafická značka súčiastky používaná v Schematic Editore.

Package – predstavuje fyzické puzdro súčiastky na doske plošného spoja (v Board Editore).

Device – je spojenie symbolu a puzdra do jedného kompletného komponentu.

Používateľ si môže vybrať, ktoré knižnice budú aktívne, a tým obmedziť počet dostupných prvkov pri navrhovaní. Dôležité je, že EAGLE obsahuje predvolené knižnice, ktoré pokrývajú väčšinu bežne používaných súčiastok. V prípade potreby si však možno vytvoriť aj vlastné knižnice pre špecifické súčiastky, ktoré nie sú súčasťou základnej inštalácie.

Informačný panel

Informačný panel ukazuje popis a stav vybranej sekcie. Ak používateľ klikne napríklad na „Libraries", zobrazí sa zoznam knižníc, ak projekt neobsahuje žiadne súbory, ukáže sa text „Empty Project".

Schematic

Schematic Editor je prvá a jedna z najdôležitejších častí programu. Slúži na tvorbu elektrických schém, teda logických zapojení medzi elektronickými súčiastkami.

V tejto časti sa nevytvára fyzická doska plošného spoja, ale logická reprezentácia obvodu – ako sú súčiastky medzi sebou elektricky prepojené.

Každý projekt v EAGLE začína práve tu. Používateľ najskôr navrhne schému, a až potom z nej program automaticky vytvorí dosku plošného spoja v Board Editore.

Hlavná ponuka

File: Vytváranie nových schém, otváranie existujúcich súborov, ukladanie, export a zatváranie. Obsahuje aj príkaz Switch to Board pre prepnutie na návrh dosky.

Edit: Úpravy objektov v schéme - pridávanie súčiastok (Add), presúvanie (Move), kopírovanie (Copy), mazanie (Delete), pomenovanie (Name), nastavenie hodnoty (Value) a vyvolanie skrytých pinov (Invoke).

Draw: Kreslenie elektrických spojov (Net), zberníc (Bus), pomocných čiar (Wire), textu (Text) a geometrických tvarov ako kruh (Circle), oblúk (Arc) a obdĺžnik (Rect).

View: Ovládanie zobrazenia schémy - priblíženie (Zoom In/Out), prispôsobenie do okna (Fit), zobrazenie mriežky (Grid) a prekreslenie obrazovky (Redraw).

Tools: Nástroje pre kontrolu a analýzu - ERC (Electrical Rule Check) pre kontrolu elektrických chýb, štatistiky projektu a spúšťanie ULP skriptov pre generovanie BOM (Bill of Materials).

Library: Správa knižníc súčiastok - načítanie knižníc (Use), úprava existujúcich (Edit), vytvorenie nových súčiastok a export/import knižníc.

Options: Nastavenia prostredia - používateľské rozhranie (User Interface), nastavenie mriežky (Grid), farby vrstiev a systémové preferencie.

Window: Prepínanie medzi otvorenými oknami programu - schéma, doska, knižnice. Umožňuje usporiadanie okien vedľa seba alebo prekrývanie.

Help: Vstavaná nápoveda, dokumentácia k príkazom, informácie o licencii a verzii programu. Obsahuje aj kontextovú pomoc pre aktuálny nástroj.

Board

Board Editor je časť programu EAGLE, ktorá slúži na návrh dosky plošných spojov (PCB – Printed Circuit Board). Otvára sa automaticky po vytvorení alebo prepojení schémy so súborom dosky (s príponou .brd). Je úzko prepojený so Schematic Editorom, takže ak sa v schéme pridá alebo odstráni súčiastka, zmena sa prejaví aj na doske.

V Board Editore používateľ navrhuje fyzické rozmiestnenie súčiastok, vodičov a otvorov. Cieľom je vytvoriť taký návrh, ktorý je technicky správny, vyrobiteľný a zároveň prehľadný. Návrh sa skladá z viacerých vrstiev – medené cesty, maska, potlač, obrys dosky a otvory.