P R O G R A M S T U D I F I S I K A F M I P A I T B LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI MODUL 09 Modul Pengenalan Cadsoft Eagle 1 TUJUAN Praktikan dapat mengenal software EAGLE dan merancang desain skematik dari rangkaian elektronika. Praktikan dapat membuat desain PCB siap cetak. 2 PERSIAPAN Pengetahuan dasar tentang PCB, istilah skematik, dan istilah board. Mengetahui ciri PCB yang baik. Mengenal berbagai macam contoh PCB yang bagus dan unik. 3 PERALATAN PRAKTIKUM PC/Notebook terinstall software Cadsoft EAGLE. Pada modul ini dicontohkan dengan menggunakan Cadsoft EAGLE 6.5.0 Pada proses penginstalan, dipilih mode Run as Freeware Mouse. Adaptor (rekomendasi). 4 DASAR TEORI EAGLE merupakan singkatan dari Easily Applicable Graphical Layout Editor. EAGLE merupakan salah satu software komputer yang dapat digunakan untuk merancang skematik dan PCB dari rangkaian elektronika. Tujuan utama dari penggunaan Cadsoft EAGLE adalah untuk menciptakan desain PCB. EAGLE memungkinkan kita untuk merancang PCB dengan atau tanpa melaui desain skematik. Namun metode yang lebih umum digunakan adalah merancang desain skematik terlebih dahulu sebelum mendesain PCB. Sehingga EAGLE memiliki dua jenis lembar kerja, yaitu tampilan untuk desain skematik, dan tampilan untuk desain PCB. Gambar 1. Tampilan awal EAGLE. M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 1
Gambar 2. Lembar kerja desain skematik. Gambar 3. Lembar kerja desain PCB. Menu bar berisi semua menu yang dibutuhkan dalam proses desain. Toolbar berisi bagian dari menu bar yang berfungsi untuk mengatur tampilan (zooming), dan selector toolbar berisi bagian dari menu bar yang akan sangat sering digunakan dalam proses desain skematik dan PCB sehingga diletakkan ditempat yang dapat dijangkau dengan satu klik untuk memudahkan pekerjaan. Karena selector toolbar merupakan tools yang digunakan untuk pengaturan komponen meliputi jenis komponen, posisi, nama, sampai jalur yang ingin dibuat. M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 2
5 TUGAS PENDAHULUAN 1. Tuliskan alasan utama diperlukannya software untuk mendesain PCB! [Nilai 15] 2. Tuliskan langkah (garis besar) dalam mendesain PCB yang siap untuk dicetak! [Nilai 20] 3. Sebutkan kelebihan dan kekurangan dari Cadsoft Eagle dalam mendesain PCB! [Nilai 20] 4. Sebutkan minimal empat parameter untuk sukses dalam mendesain PCB! [Nilai 35] 5. Sebutkan minimal dua lokasi pencetakan PCB di Kota Bandung! [2] 6. Screenshoot dan print contoh PCB yang menurut Anda baik dalam segi peletakan komponen, ukuran, dan juga kerapihan. [Nilai 8] 6 LANGKAH PERCOBAAN 1. Pada tampilan awal, pilih File New Project 2. Ketikkan nama folder yang akan digunakan untuk menyimpan projek (misal: elektronika) Gambar 4. Membuat skematik baru. 3. Dari folder elektronika tersebut klik kanan, lalu New Schematic 4. Kita akan mendapatkan tampilan seperti Gambar 2. Simbol Nama Fungsi Info Melihat properties dari suatu komponen Show Move Copy Group Rotate Delete Add Name Net Label Melihat komponen apa saja yang terhubung dengan jalur tertentu Untuk memindahkan komponen Untuk mengkopi komponen di lembar kerja Menyeleksi sebagian komponen Memutar komponen Menghapus komponen dan jalur Menambahkan komponen ke dalam lembar kerja Name berguna untuk menamai jalur atau pin/kaki komponen. Menghubungkan kaki-kaki/pin komponen Memberi label pada jalur agar mudah dikenali Gambar 5. Selector toolbar yang akan sering digunakan dalam desain skematik. 5. Klik Add pada selector toolbar, sehingga muncul kotak dialog ADD 6. Untuk memudahkan pencarian komponen, ketikkan komponen yang akan di cari yang diawali dan diakhiri dengan tanda bintang (*). Misal ingin mencari mega8, maka diketikkan *mega8* M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 3
7. Untuk satu nama komponen, kemungkinan akan ada beberapa library. Maka dari itu, harus disesuaikan dengan komponen yang akan dipakai (dapat dilihat pada kotak sebelah kanan-atas (Gambar 5)). Penyesuaian yang dilakukan berupa jarak lubang (biasanya standar, 0.254mm), jumlah kaki, dan jenis kaki (lubang (dip) atau SMD). Sehingga sebelum mendesain, setidaknya sudah mengetahui bentuk fisik dari komponen yang akan digunakan. Gambar 6. Kotak dialog ADD, tempat memasukkan komponen ke lembar kerja EAGLE schematic. 8. Pada modul ini, komponen yang akan dimasukkan kedalam lembar kerja adalah OPAMP jenis UA741, Potentiometer jenis 3RP/1610N, Photo element (biasa disebut LDR) jenis V1060_21, Resistor jenis 0207/7, Transistor jenis 2n3904, LED jenis LED5MM, dan pinhead jenis 1x2. Untuk memasukkan VCC dan GND tidak perlu menambahkan tanda bintang (*) pada kolom Search. Lalu semua komponen disusun seperti Gambar 6. Gambar 7. Desain skematik M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 4
9. Dengan Net di selector tool, kita hubungkan kaki-kaki komponen. Ingat, tarik garis dari ujung kaki komponen, agar komponen benar-benar terhubung. Sehingga desain menjadi seperti Gambar 7. 10. Setelah di save (Ctrl+S), maka pilih File Switch to board. Dengan begitu, desain skematik telah selesai, dan akan beralih ke desain papan sirkuit PCB. Gambar 8. Desain skematik yang telah terhubung kaki/pin komponennya. Gambar 9. Tampilan awal lembar kerja desain PCB. 11. Semua komponen di-drag ke dalam kotak putih dengan Move dari selector tool. M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 5
12. Setelah di-drag lalu komponen disusun sedemikian rupa agar memudahkan proses unutk menghubungkan kaki/pin komponen. Contohnya seperti Gambar 9. Simbol Nama Fungsi Route Menghubungkan jalur PCB Ripup Via Text Menghapus jalur yang dibuat dengan menggunakan Route Menambah lubang tambahan pada PCB Untuk menambahkan kalimat/teks pada PCB Gambar 10. Selector toolbar yang akan sering digunakan dalam desain PCB. Gambar 11. Komponen yang telah disusun. 13. Setelah komponen disusun, maka langkah selanjutnya adalah menghubungkan kaki-kaki komponen dengan Route dari selector tool. Kaki yang dihubungkan adalah kaki pada komponen yang terhubung dengan garis kuning tipis. Garis kuning tersebut menandakan bahwa kaki yang bersangkutan belum terhubung. Apabila terhubung, maka akan berubah menjadi garis biru/merah tergantung dari layer yang digunakan. Pada modul ini kita menggunakan bootom layer (bukan top layer) sehingga jalur berwarna biru. Setelah dihubungkan, maka Gambar 10 merupakan contoh PCB yang siap cetak. Gambar 1 2. Contoh desain PCB siap untuk dicetak. M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 6
Properties dari jalur yang digunakan pada PCB diatas dapat dilihat pada Gambar 11. Dalam mendesain jalur PCB, sebaiknya hindari jalur yang tertekuk 90 o di setiap belokan. Untuk mengganti jenis belokan, dapat dipilih pada jenis belokan garis, dan ketebalan jalur dapat dipilih pada Width. Gambar 13. Properties jalur PCB. Dalam mendesain, hal yang perlu diperhatikan adalah lebar jalur dan dimensi PCB. Dalam mendesain, sebaiknya jalur yang dipakai tidak terlalu tipis, agar jalur PCB kuat dan tidak mudah lepas dalam proses penyolderan. Untuk dimensi, hal ini tergantung dari jalur yang digunakan. Semakin pendek jalur, maka dimensi PCB dapat dibuat seminimalis mungkin. Untuk dapat menentukan panjang jalur yang efisien, pendesain dituntut untuk dapat mengatur tata letak PCB agar panjang jalur yang digunakan sesingkat mungkin sehingga ukuran PCB menjadi ringkas (tidak terlalu besar sehingga biaya produksi semakin besar). Untuk estetika, pendesain dapat menggunakan masking yang berwarna (selain untuk memperindah, hal ini juga digunakan untuk mencegah korosi pada jalur PCB) dan susunan komponen yang seragam. Gambar 14. Contoh desain PCB yang baik dengan memperhatikan tata letak, efisiensi jalur, dan estetika [1]. \ 7 TUGAS LAPORAN 1. Buatlah rancangan skematik dan board PCB untuk rangkaian pada Gambar 15. Gambar 15. Contoh rangkaian penguat instrumentasi [2]. M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 7
Rangkaian menggunakan OP-AMP 741 dan pinhead jenis 1x6 (berjumlah 6 pin). Pin ini untuk menghubungkan dua input tegangan masukan, VCC, VEE, GND, dan output. 8 REFERENSI [1] http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/adsb/adsb_en.html. [2] http://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-8/the-instrumentationamplifier/ LOG AKTIVITAS Penilaian log aktivitas dilakukan pada masing-maing laptop praktikan (individual). M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 8