Professionelle Platinen-Layouts mit Eagle erstellen

Mit der kostenlos verfügbaren CAD-Software Eagle erstellen Sie mit relativ geringem Aufwand elektronische Schaltungen.

Es gibt viele Möglichkeiten, testweise eine Elektronik aufzubauen. Sehr beliebt sind Breadboards, auf denen man schnell Bauteile zusammensteckt. Soll der Aufbau etwas mehr Stabilität bieten, verlötet man die Bauteile auf Loch- oder Streifenrasterplatinen und stellt die Verbindungen zwischen den Bauteilen mit Drahtbrücken her.

Das Ergebnis bleibt allerdings immer noch weit von einer professionell hergestellten Platine entfernt. Daher sehen wir uns im Folgenden an, wie man ein Platinenlayout erstellt, das man dann professionell fertigen lassen kann. Als Beispiel dazu dient ein einfacher Wechselblinker, das Layout dazu erstellen wir mit Autodesk Eagle [1].

Eine Platine selbst zu erstellen fällt nicht gerade leicht. Es braucht viele Schritte, die sich im heimischen Bastelkeller nur schwer ausführen lassen. Zusätzlich benötigt man eine Reihe unterschiedlicher Chemikalien und muss die Platine nach dem Ätzen noch halbwegs genau bohren. Daher beschränken wir uns in diesem Artikel auf das Layouten einer Platine und überlassen das Fertigen einem Leiterplatten-Profi.

Um eine PCB-Platine in Auftrag zu geben, müssen Sie vorab einige Dateien erstellen. Diese Dateien beschreiben, wo geätzt, gebohrt und durchkontaktiert werden soll. Das übliche Format für diese Dateien nennt sich Gerber, mit der Dateiendung .gbr.

Es gibt viele Programme, die den Export in das Gerber-Format beherrschen; wir beschäftigen uns hier mit dem Programm Eagle etwas genauer. Eagle steht als Akronym für Einfach Anzuwendender Grafischer Layout-Editor. Das Programm gibt es für die drei gängigen PC-Plattformen Linux, MacOS und Windows.

Die kostenfreie Version unterscheidet sich nur in der maximal möglichen Platinenfläche und der Anzahl der Layer von den kostenpflichtigen Varianten. Sie beschränkt Platinenlayouts auf höchstens 80 Quadratzentimeter und maximal zwei Layer. Das sollte für die meisten Projekte im Hobbybereich genügen. Zum Vergleich: Ein Pi Zero W bringt es auf gut 20 cm², ein Compute Module auf 21 cm² und die großen RasPi-Modelle haben eine Platinenfläche von 59 cm².

Eagle installieren

Die kostenlose Variante der Eagle-Software laden Sie von der Homepage des Herstellers herunter. Wählen Sie auf der Download-Seite [2] die für Ihr Betriebssystem passende Version aus und speichern Sie sie in Ihrem Home-Verzeichnis. Wir beschreiben hier die Installation für Linux, für die anderen Betriebssysteme sollte es ähnlich funktionieren.

Die Benennung der Installationsdatei folgt dem Schema Autodesk_EAGLE_Version_English_Linux_64bit.tar.gz. Die Kommandos aus Listing 1 entpacken das Archiv und starten die Installation, auch wenn sich die Versionsnummer ändert.

$ tar xzf Autodesk_EAGLE*.tar.gz
$ cd eagle*
$ ./eagle

Bei Problemen mit der Software lohnt sich ein Blick in die Datei README. Der Autor etwa musste auf seinem System mit export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1 eine zusätzliche Umgebungsvariable setzen, um Eagle starten zu können. Vor dem Nutzen der Software müssen Sie den Lizenzbedingungen zustimmen und ein neues Kundenkonto erstellen, wozu Ihr Name und eine gültige E-Mail-Adresse genügen. Nach der Registrierung sehen Sie den Startbildschirm von Eagle (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der Startbildschirm der kostenlosen Variante von Eagle. Die zahlreichen Video-Anleitungen helfen bei den ersten Schritten mit dem Programm.

Tipps für den Einstieg

Für den Einstieg sollten Sie sich die grundsätzliche Bedienung über die Product Tour [3] auf der Homepage des Herstellers aneignen. Sie besteht aus einer Reihe kurzer Filme, die man sich an einem Stück oder auch einzeln ansehen kann. In etwa einer halben Stunde vermitteln die Videos ein ziemlich gutes Verständnis, wie Eagle funktioniert. Für speziellere Fragen lohnt sich ein Blick in die Online-Dokumentation [4]. Sollten Fragen offen bleiben, finden Sie im deutschsprachigen Eagle-Forum [5] schnelle Hilfe.

Eagle verwaltet alle Bauteile in Bibliotheken, von denen es eine große Anzahl gibt. Diverse davon sind bereits vorinstalliert, weitere lassen sich nachladen. Einige der Bibliotheken erscheinen allerdings schon allein aufgrund ihres Umfangs arg unübersichtlich: Über mehrere Verzeichnisse hinweg enthalten sie eine Unmenge an Bauteilen.

Gerade während der ersten Schritte mit Eagle beschleicht den Anwender schnell das Gefühl, kein einziges Bauteil zu finden. Besonders Widerstände oder Kondensatoren sind nicht leicht aufzuspüren. Die Tabelle “Wichtige Eagle-Bibliotheken” versucht, Ihnen hier die Orientierung zu erleichtern. Bauteile mit einer eindeutigen Kennung, wie etwa der beliebte Allzwecktransistor BC547B, lassen sich dagegen recht leicht mit der Suchfunktion lokalisieren.

Beispielprojekt

Als anschauliches Beispiel für die Platinenfertigung dient im Folgenden ein einfacher Wechselblinker. Als virtuelles Zuhause dafür müssen Sie zunächst ein neues Projekt erstellen, in dem Sie dann einen Schaltplan anlegen. In diesen Plan fügen Sie danach die in der Tabelle “Bauteilliste” aufgeführten Bauteile ein.