GPT-6 AstraでKiCad設計――電源入力ターミナルを小型品へ変更する
KiCadのパターン設計も、もうすぐ終わりです。配線が一通り進み、基板全体を仕上げる段階に入ってきました。
この段階でKiCadの3D表示を確認したところ、電源入力に使用していたターミナルが、想像していた以上に背の高い部品であることに気づきました。
回路図や部品表で型番だけを見ていると、部品の実際の大きさまでは、なかなかイメージできません。今回は3Dモデルを表示したことで、「この高さではケースにぶつかるのではないか」という問題が見えてきました。
そこでGPT-6 Astraに、より小型の電源入力ターミナルを調査させました。在庫も確認してもらい、採用部品の変更からフットプリント、周辺のパターン配線の修正まで行ってもらいました。
部品型番だけでは大きさを想像しにくい
回路設計中は、部品の型番、定格、ピン数、端子間隔などを確認します。
しかし、データシートに寸法が書かれていても、回路図上ではすべて同じような大きさのシンボルとして表示されます。そのため、実際の部品が基板上でどのくらいの面積を占めるのか、ケース内でどのくらいの高さになるのかは、回路図だけでは分かりにくいところがあります。
特にコネクタやターミナル、スイッチ、電解コンデンサなど、高さのある部品は注意が必要です。
今回使用していたのは、電源入力用のターミナルでした。回路図やPCBの平面表示では大きな問題に見えませんでしたが、3D表示に切り替えると、ほかの部品よりもかなり背が高いことが分かりました。
設計している基板はケースへ収める必要があります。このままではターミナルがケースに接触する可能性があると判断し、部品を変更することにしました。
KiCadの3D表示で問題に気づいた
今回の問題は、電気的な接続やDRCだけでは見つけられません。
回路図が正しく、フットプリントが部品に合っていて、PCB上で配線できていても、ケースに収まらなければ製品としては成立しません。
KiCadの3D表示では、3Dモデルが設定されている部品について、基板へ実装した状態に近い外観を確認できます。
今回も、基板全体を3D表示したことで、電源入力ターミナルの高さが目立ちました。型番や寸法表だけを見ていたときには強く意識していなかった問題です。
3D表示は見た目を確認するためだけではなく、次のような問題を発見するためにも使えます。
- ケースと部品の干渉
- コネクタの向き
- 部品同士の高さ関係
- ケーブルを挿抜するための空間
- 基板を重ねたときの干渉
- 基板端からの部品のはみ出し
ただし、3Dモデルそのものが正しい寸法で登録されていることが前提です。最終的には、データシートの寸法やケースの内寸とも照合する必要があります。
Astraに小型ターミナルを探してもらった
電源入力ターミナルを変更すると決めた後、GPT-6 Astraに次のような内容を依頼しました。
- 現在の部品より小型のターミナルを探す
- 基板上で使用できる形状か確認する
- 在庫情報を調べる
- 候補部品の寸法を比較する
- KiCadへ設定できるフットプリントを確認する
- 部品変更後の周辺配線を修正する
単に小さい部品であればよいわけではありません。
端子数、ピッチ、定格電流、定格電圧、接続する電線、実装方法など、電源入力用ターミナルとして必要な条件を満たす必要があります。また、部品が適切でも、実際に調達できなければ採用できません。
今回は、GPT-6 Astraに小型部品の候補と在庫情報を調べてもらいました。その結果を確認したうえで、変更する部品を決めました。
フットプリントと配線も変更が必要になった
電源入力ターミナルを別の部品へ変更すると、部品だけを置き換えて終わりとは限りません。
新しいターミナルでは、端子間隔、パッド寸法、穴径、外形などが変わる可能性があります。その場合、KiCadに設定しているフットプリントも変更しなければなりません。
さらに、フットプリントが変わると、端子の位置も変わります。すでに引いていた電源配線も、新しい端子位置に合わせて修正する必要があります。
今回はGPT-6 Astraが、採用部品の変更に加えて、フットプリントと周辺のパターン配線まで修正しました。
変更後は、新しいターミナルに合わせて部品位置と配線が調整され、基板設計へ反映されました。
このような終盤の部品変更は、手作業では意外に面倒です。部品情報を変更し、フットプリントを更新し、位置を調整して、既存の配線を引き直す必要があります。
今回のような範囲の明確な修正は、GPT-6 Astraが比較的素直に進めてくれる作業だと感じました。
AIが行った作業と人間が判断したこと
今回、GPT-6 Astraへ任せた主な作業は次のとおりです。
- 小型の電源入力ターミナルの調査
- 候補部品の寸法確認
- 在庫情報の確認
- KiCad上の採用部品の変更
- フットプリントの変更
- 部品位置の調整
- 周辺のパターン配線の修正
- 変更結果の報告
一方、人間側では、次の確認と判断を行いました。
- 3D表示を見て、既存部品の高さに問題があると判断する
- ケースとの干渉が起こる可能性を確認する
- ターミナルを小型品へ変更する方針を決める
- 候補部品が用途に合うか確認する
- Astraによる変更結果を確認する
- 修正後の設計を採用するか判断する
GPT-6 Astraが候補を探し、KiCadデータを修正できても、その部品が製品として適切かどうかを最終的に決めるのは設計者です。
特に電源入力部品では、外形だけでなく、電気定格や使用する電線との適合も確認する必要があります。
設計終盤の変更にも使えた
PCB設計の終盤で部品変更が発生すると、正直なところ少し気が重くなります。
回路図だけでなく、フットプリント、部品配置、配線、3D表示など、複数の箇所へ変更が影響するためです。
今回は、電源入力ターミナルを変更するという比較的限定された修正でした。変更対象と目的が明確だったこともあり、GPT-6 Astraは調査からパターン修正まで素直に進めてくれました。
すべての部品変更を無条件に任せられるわけではありませんが、今回のような作業では、かなり使えるようになっていると感じました。
特に助かったのは、単に代替部品を提案するだけでなく、その後のKiCadデータの変更まで続けて行えたことです。
3D表示とAstraを組み合わせる
今回の経験から、回路図とPCBの平面表示だけでなく、設計の途中や終盤で3D表示を確認することは重要だと改めて感じました。
部品型番だけでは分からなかったサイズ感を3D表示で確認し、問題が見つかればGPT-6 Astraに代替部品を調べてもらう。そのままフットプリントと配線まで修正させるという流れです。
今回の作業は、次のように整理できます。
- KiCadの3D表示で基板全体を確認する
- 電源入力ターミナルが高すぎることに気づく
- ケースと干渉する可能性があると人間が判断する
- Astraに小型品と在庫情報を調べてもらう
- 人間が候補部品を確認する
- Astraが部品、フットプリント、配置、配線を変更する
- 人間が3D表示とPCBデータを再確認する
回路図上では問題がなくても、実物の形状まで考えると変更が必要になることがあります。
今回、GPT-6 Astraを使うことで、設計終盤に発生した部品変更を比較的短時間で処理できました。細かな修正まで含めてKiCad設計へ反映できることは、実際の基板開発でかなり助かる機能だと感じています。
English Summary
This article describes how I used GPT-6 Astra to replace a power input terminal near the end of a KiCad PCB design.
The original terminal appeared acceptable in the schematic and the two-dimensional PCB layout. However, when I inspected the assembled board using KiCad’s 3D view, I found that the terminal was much taller than expected and might interfere with the enclosure.
I asked GPT-6 Astra to search for a smaller terminal, check dimensional and inventory information, and identify a suitable replacement candidate.
After I reviewed the candidate, Astra updated the component assignment, footprint, placement, and surrounding PCB routing. This was useful because replacing a component near the end of a board design can affect several parts of the KiCad data.
The AI handled the investigation and detailed modification work. The human designer identified the possible mechanical interference, decided that the component should be replaced, reviewed the candidate, and approved the final result.
This experience showed that KiCad’s 3D view is useful for finding mechanical issues that may not be obvious from a schematic or part number. Combining that review with GPT-6 Astra made it possible to investigate and implement the required change efficiently.
