Создание электрических принципиальных схем с использованием сапр. Проектирование печатных плат электронных устройств в сапр p-cad

Давным-давно, в далекой, далекой галактике, когда я еще работал в одной средне-бюджетной проектной организации, после очередной «n-цатой» по счету переделки проекта (в Автокаде) «с нуля», я решил: «С меня хватит!»

Здесь нужно сделать небольшое отступление для не-проектировщиков: чем ближе к концу проекта, тем больше усилий приходится тратить, переделывая проект, если задание от смежников изменилось. В 80% случаев –переделки т.н. «оформительские», т.е. рутинная работа: маркировка оборудования, подсчет всего оборудования, изделий, материалов и сведения их в спецификацию, составления кабельного журнала, формирования (отрисовки) принципиальных схем сети.

Т.е. мне резко понадобился специализированный САПР. Который бы автоматизировал процесс, сводя риск появления в проектной документации ошибок, вызванных действием так называемого «человеческого фактора», к минимуму.

С данной мыслью я обратился к начальству: «Доколе?!!» «Верхи», в данном случае дали ответ: «А где деньги, Зин?!». То бишь, потребовали обоснование рентабельности дополнительных вложений в ПО («скока, скока?!»), обучение персонала («Когда, блин?!») и т.д. После чего, я вместе с коллегой, провели небольшой анализ САПР’а для электриков, результаты анализа свели в таблицу:

В приведенной ниже таблице указаны наиболее распространенные САПР,
применяемые для выполнения электротехнической части проектов.

Название САПР			Область использования
		Автоматизированное проектирование силового
nanoCAD Электро		электрооборудования (ЭМ) и внутреннего
		гражданских объектов.
Project Studio CS Электрика
v.5

	Автоматизированное проектирование:
	* АЛЬФА СА: САПР Систем Автоматизации;
	* АЛЬФА СЭ: САПР Силовой Электрики
Альфа	(силовых питающих и распределительных сетей);
	* АЛЬФА НКУ: САПР Низковольтных
	Комплектных Устройств (НКУ), смешанных систем
	автоматики и электрики.
	Автоматизирует выполнение проектных работ по
	электроснабжению объектов.
	Состав программы:
	* Подсистема формирования схем
	электроснабжения объекта как в формате
	расстановки оборудования и прокладки ЛЭП на
WinELSO v 7.0	планах, так и формате схем распределительных
	устройств;
	* Подсистема выполнения электротехнических
	расчётов;
	* Подсистема выполнения светотехнических
	расчетов.
	Компас — электроосвещение: система
	электроосвещения жилых, общественных и
	промышленных зданий.
	КОМПАС-Электрик Express: система
	автоматизированного проектирования
	электрических схем и перечней элементов.
	КОМПАС-Электрик Pro: предназначена для
	автоматизации проектирования комплекта
	документов на электрооборудование объектов
Компас	производства на базе программируемых логических
	контроллеров (ПЛК).
	КОМПАС-Электрик Std: предназначена для
	автоматизации проектирования
	электрооборудования объектов производства. В
	качестве объектов производства могут выступать
	любые объекты, в которых для выполнения
	электрических связей используется проводной
	монтаж (низковольтные комплектные устройства
	(НКУ), системы релейной защиты и автоматики
	(РЗА), АСУ технологических процессов и т.д.).
	Автоматизированное проектирование внутреннего
MagiCAD Электроснабжение	электрического освещения и силового
	электроснабжения жилых, общественных и
	производственных зданий и сооружений.

	Приложение для проектирования освещения,
CADprofi	низковольтных систем, силовых установок,
	воздушных линий электропередачи, систем
	аварийной сигнализации.
	Подготовка электрических схем энергетических
МОДУС	объектов, схем релейной защиты, изображений
	щитов управления и панелей релейной защиты и
	автоматики.
	Автоматизированное выполнения проектов в частях
ЭЛЬФ	силового электрооборудования (ЭМ) и внутреннего
	электроосвещения (ЭО) промышленных и
	гражданских объектов строительства.
	Для проектирования КИПиА и АСУТП:
	* схема автоматизации
	* принципиальная электрическая схема
	* схема внешних соединений (проводок)
	* чертежи шкафов и панелей
	* конструкторская документация
	* план расположения оборудования
	Для проектирования энергетических схем:
E3.series	* главная схема
	* структурные схемы РЗА и АСУ
	* принципиальные схемы оборудования
	* чертежи шкафов
	* схемы силовой и информационной сетей
	* планы размещения оборудования
	* схемы логических блокировок
	Программа предназначена для проектирования
	систем электроснабжения, электрооборудования,
HTE	противопожарной и охранной сигнализации, систем
	контроля доступа и видеонаблюдения, систем связи
	и локальных компьютерных сетей.
AutoCAD® Electrical	Проектирование электрических систем управления.
	Предназначен для автоматизации проектных работ
CADElectro	при создании электрических систем управления на
	базе контактной аппаратуры и программируемых
	контроллеров.
CADdy++Электротехника	Проектирование принципиальных электрических
	схем.

Кроме выше перечисленных САПР, позволяющих автоматизировать проектирование электротехнической документации, многие крупные фирмы — производители э лектрооборудования, такие как Schneider Electric, ABB, Legrand, самостоятельно выпускают программное обеспечение, позволяющее автоматизировать проектирование низковольтных комплектных устройств — НКУ, сборка которых осуществляется на базе электротехнических изделий, выпускаемых данными фирмами.

Проанализировав область применения каждой из выше перечисленных САПР, мы с коллегой, отобрали для сравнения те системы, которые по роду деятельности подходят именно нам. Т.е. которые позволяют автоматизировать проектирование систем внутреннего электроосвещения и силового электрооборудования зданий, и сделали ценовой анализ, результаты которого приведены ниже. (сейчас цены изменились, т.к. исследование проводилось несколько лет назад, но соотношение цен осталось прежним):

Каждая из выше перечисленных САПР позволяет автоматизировать следующие этапы проектной работы:

расчет освещенности и автоматическая расстановка светильников в помещении;

расстановка оборудования и прокладка кабельных трасс; прокладка кабелей по кабельным трассам;

проведение всех необходимых электротехнических расчетов; выбор уставок защитных аппаратов и сечений кабелей;

и по результатам формирует следующие проектные документы:

планы расположения оборудования и прокладки кабельных трасс; принципиальные схемы распределительной и питающей сетей; спецификация оборудования, изделий и материалов;

кабельный журнал; таблицы групповых щитков; отчеты с результатами светотехнических и электротехнических расчетов.

Как видно, основное отличие САПР заключается в наличии и типе базовой платформы.
Большинство систем автоматизированного проектирования электротехнических разделов проектной документации выполнены на базе программы AutoCAD, что объясняется широким распространением данной программы в организациях, занимающихся проектной деятельностью.

Использование программы AutoCAD в качестве базовой платформы САПР делает возможным взаимодействие проектировщиков-смежников различных предприятий, независимо от того, какая система автоматизированного проектирования используется для работы в той или иной организации, но в тоже время, как видно из таблицы, увеличивает стоимость внедрения САПР.

Системой автоматизированного проектирования, имеющей в качестве базовой платформы собственное графическое ядро, является nanoCAD Электро, что существенно снижает стоимость ее приобретения и использования. К тому же, данная программа, как и программа AutoCAD, поддерживает формат DWG. Наличие собственного графического ядра делает nanoCAD Электро независимым от других графических систем, а поддержка формата DWG способствует обмену информацией со смежниками и заказчиками.

Кроме того в таблице приведена для сравнения система CADprofi v 7.1, использование которой для автоматизированного проектирования требует установки программы Bricscad, являющейся альтернативной DWG САПР платформой.

После покупки программного продукта САПР его необходимо внедрить:

Нужно установить и настроить: библиотеки материалов, шаблоны, базу данных стандартных изделий и документов; базу данных специфических элементов, соответствующих потребностям конкретной проектной организации и не внесеных в стандартную базу данных.

Нужно научиться эффективно работать в системе, функциональные возможности которой столь широки, что самостоятельное освоение базовых возможностей без методического понимания системы в целом потребует ощутимых временных затрат.

Разобраться в интерфейсе программы, поскольку, чем более специализированная программа, тем больше в ней «незадокументированных» подробностей.

Научиться отличать «баг» от «фичи». И использовать (или нейтрализовать) их в своей работе.

Все вышеперечисленные факторы определяют потребность пользователя в поддержке со стороны производителя, так называемой технической поддержке.
Техническая поддержка снимает большинство вопросов, связанных с настройкой и эксплуатацией программных продуктов.
Формы технической поддержки могут быть самыми разными: обновление версий программного продукта, проведение обучения, проведение консультаций:

в офисе поставщика; с выездом специалиста по техподдержке непосредственно в проектную организацию; по телефону; по электронной почте; в онлайн режиме.

Для получения некоторых видов технической поддержки требуется выполнение специальных условий. Так, например, для получения консультаций специалиста в онлайн режиме необходимо: наличие на рабочем месте проектировщика наушников и микрофона; настройка удаленного доступа для разработчиков САПР; желание разработчиков настроить программу под корпоративные стандарты проектной организации.

Т.е, при определении стоимости внедрения системы автоматизированного проектирования необходимо учитывать: и цену самой САПР, и цену программного обеспечения, являющегося для САПР базовой платформой, и расходы на техническую поддержку.
Причем, на мой взгляд, определяющим фактором, для конечного пользователя, здесь является наличие именно технической поддержки. Т.е. перед покупкой спецПО нужно убедиться, есть ли у разработчика достаточно ресурсов для осуществления технической поддержки, в нужных для пользователя масштабах. (Конечно, идеальный вариант, это знание логина скайпа техподдержки…?).

При этом техническая поддержка необходима не только на период освоения инженерами-проектировщиками нового для них программного продукта, которым является система автоматизированного проектирования, но и на все последующее время эксплуатации САПР.
Исходя из вышеизложенного, мы с коллегой остановились на программе: nanoCAD Электро. На первом этапе, руководствовались, конечно, ценой.

После предоставленных материалов, руководство фирмы отказалось обновлять ПО, мотивируя это тем, что в материалах не указаны сроки освоения ПО, а также выгода от освоения программы. Сейчас, спустя три года после начала работы в программе могу сказать:
1. Для первоначального освоения программы понадобиться от 2-х месяцев. (это если осваивать одному, причем с нуля)
2. Дата выхода на «рабочий» режим проектирования: полгода, что объясняется следующими факторами: созданием собственной базы данных, корректировкой шаблонов к корпоративным требованиям, и самое главное: психологической адаптацией к программе.
3. Экономия времени, при проектировании составляет от 0 до 50%, в зависимости от проекта и квалификации пользователя. В основном, конечно, зависит от пользователя.

4. Экономия при корректировке: по собственному опыту: неделю назад корректировал проект. Если делать вручную, то у меня заняло бы это неделю (5 р.д.), а программе nanoCAD Электро это заняло 1,5 дня.

Все эти данные указаны, при условии сохранения КАЧЕСТВА проектных работ.

Цель работы

Освоить возможности системы автоматизированного проектирования PCAD 2001 в сфере создания электрический принципиальных схем.

Ход работы

Проектирование схемы электрической принципиальной было осуществлено в системе автоматизированного проектирования PCAD 2001.

В ходе проектирования схемы электрической принципиальной была использована программа PCAD Schematic.

ПОСТРОЕНИЕ ЧЕРТЕЖА СХЕМЫ

Построение схемы электрической принципиальной выполняется с помощью манипулятора "мышь", перемещаемого по горизонтальной поверхности рабочего стола; при этом на экране дисплея синхронно перемещается курсор в виде креста.. Удобной особенностью использования мыши в среде PCAD 2001 является доступность функций скроллинга и маштабирования схемы.

СОЗДАНИЕ СХЕМЫ

Схемы конструируются из символов. Создание схемы представляет собой процесс визуального размещения компонентов на рабочей области и соединение их друг с другом.

Можно также создать чертежный файл, содержащий графическую информацию, которая может быть использована для получения чертежа схемы. Размещение компонентов устанавливается при помощи команды Вставка / компонент. При этом система открывает активную библиотеку, которая содержит УГО компонентов.

Созданием библиотек компонентов в P-CAD 2001 занимается менеджер библиотек Library Executive. В системе P-CAD 2001 есть возможность создавать интегрированные библиотеки компонентов. В такую библиотеку заносятся данные трёх типов: текстовая информация о компонентах (components), УГО (symbols) и изображения корпусов компонентов (patterns). Графика корпусов и УГО создаётся в графических редакторах P-CAD Schematic и P-CAD PCB или в специальных редакторах Symbol Editor и Pattern Editor. Два последних аналогичны редакторам схем и печатных плат, в набор команд которых оставлены только те команды, которые необходимы для создания УГО и конструктивов компонентов, и добавлены так называемые мастера образцов и символов. Другая важная особенность Symbol Editor и Pattern Editor – возможность непосредственного редактирования УГО/конструктивов компонентов. Кроме этого в Library Executive включены команды поиска компонентов в библиотеках по заданному набору атрибутам.

После выбора компонента следует разместить его на рабочем поле. При этом можно управлять ориентацией элемента, устанавливать режим зеркального отображения и т. д.

После установки элемента имеется возможность размножить его при помощи команды копирования / вставки из буфера обмена.

Для проведения соединений используется команда вставка / проводник. При проведении указываются начальная и конечная точка. Неподсоединенные контакты микросхем отмечаются диагональным крестиком. Для соединения двух цепей необходимо сделать их глобальными, а затем присвоить идентичные имена, соединив с шиной.

Для обозначения элементов используется команда свойства из контектного меню (активируется при нажатии правой кнопки мыши на соответствующий элемент). Далее задается его обозначение.

Сохранение данных в файл и загрузка из файла осуществляются при помощи команд из меню Файл. Схема сохраняется в формате системы PCAD 2001 и имеет расширение sch.

Вывод: В ходе проделанной работы была освоена программа PCAD 2001 Schematic, являющаяся частью САПР PCAD 2001 и предназначенной для построения схем электрических принципиальных.

Разработка принципиальных электрических схем в ElectriCS Pro 7

Михаил Чуйков
Ведущий специалист, команда разработчиков ElectriCS Pro
Светлана Капитанова
Специалист по маркетингу, команда разработчиков ElectriCS Pro

При разработке систем управления одним из основных документов проектной документации является принципиальная схема. Именно она определяет основной состав компонентов электрооборудования и взаимосвязей между ними. Принципиальная схема — фундамент электротехнического проекта, и от правильного ее выполнения зависит дальнейшее выполнение монтажных схем, схем соединений и всей сопроводительной документации. Рассмотрим выполнение принципиальных схем в системе ElectriCS Pro 7.

Для проектирования схем ElectriCS Pro использует графический редактор AutoCAD или nanoCAD. При этом удачно совмещается вся мощь инструментов графического редактора и дополнительные специализированные команды проектирования схем. Следует отметить, что для пользователей, которые привыкли работать в «чистом» AutoCAD, переход на проектирование в ElectriCS Pro происходит достаточно легко: свою коллекцию элементов пользователь может сохранить в библиотеке ElectriCS Pro и сразу же использовать на схеме.

Документ «Схема электрическая принципиальная»

В дереве проектной документации папка с принципиальными схемами имеет набор атрибутов, которые используются в основной надписи на листах схемы. Количество атрибутов и правила их заполнения являются настраиваемыми (рис. 1).

Листы принципиальной схемы представлены в виде списка с указанием формата листа с возможностью функции предварительного просмотра. В списке можно создать новый лист схемы, открыть его или удалить (рис. 2).

Если вы дважды щелкнете мышкой по номеру листа, он откроется в окне графического редактора. В графическом редакторе справа от схемы добавлена панель менеджера, на закладках которой представлены все объекты проекта. Также добавлены дополнительные панели инструментов и меню ElectriCS Pro (рис. 3).

Создание и размещение на схеме электрических устройств

В диалоге создания электрического устройства указываются: его буквенно-позиционное обозначение, шкаф, в котором оно расположено, система. Если в диалоге указать тип по базе изделий, то у устройства будет сформирован элементный состав, автоматически подставится префикс обозначения и следующий свободный порядковый номер (например, у автоматического выключателя сформируется QF3, если в проекте уже были QF1 и QF2). При создании устройства проверяется уникальность его обозначения, в проекте не может быть двух устройств с одинаковым обозначением (рис. 4).

После создания устройство отобразится в менеджере. Для каждого устройства выводится элементный состав в виде условно-графических обозначений (УГО), при этом УГО, которые еще не размещены на схеме, помечаются зелеными маркерами в левом верхнем углу. Размещение элемента на схеме производится стягиванием соответствующего УГО с панели менеджера на поле схемы. Автоматически проставляется маркировка контактов и обозначение элемента. Контакты, не имеющие подключения, отмечаются маркером на схеме в виде сиреневых квадратов (рис. 5).

В ElectriCS Pro используются УГО двух типов: статические и динамические. Статические УГО содержатся в библиотеке УГО и представляют собой элементы, графика которых не отличается от проекта к проекту, от листа к листу: катушки, контакты реле, двигатели и т.д. Но есть и другой вид электрических устройств, которые на схемах отображаются в виде таблиц контактов и имеют переменный внешний вид: разъемы, блоки управления, контроллеры, частотные преобразователи и т.д. Как правило, при использовании динамических УГО на схему выводятся только задействованные контакты (рис. 6).

Работа с электрическими связями (ЭС)

Удобный инструмент отрисовки позволяет задавать связи между контактами буквально двумя щелчками мыши, связь выстраивается с изломом. Номер связи присваивается автоматически, по порядку следующий из свободных (рис. 7).

Когда же на принципиальную схему наносится элемент устройства, который уже размещен на другом листе схемы и имеет подключения, то от его выводов автоматически отрисуются уже подключенные электрические связи в виде отрезков.

Если пользователь при создании новой связи указал номер уже существующей электрической связи, то программа покажет сообщение-предупреждение, что ЭС с указанным обозначением уже существует, и предложит объединить связи. Так могут объединяться электрические связи, графически разнесенные на одном листе схемы или расположенные на разных листах схемы.

При «подтягивании» одной связи к другой они автоматически объединяются. Существует также обратная операция — разделения электрической связи (рис. 8).

Рис. 8. Пересечение связей и их объединение. На пересечении связей можно установить разрыв

Следует отметить, что ElectriCS Pro позволяет при необходимости на один вывод устройства подключать две электрические связи с разными номерами (рис. 9).

При перемещении элементов подключенных устройств связи от контактов не отрываются, а вытягиваются, то есть если была задана связь между контактами, то программа обеспечивает целостность связей независимо от расположения элементов на листе схемы (рис. 10).

Для удобства работы с электрическими связями программа ElectriCS Pro предоставляет возможность отрисовки групповых линий связи, в том числе соединение линиями связи сопоставленных друг с другом контактов, создания изломов на линиях и другие полезные команды.

Для отображения перехода электрической связи на другой лист схемы используется несколько типов переходов:

• на следующий (или предыдущий) лист схемы, где отображается данная связь;
• на заданный лист схемы;
• на контакт электрического устройства и т.д.

Для каждого типа перехода можно задать УГО и набор атрибутов. При изменении нумерации листов или обозначения устройства, на контакт которого ссылается переход, атрибуты перехода пересчитываются автоматически (рис. 11).

Копирование фрагментов схем

Копирование фрагмента схемы применяется при наличии в схеме повторяющихся типовых фрагментов. Достаточно выделить любую часть схемы и скопировать ее для вставки на данный лист либо на другой лист схемы. Также фрагмент может быть вставлен в другой проект. При вставке фрагмента автоматически создаются новые электрические устройства такого же типа, что и исходные, а также новые связи (рис. 12).

Перечень элементов схемы электрической принципиальной

Табличный отчет «Перечень элементов» генерируется программой ElectriCS Pro автоматически по данным с принципиальной схемы. Отчет можно получить отдельным документом в формате PDF, RTF, XLS, HTML, DWG, TXT или разместить на листе принципиальной схемы.

В комплект поставки ElectriCS Pro включено несколько вариантов перечня элементов: с зонами и без зон, с основной надписью по ЕСКД или СПДС. Модуль «Мастер отчетов» позволяет пользователю самостоятельно модифицировать отчет (рис. 13).

В заключение следует отметить, что в статье рассматривались только основные моменты отрисовки принципиальных схем в среде ElectriCS Pro. Программа является многофункциональной и гибкой как в плане настроек, так и в последовательности разработки схемы. ElectriCS Pro предоставляет пользователю достаточный набор инструментов для создания любых многолинейных принципиальных схем. При этом качество проектирования существенно повышается за счет сокращения числа ошибок проектировщика.

1 ElectriCS Pro содержит настраиваемую систему обозначений электротехнических компонентов, использование которой позволяет выпускать схемы практически под любой стандарт проектирования. Например, если в одном проекте в разных шкафах допускается наличие одинаковых обозначений у электрических устройств и связей (то есть шкафы являются идентичными), то в этом случае в настройках указывается, что на уникальность обозначения компонента также влияет обозначение шкафа, где расположены данные элементы.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование печатных плат электронных устройств в САПР P-CAD

• Введение
• 1. Общие сведения о системе проектирования P-CAD
• 1.1 Функциональные возможности и структур системы P-CAD
• 1.2 Этапы проектирования печатной платы в системе P-CAD
• 2. Создание принципиальной электрической схемы устройства управления цикловыми промышленными роботами
• 2.1 Описание принципиальной электрической схемы
• 2.2 Общие сведения о графическом редакторе Schematic
• 2.3 Создание принципиальной электрической схемы P-CAD 2004
• 2.4 Проверка схемы и отображение ошибок
• 2.5 Генерация списка соединений
• 3. Создание печатной платы устройства
• 3.1 Основные сведения о редакторе PCB
• 3.2 Трассировка печатной платы
• 3.3 Автоматическая трассировка
• 3.4 Проверка печатной платы на ошибки
• 4. Схемотехническое моделирование
• 4.1 Общие сведения о процессе моделирования в P-CAD 2004
• 4.2 Моделирование участка схемы модуля логического
• 5. Разработка методического указания по использованию САПР P-CAD 2004
• 6. Безопасность и экологичность работы
• 6.1 Анализ вредных и опасных факторов
• 6.2 Производственная санитария
• 6.3 Техника безопасности
• 6.4 Охрана окружающей среды
• 6.4.1 Загрязнение атмосферного воздуха
• 6.4.2 Загрязнение гидросферы
• 7. Технико-экономическое обоснование
• 7.1 Планирование комплекса работ
• 7.2 Расчёт затрат на разработку
• 7.3 Расчёт предполагаемой цены разработки
• 7.4 Оценка организационной эффективности проекта
• Заключение
• Conclusion
• Перечень используемых источников
• Приложение А
• Приложение Б
• Приложение В

Введение

Целью работы является проектирование с помощью программного продукта P-CAD 2004 печатных плат четырёх электронных устройств, в том числе печатной платы модуля логического устройства управления цикловыми роботами, апробация средств моделирования P-CAD 2004 Mixed-Circuit-Simulator на примере части А схемы модуля логического и разработка методических указаний для проектирования печатных плат электронных устройств и моделирование в САПР P-CAD 2004.

При этом будут решены задачи создания принципиальной электронной схемы и печатной платы устройства, а также задача моделирования.

Для удобства пользователя будут разработаны методические указания по использованию схемного редактора, редактора печатных плат и программы моделирования, которое можно рекомендовать к применению в учебных заведениях в помощь для освоения данного программного продукта.

1. Общие сведения о системе проектирования P-CAD

1.1 Функциональные возможности и структур системы P-C AD

Система P-CAD предназначена для сквозного проектирования аналоговых цифровых и аналого-цифровых устройств. Данная система позволяет выполнять полный цикл проектирования печатных плат, включающий создание условных графических обозначений (УГО) электрорадиоэлементов, ввод и редактирование электрических схем, упаковку схем на печатную плату, ручное и интерактивное размещение компонентов на плате, ручную, интерактивную и автоматическую трассировку проводников, контроль ошибок в схеме и печатной плате, смешанное аналого-цифровое моделирование и выпуск конструкторско-технологической документации.

Ввод схемы начинается с размещения на рабочем поле УГО компонентови линий групповой связи. Далее выводы компонентов соединяются проводниками.При необходимости отдельные сегменты цепей, расположенные на разных листах и не имеющие прямого физического контакта, объединяются специальными элементами - портами.Отредактированная схема проверяется на наличие ошибоки создается список компонентов и соединенийдля передачи в редактор печатных плат.

Проектирование печатной платы производится в графическом редакторе РСВ. Для этого к редактору печатных плат РСВ предварительно подключаются необходимые библиотеки,и настраивается его конфигурация. Начинается проектирование печатной платы с загрузки списка соединений (упаковочный файл), созданного в схемном редакторе. При этом на рабочем поле появляются группы компонентов с индикацией электрических связей между ними.

Далее в ручном режиме размещаются компоненты на поверхности печатной платы с учетом общей компоновки изделия, электрических, механических и тепловых связей между ними. При этом используются инструменты перемещения (Move), вращения (Rotate) и выравнивания (Align) компонентов и их атрибутов.

Раскладка проводникови металлизированных областейпроводится в ручном, интерактивном или автоматическом режимах в зависимости от назначения платы и условий производства.

После окончания трассировки проект обязательно проверяется на наличие ошибок и нарушений технологических норм, проект редактируется с учетом результатов проверки.

На заключительном этапе с учетом конкретного производства готовятся файлы для изготовления шаблонов и сверловочные файлы для сверления монтажных, переходных и крепежных отверстий и проект передается в производство.

2. Создание принципиальной электрической схемы устройства управления цикловыми промышленными роботами

2.1 Описание принципиальной электрической схемы

Проектируемый модуль логический используется в системе управления цикловыми промышленными роботами. Он формирует управляющие воздействия и контролирует выполнение сформированных команд.

Данный модуль на выходе формирует следующие сигналы:

· адрес модуля ввода/вывода (А0-А3);

· данные (Д0-Д15);

· сигнал «ВВОД»;

· сигнал «ВЫВОД».

Микроконтроллер D1 имеет следующие выводы:

PSEN - разрешение внешней памяти программ; выдается только при обращении к внешнему ПЗУ;

ЕА -- отключение внутренней программной памяти; уровень 0 на этом входе заставляет микроконтроллер выполнять программу только внешней ПЗУ; игнорируя внутреннюю (если последняя имеется);

RST -- вход общего сброса микроконтроллера;

XTAL1, XTAL2 -- выводы для подключения кварцевого резонатора (необходимы для задания рабочей частоты микроконтроллера);

P0 -- восьми битный двунаправленный порт ввода-вывода информации: при работе с внешними ОЗУ и ПЗУ по линиям порта в режиме временного мультиплексирования выдается адрес внешней памяти, после чего осуществляется передача или прием данных;

P1 -- восьми битный квази двунаправленный порт ввода/вывода: каждый разряд порта может быть запрограммирован как на ввод, так и на вывод информации, независимо от состояния других разрядов;

P2 -- восьми битный квази двунаправленный порт, аналогичный Р1; кроме того, выводы этого порта используются для выдачи адресной информации при обращении к внешней памяти программ или данных (если используется 16-битовая адресация последней). Выводы порта используются при программировании 8751 для ввода в микроконтроллер старших разрядов адреса;

РЗ -- восьми битный квази двунаправленный порт, аналогичный. Р1; кроме того, выводы этого порта могут выполнять ряд альтернативных функций, которые используются при работе таймеров, порта последовательного ввода-вывода, контроллера прерываний, и внешней памяти программ и данных.

Работа со внешней ОЗУ

1) Чтение из ОЗУ

Микроконтроллер формирует логическую единицу на выводе P1.7. Тем самым включает микросхему ОЗУ. Затем микроконтроллер формирует тринадцатиразрядный адрес. Первые восемь разрядов адреса формируются на порту P0. Оставшиеся пять - на выводах P1.0-P1.4. По сигналу чтение, сформированному на выводе P3.7, двунаправленный формирователь D4 переключается на передачу данных от ОЗУ к микроконтроллеру, а ОЗУ отсылает данные, хранящиеся в ячейке памяти по адресу, сформированному микроконтроллером. Данные из ОЗУ поступают на выход микроконтроллера P.0.

2) Запись в ОЗУ

Микроконтроллер формирует логическую единицу на выводе P1.7. Тем самым включает микросхему ОЗУ. Затем микроконтроллер формирует тринадцатиразрядный адрес. Первые восемь разрядов адреса формируются на порту P0. Разделение адреса и данных происходит по средствам регистра D6, на который подается сигнал микроконтроллера ALE (сигнал адреса внешней памяти). Оставшиеся пять формируются на выводах P1.0-P1.4. По сигналу чтение, сформированному на выводе P3.7, двунаправленный формирователь D4 переключается на передачу данных из микроконтроллера в ОЗУ. Данные записываются в ячейку памяти ОЗУ по адресу, сформированному микроконтроллером.

Вывод данных на исполнительные механизмы

На выходе модуля логического должны быть сформированы шестнадцать разрядов данных. Микроконтроллер за один машинный цикл может сформировать только восемь. Поэтому в модуле логическом данные формируются в два этапа: вначале старший байт, затем младший. По сигналу с вывода микроконтроллера P3.7 двунаправленный формирователь D4 переключается в режим передачи данных из микроконтроллера. Для записи старшего байта данных в регистр D7 необходимо включить этот регистр. Для этого на дешифратор D3 подаются следующие сигналы с микроконтроллера:

На выводе P1.7 формируется логический ноль, таким образом микроконтроллер включает дешифратор;

На выводе P3.6 формируется сигнал запись (логическая единица);

На выводах P1.5 и P1.6 формируется комбинация логических нулей и единиц (для регистра D7 на P1.6 и P1.7 формируется комбинация логических нулей).

На порту P0 микроконтроллера формируется старший байт данных, который передается через двунаправленный формирователь D4 и записывается в регистр D7.

Аналогичная процедура используется для формирования и записи в регистре D8 младшего байта данных. Отличие состоит в комбинации на выводах P1.5 и P1.6 (для регистра D8 на P1.6 формируется логический ноль, а на P1.7 логическая единица).

После того, как сформированы шестнадцать разрядов данных, на выводах P2.0 - P2.3 формируется адрес модуля вывода, который, проходя через однонаправленный формирователь D11, усиливается и передается по шине адреса к модулям вывода.

Последним этапом является формирование на выводе P2.5 сигнала «ВЫВОД». По сигналу «ВЫВОД» открываются микросхемы D12 и D13 и шестнадцать разрядов данных усиливаются и передаются по шине данных к модулям вывода.

Ввод данных с исполнительных механизмов

На выводах P2.0 - P2.3 микроконтроллера формируется адрес модуля ввода, который усиливается однонаправленным формирователем и передается по шине адреса к модулям ввода.

На выводе P2.4 формируется сигнал «ВВОД», который также однонаправленным формирователем и передается к модулям ввода. Одновременно с этим, сигнал «ВВОД» включает регистры D9 и D10, в которые записываются шестнадцать разрядов данных, пришедших с модуля ввода.

Прием шестнадцати разрядов микроконтроллером так же, как и передача, осуществляется в два этапа. Вначале принимается старший байт, затем младший.

Двунаправленный формирователь D4 включается на передачу данных к микроконтроллеру. При помощи дешифратора включается однонаправленный формирователь D14 и старший байт данных поступает на порт P0 микроконтроллера.

Аналогично вводится младший байт данных.

2.2 Общие сведения о графическом редакторе Schematic

Создание принципиальной схемы в P-CAD осуществляется в схемном редакторе Schematic. Окно данного редактора показано на рисунке 1.

Рисунок 1 - Экран схемного редактора

Основными элементами рабочего экрана редактора схем является главное меню, верхняя и левая инструментальные панели и рабочее поле.

Верхняя и левая панели содержат пиктограммы для вызова наиболее употребления команд. Назначение пиктограмм и команд приведено в таблице 1.

Таблица 1 Назначение пиктограмм

Пиктограмма	Эквивалентная команда меню
	Place/Part (разместить элемент)
	Place/Wire (разместить цепь)
	Place/Bus (разместить шину)
	Place/Port (разместить порт)
	Place/Pin (разместить вывод)
	Place/Line (разместить линию)
	Place/Arc (разместить дугу)
	Place/Polygon (разместить полигон)
	Place/Text (разместить текст)

В нижней части экрана расположена строка подсказки, куда выводятся сообщения системы о необходимых действиях пользователя и статусная строка, отображающая координаты курсора (246.380; 581.660), тип сетки (Abs) и её шаг (2.540), текущую толщину линий (0.762), название текущей страницы. Окно в статусе команд доступно для редактирования.

Настройка проекта происходит в меню Option. Конфигурации (размер листа схемы, система единиц измерения, допустимы углы ориентации линий и цепей, режим автосохранения и т.д.) устанавливаются в диалоговом окне Options | Configure (рисунок 2).

Рисунок 2 - Окно команды Options Configure

В данном окне выбирается необходимый размер рабочей зоны (Workspace Size). Установки флажков А4-А0 приведут к установке европейского формата, флажки A,B,C,D,E соответствуют американскому стандарту.

Также возможно размер рабочей зоны установить самостоятельно, установив флажок User. Единицы измерения выбираются в разделе Units.

Для облегчения работы все элементы схемы на рабочем поле привязываются к узлам специальной сетки. Параметры сетки (расстояние между узлами, вид сетки, её тип) устанавливаются по команде Options Grid (окно данной команды представлено на рисунке 3)

Рисунок 3 - Установка параметров сетки

Шаг сетки устанавливается в поле ввода (Grid Spacing). Вид отображения сетки устанавливается в группе Visible Grid Stile (Стиль видимой сетки): в виде точек (Dotted); в виде вертикальных и горизонтальных линий (Hatched).

Тип сетки устанавливается в группе Mode (Режим). Сетка может быть абсолютной (Absolute) либо относительной (Relative). Абсолютная сетка имеет начало координат в левом нижнем углу рабочего поля, а относительная - в точке с координатами, указанными в группе Relative Grid Origin (Начало относительной сетки), или в точке, отмеченной пользователем щелчком левой кнопки мыши при установленном флажке Prompt for Origin (Установка начала координат).

В диалоговом окне Options Display (установка параметров экрана) настраиваются элементы рабочего поля, в том числе их цветовое оформление. Данные настройки носят эстетический характер и на работу программы не влияют (рисунок 4).

Рисунок 4 - Установка параметров экрана

2.3 Создание принципиальной электрической схемы P-C AD 2004

Перед вводом и размещением компонентов на схеме необходимо подключить библиотеки с необходимыми компонентами. Для этого в меню Library выбирают настройки библиотеки (Library Setup), в которых устанавливаются необходимые библиотеки.

Размещение компонентов осуществляется по команде Place | Part или нажатием соответствующей пиктограммы (таблица 1). Диалоговое окно данной команды показано на рисунке 5.

Рисунок 5 - Выбор компонента из библиотеки

Для работы с обозначениями близкими к российским стандартам необходимо выбрать вариант графики IEEE.

В списке Library отображаются подключенные библиотеки. Существует возможность добавления библиотек, не выходя из данного меню (кнопка Library Setup).

Размещение символа компонента выполняется нажатием кнопки мыши в необходимой точке рабочего поля.

Для перемещения компонента его необходимо выделить с помощью. Нажатием клавиши можно поворачивать компонент на угол 90 градусов; с помощью клавиши создавать его зеркальное отображение.

Также возможно копирование компонента или группы компонентов путём удерживания клавиши Ctrl и перемещением мыши.

После размещения всех компонентов, между ними проводятся соединения. Соединение осуществляется проведением цепей и линиями групповой связи (далее шинами).

По команде Place | Wire (соответствующая пиктограмма в таблице 1) проводятся цепи. Щелчком левой кнопки мыши фиксируется начальная точка цепи. Каждое нажатие левой клавиши мыши фиксирует точку излома. Завершение ввода цепи осуществляется нажатием правой кнопки мыши..

Так как на схеме преобладают вертикальные и горизонтальные цепи, в меню Options | Configure достаточно установить режим ортогональности 90/90 Line-Line.

Электрическое соединение пересекающихся цепей обозначается точкой Junction, которая автоматически проставляется на Т-образных соединениях.

Выбор команды Place | Bus активизирует режим вывода шины. Щелчком левой кнопки мыши отмечается начальная точка и точка излома шины, построение которой завершается нажатием правой кнопки мыши или клавиши Escape.

Для соединения цепей и шины необходимо сначала разместить шину, а затем к ней подсоединить необходимые цепи.

2.4 Проверка схемы и отображение ошибок

Созданная схема в редакторе Schematic должна быть проверена на наличие ошибок, так как при наличии таковых проектирование ПП не может быть произведено. После устранения недостатков можно приступать к проектированию ПП.

Для отображения ошибок на схеме в опциях дисплея (Options Display) на вкладке Miscellaneous (Разное) в группе ERC Errors устанавливается режим отображения выявленных ошибок схемы. При выборе переключателя Show (Показать) обнаруженные ошибки указываются на схеме специальным индикатором (рисунок 6)

Рисунок 6 - Индикатор ошибки

В поле ввода Size (Размер) этой группы можно задать размер индикатора ошибки, который может варьироваться в пределах от 0.025 до 10 мм.

Проверка схемы на ошибки осуществляется по команде Utils | ERC (Electrical Rules Check). В меню данной команды (рисунок 7) задаётся перечень проверок, результаты которых приводятся в текстовом отчёте.

Рисунок 7 - Настройка конфигурации ERC

Список проверяемых ошибок приведён в таблице 2.

Таблица 2 Правила проверки схем

Правило проверки	Что проверяется
Single Node Nets	Цепи, имеющие единственный узел
	Цепи, не имеющие узлов
Electrical Rules	Электрические ошибки, когда соединяются выводы несовместимых типов, например, выход логической микросхемы подключается к источнику питания
Unconnected Pins	Неподключенные выводы символов
Unconnected Wires	Неподключенные сегменты цепей
Bus/Net Rules	Входящие в состав шины цепи встречаются только один раз или к шине не подходит ни одного провода
	Компоненты, расположенные поверх других компонентов
Net Connectivity Rules	Неправильное подключение цепей "земли" и питания
	Ошибки в создании иерархических проектов

Для просмотра отчёта об ошибках необходимо включить опцию View Report (просмотр отчёта), для индикации ошибок на схеме - Annotate Errors. Приоритет ошибок устанавливается в окне Severity Levels (Ранжирование ошибок): электрический плата модуль

- Errors - ошибка;

- Warning - предупреждение;

- Ignored - игнорирование ошибки.

После ввода необходимой конфигурации при нажатии ОК создаётся отчёт об ошибках и заносится в файл с расширением *.erc.

2.5 Генерация списка соединений

Важным этапом работы со схемой является получение списка соединения компонентов, который может быть использован в редакторе печатных плат для трассировки проводников. Список соединений включает в себя список компонентов и цепей с указанием номеров выводов компонентов, к которым они подключены. Данный список используется для так называемой процедуры «упаковки схемы на печатную плату» - размещения на поле печатной платы корпусов компонентов с указанием их электрических связей согласно принципиальной схеме.

Для создания списка в меню Utils необходимо выбрать Generate Netlist (Генерация соединений) (рисунок 8).

Рисунок 8 - Выбор формата списка соединений

В данном окне в списке Netlist Format (формат списка соединений) выбирается формат списка соединений: P-CAD ASCII, Tango, FutureNet Netlist, FutureNet Pinlist, Master Design,Edif 2.0.0, PSpice, XSpice. Для разработки ПП с помощью графического редактора PCB выбирается формат P-CAD ASCII. Нажав кнопку Netlist Filename (Имя файла списка цепей), необходимо выбрать файл списка соединений.

Активация функции Include Library Information позволяет включить в файл списка соединений (только для формата P-CAD ASCII) информацию необходимую для составления с помощью Library Manager библиотеки символов компонентов, находящихся в данном проекте (по команде Library | Translate). Для разработки печатной платы данная информация не используется.

3. Создание печатной платы устройства

3.1 Основные сведения о редакторе PCB

Графический редактор P-CAD РСВ предназначен для выполнения работ, связанных с технологией разработки и конструирования узлов печатных плат. Он позволяет упаковывать схемы на плату, задавать физические размеры платы, ширину проводников и величину индивидуальных зазоров для разных проводников, задавать размеры контактных площадок и диаметры переходных отверстий, экранные слои. Редактор позволяет проводить ручную, интерактивную и автоматическую трассировку проводников и формировать управляющие файлы для технологического оборудования.

Данный графический редактор имеет такой же интерфейс, как и Schematic. Различие в обозначении некоторых пиктограмм. Окно редактора PCB представлено на рисунке 9.

Рисунок 9 - Экран графического редактора PCB

Таблица 3 Назначение пиктограмм редактора PCB

Пиктограм.	Эквивалентная команда	Пиктограм.	Эквивалентная команда
	Place/Component (разместить элемент)		Place/Text (разместить текст)
	Place/Connection (ввести электрическую связь)		Place/Attribute (разместить атрибут)
	Place/Pad (разместить стек контактных площадок)		Place/Field (разместить строку данных)
	Place Via (разместить переходные отверстия)		Place/Dimension (проставить размер)
	Place/Line (разместить линию)		Rote/Manual (провести проводники вручную)
	Place/Arc (разместить дугу)		Rout/Miter (сгладить изгиб проводника)
	Place/Polygon (разместить закрашенный полигон, не обладающий электрическими свойствами)		Rout/Bus (проложить шину)
	Place/Point (разместить точку привязки)		Rout/Funout (создать стрингеры)
	Place/Copper Pour (разместить область металлизации с разными штриховками)		Rout/Multi Trace (проложить несколько трасс)
	Place/Cutout (разместить вырез в области металлизации)		Maximize Hugging (улучшить огибание препятствий)
	Place/Keepout (создать барьер трассировки)		Minimize Length (уменьшить длину)
	Place/Plane (создать линию раздела слоя металлизации)		Visible Routing Area (отобразить область трассировки)
	Utils/Record ECOs (начать/ закончить запись файла изменений)		Push trace (оттолкнуть трассы)

Настройка конфигураций графического редактора производится по команде Options | Сonfigure (Параметры | Конфигурации). Для работы необходимо установить метрическую систему единиц и размер рабочей области. (На рисунке 10 вкладка General группа Units и Workspace Size соответственно). Размер рабочей зоны должен превышать размеры проектируемой ПП.

Рисунок 10 - Окно команды Options Configure

В окне редактора Options Grid, так же как в Schematic задаётся размер сетки и вид её отображения (точками или линиями).

Параметры трассировки задаются на вкладках Route (для ручной трассировки) и Advanced Route (для улучшенной трассировки).

Рассмотрим параметры улучшенной трассировки:

В группе Routing Angle (Углы трассировки) задаются возможные режимы раскладки проводников (рисунок 11)

Рисунок 11 - Установка параметров трассировки

45 Degree - проведение проводников под углом 45 и 90 градусов;

90 Degree - использование только вертикальных и горизонтальных проводников;

Any Angle - проведение проводников под любым углом.

В области Routing Mode (Режим трассировки) выбирается один из следующих режимов раскладки проводников:

- Ignore Rules (Игнорирование правил) - трассы проводятся без учёта заданных правил проектирования. Трассировка в этом режиме производится без учёта имеющихся препятствий и уже проложенных трасс;

- Hug Obstacles (Охват препятствий) - трассы проводятся с учётом правил проектирования в обход существующим препятствиям. Объекты, принадлежащие трассируемой цепи, препятствием не считаются;

- Click Plow (Сдвиг после щелчка) - первоначально трасса проводится в первом режиме, но после щелчка левой кнопки мыши автоматически перестраивается с учётом правил проектирования;

- Interactive Plow (Интерактивный сдвиг) - аналогичен режиму Click Plow.

В группе Clossing Effort (Уровень сглаживания) задаётся степень спрямления проводимого участка трассы: None (нет), Weak (слабый), Strong (Сильный).

Установка производственных параметров осуществляется на вкладке Manufacturing. Здесь задаются параметры необходимые при производстве печатных плат.

Одно из важных отличий P-CAD 2004 от предыдущих версий заключается в возможности в данной системе создавать контур печатной платы. Платы простой конфигурации можно рисовать непосредственно в редакторе печатных плат PCB, используя для рисования дуги и линии. Платы сложной формы лучше выполнять в чертёжно-графических системах, подобных AutoCAD или T-Flex CAD, имеющих специальные инструменты для контроля углов наклона размеров и сопряжений линий. Обмен данными между этими системами и редактором печатных плат производится через универсальный формат данных DFX.

При создании печатной платы (ПП) в P-CAD формируются следующие основные слои:

1) Top - проводники на верхней стороне ПП;

2) Top Assy - дополнительные атрибуты на верхней стороне ПП;

3) Top Silk - шелкография на верхнем слое ПП (графика посадочного места, позиционное обозначение);

4) Top Paste - графика пайки на верхней стороне ПП;

5) Top Mask - графика маски пайки на верхней стороне ПП;

6) Bottom - проводники на нижней стороне ПП;

7) Bottom Assy - атрибуты на нижней стороне ПП;

8) Bottom Silk - шелкография на нижнем слое ПП;

9) Bottom Paste - графика пайки на нижней стороне ПП;

10) Bottom Mask - графика маски пайки на нижней стороне ПП;

11) Board - границы ПП.

Кроме данных слоёв могут быть установлены любые другие (до 999 штук).

Перед размещением на плате компонентов или упакованной принципиальной схемы необходимо подключить библиотеки, используя команду Library | Setup или нажав соответствующую пиктограмму (таблица 3). Вид окна библиотек представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 - Окно размещения компонентов

3.2 Трассировка печатной платы

Трассировка - это процесс прокладывания проводников для печатного монтажа. Для этой процедуры в системе P-CAD существует несколько возможностей.

1. Ручная трассировка. Для неё в системе P-CAD предлагаются инструменты, которые условно можно разделить на три группы:

· инструменты для ручной трассировки;

· инструменты интерактивной трассировки;

· специальные инструменты.

К инструментам ручной трассировки можно отнести Route Manual, с помощью которого прокладка трасс производится полностью вручную в строгом соответствии с замыслом разработчика. Система в данном случае играет роль электронного кульмана, осуществляя пассивный контроль за соблюдением технологических норм и правил. Инструменты интерактивной трассировки более интеллектуальны. Разработчик указывает только направление фрагмента трассы, а система формирует ее сама с учетом принятых правил трассировки. При желании возможно автоматическое завершение начатой трассы и автоматическая корректировка фрагментов уже проложенных трасс (режим Push Traces -- расталкивание трасс).

2. Интерактивная трассировка является более интеллектуальной, чем предыдущая команда ручной трассировки. Она позволяет быстро проводить трассы с учётом технологических норм и правил. Прокладка трасс может осуществляться как полностью автоматически, с огибанием препятствий, так и под управлением разработчика.

По сравнению с предыдущими версиями в P-CAD 2004 появилcя новый, более мощный улучшенный интерактивный трассировщик (Advanced Route).

По отношению к обычной интерактивной трассировке улучшенная трассировка обладает целым рядом дополнительных возможностей.

Трассировка может начинаться поверх существующей трассы, при этом осуществляется привязка к ее центру независимо от установленного шага, "резиновая нить" трассируемого (незафиксированного) сегмента отображается с использованием текущего цвета подсветки. Во время трассировки возможны следующие режимы раскладки проводников: 45-градусный (диагональный), ортогональный и под произвольным углом (any angle).

При продолжении приостановленной трассы или начале новой после завершения предыдущей ширина линии становится равной номинальному значению, если оно установлено для соответствующей цепи в правилах проектирования. При выполнении спрямлений трассировщик всегда будет стараться уменьшить количество размещенной меди (а, следовательно, и длину цепи).

3. Автоматическая трассировка

Трассировку такого вида позволяют проводить различные встраиваемые автотрассировщики. Отличительной особенностью последней версии P-CAD является трассировщик второго поколения SitusTM Topological Autorouting, входящим также в пакет Protel DXP.

Обязательными компонентами поставки системы P-CAD, начиная с ACCEL EDA 12.00, являются трассировщики QuickRoute, ProRoute 2/4 и ProRoute, а также интерфейс к программе автотрассировки и авторазмещения SPECCTRA фирмы Cadence.

Shape-Based Autorouter - бессеточная программа автотрассировки ПП. Ранее компания Protel разработала этот модуль для своего продукта Protel 99, и сейчас адаптировала и добавила его в пакет P-CAD. Новый модуль предназначен для автоматической разводки многослойных печатных плат с высокой плотностью размещения элементов, особенно с применением технологии поверхностного монтажа для корпусов элементов, выполненных в различных системах координат.

3.3 Автоматическая трассировка

При отсутствии принципиальной схемы проекта компоненты расставляют в рабочей области платы по команде Place | Component или при нажатии соответствующей пиктограммы (таблица 3). По команде Place | Connection вводятся электрические связи между выводами компонентов. Данную процедуру можно проводить только в тех случаях, если проектируемая схема несложная.

При наличии принципиальной схемы, используя команду Utils | Load Netlist, при выполнении которой происходит загрузка файл списка соединений (рисунок 13).

Рисунок 13 - Загрузка файла списка соединений

Используя кнопку Netlist Format, выбирается необходимый файл для загрузки, который содержит информацию об атрибутах компонентов и цепей.

В данном окне выбираются следующие опции:

- Optimize Nets (Оптимизация цепей) - включен (выключен) режим оптимизации списка соединений;

- Reconnect Cooper (Переключить заливку) - включен (выключен) режим подсоединения к цепям, имеющихся на плате участков металлизации;

- Check for Cooper Sharing - режим проверки наличия ошибок на плате с предварительно размещёнными компонентами;

- Merge Attributes (Favor Netlist) - слияние атрибутов списка цепей с атрибутами проекта при приоритете атрибутов из списка;

- Merge Attributes (Favor Design) - слияние атрибутов списка цепей с атрибутами проекта при приоритете атрибутов из проекта;

- Replace Existing Net Classes - замена существующих в проекте классов цепей;

- Ignore Netlist Net Classe - игнорирование определения классов из списка;

- Ignore Netlist Attributes - игнорирование атрибутов списка цепей;

- Replace Existing Attributes - замена атрибутов проекта атрибутами из списка.

После установки всех необходимых параметров производится автоматическая упаковка схемы на печатную плату (рисунок 14).

Рисунок 14 - Результат упаковки схемы на ПП

После упаковки схемы на плату приступают к размещению компонентов внутри её контура. Оптимальное размещение компонентов предопределяет успешную трассировку проводников и работоспособность реального устройства.

Размещение компонентов на печатной плате производится вручную. Линии электрических связей, перемещаемые вместе с компонентами, помогают правильно разместить компоненты.

После размещения компонентов полезно выполнить минимизацию длин соединений на плате путём перестановки компонентов и их выводов по команде Utils | Optimize Nets. Окно данной команды приведено на рисунке 15.

Рисунок 15 - Установка параметров оптимизации

В меню команды выбирают метод оптимизации:

- Auto - автоматическая оптимизация;

- Manual Gate Swap - перестановка эквивалентных секций компонентов вручную;

- Manual Gate Swap - перестановка эквивалентных выводов вручную.

При выборе автоматической оптимизации подключаются следующие опции:

- Gate Swap - перестановка секций;

- Pin Swap - перестановка выводов;

- Entire Design - оптимизация всего проекта;

- Selected Objects - оптимизация выбранных объектов.

Для автоматической трассировки необходимо выбрать один из трассировщиков, поставляемых совместно с P-CAD. Все трассировщики запускаются из редактора РСВ командой Route | Autorouters (Трассировка | Автотрассировщики). В появившемся при этом окне Route Autorouters в списке Autorouter (Автотрассировщик) выбирается один из доступных трассировщиков. (Для выполнения данной работы был выбран трассировщик QuickRoute). Окно запуска трассировщика представлено на рисунке 16.

Рисунок 16 - Запуск трассировщика

В верхней части диалогового окна расположены кнопки, позволяющие выбрать или указать файл стратегии (правил) трассировки. По умолчанию имена этих файлов совпадают с именем проекта, имена двух последних имеют префикс R.

В группе Error Messages (Сообщение об ошибках) указывается направление вывода протокола трассировки.

Output to Screen - вывод на экран;

Output to Log File - вывод в файл протокола;

Output to Both - вывод на экран и в файл протокола;

Layers (Слои) и Via Style (Стили переходных отверстий) вызывают стандартные окна редактора печатных плат для задания слоёв и их свойств.

Стратегия трассировки сводится к установке шага координатной сетки, задания ширины проводников, стиля переходных отверстий, используемых по умолчанию и выбору проходов трассировки. Шаг сетки выбирается в окне Routing Grid (Трассировочная сетка), ширина линии задаётся в окне Line Width.

Кнопка Passes (Проходы) открывает меню алгоритмов (проходов) трассировки Pass Selection (Выбор проходов), в котором выбирается один или несколько алгоритмов трассировки (рисунок 17).

Рисунок 17 - Выбор проходов трассировки

Проходы применяются в том порядке, в котором указаны в списке.

- Wide Line Routing (трассировка широких линий);

- Vertical (Вертикаль) - выполнение простейших соединений по вертикали на любом слое без использования переходных отверстий и с минимальным отклонением от прямых;

- Horizontal (Горизонталь) - выполнение простейших соединений по горизонтали на любом слое без использования переходных отверстий и с минимальным отклонением от прямых;

- `L" Routes (1 via) (L - образная трассировка с одним переходным отверстием) - формирование участка трассы, состоящего из вертикального и горизонтального фрагментов, расположенных на разных слоях и соединённых одним переходным отверстием;

- `Z" Routes (2 vias) (Z - образная трассировка с двумя переходными отверстиями) - формирование пересечения трёх проводников с двумя переходными отверстиями, имеющего форму Z;

- `C" Routes (2 vias) (С - образная трассировка с двумя переходными отверстиями) - формирование пересечения трёх проводников с двумя переходными отверстиями, имеющего форму С;

- Any Node (2 vias) (Любой узел с двумя переходными отверстиями) - аналогичен трём предыдущим;

- Maze Routes (Лабиринтная трассировка) - трассировка, способная найти путь для оптимальной прокладки проводника, если это физически возможно;

- Any Node (maze) (Любой узел (лабиринт)) - используется трассировка - лабиринт, но для наибольшего числа соединений проводники могут прокладываться необязательно оптимальным образом;

- Route Cleanup (Трассировка отчистки) - проход для улучшения внешнего вида ПП и её технологичности;

- Via Minimization (Минимизация переходных отверстий) - минимизация количества переходных отверстий.

После установки необходимых параметров и опций для запуска автоматического трассировщика необходимо нажать Start. Результат трассировки представлен на рисунке 18.

Рисунок 18 - Результат трассировки ПП

Если после проектирования на плате остались не разведённые проводники, необходимо сделать ручную корректировку и повторно произвести трассировку.

С помощью команды Route | View Log (Трассировка | Просмотр отчёта) выводится протокол трассировки.

3.4 Проверка печатной платы на ошибки

Перед завершением разработки печатной платы необходимо по команде Utils | DRC (Design Rule Check) проверить ПП на соответствие принципиальной схеме и соблюдением допустимых технологических зазоров. В данном меню, окно которого приведено на рисунке 20, выбирают следующие правила проверок:

1) Netlist Compare - сравнение списка соединений текущей печатной платы с принципиальной схемой или другой платой, список соединений которой задают по дополнительному запросу;

2) Netlist Violations - проверка соответствия электрических соединений проводников текущей платы с исходным списком электрических связей проекта. При выполнении проверок объекты считаются физически соединёнными, если они перекрывают друг друга или зазор между ними равен нулю;

3) Unrouted Nets - неразведённые цепи;

4) Clearance Violations - нарушение зазоров;

5) Text Violations - нарушение зазоров между текстом, расположенным на сигнальных слоях, и металлизированными объектами;

6) Silk Screen Violations - нарушение зазоров между контактными площадками или переходными отверстиями и шелкографией;

7) Unconnected Pins - неподсоединённые выводы

8) Copper Pour Violations - наличие изолированных областей металлизации, нарушение зазоров контактных площадок с тепловыми барьерами;

9) Drilling Violations - проверка правильности сверления штыревых выводов, сквозных и глухих переходных отверстий;

10) Plane Violations - обнаружение наложенных друг на друга областей металлизации, неправильного подсоединения к ним контактных площадок и переходных отверстий, изолированных областей на слоях металлизации.

11)

Рисунок 19 - Проверка ПП на ошибки

4. Схемотехническое моделирование

4.1 Общие сведения о процессе моделирования в P-CAD 2004

P-CAD 2004 использует модуль моделирования (Simulator) системы Altium Designer 2004 (Protel 2004). При моделировании аналоговых устройств используются алгоритмы SPICE 3f5. При моделировании цифровых устройств используется алгоритм XSPICE с описанием моделей цифровых элементов на языке Digital SimCode.

Принципиальная схема моделируемого устройства создается с помощью схемного редактора P-CAD Schematic. При выборе режима моделирования в P-CAD Schematic, данные о принципиальной схеме автоматически передаются в вид списка соединений в управляющую оболочку системы Designer для составления задания на моделирование, собственно моделирования и просмотра его результатов. Основной проблемой при моделировании является разработка моделей радиоэлементов, особенно отечественных, т. к. точность построения модели определяет адекватность моделирования.

При помощи мощного пакета Mixed-Signal Circuit Simulator можно выполнить множество схемотехнических моделирований проектов в P-CAD Shematic.

Меню моделирования состоит из двух команд: Run (Запуск) и Setup (Установки), которые позволяют управлять моделированием непосредственно в проекте после того, как были установлены критерии анализа.

Чтобы выполнять моделирование, все части, содержавшиеся в пределах проекта, должны быть моделируемы, то есть иметь модели моделирования, связанные с ними. Проект, содержащий немоделируемые части не будет моделироваться. Вместо этого будет произведена ошибочная регистрация, показывающая все ошибки, которые не позволяют моделированию проекта быть выполненным. Чтобы проверять имеет ли компонент модель моделирования, связанную с ним, используйте Library Index Spreadsheet.

Если выбрана команда Simulate > Run (Моделирование > Запуск), процесс моделирования выполнится сразу. Если была выбрана команда Simulate > Setup (Моделирование > Установки), то появится окно Analyses Setup (Установки анализа), которое позволит установить критерии исследований (рисунок 20)

Рисунок 20 - Установка параметров моделирования

Критерии, которые могут быть установлены:

- Operating Point Analysis - расчет режима работы по постоянному току (расчет «рабочей точки») при линеаризации моделей нелинейных компонентов;

- Transient/Fourier Analysis - анализ переходных процессов и спектральный анализ

- DC Sweep Analysis - расчет режима по постоянному току при вариации одного или двух источников постоянного напряжения или тока;

- AC Small Signal Analysis - частотный анализ в режиме малых сигналов (для нелинейных схем выполняется в линеаризованном режиме в окрестности рабочей точки по постоянному току);

- Noise, Pole-Zero Analysis - расчет спектральной плотности внутреннего шума;

- Transfer Function Analysis - расчет передаточных функций в режиме малых сигналов

- Temperature Sweep Analysis - режим изменения температуры

- Parameter Sweep and Monte Carlo Analysis - изменение параметров элементов и статистический анализ по методу Монте Карло.

Моделирование электрической принципиальной схемы электронного устройства, созданной в схемном редакторе PCAD Schematic, может быть проведено после ряда подготовительных операций:

1) Из схемы исключаются компоненты, не имеющие математических моделей (разъемы, элементы коммутации и т. п.).

2) Из схемы рекомендуется исключить функциональные узлы, непосредственно не влияющие на результаты моделирования, или такие функциональные узлы, которые можно заменить на источники сигналов и постоянных напряжений и токов (например, генераторы тактовых частот, источники и стабилизаторы напряжений питания и т. п.). Исключение таких функциональных узлов может существенно уменьшить время моделирования схемы.

3) При необходимости добавляются цепи внешней коммутации схемы (элементы, подключаемые к разъемам при проведении проверок схемы и т.п.).

4) В схему необходимо добавить источники питания и источники, формирующие входные сигналы, а также задать необходимые параметры этих источников.

5) Цепи «земля» должно быть присвоено стандартное имя GND.

6) Цепям питания цифровых микросхем должны быть присвоены стандартные имена (обычно VCC, VDD), которые должны соответствовать именам выводов питания в компонентах микросхем.

7) В свойствах пассивных компонентов схемы (резисторов, конденсаторов и т. п.) на вкладке «Symbol» корректируются или задаются номинальные значения параметров этих компонентов (параметр «Value»). Для всех пассивных компонентов схемы номинальные значения их параметров должны быть заданы. Все активные компоненты схемы должны иметь атрибуты моделирования, принадлежащие категории атрибутов «Simulation».

8) Необходимо обеспечить наличие файлов математических моделей всех используемых в схеме компонентов, в атрибутах которых имеются ссылки на такие файлы. Файлы моделей должны размещаться в директориях, указанных в атрибутах «SimFile» этих компонентов.

9) Цепям, которые входят в те узлы, сигналы в которых необходимо визуально оценить после моделирования, рекомендуется присвоить уникальные имена, для удобства ссылки на них.

После подготовки схемы для моделирования рекомендуется провести ее предварительную проверку, выбрав команду «Utils > Generate Netlist» редактора PCAD и сгенерировав список соединений в формате XSpice. Если при подготовке схемы были допущены ошибки, то при генерации списка соединений список этих ошибок выводится на экран и помещается в файл <имя проекта>.ERR. Такой проверкой отслеживаются ошибки типа «для компонента не найден файл модели», «в схеме нет цепи с именем GND» и т. п.

Для задания в моделируемой схеме напряжений питания, токов и входных сигналов, как постоянных, так и меняющихся во времени, применяются специальные компоненты, описывающие источники постоянных и переменных напряжений и токов. Эти компоненты находятся в стандартных библиотеках, поставляемых с P-CAD. Источники напряжений и токов простой стандартной формы (постоянного, периодического импульсного, синусоидальной формы), а также источники напряжений и токов произвольной формы (задаваемой кусочнолинейной аппроксимацией), находятся в библиотеке Simulation Source.lib.

Моделирование принципиальных электрических схем в P-CAD сложной формы, таких, как пачки импульсов, синусоидальные сигналы переменной частоты, последовательности прямоугольных импульсов с переменным периодом, сигналы треугольной и пилообразной формы и т. п., используются специальные компоненты, и комбинации из этих компонентов и источников сигналов простой формы.

Все источники напряжений и токов имеют позиционное обозначение «Ref Des» U. Параметры источников сигналов задаются с помощью атрибутов путем корректировки их параметров в свойствах компонентов. Наборы атрибутов определяются встроенными в систему моделями этих компонентов, поэтому добавлять и удалять любые атрибуты в компонентах источников сигналов запрещено (к сожалению, P-CAD позволяет это делать). Недопустимо также изменять имена параметров атрибутов.

Когда процесс моделирования в проекте запускается впервые, неустановленные параметры настройки исследований в окне Analyses Setup будут использоваться по умолчанию. После моделирования проект будет сохранён в файле с расширением.PrjPcb. Когда производятся какие-то изменения в окне Analyses Setup, они сохраняются в проектном файле (когда сохранены) и впоследствии обращаются при моделировании к изменённому проекту.

Spice netlist созданный из схемного документа не содержит никакой информации. Когда процесс моделирования запущен, определённые настройки исследований объединяются с schematic-generated netlist для внесения изменений в Spice netlist (DesignName_tmp.nsx). Именно этот netlist file передаётся в симулятор.

Когда процесс моделирования запущен, simulation data file будет генерироваться (DesignName_tmp.sdf) и открываться в активном окне Design Explorer. Результат моделирования будет выведен в окне Waveform Analysis как ряд закладок (рисунок 21).

Рисунок 21 - Результат моделирования

Если файл проекта Design Explorer (DE) не существует, то он создаётся (в том же самом справочнике как.sch и.nsx файлы). Если он существует, то netlist file снова генерируется, а данные заменяются.

Панель проектов показывает каждый открытый проект и его учредительные файлы. Сгенерированный netlist появляется на панели под подпапкой the Mixed Sim Netlist Files. Измененный netlist (объединение netlist и устанановленной исследуемой информации) появляется в подпапке Generated Mixed Sim Netlist Files. Результат моделирования хранится в файле с расширением.sdf и появляется в подпапке Generated SimView Data Files

Путь для произведенных файлов (DesignName_tmp.nsx и DesignName_tmp.sdf) установлен в Options tab (Options for Project dialog). По умолчанию устанавливается путь, указанный в программе,но при необходимости он может быть заменён.

Перед выполнением моделирования необходимо выбрать, какие исследования будут выполнены, сигналы, для которых будут собраны данные и какие переменные waveforms будут автоматически показаны, когда моделирование закончится. Все эти опции определены в окне Analysis Setup. Каждый тип анализа выводится на его собственной странице окна.

Только одним моделированием можно управлять в любой момент. Если моделирование запущено в DE, и попытаться управлять моделированием от схемного решения P-CAD для того же самого или другого проекта, то будет выдано сообщение, в котором сообщается, что клиент занят, необходимо повторить попытку еще раз позже.

Возможно также произвести netlist из схемного проекта, используя команду Utils > Generate Netlist. Тогда свободно можно открыть netlist в DE и управлять моделированием на более поздней стадии.

Возможно редактировать netlist файл непосредственно в DE, используя редактор Text Editor. Это особенно важно, если необходимо сделать замену, не возвращаясь к схемному решению (например, чтобы изменить значение резистора). Netlist, используемый модулятором - всегда *_tmp.nsx один. Если редактировать его непосредственно, то это будет использоваться немедленно. Если редактировать оригинал (произведенный схемным решением) netlist, то *_tmp.nsx будет восстановлен, переписывая тот, который в настоящее время существует. Если производить изменения произведенный схемным решением.nsx файл, необходимо сохранить его под другим именем, иначе он будет переписан в следующий раз, когда netlist будет произведен из схематического документа.

Настройки, которые должны быть определены для каждого элемента моделируемой части, указываются в окне Part Properties на закладке Attributes (рисунок 22).

Рисунок 22 - Окно настроек атрибутов моделируемого элемента

Эти настройки включают в себя:

SimType - в готовом к моделированию компоненте первый атрибут моделирования, который описывается на закладке Attributes окна Properties.

Поле Value этого атрибута должно содержать следующую информацию: тип устройства, которое должно моделироваться, и префикс его позиционного обозначения согласно стандарту SPICE.

Синтаксис: ()

Тип устройства и префикс позиционного обозначения должны соответствовать стандартному SPICE - соглашению.

SimModel - в готовом к моделированию компоненте второй признак моделирования, который описывается на закладке Attributes окна Properties.

Поле Value этого атрибута должно содержать следующую информацию: Имя модели компонента.

Синтаксис:

Если строка "" введена в поле признака Value, то значение типа компонента на закладке Symbol автоматически присваивается как имя модели.

Типы компонентов такие, как резистор, ёмкость, катушка индуктивности и источники, которые внутренне определены и смоделированы в SPICE, не нуждаются во вводе в данном поле.

Цифровые устройства используют файл моделирования для вызова файла с цифровым Sim-кодом.

SimFile - в готовом к моделированию компоненте третий признак моделирования, который описывается на закладке Attributes окна Properties.

...

Подобные документы

Разработка условного графического обозначения элемента схемы. Разработка посадочного места, типового компонентного модуля. Формирование технического задания. Макетирование отдельных узлов и устройства. Разработка схемы электрической принципиальной.

методичка , добавлен 26.01.2009


Расчет статического модуля оперативной памяти и накопителя. Построение принципиальной схемы и временной диаграммы модуля оперативного запоминающего устройства. Проектирование арифметико-логического устройства для деления чисел с фиксированной точкой.

курсовая работа , добавлен 13.06.2015


Разработка структурной схемы устройства управления учебным роботом. Выбор двигателя, микроконтроллера, микросхемы, интерфейса связи и стабилизатора. Расчет схемы электрической принципиальной. Разработка сборочного чертежа устройства и алгоритма программы.

курсовая работа , добавлен 24.06.2013


Прослушивание и локализация шумов, возникающих в двигателях автомобилей. Использование системы Altium Designer Summer 09. Формирование принципиальной электрической схемы. Порядок проектирования печатных плат. Создание библиотеки электрорадиоэлемента.

курсовая работа , добавлен 11.07.2012


Проектирование схемы выходного каскада кадровой развертки в AutoCAD. Описание программной среды. Команда установки единиц измерения. Описание процесса создания формата А3, заполнения основной надписи, схемы и таблицы. Моделирование электрической схемы.

курсовая работа , добавлен 21.12.2012


Разработка принципиальной электрической схемы микропроцессорного устройства управления двигателем постоянного тока на базе контроллера ATmega 128. Разработка пакета подпрограмм на языке Assembler в целях регулирования и корректной работы устройства.

курсовая работа , добавлен 14.01.2011


Особенности проектирования нечетких систем, создание функций принадлежности и продукционных правил. Методы устранения нечеткости. Порядок создания библиотек компонентов, электрической принципиальной схемы в DipTrace, проверка топологии печатной платы.

курсовая работа , добавлен 11.12.2012


Описание схемы электрической принципиальной. Разработка монтажа элементов электронного блока. Компоновка элементов на печатной плате. Проектирование сборочного чертежа электронного блока, разработка спецификации и проведение моделирования его работы.

курсовая работа , добавлен 16.10.2012


Разработка структурной и принципиальной схемы. Блок-схема основной программы и подпрограмм обработки прерываний. Имена переменных, используемых в них. Результаты моделирования работы устройства в программе ISIS пакета Рroteus. Разработка печатной платы.

курсовая работа , добавлен 13.11.2016


Система Р-CAD 2000 для сквозного проектирования электронных устройств. Принципиальная схема устройства в графическом редакторе P-CAD Schematic. Ручная трассировка печатных плат, управляющие файлы для фотоплоттеров и сверлильных станков в P-CAD РСВ.

Времена применения кульманов давно миновали, их заменили графические редакторы, это специальные программы для черчения электрических схем. Среди них есть как платные приложения, так и бесплатные (виды лицензий мы рассмотрим ниже). Уверены, что созданный нами краткий обзор поможет из разнообразия программных продуктов выбрать ПО, наиболее оптимальное для поставленной задачи. Начнем с бесплатных версий.

Бесплатные

Прежде, чем перейти к описанию программ кратко расскажем о бесплатных лицензиях, наиболее распространены из них следующие:

• Freeware – приложение не ограничено по функциональности и может использоваться в личных целях без коммерческой составляющей.
• Open Source – продукт с «открытым кодом», в который допускается вносить изменения подстраивая ПО под собственные задачи. Возможны ограничения на коммерческое использование и платное распространение внесенных модификаций.
• GNU GPL – лицензия практически не накладывающая на пользователя никаких ограничений.
• Public domain – практически идентична с предыдущим вариантом, на данный тип лицензии закон защиты авторских прав не распространяется.
• Ad-supported – приложение полностью функционально, содержит в себе рекламу других продуктов разработчика или других компаний.
• Donationware – продукт распространяется бесплатно, но разработчик предлагает внести пожертвования на добровольной основе для дальнейшего развития проекта.

Получив представление о бесплатных лицензиях можно переходить к ПО, распространяемому на таких условиях.

Microsoft Visio

Это простой в управлении, но в то же время весьма удобный редактор векторной графики, обладающий богатым функциональным набором. Несмотря на то, что основная социализация программы визуализация информации с приложений MS Office, ее вполне можно использовать для просмотра и распечатки радиосхем.

MS выпускает три платных версии, отличающихся функциональным набором и бесплатную (Viewer), которая интегрируется в браузер IE и позволяет с его помощью осуществлять просмотр файлов, созданных в редакторе. К сожалению, для редакции и создания новых схем потребуется приобрести полнофункциональный продукт. Заметим, что даже в платных версиях среди базовых шаблонов нет набора для полноценного создания радиосхем, но его несложно найти и установить.

Недостатки бесплатной версии:

• Недоступны функции редактирования и создания схем, что существенно снижает интерес к этому продукту.
• Программа работает только с браузером IE, что также создает массу неудобств.

Компас-Электрик

Данная ПО является приложением к САПР российского разработчика «АСКОН». Для ее работы требуется установка среды КОМПАС-3D. Поскольку это отечественный продукт, в нем полностью реализована поддержка принятых России ГОСТов, и, соответственно, нет проблем с локализацией.

Приложение предназначено для проектирования любых видов электрооборудования и создания к ним комплектов конструкторской документации.

Это платное ПО, но разработчик дает 60 дней на ознакомление с системой, в течение этого времени ограничения по функциональности отсутствуют. На официальном сайте и в сети можно найти множество видео материалов, позволяющих детально ознакомиться с программным продуктом.

В отзывах многие пользователи отмечают, что в системе имеется масса недоработок, которые разработчик не спешит устранять.

Eagle

Данное ПО представляет собой комплексную среду, в которой можно создать как принципиальную схему, так и макет печатной платы к ней. То есть, расположить на плате все необходимые элементы и выполнить трассировку. При этом, она может быть выполнена как в автоматическом, так и ручном режиме или путем комбинации этих двух способов.

В базовом наборе элементов отсутствуют модели отечественных радиокомпонентов, но их шаблоны могут быть скачены в сети. Язык приложения – Английский, но локализаторы, позволяющие установить русский язык.

Приложение является платным, но возможность его бесплатного использования со следующими функциональными ограничениями:

• Размер монтажной платы не может превышать размера 10,0х8,0 см.
• При разводке можно манипулировать только двумя слоями.
• В редакторе допускается работа только с одним листом.

Dip Trace

Это не отдельное приложение, а целый программный комплекс, включающий в себя:

• Многофункциональный редактор для разработки принципиальных схем.
• Приложение для создания монтажных плат.
• 3D модуль, позволяющий проектировать корпуса для созданных в системе приборов.
• Программу для создания и редактирования компонентов.

В бесплатной версии программного комплекса, для некоммерческого использования, предусмотрены небольшие ограничения:

• Монтажная плата не более 4-х слоев.
• Не более одной тысячи выводов с компонентов.

В программе не предусмотрена русская локализация, но ее, а также описание всех функций программного продукта можно найти в сети. С базой компонентов также нет проблем, в изначально их около 100 тыс. На тематических форумах можно найти созданные пользователями базы компонентов, в том числе и под российские ГОСТы.

1-2-3 схема

Это полностью бесплатное приложение, позволяющее укомплектовать электрощиты Хагер (Hager) одноименным оборудованием.

Функциональные возможности программы:

• Выбор корпуса для электрощита, отвечающего нормам по степени защиты. Выборка производится из модельного ряда Hager.
• Комплектация защитным и коммутационным модульным оборудованием того же производителя. Заметим, что в элементной базе присутствуют только сертифицированные в России модели.
• Формирование конструкторской документации (однолинейной схемы, спецификации, отвечающей нормам ЕСКД, отрисовка внешнего вида).
• Создание маркеров для коммутирующих устройств электрощита.

Программа полностью локализована под русский язык, единственный ее недостаток, что в элементной базе присутствует только электрооборудование компании-разработчика.

Autocad Electrical

Приложение на базе известной САПР Autocad, созданное для проектирования электросхем и создания для них технической документации в соответствии с нормами ЕСКД.

Изначально база данных включает в себя свыше двух тысяч компонентов, при этом, их условно графические обозначения отвечают действующим российским и европейским стандартам.

Данное приложение платное, но имеется возможность в течение 30-ти дней ознакомиться с полным функционалом базовой рабочей версии.

Эльф

Данное ПО позиционируется в качестве автоматизированного рабочего места (АРМ) для проектировщиков-электриков. Приложение позволяет быстро и корректно разработать, практически, любой чертеж для электротехнических проектов с привязкой к плану помещений.

Функционал приложения включает в себя:

• Расстановку УГО при проектировании электросетей, проложенных открыто, в трубах или специальных конструкциях.
• Автоматический (с плана) или руной расчет силовой схемы.
• Составление спецификации в соответствии с действующими нормами.
• Возможность расширения базы элементов (УГО).

В бесплатной демонстрационной версии отсутствует возможность создания и редактирование проектов, их можно только просмотреть или распечатать.

Kicad

Это полностью бесплатный программный комплекс с открытым кодом (Open Source). Данное ПО позиционируется в качестве системы сквозного проектирования. То есть, можно разработать принципиальную схему, по ней создать монтажную плату и подготовить документацию, необходимую для производства.

Характерные особенности системы:

• Для разводки платы допускается применение внешних трассировщиков.
• В программу встроен калькулятор печатной платы, размещение на ней элементов можно выполнить автоматически или вручную.
• По завершению трассировки система генерирует несколько технологических файлов (например, для фотоплоттера, сверлильного станка и т.д.). При желании можно добавить логотип компании на печатную плату.
• Система может создать послойную распечатку в нескольких популярных форматах, а также сгенерировать список используемых в разработке компонентов для формирования заказа.
• Имеется возможность экспорт чертежей и других документов в форматы pdf и dxf.

Заметим, что многие пользователи отмечают непродуманность интерфейса системы, а также тот факт, что для освоения ПО требуется хорошо изучить документацию к программе.

TinyCAD

Еще одно бесплатное приложение с открытым кодом, позволяющее создавать чертежи принципиальных схем и имеющее функции простого редактора векторной графики. В базовом наборе содержится сорок различных библиотек компонентов.

TinyCAD – простой редактор для принципиальных схем

В программе не предусмотрена трассировка печатных плат, но имеется возможность экспортировать список соединений в стороннее приложение. Экспорт производится с поддержкой распространенных расширений.

Приложение поддерживает только английский язык, но благодаря интуитивному меню проблем с освоением не возникнет.

Fritzing

Бесплатная среда разработки проектов на базе Arduino. Имеется возможность создания печатных плат (разводку необходимо делать вручную, поскольку функция автотрассировки откровенно слабая).

Следует заметить, что приложение «заточено» для быстрого создания набросков, позволяющих объяснить принцип работы проектируемого прибора. Для серьезной работы у приложения слишком мала база элементов и сильно упрощенное составление схемы.

123D Circuits

Это веб-приложение для разработки Arduino-проектов, с возможностью программирования устройства, симуляции и анализа его работы. В типовом наборе элементов присутствуют только основные радио-компоненты и модули Arduino. При необходимости пользователь может создать новые компоненты и добавить их в базу. Примечательно, что разработанную печатную плату можно заказать, непосредственно, в онлайн-сервисе.

В бесплатной версии сервиса нельзя создавать свои проекты, но можно просматривать чужие разработки, находящиеся в открытом доступе. Для полноценного доступа ко всем возможностям необходимо оформить подписку ($12 или $24 в месяц).

Заметим, что из-за бедного функционала виртуальная среда разработки вызывает интерес только у начинающих. Многие из тех, кто пользовался сервисом, обратили внимание на тот факт, что результаты симуляции расходятся с реальными показателями.

XCircuit

Бесплатное мультиплатформенное приложение (лицензия GNU GPL) для быстрого создания принципиальных схем. Функциональный набор минимальный.

Язык приложения – английский, программа не воспринимает русские символы. Также следует обратить внимание на нетипичное меню, к которому необходимо привыкнуть. Помимо этого контекстные подсказки выводятся на панель состояния. В базовый набор элементов входят УГО только основных радиодеталей (пользователь может создать свои элементы и добавить их).

CADSTAR Express

Это демонстрационная версия одноименной САПР. Функциональные ограничения коснулись лишь числа элементов, используемых в схеме разработки (до 50 шт) и количеств контактов (не более 300), что вполне достаточно для небольших радиолюбительских проектов.

Программа состоит из центрального модуля, в которых входит несколько приложений позволяющих разработать схему, создать для нее плату и подготовить пакет технической документации.

В базовый набор входит более 20 тыс. компонентов, дополнительно можно загрузить с сайта разработчика дополнительные библиотеки.

Существенным недостатком системы является отсутствие поддержки русского языка, соответственно, все техническая документация также представлена в сети на английском.

QElectroTech

Простое удобное и бесплатное (FreeWare) приложения для разработки электрических и электронных схем-чертежей. Программа является обычным редактором, никаких специальных функций в ней не реализовано.

Язык приложения – английский, но для него имеется русская локализация.

Платные приложения

В отличие от ПО, распространяемого по бесплатным лицензиям, коммерческие программы, как правило, обладают значительно большим функционалом, и поддерживаются разработчиками. В качестве примера мы приведем несколько таких приложений.

sPlan

Простая программа-редактор для черчения электросхем. Приложение комплектуется несколькими библиотеками компонентов, которые пользователь может расширять по мере необходимости. Допускается одновременная работа с несколькими проектами, путем их открытия в отдельных вкладках.

Чертежи, сделанные программой, хранятся в виде файлов векторной графики собственного формата с расширением «spl». Допускается конвертация в типовые растровые форматы изображения. Имеется возможность печати больших схем на обычном принтере А4-го формата.

Официально приложение не выпускается в русской локализации, но существуют программы, позволяющие русифицировать меню и контекстные подсказки.

Помимо платной версии предусмотрены две бесплатных реализации Demo и Viewer. В первой нет возможности сохранить и распечатать нарисованную схему. Во второй предусмотрена только функция просмотра и печати файлов формата «spl».

Eplan Electric

Многомодульная масштабируемая САПР для разработки электротехнических проектов различной сложности и автоматизации процесса подготовки конструкторской документации. Данный программный комплекс сейчас позиционируется в качестве корпоративного решения, поэтому для рядовых пользователей он будет не интересен, особенно если принять в учет стоимость ПО.

Target 3001

Мощный САПР комплекс, позволяющий разрабатывать электросхемы, трассировать печатные платы, моделировать работу электронных устройств. Онлайн библиотека компонентов насчитывает более 36 тыс. различных элементов. Данная CAD широко применяется в Европе для трассировки печатных плат.

По умолчанию устанавливается английский язык, имеется возможность установить меню на немецком или французском, официально русской локализации нет. Соответственно, вся документация представлена только на английском, французском или немецком языке.

Стоимость самой простой базовой версии около 70 евро. За эти деньги будет доступна трассировка двух слоев на 400 выводов. Стоимость нелимитированной версии в районе 3,6 тыс. евро.

Micro-Cap

Приложение для моделирования цифровых, аналоговых и смешанных схем, а также анализа их работы. Пользователь может создать в редакторе электрическую цепь и задать параметры для анализа. После это по одному клику мышки система автоматически чего произведет необходимые расчеты и выдаст результаты для изучения.

Программа позволяет установить зависимость параметров (номиналов) элементов от температурного режима, освещенности, частотных характеристик и т.д. Если в схеме присутствуют анимированные элементы, например, светодиодные индикаторы, то их состояние будут корректно отображаться, в зависимости от поступающих сигналов. Имеется возможность при моделировании «подключать» к схеме виртуальные измерительные приборы, а также отслеживать состояние различных узлов устройства.

Стоимость полнофункциональной версии около $4,5 тыс. Официальной русской локализации приложения не существует.

TurboCAD

Данная САПР платформа включает в себя множество инструментов, для проектирования различных электрических устройств. Набор специальных функций позволяет решать инженерно-конструкторские задачи любого уровня сложности.

Отличительные особенности – тонкая настройка интерфейса под пользователя. Множество справочной литературы, в том числе и на русском языке. Несмотря на отсутствие официальной поддержки русского языка, для платформы имеются русификаторы.

Для рядовых пользователей приобретение платной версии программы с целью разработки электросхем для любительских устройств, будет нерентабельно.

Designer Schematic

Приложение для создания электросхем с использованием радиоэлементов производства Digi-Key. Основная особенность данной системы заключается в том, что в редакторе для построения схем, может использовать механическое проектирование.

Базы данных компонентов можно в любой момент проверить на соответствие и при необходимости произвести обновление прямо с сайта производителя.

Система не имеет собственного трассировщика, но список соединений может быть загружен в стороннюю программу.

Имеется возможность импорта файлов из популярных САПР.

Ориентировочная стоимость приложения около $300.