Система автоматизированного проектирования.

Система автоматизированного проектирования. 1. Введение. Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР. Обзор САРП. Редкий инженер предпочитает бумажные чертежи электронным. Старый дедовский способ занимает гораздо больше времени и допускает погрешности в построении и расчётах. Поэтому большинство предприятий перешли на компьютерные технологии. Расходы на установку систем и обучение сотрудников полностью окупилось результативностью и качеством работы с компьютером. К тому же, такой подход позволяет вести всю документацию в цифровом виде и обеспечивает удобство сообщения с другими компаниями и дочерними предприятиями.  Согласно принятым в 1980-х годах стандартам, САПР – это не просто некая программа, установленная на компьютере, это информационный комплекс, состоящий из аппаратного обеспечения (компьютера), программного обеспечения, описания способов и методов работы с системой, правил хранения данных и многого другого. Однако, с приходом на отечественный рынок иностранных систем, широкое распространение получили аббревиатуры CAD (Computer Aided Design), которую можно перевести, как проектирование с применением компьютера, и CAD-system, которую можно перевести, как система для проектирования с помощью компьютера. Примеры САРП. Примеры САРП. 2. Система автоматизированного сквозного проектирования электрических схем и разводки печатных плат. DipTrace - это многофункциональная САПР по разработке электронных печатных плат и схемотехнической документации для проектов любой сложности, от идеи до готового устройства. Простой и удобный DipTrace не требует времени на освоение и отлично подходит для небольших радиолюбительских поделок. Программа состоит из следующих модулей: Schematic (для создания многолистовых многоуровневых схем с встроенным простейшим симулятором), PCB Layout (для разработки плат с помощью ручной или автоматической трассировки и систем оптимизации расположения компонентов и размеров плат), Pattern Editor и Component Editor (для редактирования корпусов и компонентов соответственно). Проводник DipTrace. DipTrace содержит минимально возможное количество управляющих элементов, при работе редактируемые объекты подсвечиваются, что позволяет наглядно оценивать ситуацию. Изменение одного элемента схемы или платы отражается на всех зависящих от него объектах. Автотрассировщик неплохо справляется со сложными многослойными платами, имеющими различные типы радиодеталей, а поддержка файлов Specctra DSN/SES дает возможность подключить сторонний разводчик. Программа проводит многочисленные проверки проекта (новых элементов в библиотеке, допустимости и целостности соединений, зазоров, размерностей) на разных этапах работы, что позволяет обнаружить и исправить ошибки «на лету». Создание SPICE netlist позволяет промоделировать проект на любом внешнем симуляторе, функции экспорта/импорта делают возможным продолжить работу в других приложениях (P-CAD, PADS, OrCAD, Eagle), а также использовать нетлисты Accel, Mentor, Allegro, Tango и Protel. DipTrace экспортирует платы в необходимые для производства форматы DXF, Gerber RS-274X (с поддержкой TrueType шрифтов и растровых монохромных изображений), Excellon N/C Drill. Стандартные библиотеки программы включают в себя больше 100 000 элементов от наиболее известных производителей, а удобные средства разработки позволяют за несколько минут самостоятельно изготовить радиодетали любого размера и сложности. Благодаря набору трёхмерных моделей корпусов возможно построение вращаемого в пространстве 3D-изображения внешнего вида конечного изделия. 3. Создание своей библиотеки. Создание библиотеки корпусов. Создание корпуса возможно на основе готовых шаблонов. Для этой цели можно использовать библиотеку стандартов, содержание которой отображается в списке на панели свойств корпуса. Открывается библиотека выбором из главного меню пункта "Библиотека \ Открыть стандарты", если библиотеки стандартов не существует, то выдается соответствующее сообщение. Однако может оказаться так, что нужного корпуса не окажется в установленной библиотеке. Тогда корпус нужно создать самим. К тому же обычно используется очень ограниченное число электронных компонентов и удобно использовать свои библиотеки со своей классификацией. Для создания новой библиотеки необходимо из главного меню выбрать пункт "Библиотека \ Новая" или соответствующий инструмент на стандартной панели. В случае если при попытке создания новой текущая библиотека не сохранена, предлагается это сделать. Создание новой библиотеки. Допустим, нужно в устройстве использовать электромагнитное реле. Промышленность выпускает множество разнообразных реле, с разными параметрами. Для них удобно завести отдельную библиотеку, а корпуса самих реле создавать уже в ней. Для сохранения файла библиотеки имеется два пункта главного меню: "Библиотека \ Сохранить" и "Библиотека \ Сохранить как". Первый также дублируется соответствующим инструментом на стандартной панели.  Первый пункт активен только в случае, если текущая библиотека не сохранена. Если библиотека создавалась "с нуля" и не сохранялась, то при попытке сохранения появляется диалог выбора файла, в противном случае будет произведено сохранение в известный файл (который был задан предварительно при первом сохранении или из которого производилось открытие уже имеющейся библиотеки корпусов). Создание корпусов. В ComEdit производится создание корпуса, состоящего из выводов, фигур и технологических отверстий. Корпуса объединяются в библиотеки корпусов (*.lib).  К свойствам корпуса можно отнести его имя, тип, и четыре параметра: два количественных и два размерных. Тип и параметры служат для построения различных комбинаций выводов корпуса. Помимо редактора корпусов параметры можно также устанавливать непосредственно в DipTrace, для этого необходимо присвоить нужным параметрам возможность изменения. Свойства корпуса устанавливаются и изменяются на панели свойств корпуса. Создание корпуса. Рисуем корпус, выбирая из панели инструментов «Прямоугольник» и задаём его размеры. Далее устанавливаем выводы, так же задавая их размеры и форму. Создание и редактирование выводов. К функциям редактирования выводов можно отнести:  Перемещение - для этого необходимо в режиме по умолчанию навести курсор мыши на нужный вывод (при этом будет произведена подсветка) и перетянуть его в другую позицию. Также изменение позиции выводов можно осуществлять перемещая слой, к которому они принадлежат. Изменение ориентации выводов (поворот на 90 градусов) - осуществляется при нажатии правой кнопки мыши и выборе в появившемся подменю "Вращение" или с помощью горячих клавиш "R" или "Space". Изменение стороны - чтобы перенести выводы на противоположную сторону, выделите их, щелкните правой кнопкой по одному из них и выберите "Изменить сторону" в подменю. Удаление - для удаления вывода необходимо нажать на нем правой кнопкой мыши и из появившегося меню выбрать пункт "Удалить". Далее создаём или копируем из готовых стандартных библиотек остальные электронные компоненты и в завершении сохраняем библиотеку. Сохранение файла в библиотеке корпусов. После этого закрываем редактор корпусов. Создание библиотеки электронного компонента. Для создания библиотеки электронных компонентов открываем редактор «Component Editor» и аналогичным образом создаём библиотеку. Создание библиотеки для электронных компонентов. Сохраняем файл в отведённом для этих целей месте на жёстком диске или флэшке. Создание УГО. Создание УГО (условного графического обозначения). Конечно, можно этим не заниматься и использовать уже заложенные библиотеки, но мне не нравится буржуйский стандарт УГО электронных элементов. Поэтому я основные элементы перерисовал сам и чего вам желаю. Для этого открываем стандарты. В моём случае это: Стандарты УГО. И смотрим, как обозначается нужный электронный компонент. Теперь, зная как обозначается нужный компонент, приступаем к его созданию. Для этого открываем Component Editor и рисуем в нём УГО электронных компонентов. В нашем случае УГО электромагнитного реле. Создание УГО электронного компонента. В нашем случае – это УГО электромагнитного реле. Метку задаём по стандарту, то есть, «К», имя и значение – по удобству. Этот этап хорошо расписан: http://www.avrki.ru/articles/content/diptrace_2/ Далее нужно связать УГО нарисованного компонента с его корпусом, нарисованным в редакторе корпусов. Для этого нужно нажать на кнопку «Корпус». Далее выбрать созданную ранее библиотеку и нужный электронный компонент. Далее нужно связать выводы УГО компонента с его корпусом. Для этого можно мышкой протянуть и соединить выводы или просто заполнить табличку с номерами контактов. Сопоставление выводов. Иногда выводы соединяются автоматически, но необходимо тщательно проверить и, при необходимости, скорректировать. Аналогичным образом создаём остальные электронные компоненты, которые используются в электронной схеме. Теперь всё готово для создания принципиальной схемы. Создание принципиальной схемы электронного устройства. Создание принципиальной схемы. Для создания принципиальной схемы электронного устройства нужно открыть DipTrace Shematic Cupture. Если программа только что установлена, следует для удобства использования сперва её настроить, а после рисовать схему. Настройка программы. Для этого установим параметры страницы: Файл>Параметры страницы. В принципе, на вкладке Рамка и штампы всё и так установлено, как надо, но проверить не помешает никогда. Проверяем и устанавливаем нужные параметры и после этого щелкаем «ОК». Так же необходимо пробежаться по меню «Вид» и установить нужные настройки, например: единицы измерения, шаг сетки и другие. Настройка программы. Теперь можно приступить к рисованию принципиальной схемы. Для учебных целей мы нарисуем простую и понятную схему, не требующую плясок с бубном и нашептывания заклинаний. Пусть это будет пороговое устройство на дискретных элементах, которое в последующем можно использовать для управления какой-либо нагрузкой по сигналу с датчика. При небольшой переделке схемы можно использовать датчики освещённости, влажности, звука и так далее. И так, открываем новый лист и размещаем на него все электронные компоненты по перечню. Для этого используем подготовленные библиотеки электронных компонентов с привязанными к ним корпусами. Наверху над рабочим полем расположился список в строчку имён библиотек. Если в строчку не уместились все библиотеки, то их можно подвигать вправо, влево нажимая на стрелочки справа от строчки. Если имён много, то правее стрелок есть ещё одна маленькая стрелка, нажав на неё можно вывести скрол и быстро переместиться по строчке с именами библиотек. Если библиотек совсем много, а в каждой немеренное количество элементов, то тут поможет только поиск. На самом верху находим иконку бинокль и жмем на неё. Появится окно поиска. Далее нужно расставить компоненты по своим местам и задать связи между ними. В итоге получится принципиальная схема электронного устройства. В нашем случае это схема триггера Шмидта. Для универсальности схему на вход транзистора VT 1 ничего подключать не будем. А дополнительные детали можно будет вывести на переднюю панель устройства для регулировки параметров уставки. Повернуть компонент можно, сделав на нём щелчок правой кнопкой, и дадть команду «Вращение». Тот же результат достигнем, если воспользуемся комбинацией клавиш «Ctrl+R», или просто «R», или «ПРОБЕЛОМ». Как видим, порой на одну операцию в программе зашито аж целых три клавиатурные команды! Одно плохо: компонент крутится вместе с надписями, и отдельно выделить надписи мышью не получается. Даём команду «Вид>Надписи компонентов>Позиционирование», или нажимаем «F10» и размещаем надписи, как удобно. Зажав надпись левой кнопкой мыши, можно вращать её любой из вышеприведенных комбинаций клавиш. Принципиальная схема. 4. Создание печатной платы. Вот и добрались мы до этапа, ради которого плясали с бубном, вспоминая разные слова, обычно применяемые в безлюдных местах, мастерских и подъездах. Теперь нам нужно сделать рисунок дорожек будущей печатной платы. В этом нам поможет PCB Layout, выполняющий в DipTrace обязанности трассировщика. Сделать это можно из Shematic, дав команду Файл>Преобразовать в плату, которая откроет PCB Layout с нашей схемкой, а можно руками запустить программу любым удобным способом и открыть в ней нашу схему или нажать «Ctrl+B». При этом вы увидите такую картину:  Соглашаемся и жмём «Да». И, вот что получилось в итоге: Создание печатной платы. На первый взгляд получилось что-то страшное и явно неожиданное. Ну, что же, наведём порядок! Можно зайти в меню «Позиционирование» и попробовать разные варианты с автоматизации, но в итоге получается тоже не очень… Это и хорошо, так как мозг ­– всё же умнее и лучше! Результат атоматического расположения. Поэтому, далее ручками расставим все электронные компоненты на нужные позиции. При чём электрические связи будут сохраняться, что не даст возможности к возникновению ошибок в принципиальной схеме. Это даёт большое преимущество по использованию САРП перед всевозможными способами создания рисунка печатной платы во всевозможных графических редакторах, например в CorelDRAW (графический редактор векторной графики). В результате напряжения своего мозга и творческого воображения у меня получилось вот что: Подготовка к трассировке. При распределении элементов стоит учесть, что разъём питания должен располагаться удобно для подключения шнура, силовой транзистор желательно расположить фланцем наружу, это позволит в дальнейшем при необходимости установить радиатор. Клавиша F12 поможет перерисовать связи при передвижении элементов. И ещё, при создании принципиальной схемы мы не указали контакты реле. Поэтому данную недоработку позволяет исправлять трассировщик, используя инструменты на панели. Теперь давайте запустим автотрассировщик. Для этого для начала нужно рассказать ему, какая толщина дорожки, какие зазоры, на каких поверхностях. Для этого нажимаем на кнопочку параметры трассировки в верхнем меню  и смотрим в появившееся окно. Из всех параметров пока нам нужны два верхних, это ширина трассы и межтрассовое расстояние. С учётом размеров деталей и того, что в последствии предполагается использование технологии лазерно-утюжной (ЛУТ), я выбрал 1,0 мм. Настройка трассировщика. Жмём «Ок» и всё готово. Так же необходимо настроить параметры автотрассировки, а именно попросить его рисовать рисунок печатной платы только на одном слое, ибо создавать будем самую простую, однослойную печатную плату на одностороннем фольгированном текстолите. Чтобы запустить автотрассировщик нужно просто нажать на зелёную стрелку в верхнем меню. В результате получился такой вот рисунок. Видно, что не все связи удалось трассировать в автоматическом режиме. Поэтому, придётся доделать за него эту работу. Здесь помогут пространственное мышление в симбиозе с уже упомянутыми ранее словами и, конечно же, научный тык. Возможно придётся поиграть с расположением электронных компонентов. В результате получилось вот что: Рисунок печатной платы. На этом можно было бы, и закончить, но! Учитывая, что плата простая и используются все компоненты типа DIP, то можно увеличить ширину дорожек, где это позволяет место, особенно силовых. Так же можно изменить цвет некоторых сетей для удобства, а так же нанести надписи. Так же можно залить все пустые места для экономии хлорного железа. Печатная плата. Информацию о получившейся плате можно посмотреть, вызвав меню «Файл  Информация о плате». Информация о плате. Так же необходимо отметить, что функции экспорта/импорта делают возможным продолжить работу в других приложениях (P-CAD, PADS, OrCAD, Eagle. Список поддерживаемых форматов для импорта-экспорта довольно обширен, там есть и P-CAD, и DXF, и Gerber. А это значит, что можно подготовить файл для производства. А пока остановимся на том, что выведем на печать и сохраним графический файл получившейся платы для Лазерно-Утюжной Технологии. И на этом этапе путь будет странноватый, а именно: Нужно нажать кнопку предварительного просмотра. Сохранение графического файла. А далее настраиваем параметры и сохраняем файл для дальнейшего использования. Для печати на лазерном принтере нужно поставить галку в чекбоксе «Чёрно-белое». Так же можно экспортировать в двух вариантах. И чёрно-белом и в цветном. Цветной вариант поможет при сборке схемы в качестве шпаргалки. Так же имеет смысл напечатать верхний слой с расположением электронных компонентов и их маркировкой. Это так же поможет для последующей сборки деталей на плате уже после вытравливания и сверления отверстий. Сохранить графические файлы можно, нажав кнопку «Сохранить». (Никогда бы не догадался сам). На месте разработчиков я бы добавил эту возможность в меню «Экспорт». Но, жираф большой, ему видней. Экспорт графического файла. Конец!