KiCad хэлхээний загварчлал: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Хэлхээг зурах, зохион бүтээх нь анхны электрон эд ангиуд шиг хуучирсан процесс юм. Тэр үед амар байсан. Хязгаарлагдмал тооны бүрэлдэхүүн хэсгүүд байсан тул хязгаарлагдмал тооны тохиргоо, өөрөөр хэлбэл хэлхээ нь илүү хялбар байсан. Мэдээллийн эрин зуунд өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоо томшгүй олон байдаг бөгөөд электрон бүрэлдэхүүн хэсэг бүр арав гаруй загвартай бөгөөд загвар бүрийг цөөн хэдэн компаниуд үйлдвэрлэдэг. Загвар бүр, компаний онцлог бүрэлдэхүүн хэсэг бүр өөр хоорондоо ялгаатай гэдгийг хэлэх нь илүүц биз. Тэд өөрсдийн хэвийсэн утгатай байж болно, өөр өөр хүлцэл, хамгийн бага, хамгийн бага ажиллагааны нөхцөлтэй алдаа, мэдээжийн хэрэг хэлхээний хариу үйлдэл, ажиллагааг бага зэрэг өөрчилж магадгүй юм. Үүнийг бүгдийг нь шийдэхийн тулд өнөөгийн хэлхээ нь маш нарийн төвөгтэй байдаг; оролт дээр үндэслэн өөр өөр ажлуудыг гүйцэтгэхийн тулд хоорондоо харилцан үйлчлэлцдэг олон арван бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ.

Таны зөв таамаглаж байсанчлан эдгээр хэлхээг тооцоолох эсвэл гараар шинжлэхийг оролдох нь хар дарсан зүүд болно. Цаашилбал, бүтээгдэхүүний онцлог шинж чанартай тул зарим хүлцэл, ялгааг алдах эсвэл өөрчлөх болно. Эндээс симуляци гарч ирдэг. Орчин үеийн технологийн хүч чадал, хамгийн сүүлийн үеийн хурдыг ашиглан олон цагаар ажилладаг хүмүүсийн багийг ажиллуулдаг байсан хэлхээний шинжилгээ нь одоо тохиргоог хийхтэй адил хялбар юм.

Хангамж

-Kicad 5.0 буюу түүнээс дээш хувилбар

-Номын санг татаж авах интернет холболт

Алхам 1: Ид шид хэрхэн болдог вэ?

Үүнийг KiCad симуляцийг зохицуулдаггүй гэж хэлье. KiCad бол зөвхөн UI (Хэрэглэгчийн интерфейс) юм. KiCad бол симуляци програмын хоорондох зуучлагч бөгөөд энэ нь "SPICE" нэртэй олон програм хангамжийн нэг байж болох юм.

SPICE нь "Цахилгаан хэлхээг нэгтгэсэн симуляцийн хөтөлбөр" гэсэн товчлол юм. KiCad-ийн хувьд, KiCad 5.0 ба түүнээс хойшхи хувилбаруудыг ngspice нэртэй SPICE програмаар урьдчилан савласан байдаг. Ngspice нь өөрийн онцлог шинж чанар, сул тал, хязгаарлалттай боловч бидний анхаарлаа хандуулах програм хангамж байх болно. Ngspice нь хэлхээний зан төлөвийг загварчлахын тулд "Бүрэлдэхүүн хэсгүүд" -ийг ашигладаг. Энэ нь хэлхээний схемийг зурахаас гадна тусдаа бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд загварыг тайлбарлаж, "хуваарилах" ёстой гэсэн үг юм. Нэг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн олон загварын асуудлыг шийдэхийн тулд ngspice компани тус бүрийг бодит амьдрал дээрх загваруудынхаа шинж чанар, ялгааг давтдаг "амтлагчийн загвар" гаргахыг зөвшөөрч, дараа нь эдгээр загварыг татаж авах боломжтой номын сан болгон багцалж хэлхээг зурахаар шийджээ. Шаардлагатай номын санг татаж авах, загварыг манай бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваарилахтай адил хялбар болно. Гэхдээ энэ бол бүх яриа, гараа бохирдуулж, энэ нь хэрхэн ажилладагийг харцгаая.

Алхам 2: Хэлхээ сонгох, идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг загварчлах

Бид бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд өөрсдийн SPICE -ийн утгыг хэрхэн өгөх, үйлдвэрлэгчдийн жагсаасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хэрхэн ашиглах талаар харуулах боломжийг олгодог энгийн хэлхээг сонгосон.

Юуны өмнө бидний зургаас харж болно; энэ хэлхээнд 8 бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг. • 2 эсэргүүцэл

• 1 9в батерей

• 1 LDR

• МЭӨ 1 547 npn транзистор

• 1 LED

• 1 реостат •

1 газар

Бүх төрлийн резисторыг загварчлах Ngspice эсэргүүцлийг "загвар өгдөг", өөрөөр хэлбэл тэдгээрийг хүлээн зөвшөөрдөг. Тиймээс бид тэдгээрийг өөрчлөх эсвэл номын сантай танилцах шаардлагагүй болно. Реостат ба LDR байдаг гэдгийг бид бас анзаарч байна. Ngspice дээр тэдгээрийг хоёуланг нь тогтмол эсэргүүцэл болгон загварчилж болох бөгөөд ингэснээр бид тэдний утгыг шаардлагатай хэмжээгээр өөрчлөх болно. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв бид "гэрлийг нэмэгдүүлэх" эсвэл реостатын ачааллыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай бол бид симуляцийг зогсоож, ачааллыг өөрчилж, дараа нь дахин ажиллуулах шаардлагатай болно.

Алхам 3: Хүчдэлийн эх үүсвэр ба газардуулгыг загварчлах

Ngspice нь "стандарт" хүчдэлийн эх үүсвэрийг хүлээн зөвшөөрдөггүй; KiCad ашигладаг хүмүүс. Энэ нь хүчдэлийн эх үүсвэр, сууринд зориулагдсан тусгай номын сангаар хангадаг

Номын санд хандахын тулд эхлээд "Тэмдэгт сонгох" табыг сонгоод "амтлагч" хайх хэрэгтэй.

*(Зураг 1) -д харуулснаар бидэнд "pspice" номын сан, "simulation_spice" номын сан бий. Хүчдэлийн эх үүсвэрийн хувьд бид simulation_spice номын сан руу гүйлгэж гүйдлийн хүчдэлийн эх үүсвэрийг сонгохыг хүсч байна

Үүний дараа симулятор ойлгохын тулд бид түүний утгыг тохируулах ёстой бөгөөд энэ хэлхээнд бид 9 вольтын тогтмол гүйдлийн эх үүсвэрийг хүсч байна. Бид хүчдэлийн эх үүсвэр дээр "E" дээр дарахад дараах цэс нээгдэнэ (зураг 2). Бид хүчдэлийн эх үүсвэрийн жишиг нэрийг сонгоно, жишээлбэл VoltageMain, дараа нь "Spice Model засварлах" дээр дарна уу. Дээр үзүүлсэн шиг

Дараа нь бид dc 9v -ийн утгыг сонгоно. Үзүүлсэн шиг (зураг 3)

Газар

Газрын хувьд бид "амтлагч" -ыг дахин хайдаг бөгөөд эхний үр дүн нь 0V -ийн лавлах потенциал юм. (Зураг 4). Энгийн схемээс ялгаатай нь халуун ногооны програм хангамж нь 0v лавлагаа дээр үндэслэн хүчдэлээ тооцдог тул газар хэрэгтэй болно.

Алхам 4: Транзисторыг загварчлах

Хэлхээний зургаас харж байгаагаар ашигласан транзистор нь маш тодорхой загвар болох "BC547" юм. Ерөнхий тохиолдолд үйлдвэрлэсэн бараг бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үйлдвэрлэгчийн вэбсайтаас олж болно. Тэдний хэрэгсэл эсвэл дэмжлэгийн табын дор загварын дугаар, амтлагчийн харьцангуй загварыг агуулсан "симуляцийн загварууд" байх болно. Манай тохиолдолд би "bc547" -г онлайнаар хайсан бөгөөд үүнийг "Хагас дамжуулагч дээр" нэртэй компани үйлдвэрлэсэн болохыг олж мэдсэн. Би тэдний "https://www.onsemi.com/" вэбсайтыг хайж олоод дараах байдлаар загварыг оллоо.

• Би тэдний "Багаж хэрэгсэл ба дэмжлэг" табыг нээгээд доороосоо дизайны нөөцийн табыг оллоо. (зураг 1)
• Дизайн эх үүсвэрийн дор тэд баримт бичгийн төрлийг асуусан бөгөөд би "Симуляцийн загварууд" -ыг сонгосон (зураг 2)
• Би "BC547" гэсэн нэрээр хэсгийг хайсан. Бид номын сантай болохыг хүсч байгаа тул "BC547 Lib Model" -ийг сонгоод татаж авлаа. (зураг 3)
• Татаж авсны дараа би lib файлыг төслийнхөө лавлах санд оруулав. Одоо миний төслийн лавлахыг миний нээсэн анхны KiCad цонхонд харуулав (зураг 4). Би тэр лавлах руу очих замаа дарж, номын сангийн файлыг үзүүлсэн шиг буулгаж, төслийнхөө файлуудын хажууд харуулахаар буцав.
• Энэ бүхнийг хэлсний дараа транзисторын тэмдгийг зурцгаая. Би "газрын тэмдэг" цэсийг дарж, нэрийг нь хайсан. Бараг бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд бэлгэдлийн цэсэнд байдаг (5 -р зураг).
• Одоо үлдэх зүйл бол загварыг бэлгэдэлд шилжүүлэх явдал юм. Бид үргэлж "E" тэмдгийг дарж, "Spice model -ийг засах" дээр дарна уу.

• Бидний харж байгаагаар цорын ганц табууд нь загвар, идэвхгүй, эх сурвалж юм. Транзистор нь эх сурвалж эсвэл идэвхгүй байдаггүй тул бид загварыг сонгож, номын санг бөглөхийг сонгоно. Цэс нь эхлээд төслийн лавлахыг нээдэг бөгөөд бидний азаар номын санг аль хэдийн оруулсан болно. Бид lib файл дээр дарна уу.

  • Агуу их!! Одоо ngspice транзисторыг "BC547" гэж тодорхойлсон бөгөөд ажиллахад бараг бэлэн болжээ. Эхлээд цэгцлэх ёстой нэг жижигхэн зүйл бий. Бид өөр зангилааны дарааллыг идэвхжүүлж, "3 2 1" гэж бичих ёстой. Бид яагаад энэ алхам хийх ёстой вэ гэвэл ngspice нь 3 транзисторын терминалыг KiCad хэрхэн харуулдагтай эсрэгээр нэрлэсэн явдал юм. Тиймээс, энэ нь коллекторт 3 хуваарилагдсан байж магадгүй, KiCad нь ялгаруулагчаар 3 -ийг харуулсан болно. Төөрөгдөл гарахаас зайлсхийхийн тулд бид Spice -ийн нэр өгөх дарааллыг өөрчилсөн (Зураг 7)
  • Anddddd энэ л байна! Энэ процесс нь allvendor-нийлүүлэлтийн загварт бараг ижил байдаг. Энэхүү гарын авлагын хэсэгт толгойгоо ороосны дараа та ямар ч төрлийн электрон загвар, бүрэлдэхүүн хэсгийг бага зэрэг судалж ашиглах боломжтой.

Алхам 5: LED загварчлах

LED-ийг загварчлах нь параметр, муруй тохируулгын талаар тодорхой мэдлэг шаарддаг тул арай л төвөгтэй байдаг. Тиймээс тэднийг загварчлахын тулд би "LED ngspice" -ийг л харлаа. Би "LED загварууд" -аа байршуулж буй олон хүмүүсийг олж хараад " *Type RED GaAs LED: Vf = 1.7V Vr = 4V If = 40mA trr = 3uS. ЗАГВАР LED1 D (IS = 93.2P RS = 42M N = 3.73 BV = 4 IBV = 10U + CJO = 2.97P VJ =.75 M =.333 TT = 4.32U)?"

Бид тэмдгийн цэснээс "LED" -ийг сонгож, "Spice model -ийг засах" номын сангийн доорх хоосон зайд энэ кодыг буулгана. Бид мөн өөр зангилааны дарааллыг асааж, 1 -р зурагт үзүүлсэн шиг "2 1" гэж бичих болно

Резистор болон утсыг холбосон гэх мэт эцсийн мэдрэгчийг нэмж оруулсны дараа бид симуляци хийхэд бэлэн байна

Алхам 6: Дуурайх

Симуляци хийх нь маш төвөгтэй тул бид энэ хичээл дээр үндсэн ойлголтууд, хэрхэн яаж эхлүүлэх талаар тайлбарлах болно

• Нэгдүгээрт, бид симуляторыг дээд туузны багажны таб дээрээс нээнэ (зураг 1)
• Дараа нь бид дээд тууз дээрх симуляцийн таб руу очиж тохиргоог дарна уу, тэндээс бид ямар симуляци хийхийг хүсч байгаагаа, түүний параметрүүдийг зааж өгч болно. (зураг 2)

Бид түр зуурын симуляци хийхийг хүсч байна. Мөн симуляцийн сонголтоор DC ба AC гүйлгэх боломжтой. Dc sweep нь гүйдлийн гүйдлийн утгыг нэмэгдүүлж, тойрог дахь өөрчлөлтийг мэдээлдэг бол AC нь давтамжийн хариуг хянадаг.

• Гэсэн хэдий ч түр зуурын шинжилгээ нь хэлхээг бодит цаг хугацаанд дуурайдаг. Энэ нь 3 параметртэй бөгөөд үүнээс хоёрыг нь ашиглах гэж байна. Цагийн алхам бол симулятор хичнээн олон удаа үр дүнг бүртгэдэг бөгөөд эцсийн хугацаа нь хэдэн секундын дараа бичлэг зогсох болно. Бид 1 миллисекунд, 5 миллисекунд оруулаад дараа нь зүгээр, дараа нь симуляцийг ажиллуулна (зураг 3)
• Таны харж байгаагаар текстийн доод хэсэгт энэ нь янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хүчдэл ба гүйдлийн утгыг харуулсан болно. Бид мөн "дохио нэмэх" товчлуурыг ашиглан тодорхой бүрэлдэхүүн хэсгийн хүчдэл эсвэл гүйдлийг сонгох замаар эдгээр утгыг график болгож болно. Симуляцийг эхлүүлсний дараа бид бас шалгаж болно. Туршилт нь тодорхой бүрэлдэхүүн хэсгийн хүчдэл ба гүйдлийн муруйг дарж шууд хянах боломжийг бидэнд олгодог. (зураг 4)

Алхам 7: Боолт хийх

Энэ хэлхээг LDR ба резистороор хийсэн гэж үзсэн тул бид эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн эсэргүүцлийг хоёуланг нь өөрчилж, гэрлийн хяналттай LED-ийн эсэргүүцлийн утгыг тодорхойлохын тулд хэлхээг дахин ажиллуулж болно. шилжих хэлхээний хувьд.