Paggaya ng isang KiCad Circuit: 7 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Ang pagguhit at pagdidisenyo ng mga circuit ay isang lumang proseso, kasing edad ng unang mga elektronikong sangkap. Madali lang noon. Mayroong isang limitadong bilang ng mga bahagi at samakatuwid ay isang limitadong bilang ng mga pagsasaayos, sa madaling salita: ang mga circuit ay mas simple. Ngayon, sa tinaguriang edad ng impormasyon, mayroong isang napakaraming-iba't ibang mga bahagi, at ang bawat elektronikong sangkap ay may higit sa isang dosenang mga modelo at ang bawat modelo ay gawa ng isang maliit na mga kumpanya. Hindi na kailangang sabihin, ang bawat modelo at bawat bahagi na tukoy sa kumpanya ay magkakaiba sa bawat isa. Maaari silang magkaroon ng kanilang mga bias, mga pagkakamali na may iba't ibang mga pagpapahintulot, iba't ibang max, at min na mga kondisyon sa pagpapatakbo at syempre ay maaaring bahagyang mabago kung paano tumugon at gumana ang circuit. Upang itaas ang lahat ng ito, ang mga circuit ngayon ay lubos na kumplikado; na binubuo ng hanggang sa dose-dosenang mga bahagi na magkakasamang nakikipag-ugnayan upang gawin ang iba't ibang mga gawain batay sa input.

Tulad ng iyong nahulaan nang tama, magiging isang bangungot na subukang pag-aralan ang mga circuit na ito sa pamamagitan ng pagkalkula o sa pamamagitan ng kamay. Bukod dito, ang ilang mga pagpapaubaya at nuances ay mawawala o mabago dahil ang mga ito ay tukoy sa produkto. Dito pumapasok ang simulation. Paggamit ng lakas ng modernong teknolohiya at sa bilis ng paggupit, isang pagsusuri sa circuit na kukuha ng mga koponan ng mga taong nagtatrabaho nang maraming oras ay kasing simple lamang ng pagtatakda ng

Mga gamit

-Kicad bersyon 5.0 o mas bago

-Internet na koneksyon upang mag-download ng mga aklatan

Hakbang 1: Paano Mangyayari ang Magic?

Ipauna natin ito sa pagsasabi na ang KiCad ay hindi nangangasiwa ng mga simulation. Ang KiCad ay isang UI (User-interface) lamang. Ang isang maihahambing na pagkakatulad ay ang KiCad ay isang middleman lamang sa pagitan mo at ng simulation program, na maaaring isa sa maraming software na tinawag na "SPICE".

Ang SPICE ay maikli para sa "Simulation Program na may Integrated Circuit Emphasis". Sa kaso ni KiCad, ang KiCad 5.0 at kalaunan ay paunang naka-pack na may isang programa ng SPICE na tinatawag na ngspice. Ang Ngspice ay mayroong mga quirks, hiccup at limitasyon ngunit ang magiging software na aming pagtuunan ng pansin. Gumagamit si Ngspice ng "Mga Bahagi" upang mag-modelo ng pag-uugali ng circuit. Nangangahulugan ito na bukod sa pagguhit ng mga circuit scheme ay dapat din nating i-annotate at "magtalaga" ng mga modelo sa mga indibidwal na sangkap. Upang malutas ang problema ng maraming mga modelo ng magkatulad na mga bahagi, nagpasya ang ngspice na hayaan ang bawat kumpanya na gumawa ng "mga modelo ng pampalasa" na kinopya ang mga katangian at nuances ng kanilang mga katapat na totoong buhay, at pagkatapos ay ibalot ang mga modelong ito bilang mga nai-download na aklatan, upang gumuhit ng isang circuit ay magiging kasing simple ng pag-download ng kinakailangang mga aklatan at pagtatalaga ng modelo sa aming mga bahagi. Ngunit lahat ng iyon ay pinag-uusapan, gawing marumi ang ating kamay at tingnan kung paano ito aktwal na gumagana.

Hakbang 2: Pagpili ng isang Circuit at Modelling Passive Components

Pumili kami ng isang simpleng circuit na nagbibigay-daan sa amin upang ipakita kung paano namin maibibigay ang aming sariling mga halagang SPICE sa mga bahagi at kung paano namin magagamit ang mga sangkap na nakalista sa mga vendor

Una, tulad ng nakikita natin mula sa pigura; mayroong 8 mga sangkap sa circuit na ito. • 2 risistor

• 1 9v na baterya

• 1 LDR

• 1 BC 547 npn transistor

• 1 LED

• 1 rheostat •

1 lupa

Mga Modelong Resistor ng lahat ng uri ng Ngspice ay "nagtatalaga ng mga modelo" sa mga resistensya, sa madaling salita: kinikilala nila ito. Kaya hindi namin kailangang baguhin ang mga ito, o mag-tinker sa mga aklatan upang magawa ang mga ito. Napansin din natin na mayroong isang rheostat at isang LDR. Sa ngspice, pareho silang maaaring ma-modelo bilang pare-pareho na resistors na babaguhin namin ang kanilang mga halaga ayon sa kailangan namin. Sa madaling salita, kung kailangan nating "dagdagan ang ilaw" o dagdagan ang pag-load ng rheostat, ihihinto natin ang simulation, baguhin ang pag-load, at pagkatapos ay muling buhayin ito.

Hakbang 3: Mga Pagmomodelo ng Mga Pinagmulan ng Voltage at Mga Lakas

Hindi kinikilala ng Ngspice ang "pamantayan" na mga mapagkukunan ng boltahe; ang mga ginamit ng KiCad. Nagbibigay ito ng isang library na partikular para sa mga mapagkukunan ng boltahe at bakuran

Upang ma-access ang library, una, kailangan naming piliin ang tab na "Pumili ng simbolo", at maghanap para sa "pampalasa"

* Tulad ng nakikita sa (pigura 1), mayroon kaming library na "pspice" at ang "simulation_spice" na isa. Para sa mga mapagkukunan ng boltahe, nais naming mag-scroll pababa sa simulation_spice library at pumili ng mapagkukunan ng dc boltahe

Pagkatapos, kailangan naming itakda ang mga halaga nito upang maunawaan ng simulator, sa circuit na ito nais namin ang isang 9v dc na mapagkukunan. I-click namin ang "E" sa pinagmulan ng boltahe at ang sumusunod na menu ay bubukas, ipinakita sa (larawan 2). Pumili kami ng isang pangalan ng sanggunian para sa mapagkukunan ng boltahe, halimbawa ng VoltageMain, at pagkatapos ay i-click namin ang "I-edit ang Modelong Spice." Tulad ng ipinakita sa itaas

Pagkatapos pumili kami ng isang halaga ng dc 9v, at iyon ang tungkol dito. Tulad ng ipinakita sa (pigura 3)

Sa lupa

Para sa lupa, naghahanap kami muli para sa "pampalasa" at ang unang resulta ay ang potensyal na sanggunian na 0V tulad ng ipinakita sa. (Pigura 4). Hindi tulad ng normal na mga iskema, ang spice software ay nangangailangan ng lupa habang kinakalkula nito ang mga voltages batay sa 0v na sanggunian.

Hakbang 4: Pagmomodelo sa Transistor

Tulad ng nakikita natin mula sa larawan ng circuit, ang ginamit na transistor ay isang napaka tiyak na modelo, ang "BC547". Bilang isang pangkalahatang kaso, halos lahat ng mga sangkap na gawa ay matatagpuan sa kani-kanilang website ng tagagawa. Sa ilalim ng kanilang tool o tab na suporta, magkakaroon ng mga "modelo ng simulation" na nagtatampok ng numero ng modelo at isang modelo ng kamag-anak na pampalasa. Sa aming kaso hinanap ko ang "bc547" sa online at nalaman na ito ay ginawa ng isang kumpanya na tinatawag na "On semiconductors". Hinanap ko ang kanilang website na "https://www.onsemi.com/" at nahanap ang modelo sa pamamagitan ng paggawa ng mga sumusunod:

• Binuksan ko ang kanilang tab na "Mga tool at suporta", sa ilalim ng I, nakakita ng isang tab na mga mapagkukunan sa disenyo. (pigura 1)
• Sa ilalim ng mga mapagkukunan sa disenyo na tinanong nila ang uri ng dokumento, pinili ko ang "Mga Modelong Simulation" (larawan 2)
• Hinanap ko ang bahagi sa pamamagitan ng pangalan: "BC547". Gusto namin ng library, kaya pinili namin ang "BC547 Lib Model" at na-download ito. (pigura 3)
• Pagkatapos i-download ito, inilagay ko ang lib file sa aking direktoryo ng proyekto. Ngayon ang aking direktoryo ng proyekto ay ipinapakita sa orihinal na window ng KiCad na binuksan ko, tulad ng nakikita sa (larawan 4). Nag-click ako papunta sa direktoryong iyon, na-paste ang file ng library tulad ng ipinakita at bumalik upang makita itong ipinakita sa tabi ng mga file ng aking proyekto
• Matapos ang lahat ng nasabi at tapos na, iguhit natin ang simbolo ng transistor. Nag-click ako gamit ang menu na "simbolo ng lugar", at hinanap ko lang ang pangalan. Nalaman mo na halos lahat ng mga bahagi ay umiiral sa menu ng simbolo tulad ng sa (pigura 5).
• Ngayon, ang nananatili ay ang pagtatalaga ng modelo sa simbolo. Nag-click kami sa "E" tulad ng lagi sa simbolo, at nag-click sa "I-edit ang modelo ng pampalasa".

• Tulad ng nakikita natin, ang magagamit lamang na mga tab ay modelo, passive, at mapagkukunan. Dahil ang mga transistors ay hindi mapagkukunan o passive, pipiliin namin ang modelo at pipiliing mag-plug-in sa isang silid-aklatan upang punan. Ang menu ay unang bubukas sa direktoryo ng proyekto, na pinalad naming mailagay na dito ang library. Nag-click kami sa lib file.

  • Malaki!! Ngayon ngspice ay nakilala ang transistor bilang "BC547" at halos handa nang gumana. Mayroong isang maliliit na detalye upang maiayos muna. Kailangan naming paganahin ang kahaliling pagkakasunud-sunod ng node at i-type ang "3 2 1". Ang dahilan kung bakit kailangan naming gawin ang hakbang na ito ay ang ngspice ay pinangalanan ang 3 transistor terminals sa isang paraan na kabaligtaran sa kung paano ito ipinapakita ng KiCad sa kanila. Kaya, maaaring mayroon itong 3 na nakatalaga sa kolektor habang ang KiCad ay nagpapakita ng 3 bilang emitter. Upang maiwasan ang pagkalito, muling nai-configure namin ang pagkakasunud-sunod ng pagngangalang Spice, tulad ng ipinakita sa (larawan 7)
  • Anddddd yan na! Ang prosesong ito ay halos magkapareho para sa mga modelo ng allvendor-supplies. Sa sandaling ibalot mo ang iyong ulo sa bahagi ng tutorial na ito, maaari mong gamitin ang anumang uri ng elektronikong modelo at sangkap na may kaunting pagsasaliksik lamang.

Hakbang 5: Mga Modelo LED

Ang mga LED ay medyo mahirap sa katotohanan na ang pagmomodelo sa mga ito ay nangangailangan ng ilang kaalaman tungkol sa kanilang mga parameter at curve-fitting. Kaya, upang i-modelo ang mga ito tiningnan ko lang ang "LED ngspice". Natagpuan ko ang maraming tao na nag-post ng kanilang "mga modelo ng LED" at nagpasya akong sumama sa "* Type RED GaAs LED: Vf = 1.7V Vr = 4V If = 40mA trr = 3uS. MODEL LED1 D (IS = 93.2P RS = 42M N = 3.73 BV = 4 IBV = 10U + CJO = 2.97P VJ =.75 M =.333 TT = 4.32U)?"

Pipiliin namin ang "LED" mula sa menu ng simbolo at i-paste ang code na ito sa walang laman na puwang sa ibaba ng mga aklatan sa "I-edit ang modelo ng pampalasa". Papalipat din kami ng kahaliling pagkakasunud-sunod ng node at isulat ang "2 1", tulad ng ipinakita sa larawan 1

Matapos magdagdag ng ilang pangwakas na pagpindot, tulad ng mga resistors at pagkonekta sa mga wire, handa na kaming magsimulang maggaya !

Hakbang 6: Paggaya

Ang simulate ay kumplikado kaya sa tutorial na ito ipaliwanag namin ang mga pangunahing kaalaman at kung paano ka makapagsisimula

• Una, binubuksan namin ang simulator mula sa tab ng mga tool sa itaas na laso (numero 1)
• Pagkatapos ay pumunta kami sa tab na kunwa sa itaas na laso at i-click ang mga setting, mula doon maaari naming tukuyin kung anong uri ng simulation ang nais naming patakbuhin, at ang mga parameter nito. (Figure 2)

Nais naming magpatakbo ng isang pansamantalang simulation. Mayroon ding magagamit na DC at AC sweep bilang mga pagpipilian sa simulation. Ang dc sweep ay nagdaragdag ng halaga ng kasalukuyang Dc at iniuulat ang mga pagbabago sa mga bilog habang sinusubaybayan ng AC ang tugon sa dalas.

• Gayunpaman, ang pansamantalang pag-aaral ay tumutulad sa isang circuit sa real-time. Mayroon itong 3 mga parameter, kung saan gagamitin namin ang dalawa. Ang hakbang sa oras ay kung gaano kadalas magre-record ang mga resulta ng simulator, at ang huling oras ay pagkatapos ng kung gaano karaming mga segundo ang titigil sa pagrekord. Nag-input kami ng 1 millisecond at 5 milliseconds at pagkatapos ay ok, at pagkatapos ay pinapatakbo namin ang simulation (figure 3)
• Tulad ng nakikita mo, sa mas mababang pagpapakita ng teksto ipinakita nito sa amin ang boltahe at kasalukuyang mga halaga sa iba't ibang mga bahagi. Maaari rin nating i-grap ang mga halagang ito sa pamamagitan ng paggamit ng pindutang "magdagdag ng mga signal" at pagkatapos ay piliin ang boltahe o kasalukuyang ng isang tiyak na bahagi. Maaari rin kaming mag-imbestiga pagkatapos naming simulan ang simulation. Pinapayagan kami ng pagproseso na subaybayan ang boltahe at kasalukuyang mga kurba sa isang tiyak na bahagi nang direkta sa pamamagitan ng pag-click dito. (pigura 4)

Hakbang 7: Pagbabalot

Dahil ang circuit na ito ay dapat na gawin sa isang LDR at isang risistor, maaari nating baguhin ang pareho ng mga sangkap na paglaban at pagkatapos ay muling patakbuhin ang circuit upang matukoy ang mga halaga ng paglaban na nais namin para sa ilaw na kinokontrol ng LED na ito gamit ang isang pangkaraniwang-emitter npn transistor bilang isang switch circuit.