Προσομοίωση Σχεδιασμού Κυκλωμάτων+PCB στο Proteus: 10 Βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Αυτό είναι βήμα προς βήμα εκπαιδευτικό για Μηχανικούς και χομπίστες. Σε αυτό το διδακτικό θα συζητήσω για προσομοιώσεις κυκλωμάτων & σχεδιασμό PCB στο Proteus 8, στο τέλος θα συζητήσω επίσης για χάραξη ηλεκτρικών κυκλωμάτων μέσα σε 5 λεπτά.

Με τη βοήθεια αυτού του οδηγού μπορείτε να κάνετε αυτόματη στρώση+χειροκίνητη δρομολόγηση διπλής στρώσης αυτόματη και μη αυτόματη δρομολόγηση PCB. Θα μπορούσατε να φτιάξετε PCB πολύ μικρού μεγέθους από μεγάλα κυκλώματα.

Βήμα 1: Εγκατάσταση του Proteus 8.0

Μπορείτε να εγκαταστήσετε από το labcentre ή μπορείτε να επισκεφθείτε τον παρακάτω σύνδεσμο σε αυτόν τον σύνδεσμο και μπορείτε να παρακολουθήσετε ένα εκπαιδευτικό βίντεο σχετικά με τον τρόπο λήψης του Proteus 8 ή οποιασδήποτε άλλης έκδοσης του Proteus.

ΣΥΝΔΕΣΜΟΣ

Βήμα 2: Ξεκινώντας

Όταν ξεκινάτε το Prteus κάντε κλικ στο Νέο έργο ή πατήστε CTRL+N. Εμφανίζεται ένα νέο παράθυρο που ονομάζεται New Project Wizard

Αρχή

Εκεί μπορείτε να αλλάξετε το όνομα και τη διαδρομή του έργου μετά τη ρύθμιση κάντε κλικ στο κουμπί Επόμενο

Σχηματική σχεδίαση

Τώρα πρέπει να επισημάνετε Δημιουργία σχηματικού σχήματος από το επιλεγμένο πρότυπο, μπορείτε είτε να επιλέξετε Προεπιλογή είτε να επιλέξετε οποιοδήποτε μέγεθος προτύπων κανονικά επιλέγουμε τοπίο Α4, επιλέγοντας το Οριζόντιο Α4 θα έχετε ένα σχηματικό παράθυρο όπως φαίνεται στην εικόνα 4

Διάταξη PCB

Εάν δεν θέλετε σχεδιασμό PCB απλά κάντε κλικ στο κουμπί Επόμενο αλλιώς Επισήμανση δημιουργίας σχηματικού σχήματος από το επιλεγμένο πρότυπο, τώρα μπορείτε να επιλέξετε Γενικό μονό στρώμα ή οποιοδήποτε άλλο επίπεδο της απαίτησής σας και, στη συνέχεια, να κάνετε κλικ στο Επόμενο, επιλέγοντας ένα στρώμα, αν κάνετε αυτόματη δρομολόγηση τότε το λογισμικό θα κάνει μόνο δρομολόγηση μονής στρώσης (κάτω) εάν επιλέξετε προεπιλογή και στη συνέχεια, όταν επιλέξετε αυτόματη δρομολόγηση, το λογισμικό θα διπλασιαστεί (δρομολόγηση επάνω και κάτω στρώματος).

Υλικολογισμικό

Κανονικά επιλέγουμε No firmware Project, αλλά αν χρειαστεί να συνεργαστούμε με μικροελεγκτές όπως το 8051, το Arduino επιλέγουμε το Creative Firmware Project και επιλέγουμε τις επιλογές ανάλογα, αν κάποιος θέλει να μάθει σχετικά, απλά γράψτε ένα σχόλιο, θα τον καθοδηγούσα

Περίληψη

Εδώ μπορείτε να ελέγξετε τις επιλεγμένες επιλογές και να κάνετε κλικ στο Τέλος.

Βήμα 3: Τοποθέτηση των εξαρτημάτων

Θα εμφανιστεί ένα μαύρο παράθυρο που είναι καρτέλα διάταξης PCB, μπορείτε να αλλάξετε την καρτέλα σε σχηματική λήψη

Κάντε κλικ στο κουμπί P που σημαίνει "θέση", θα εμφανιστεί ένα νέο παράθυρο. Σε αυτό το παράθυρο μπορείτε να αναζητήσετε τα στοιχεία πληκτρολογώντας ακριβή ονόματα όπως 1n4007 (δίοδο) ή απλά πληκτρολογήστε δίοδο, αλλά εάν θέλετε να δημιουργήσετε PCB πρέπει να ελέγξετε ότι το επιλεγμένο στοιχείο έχει σχεδιασμό PCB που εμφανίζεται στην προεπισκόπηση PCB. Κάντε διπλό κλικ στο απαιτούμενο στοιχείο και θα εμφανιστεί στις συσκευές σας και θα αναζητήσει άλλα στοιχεία και θα τα τοποθετήσετε όλα στην ενότητα των συσκευών σας, ορισμένα από τα στοιχεία ενδέχεται να μην έχουν προεπισκοπήσεις PCB, αλλά μπορούμε να προσθέσουμε τη διάταξη PCB αυτών (αναφέρθηκε αργότερα).

Συμβουλές:

• για ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές απλά tzpe cap-elec
• για κεραμικό καπάκι τύπου πυκνωτή
• για αντίσταση τύπου res
• για πηγή AC τύπου VSINE

Μερικές φορές μπορεί να έχετε διαφορετικό πακέτο, αλλά επιλέγετε ένα άλλο στοιχείο που πρέπει να επιλέξετε το κατάλληλο PCB όπως περιγράφεται εδώ για το ποτενσιόμετρο (μεταβλητή αντίσταση) υπάρχουν πολλά είδη ποτενσιόμετρου διαθέσιμα στην αγορά, οπότε πρέπει πρώτα να ελέγξετε τι είναι διαθέσιμο για σας επιλέξτε το κατάλληλο σχέδιο, έχω αναφέρει εδώ μερικά από τα ποτενσιόμετρα.

Βήμα 4: Κάνοντας το Σχηματικό

για αυτό το σεμινάριο σχεδίασα ένα μεταβλητό τροφοδοτικό

1. Βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει το μικρό κουμπί διόδου
2. επιλέξτε οποιοδήποτε στοιχείο καθώς έκανα κλικ στο 1n4007 από την ενότητα συσκευές κάνοντας κλικ σε αυτές μία φορά και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στην περιοχή που παρέχεται για να σχεδιάσετε το κύκλωμα τώρα το στοιχείο είναι διαθέσιμο για να τοποθετηθεί οπουδήποτε εκεί, για να τοποθετήσετε ξανά κλικ. Εάν θέλετε άλλο 1N4007, κάντε ξανά κλικ όσες φορές θέλετε. τοποθετήστε ομοίως όλα τα εξαρτήματα
3. για να ενώσετε τα στοιχεία μεταξύ τους κάντε κλικ στο ένα άκρο ενός στοιχείου, μια γραμμή θα ξεκινήσει, μπορείτε να κάνετε κλικ στα άλλα στοιχεία όπου θέλετε να ενωθεί όπως στην εικόνα. συμπληρώστε παρόμοια το διάγραμμα κυκλώματος.
4. Για να αλλάξετε τις τιμές των εξαρτημάτων (αντιστάσεις, πυκνωτές) κάντε διπλό κλικ στο στοιχείο και αλλάξτε το.
5. Ομοίως αλλάξτε την τιμή του VSINE κάνοντας διπλό κλικ σε αυτό. Καθώς είναι AC, πρέπει να προσθέσετε τιμή συχνότητας και τάσης όπως αναφέρεται στους ακροδέκτες εξόδου του μετασχηματιστή.
6. Για να προσθέσετε ένα βολτόμετρο κάντε κλικ στο εικονίδιο του μετρητή και επιλέξτε DC VOLTMETER και στη συνέχεια κάντε κλικ όπου θέλετε να το τοποθετήσετε, συνδέστε το με καλώδια (γραμμές) εάν είναι απαραίτητο
7. Για να ελέγξετε το κύκλωμα κάντε κλικ στο εικονίδιο αναπαραγωγής κάτω αριστερά του πρωτείου.
8. Έχω επισυνάψει τις δύο τελευταίες εικόνες αλλάζοντας την τιμή της μεταβλητής αντίστασης ελέγξτε την τάση εξόδου.
9. Σε αυτό το βήμα έχουμε προσομοιώσει το κύκλωμά μας και το επαληθεύσαμε στο Proteus που πρέπει να αποθηκεύσετε αυτό το αρχείο για μεταγενέστερους σκοπούς

Βήμα 5: Προετοιμασία για το σχεδιασμό PCB

Όπως γνωρίζετε, δεν μπορούμε να τοποθετήσουμε VSINE ή Transformer στην πλακέτα PCB, πρέπει να προσθέσουμε ένα μπλοκ που ονομάζεται TBLOCK-I2, είναι ένας ακροδέκτης δύο ακροδεκτών στον οποίο θα συνδέσουμε τους ακροδέκτες εξόδου του μετασχηματιστή ομοίως για το βολτόμετρο που είμαστε θα βάλει το ίδιο μπλοκ τερματικού.

Για το σκοπό αυτό θα αντικαταστήσουμε το VSINE και το βολτόμετρο με μπλοκ ακροδεκτών (TBLOCK)

Τώρα μόνο το υπόλοιπο συστατικό είναι το LED του οποίου το ίχνος PCB λείπει, οπότε πρέπει να προσθέσουμε το ίχνος PCB του LED για το σκοπό αυτό διπλό κλικ στο LED κλικ στο ερωτηματικό θα εμφανιστεί ένα νέο παράθυρο με πακέτα τύπου LED και διπλό κλικ LED τώρα και Πακέτο PCB που μπορείτε να δείτε εκεί θα αναγραφεί LED στο τέλος.

Μπορείτε να μετονομάσετε τα μπλοκ τερματικών με είσοδο και έξοδο ή ό, τι θέλετε

Το σχήμα είναι έτοιμο για σχεδιασμό PCB

Βήμα 6: Σχεδιασμός PCB

Board Edge (περίγραμμα ή μέγεθος)

1. Κάντε κλικ στην καρτέλα διάταξης PCB και κάντε μεγέθυνση στην επάνω αριστερή γωνία, όπως φαίνεται στις εικόνες, αυτό το μπλοκ είναι 1x1 cm στην περιοχή
2. Τώρα από την αριστερή γραμμή εργαλείων κάντε κλικ στο κουμπί Square και από την κάτω γραμμή εργαλείων επιλέξτε Board Edge.
3. Σχεδιάστε ένα ορθογώνιο οποιουδήποτε μεγέθους κάνοντας κλικ οπουδήποτε μέσα στην μπλε περιοχή του παραθύρου PCB, όπως μπορείτε να δείτε, έχω σχεδιάσει ένα μπλοκ 2 x 2 cm². Αυτό είναι το μέγεθος του PCB σας, μπορείτε να το αλλάξετε με το δείκτη του ποντικιού σας σε οποιαδήποτε γωνία του Block. Όπως επίσης το έχω αλλάξει μετά την ολοκλήρωση του σχεδίου.
4. Τώρα κάντε κλικ στο εικονίδιο της μικρής διόδου που υποδεικνύει αυτές τις λίστες συστατικών. Επιλέξτε το στοιχείο και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στο κίτρινο τετράγωνο για να το τοποθετήσετε
5. Όταν τοποθετείτε ένα στοιχείο, θα δείτε πράσινες γραμμές που υποδεικνύουν τη σύνδεση του ενός σημείου με το άλλο σημείο και την κίτρινη κεφαλή βέλους που υποδεικνύει ότι αυτό το στοιχείο πρόκειται να συνδεθεί με αυτό το τερματικό του άλλου στοιχείου. Τοποθετήστε τα εξαρτήματα όπου θέλετε, λάβετε υπόψη ότι επιλέγετε απλή και εύκολη διαδρομή που υποδεικνύεται από τις πράσινες γραμμές. Αφού τοποθετήσετε όλα τα εξαρτήματα, μπορείτε να ρυθμίσετε το κίτρινο ορθογώνιο
6. Βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν σφάλματα DRC στην κάτω γραμμή κατάστασης, το σφάλμα DRC εμφανίζεται όταν υπάρχει αλληλεπικάλυψη ενός τερματικού με άλλα τερματικά ή με άκρη πλακέτας.

Αυτόματη δρομολόγηση

1. Κάντε κλικ στο κουμπί δρομολόγησης από την αριστερή γραμμή εργαλείων όπως περιγράφεται στην εικόνα, στη συνέχεια κάντε διπλό κλικ στην προεπιλογή, αλλάξτε το προεπιλεγμένο πλάτος σε 20ο ή 25ο (αυτό είναι το πάχος της δρομολόγησης του PCB σας) και κάντε κλικ στο OK
2. Τώρα κάντε κλικ στο δεύτερο τελευταίο εικονίδιο (Auto-Router) και ελέγξτε το Wire-Grid και το Via-Grid θα πρέπει να είναι περισσότερο από 15 άλλες σοφές συγκολλήσεις που θα ήταν δύσκολο σε στενές συνδέσεις. στη συνέχεια κάντε κλικ στο κουμπί Έναρξη δρομολόγησης
3. Μετά τη δρομολόγηση, βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν σφάλματα CRC, σε περίπτωση που παρουσιαστεί σφάλμα, θα λείπει μια σύνδεση, πατήστε CTRL+Z και επανατοποθετήστε το στοιχείο και ξεκινήστε ξανά τη δρομολόγηση.

Χειροκίνητη-Δρομολόγηση

1. Κάντε κλικ στο κουμπί δρομολόγησης από την αριστερή γραμμή εργαλείων όπως περιγράφεται στην εικόνα, στη συνέχεια κάντε διπλό κλικ στην προεπιλογή, αλλάξτε το προεπιλεγμένο πλάτος σε 20ο ή 25ο (αυτό είναι το πάχος της δρομολόγησης του PCB σας) και κάντε κλικ στο OK
2. Κάντε κλικ σε οποιοδήποτε τερματικό το σημείο στο οποίο θέλει να συνδεθεί το τερματικό θα επισημανθεί, απλώς κάντε κλικ σε αυτό το τερματικό με τον ίδιο τρόπο όπως κάναμε κατά τη δημιουργία του σχηματικού σχήματος. Κάντε όλες τις συνδέσεις που θα παρατηρήσατε ότι κάθε φορά που πραγματοποιείτε τη σύνδεση τα σφάλματα CRC θα μειώνονταν μετά από όλες τις συνδέσεις δεν θα υπήρχε σφάλμα CRC.

Σημείωση: Μετά τη δρομολόγηση (αυτόματα ή χειροκίνητα) βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν σφάλματα

Πρόσθετο βήμα

Εάν θέλετε να κάνετε τον σχεδιασμό του PCB σας πιο επαγγελματικό κάντε κλικ στα εργαλεία και στη συνέχεια το δεύτερο τελευταίο στοιχείο γεννήτρια σχεδίου ενέργειας Απλώς κάντε κλικ στο κουμπί ok και δείτε τι συμβαίνει με το σχέδιο του PCB σας

Βήμα 7: Προβολή 3D

Το Proteus προσφέρει στους μαθητές ένα εργαλείο απεικόνισης 3D που μπορείτε να δείτε το κύκλωμά σας σε 3D το οποίο είναι αρκετά φοβερό

Βήμα 8: Εκτύπωση PCB για χάραξη (μέθοδος μεταφοράς γραφίτη)

Για χάραξη πρέπει να εκτυπώσετε τη διάταξη PCB σε γυαλιστερό φύλλο από εκτυπωτή λέιζερ

Για την εκτύπωση της διάταξης PCB υπάρχουν δύο μέθοδοι

1. Μεταβείτε στην έξοδο, κάντε κλικ στην εξαγωγή γραφικών και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στην εξαγωγή αρχείου Adobe PDF σε αυτήν τη μέθοδο, θα αποθηκεύσετε τη διάταξη PCB ως αρχείο PDF και το παράθυρο διαλόγου θα ανοίξει από αυτό το πλαίσιο, επιλέξτε μόνο το κάτω μέρος του χαλκού και το Board Edge και καταργήστε τον έλεγχο όλων των άλλων και κάντε κλικ στο OK. Πρέπει να ελέγξετε την πραγματική επιλογή εκτύπωσης μεγέθους κατά την εκτύπωση από adobe ή οποιοδήποτε άλλο πρόγραμμα προβολής PDF.
2. Μεταβείτε στην έξοδο, κάντε κλικ στη διάταξη εκτύπωσης, θα εμφανιστεί ένα παράθυρο διαλόγου μόνο ελέγξτε το κάτω μέρος του χαλκού και ο πίνακας Edge ρυθμίστε το PCB όπως φαίνεται στην προεπισκόπηση εκτύπωσης, μπορείτε να το εκτυπώσετε οπουδήποτε στη σελίδα και κάντε κλικ στο OK.

Βήμα 9: Μέθοδος μεταφοράς γραφίτη

1. Κόψτε το φύλλο PCB με κλίμακα και χάρτινο μαχαίρι μπορείτε να παρακολουθήσετε ένα βίντεο στο YouTube σχετικά με τον τρόπο κοπής ακρυλικού φύλλου με το ίδιο yqz που μπορείτε να κόψετε το φύλλο PCB
2. Πάρτε το γυαλιστερό χαρτί που έχει εκτύπωση της διάταξης PCB σας τοποθετήστε την εκτυπωμένη περιοχή στην πλευρά του χαλκού του φύλλου PCB, συνιστάται να χρησιμοποιήσετε μια ταινία για να το κρατήσετε σωστά
3. Χρησιμοποιήστε ηλεκτρικό σίδερο για να μεταφέρετε μελάνι από γυαλιστερό φύλλο στον πίνακα PCB σας, θα χρειαστούν λιγότερο από 5 λεπτά για να μεταφέρετε το γυαλιστερό φύλλο, θα πρέπει να κολλήσει σωστά στον πίνακα PCB σαν αυτοκόλλητο μετά από 5 έως 7 λεπτά, ελέγξτε από μια γωνία απαλά εάν έχει κολληθεί μελάνι στην πλακέτα PCB. Αν όχι σιδερώστε περισσότερο για κάποιο χρονικό διάστημα απαλά.
4. Αφαιρέστε το γυαλιστερό φύλλο από την πλακέτα PCB κάτω από ζεστό νερό, ελέγξτε αν έχουν κολλήσει σωματίδια χαρτιού στη νέα πλακέτα PCB, αν υπάρχουν σωματίδια αφαιρέστε τα ξύνοντας τα με γυαλόχαρτο
5. Στεγνώστε την πλακέτα PCB με ένα χαρτομάντιλο και ελέγξτε αν είναι σωστές σημάνσεις, μπορείτε να την ελέγξετε ρίχνοντας μια ματιά στον υπολογιστή σας, το σχέδιο του PCB θα πρέπει να εκτυπωθεί στην πλακέτα PCB εάν υπάρχουν κάποιες χαμένες εκτυπώσεις, μπορείτε να επισημάνετε αυτά τα σημεία με μόνιμο μαύρος μαρκαδόρος

Βήμα 10: Χάραξη

1. Πάρτε ένα δοχείο ή ένα επίπεδο μπολ με μέγεθος λίγο μεγαλύτερο από τον πίνακα PCB
2. Τοποθετήστε το PCB μου στο μπολ και προσθέστε 1 έως 2 κουταλιές της σούπας χλωριούχο σίδηρο σε σκόνη στην επάνω επιφάνεια του PCB
3. Βράζουμε ένα ποτήρι νερό και ρίχνουμε μια μικρή ποσότητα νερού στο PCB που περιέχει χλωριούχο σίδηρο, το διάλυμα πρέπει να συμπυκνωθεί και δεν αραιώνουμε το διάλυμα χλωριούχου σιδήρου.
4. Ανακινήστε απαλά το μπολ εάν το διάλυμα είναι συμπυκνωμένο και το νερό είναι πολύ καυτό, η χάραξη δεν θα διαρκέσει περισσότερο από 3 λεπτά, το έχω κάνει ακόμη και σε ένα λεπτό.
5. Θα παρατηρήσατε ότι όλος ο χαλκός αφαιρείται περιμένοντας τη μαύρη σφραγισμένη/τυπωμένη περιοχή.
6. καθαρίστε το χαρτόνι με νερό και βερνίκι νυχιών για να αφαιρέσετε τις εκτυπώσεις.
7. το PCB σας είναι τελικά χαραγμένο.
8. λάβετε επιπλέον προφυλάξεις ενώ χαράζετε με ζεστό νερό, το χλωριούχο σίδηρο αφήνει πολύ βρώμικο λεκέ στα ρούχα.

Θέλω να ζητήσω συγγνώμη που δεν μπόρεσα να σας δείξω τη διαδικασία χάραξης βήμα προς βήμα. Αν όμως αισθάνεστε προβλήματα αφήστε ένα σχόλιο.