Před zahájením jakéhokoli elektronického projektu naplánuje profesionální elektronik celý proces do co největších podrobností. Musí vzít v úvahu všechny materiály, časový rámec a posloupnost všech činností. V úvahu je samozřejmě třeba vzít i to, jaké jsou cíle a záměry projektu. Jedním z prvních kroků bude obvykle návrh desky plošných spojů, která bude použita pro elektronický obvod. Pro tento účel můžete jednoduché schéma začít hrubým nákresem tužkou na kusu papíru. Pokud je však projekt rozsáhlejší a chcete mít přehlednost plánu, je lepší hned použít program určený k tomuto účelu – jeho použití bude tak jako tak nezbytné, pokud hodláte leptat vlastní desku.
Ve které fázi vývoje projektu potřebujete program pro projektování elektroniky?
Před výrobou elektronického zařízení je vždy nutné navrhnout celý obvod. Taková činnost si vynucuje stanovení kritérií, která má zařízení splňovat. Bude také nutné znát parametry a podrobné rozměry elektronických součástek, které budou při návrhu použity. Pokud je například jedním z cílů projektu sestrojit zařízení určitého tvaru, může být nutné přizpůsobit tvar desky plošných spojů pouzdru. Pokud chcete zachovat co nejmenší rozměry hardwaru, můžete se rovnou rozhodnout, že deska bude oboustranná. Nejdůležitější je samozřejmě funkčnost zařízení – je třeba naplánovat prostor pro každou součástku. To se týká i těch součástí, které nejsou elektronické, například držáku pro bezkartáčový motor v malém mobilním robotu nebo konkávního prvku pouzdra celého zařízení (který například omezuje výšku elektrolytických kondenzátorů v daném místě desky). Některé z těchto aspektů jsou samozřejmě patrné až při prvním prototypu zařízení. Pro urychlení práce a snížení potřeby velkého počtu prototypů je však dobré s co největším počtem takových korekcí počítat. Je také dobré mít na paměti vhodné umístění součástí vzhledem k povaze jejich fungování – například pokud má mít zařízení tlačítko, musí být umístěno na snadno přístupném místě. Veškeré komponenty, které se zahřívají, by měly být umístěny mimo ty, které jsou citlivé na změny teploty – z tohoto důvodu se často vyplatí použít vhodný chladicí systém (například chladič, ventilátor nebo obojí současně).
Programy pro projektování elektroniky
Eagle
Eagle je vysoce kvalitní software vyvinutý mezinárodně známou a uznávanou značkou Autodesk. Velikost instalačního souboru je přibližně 120 MB – lze jej nainstalovat v systémech Microsoft Windows (ve verzích Windows 7 a novějších), Linux a OS X. Jedná se o software, který je široce známý a používaný mezi amatérskými elektroniky, ale také (a možná především) studenty a zkušenými jedinci. Jeho hlavním úkolem je poskytnout uživateli nástroje, s jejichž pomocí může navrhovat a optimalizovat desky plošných spojů. Díky správnému rozhraní lze snadno vytvářet návrhy s různými rozměry a více vrstvami.
Jak funguje systém Eagle
Program Eagle je napsán tak, aby po vytvoření projektu byl výsledný materiál jasný a přehledný pro každého, kdo jej čte. Uživatel si před zahájením práce vytvoří elektronické schéma celého obvodu, aby program věděl, jak jsou jednotlivé součástky propojeny. Stojí za zmínku, že tento software využívá velmi širokou databázi populárních elektronických součástek, která je neustále aktualizována. Rozhraní obsahuje také možnost nakreslit vlastní součástky a přidělit jim příslušné vlastnosti a názvy. Po vhodném rozmístění součástek a uzavření celého obvodu může uživatel přenést součástky do modelu desky plošných spojů. Snadno můžete nechat program automaticky vytvořit cesty, které pak můžete sami upravovat. Všechny součástky můžete samozřejmě také sami přenést na desku a nakreslit příslušné cesty. Program zkontroluje délku cest, trasy signálů a správnost zapojení. Rozhraní programu je navrženo tak, aby jej mohl používat každý uživatel.
Více informací o společnosti Eagle
Celý název softwaru Eagle je ve skutečnosti CadSoft EAGLE. Samotný termín EAGLE (z anglického Eagle) je ve skutečnosti zkratkou pro Easily Applicable Graphical Layout Editor, což doslova znamená “Snadno použitelný grafický editor”. V balíčku s instalačním souborem uživatel obdrží knihovnu bohatou na modely prvků. Každý z nich je vytvořen tak, aby bylo zřejmé, kde se nacházejí spoje a aby dimenzování odpovídalo skutečnosti. Velmi velkou výhodou softwaru Eagle je, že nevyžaduje žádný finanční příspěvek, pokud není používán pro komerční projekty. Bezplatná verze počítá s možností vytvářet desky o rozměrech maximálně 100 × 80 mm (4 × 3,2 palce) a s maximálně dvěma vrstvami (spodní a horní). Kromě toho lze program snadno vylepšovat a rozšiřovat pomocí několika stovek praktických doplňků. Je také vynikající volbou pro ty, kteří se profesionálně zabývají elektronikou. Zakoupením licence získáte plný výkon programu – budete jej moci používat bez licenčních omezení a v případě provozních problémů snadno a rychle najdete pomoc, neboť se jedná o jeden z nejoblíbenějších nástrojů svého druhu. Všechna data z programu jsou uložena v otevřeném formátu XML. V roce 2016, kdy společnost Autodesk koupila společnost CadSoft (tvůrce programu Eagle), změnila pravidla licencování softwaru. V současné době lze program zakoupit ve standardní verzi na jeden rok za cenu 100 amerických dolarů, zatímco prémiová verze (Eagle Premium) stojí již pětkrát více.
EasyEDA
EasyEDA je software, který je hostován výrobcem v cloudu. V současné době je to další z nejoblíbenějších softwarů pro návrh desek plošných spojů, ale jeho možnosti se neomezují pouze na tuto úlohu. EasyEDA je zcela bezplatný nástroj, který kromě vytváření schémat a navrhování plošných spojů umožňuje vytvářet simulace spice (simulace funkčního elektronického obvodu). Pomocí takového softwaru již máte průběžně přístup k více než milionu bezplatných knihoven s podrobnými údaji o součástkách. Výhodou je nejen velmi velké množství dostupných součástek – přibližně 200 000 z nich jsou produkty čínského výrobce LCSC, které kromě podrobných údajů o každé součástce umožňují zobrazit aktuální cenu a dostupnost každé součástky. Konstruktér se tak nemusí starat o to, zda nalezenou součástku sežene, protože toto ověření bude moci provést okamžitě. Další důležitou výhodou je možnost prohlížet a používat několik set tisíc hotových návrhů s otevřeným zdrojovým kódem. To znamená, že kdokoli může použít poskytnuté návrhy a sám si na jejich základě sestavit zařízení. To může být užitečné zejména při výuce elektroniky, kdy nezkušený člověk chce vytvořit jeden ze svých prvních projektů tohoto typu. Správně provedená schémata mohou být také vynikajícím materiálem pro podrobnou analýzu.
EasyEDA je zdarma a plně funkční
Další výhodou programu je, že je kompatibilní prakticky s každým operačním systémem, který podporuje oblíbené webové prohlížeče. EasyEDA je program, který se spustí v prohlížeči, když přejdete na stránku easyeda.com. To znamená, že ať už denně používáte Windows, Linux nebo XOS, budete moci EasyEDA snadno používat v některém z prohlížečů. Velmi velkou výhodou je naprostá absence poplatků – prakticky všechny důležité funkce jsou zdarma a otevřené, a to i pro komerční použití. Uživatel může využívat všechny funkce editoru, vytvářet soukromé projekty, formulovat veřejné i soukromé knihovny, pracovat v týmu, využívat fórum a technickou podporu. Placená verze stojí 4,9 USD měsíčně na jeden účet, zatímco cena podnikové verze je 9,9 USD měsíčně. Uživatelé jsou odměněni především odstraněním případných reklam a projekty vyhozené do koše tam zůstávají o 15 dní déle než v bezplatných verzích (soubory lze obnovit až 30 dní po jejich umístění do koše). Verze Business umožňuje přizpůsobení loga a dále podporuje možnosti správy týmů a úkolů. Uživatelé jsou vyzváni k zakoupení placené verze, aby mohli aktivně podporovat celý projekt, aby se mohl dále rozvíjet a platforma byla neustále udržována a podporována.
EasyEDA je velmi flexibilní
Veškeré práce, které v tomto programu vytvoříte, můžete snadno a rychle uložit a také zveřejnit, pokud se tak rozhodnete. Jedná se o velmi užitečnou možnost pro inženýry elektroniky, kteří jsou prakticky na jakékoli úrovni – ať už se teprve učí, nebo již v této profesi pracují. EasyEDA umožňuje snadno prezentovat problém druhé osobě i na dálku, a to díky umístění aplikace v cloudu. Obě strany si tak mohou být stoprocentně jisté, že se dívají na přesně stejný projekt. Aplikace využívá datový cloud, takže aktuálně zobrazený stav projektu je vždy ten nejaktuálnější. Neexistuje také možnost, že by se na jiném počítači (například s jiným operačním systémem) projekt neotevřel nebo se otevřel nesprávně. Velmi užitečnou vlastností tohoto prostředí je jeho vysoká kompatibilita s jinými podobnými nástroji. Pokud jste například již dříve používali jiný software nebo vám kamarád pošle projekt vytvořený v jeho softwaru, ve většině případů nebudete mít problém s jeho reprodukcí. Knihovny i schémata lze jednoduše importovat z programů Eagle nebo Altium, LTspice nebo KiCad, mimo jiné z dalších výše popsaných softwarů. EasyEDA vám také umožňuje exportovat soubory do vámi zvoleného formátu, takže můžete své návrhy posílat na místa, kde se běžněji používá desktopový software. Skvělým nápadem správců stránek je také možnost velmi rychle a relativně levně si objednat vámi navrženou desku plošných spojů.
Altium Designer
Altium Designer je další program pro návrh desek plošných spojů pro elektroniky. Hlavním cílem při vývoji aplikace bylo co nejvíce automatizovat proces navrhování desek plošných spojů. Projekt je neustále aktualizován, vylepšován a vyvíjen australskou společností Altium Limited. Počátky programu sahají prakticky až do roku 1985, ale tehdejší verze se od té, která je uživatelům k dispozici dnes, drasticky liší. Editor má sice podobné funkce jako jeho konkurenti, ale má také řadu vlastností, které ho od ostatních odlišují. Především je program integrován s nabídkou několika distributorů elektronických součástek. Toto řešení umožňuje velmi rychlé vyhledání potřebných součástek online a následně možnost jejich objednání u výrobce. Velmi užitečná je také funkce interaktivní editace 3D desek – soubor lze exportovat do formátů MCAD nebo STEP. Altium Designer je dalším programem, který se přizpůsobil současným technologiím, propojil program s internetem a umožnil publikovat vlastní návrhy v datovém cloudu. Díky tomuto řešení můžete snadno sdílet své návrhy s ostatními, ale také používat návrhy sdílené jinými uživateli. Stojí za zmínku, že pomocí jazyka VHDL můžete simulovat funkční elektronický obvod, takže při zadání správných sad dat jako vstupu snadno zjistíte, co byste měli dostat na výstupu. Pomocí takového nástroje můžete snadno zkontrolovat, zda váš návrh funguje správně. Dalším krokem při použití takového nástroje je fyzická výroba zařízení a následná kontrola, zda obvod funguje správně. Za tímto účelem můžete do simulátoru zadat vstupní data a zjistit, jaký je výstup, a poté zadat stejná data do skutečného zařízení a porovnat získané výsledky. Altium Designer je bohužel spojován jako poměrně drahé řešení, ale je třeba vědět, že je také známý svou schopností vytvářet rychlé pracovní výsledky, zejména pro velmi složité obvody.
TinyCAD
TinyCAD je jednou z nejoblíbenějších aplikací pro Microsoft Windows, která nevyžaduje finanční příspěvek od uživatele. Nejenže je nástroj zdarma, ale je také založen na otevřeném kódu, což znamená, že lidé, kteří také umí programovat, mohou legálně zasahovat do naprogramované aplikace přidáváním potřebných funkcí. Program má také bohatou databázi komponent, které lze do schématu vložit. Cennou možností je možnost snadno umístit přehlednou a podrobnou legendu (na níž lze umístit i údaje o původním autorovi celého projektu). Velmi užitečné jsou funkce, jako je možnost zvýraznit různé oblasti projektu speciálními značkami v různých barvách. To ještě více usnadňuje čtení diagramu jak pro nezúčastněné osoby, tak pro samotného autora, když do projektu sáhne po delší odmlce. Všechny funkce jsou podrobně popsány ve velmi pečlivě zpracované “nápovědě” programu. Tam najdete přehledný popis fungování jednotlivých funkcí – všechny popisy jsou podloženy příslušnými příklady uvedenými přímo z běžící aplikace. Za zmínku stojí i drobná a relativně nedůležitá nastavení, která však mohou mít při častějším používání programu klíčový vliv na výsledky. V nastavení je velmi užitečná volba automatického ukládání aktuálního stavu projektu po uplynutí každého zadaného času. Jedná se o řešení, které téměř zcela eliminuje velmi častý problém, který postihuje především začátečníky v elektronice, kteří přijdou o veškerou práci v důsledku vyčerpání veškeré energie z baterie notebooku nebo nechtěného odpojení stolního počítače od elektrické sítě. Velmi užitečná pro práci může být možnost korekce barev jednotlivých značek na schématu. To je výhodné zejména pro daltonisty, pro které není původní barevné odlišení dostatečně výrazné.
Velmi užitečnou možností je také možnost vygenerovat seznam použitých komponent, díky kterému si uživatel po uložení projektu může rychle ověřit, jaké komponenty potřebuje doplnit do své dílny, pokud chce navržený layout postavit. TinyCad je software, který si snadno poradí se standardními i méně obvyklými knihovnami symbolů. Vytvořené dokumenty lze snadno exportovat do grafických formátů, jako je PNG nebo EMF. Navržené spoje lze také ukládat ve formátech, které umožní jejich otevření v jiných programech – rozšíření jako PADS-PCB, PCB, Protel, Eagle, gEDA PCB nebo xml.
