Онлайн симуляторы электрических схем на русском. Симулятор работы электрических схем на русском

EDA (Electronic Design Automation) — программное обеспечение для разработки и тестирования электронной аппаратуры. В самом общем смысле к EDA можно отнести столь распространенный в русскоязычной среде Sprint Layout. Из более известных (и более полноценных продуктов) сюда относятся Eagle, DipTrace и Proteus. Но у всех у них есть один маленький недостаток — они платные. Кто-нибудь может возразить: тот же Eagle, мол, имеет и бесплатную версию, хоть и несколько ограниченную. Однако эти ограничения иногда становятся не столько мешающими, сколько раздражающими, как, например, невозможность расположить элементы вне платы, что затрудняет перераспределение уже расположенных деталей. Поэтому поговорим о KiCad — еще недавно малоизвестной, а теперь набирающей популярность софтине, несколько обремененной кроссплатформенностью, но при этом активно развивающейся (последняя на данный момент стабильная версия вышла в октябре 2014 года). В паре статей я постараюсь рассказать об основных приемах и подводных камнях работы с KiСad. В качестве примера возьмем простенькую схему Step-Up преобразователя на .

Лукас Грабер, Микаэль Стиртер и Тим Чоккио. Конструкция трансформатора тока, которая объединяет анализ конечных элементов и моделирование электрических цепей. Оптимизация анализа гематологии: когда физический прототип завершается, моделирование дает ответы.

Техника приведения в действие для миниатюрных роботов, разработанных с использованием мультифизического моделирования. Современные автомобили предлагают широкий спектр сложных функций, которые сочетаются с несколькими проблемами проектирования. В этой истории обсуждаются некоторые необходимые обновления модуля крыши в автомобиль премиум-класса и система зарядки электромобиля.

Обзор программы KiCad

Главное окно KiCad условно делится на несколько блоков

Главное меню, где можно создать или открыть проект, заархивировать его в zip или распаковать, указать текстовый редактор для просмотра файлов (например, списка элементов) и приложение для просмотра PDF, выбрать язык (на данный момент в списке 19 языков, включая русский), прочитать справку и копировать в буфер обмена полную информацию об установленной версии.
Во втором блоке располагаются (слева-направо): создание нового проекта; создание проекта из шаблона (шаблонов пока, правда, не имеется, но их можно создавать самостоятельно; такие шаблоны будут складываться в список «Пользовательские»); открытие уже имеющегося проекта; сохранение всех файлов, будь то принципиальная схема или печатная плата; архивация текущего проекта в zip; обновление списка файлов проекта.
Третий блок содержит собственно список файлов — здесь отображается все, что имеет название, соответствующее названию проекта.
Кнопки четвертого блока позволяют перемещаться между следующими редакторами: Eeschema — редактор электрических схем устройства; CvPcb — сопоставление посадочных мест компонентов (иными словами, выбор корпуса той или иной детали); Pcbnew — редактор печатных плат; Gerbview — просмотрщик файлов Gerber; Bitmap2Component — служит для создания изображений логотипов либо для создания компонентов из имеющихся изображений. Калькулятор — содержит полезности типа калькулятора стабилизаторов, таблиц рекомендуемой толщины дорожек для печатных плат, таблицы цветовой маркировки резисторов и т. п.
Наконец, в последнем блоке отображаются действия, проделываемые нами с текущим проектом (что открывали, что сохраняли и т.д.).

Создание любого устройства начинается с создания нового проекта. Поэтому жмем на кнопку «Начать новый проект ».

Потребители власти полагаются на довольно стабильные напряжения. Трансформаторы содержат переключатели ответвлений, которые изменяют отношение вторичных к первичным виткам путем переключения точки, в которой подключены входные или выходные цепи. Изменение этого коэффициента позволяет регулировать напряжение на выходе.

Индукционная печь спроектирована таким образом, чтобы удовлетворить потребительские потребности, чтобы повысить точность и скорость, чем традиционные печи. Проектировщикам было поручено повысить энергоэффективность взаимодействия индукционных катушек с дымовой завесой, учитывая как тепловые, так и электромагнитные характеристики системы.

Выбираем папку будущего проекта, пишем его имя, жмем «Сохранить », не обращая внимания на стиль моих окон, в Windows они будут знакомыми и привычными.

Название проекта появится в левой колонке, и мы наконец можем нажать на кнопку Eeschema . Откроется вот такой редактор...

Большие электрические системы, несущие большие токи, могут представлять опасность, если какой-либо из их компонентов, например, предохранителей и шин, не срабатывает. Чтобы повысить безопасность и улучшить производство, необходимо понять механизмы отказа этих компонентов.

От выработки электроэнергии до ее распределения до конечных пользователей силовые трансформаторы и шунтирующие реакторы используются во всей электрической сети для преобразования напряжения и поглощения реактивной мощности. Тем не менее, так же важно обновить «гайки и болты» смарт-сетки.

И KiCad радостно сообщит нам об отсутствии некоего файла. Все нормально, он просто напоминает, что мы пока не сохраняли схему, поэтому был создан чистый лист. Вообще, завороты логики KiCad иногда поражают. Еще забавнее то, что это чудо поддерживают не абы кто, а сами CERN.

Но мы отвлеклись, жмем OK . В открывшемся окне видим лист, на котором будет располагаться наша будущая схема. Вообще-то, располагаться она может и за пределами этого листа, но эти части попросту не выведутся на печать. Вокруг рабочего пространства видим кучу разных кнопочек, объяснять назначение каждой из них нет смысла, ибо на каждой из них при наведении всплывает подсказка (естественно, на русском языке). Стоит обозначить лишь основные из них:

Он используется для облегчения хронической боли в спине и ногах. Сфера действия с уменьшенным весом делает способ дополнительной спутниковой полезной нагрузки. Радиационная терапия, нацеленная на лечение рака, включает в себя множество неопределенностей, включая перемещение целевых участков для дыхания и тому подобное.

Когда ветка дерева касается верхних кабелей и вызывает короткое замыкание, ваши огни могут мерцать. Устройство, называемое повторным закрытием, гарантирует, что питание вашего дома не будет отключено на более длительный период. Силовая электроника появляется во многих повседневных продуктах, включая смартфоны, электронные автомобильные детали и бытовые предметы. Такие устройства требуют, чтобы регулируемые температурные диапазоны, частоты переключения и уровни напряжения работали плавно и надежно.

Не пугайтесь, все не так сложно, как кажется поначалу. В качестве схемы, как было сказано выше, я выбрал преобразователь на MCP34063, она же MC34063. Схема взята из даташита:

В первую очередь заглянем в пункт меню «Настройки », где помимо установок цветов, параметров внешнего вида (шаг сетки, толщина соединений и т. п.) нас интересует пункт «Библиотека ». Библиотеки в KiCad, как и в Eagle, содержат компоненты, используемые при построении схемы. Убедимся, что поставляемые с KiCad файлы подключены и присутствуют в списке.

Индукционный нагрев стал ценным инструментом, используемым сталелитейной промышленностью для производства различных металлических изделий. Этот процесс обеспечивает более точное управление отоплением, использует меньше энергии и обеспечивает лучшее качество и надежность, чем традиционные производственные процессы.

Оборудование линии передачи содержит как изоляционные, так и проводящие сборки. Гематологический анализ, анализ образца крови для определения различных гематологических параметров, является основным фактором в диагностических и лечебных решениях для заболеваний крови. Точный анализ крови требует подсчета и сортировки различных клеток в образце для измерения их размеров и распределений.

Другие библиотеки легко гуглятся и добавляются через кнопку «Добавить » (что вполне логично). Советую также скачать конвертированные с Eagle библиотеки компонентов. Однако не стоит подключать все файлы разом — это может привести не только к замедлению загрузки проекта, но и к надоедливым сообщениям о дублировании компонентов в библиотеках. Разобравшись с мелочами, жмем на кнопку «Разместить компонент » на правой панели (или пункт «Компонент » в меню «Разместить ») и щелкаем в произвольном месте на листе.

Кохлеарный технологический центр Европа разрабатывает новую технологию для слуховых имплантатов. Этот продукт накладывает структурные волны давления непосредственно на улитку, стимулируя ее таким образом, в отличие от усиливающего звука. Для сварки лазерным лучом большой мощности используется локализованный источник тепла для достижения узких глубоких сварных швов и высокой скорости сварки.

Сочетание акустического и электромагнитного анализа помогает ученым более эффективно измерять и исследовать подземные регионы. Акустические волны могут путешествовать на большие расстояния, но имеют ограничения, когда речь заходит о предоставлении деталей о свойствах пласта, и их нельзя использовать для идентификации жидкостей, протекающих через них.

В появившемся окошке пишем в поле «Имя»: 34063 — здесь, в отличие от Eagle, не нужно знать точное название компонента, достаточно лишь его части.

Также можно выбрать компонент из списка (кнопка «Список всех ») или подобрав подходящий символ («Выбор просмотром »). Нажимаем OK. Если введенное обозначение встречается в нескольких компонентах, нам предлагают выбрать нужный.

Роботизированные устройства для минимально инвазивных хирургических процедур требуют гибких инструментов и тщательного приведения в действие. Но большинство роботизированных хирургических аппаратов громоздки, дороги и физически истощаются для хирургов, чтобы они работали в течение длительных периодов времени.

Глубокие космические телескопы требуют сверхчувствительных детекторов и калибровки для приема слабых сигналов дальнего инфракрасного диапазона. Конструкции сенсорного экрана варьируются в зависимости от приложения, поэтому каждый стежок настраивается для предполагаемой среды.

Размещаем символ на листе.

Внимание, грабли ! KiCad унаследовал от Unix-систем добрую традицию горячих клавиш. Чтобы переместить расположенный компонент, недостаточно просто кликнуть по нему. Следует навести курсор на компонент и нажать на клавиатуре латинскую [M] (от англ. Move), либо нажать на компоненте правой кнопкой и выбрать в контекстном меню соответствующий пункт. Точно так же поворачиваем клавишей [R] и перетаскиваем (т. е. перемещаем без отрыва от цепей) клавишей [G]. Через сочетание добавляем компонент, а через — проводник. Все то же самое можно проделать и через контекстное меню. Горячие клавиши могут показаться неудобными, но на самом деле большинство из них интуитивно понятно пользователю, знакомому с английскими словами. Кроме того, запомнив пару десятков сочетаний, можно значительно ускорить работу. Так что не ленимся и читаем справку, благо она полностью переведена на русский язык.
В качестве примера магнитостатической проблемы рассмотрим, как моделировать постоянный магнит подковообразной формы. Один из способов - обработать весь магнит в виде ферромагнитного материала, где две концевые секции определяются как предварительно намагниченные в разных и противоположных направлениях.

Индукционный нагрев - это метод, используемый для нагрева металлов для ковки и других применений. По сравнению с более традиционными методами нагрева, такими как газовые или электрические печи, индукционный нагрев подает тепловую энергию непосредственно на деталь более контролируемым образом и обеспечивает более быстрое время обработки.

Следом за микросхемой добавляем на лист остальные компоненты. Для добавления пассивных элементов достаточно в поле «Имя» написать их более-менее общепринятые обозначения (R, C, CP и т. д.). Выбранные однажды компоненты остаются в поле «Список истории» для быстрого добавления.

Чтобы завершить добавление компонентов, нажимаем клавишу либо выбираем в контекстном меню пункт «Отложить инструмент ». Для соединения цепей используем «Разместить проводник ».

Двигатели с постоянными магнитами используются во многих высокопроизводительных приложениях, например, в электрических и гибридных транспортных средствах. Важным ограничением конструкции является то, что магниты чувствительны к высоким температурам, которые могут возникать в результате потерь тепла, вызванных токами, особенно вихревыми токами.

Индукторы используются во многих приложениях для фильтрации нижних частот или для согласования импеданса преимущественно емкостных нагрузок. Обычно индуктор имеет магнитный сердечник для увеличения индуктивности, при этом его размер невелик. Эта модель показывает, как объединить моделирование электрических цепей с имитацией конечных элементов.

Получается что-то вроде этого:

В случае, если соединение проводников представляется неудобным (или если схема разбита на отдельные блоки), то имеет смысл применить метки. Они связывают отдельные участки цепи, совсем как имена в Eagle. В KiCad несколько типов меток (локальные, глобальные и иерархические). Глобальные и иерархические используются в том случае, когда блоки схемы располагаются на нескольких листах и их надо связать между собой. Нам достаточно самой примитивной, так что выбираем «Разместить имя цепи (локальная метка)».

Этот учебник является эталонной моделью, в которой воспроизводится проблема 32 метода тестового электромагнитного анализа, в которой оцениваются численные методы моделирования анизотропного магнитного гистерезиса. Гистерезисный трехлистный ламинированный железный сердечник подвергается изменяющемуся во времени магнитному полю, генерируемому двумя катушками.

Наведенные токи в медном цилиндре вырабатывают тепло, которое, в свою очередь, изменяет электропроводность. Это означает, что распространение поля необходимо решать одновременно с передачей тепла через цилиндр и окружающую систему. Эта модель показывает эту связь между вихревыми токами и теплопередачей как пример учебника.

Кликаем мышкой на нужное соединение и пишем имя метки. Заодно выбираем ориентацию метки — то, где будет расположена ее соединительная точка.

Внимание, грабли! KiCad не привязывает метку к соединению наглухо, как это делает Eagle. После создания метку можно двигать, как и любой другой компонент, однако чтобы она «подхватилась» цепью, ее соединительная точка должна совпасть с соединением на цепи или компоненте.
Магнитная разведка - это метод геологоразведочных работ, который применим к определенным типам месторождений железной руды, в частности, к магнетиту и гематиту. Метод состоит в измерении магнитных аномалий из-за наличия магнитных руд. При моделировании распространения пучков заряженных частиц при больших токах сила объемного заряда, генерируемая пучком, существенно влияет на траектории заряженных частиц. Возмущения к этим траекториям, в свою очередь, влияют на распределение пространственного заряда.

Для детального анализа полупроводниковых приборов на фундаментальном уровне
Работа транзистора, когда напряжение, приложенное к затвору, включает устройство, а затем определяет ток насыщения стока. Полупроводниковый модуль позволяет детально проанализировать работу полупроводниковых приборов с точки зрения фундаментальной физики. Модуль основан на уравнениях дрейфовой диффузии с использованием изотермических или неизотермических транспортных моделей.

Расставив необходимые метки, получаем такую картину:

Теперь добавим землю и цепи питания. Они относятся к инструменту «Разместить порт питания »

Пишем в строке поиска «GND ».

Многофазные эффекты, как правило, оказывают важное влияние на производительность полупроводниковых приборов. Производство полупроводников часто происходит при высоких температурах, и поэтому возможно, что в материалы вводятся напряжения. Кроме того, устройства с высокой мощностью могут генерировать значительное количество тепла. Кроме того, программное обеспечение является прозрачным, так как всегда можно манипулировать уравнениями моделей, давая полную свободу в определении явлений, которые не определены в модуле.

Использовать дискретизацию с помощью конечных элементов или конечных томов

Вы можете использовать метод конечного элемента или конечного объема при моделировании переноса электронов и промежутков в полупроводниковом модуле. Каждый метод имеет свой собственный набор преимуществ и недостатков. Дискретизация конечного объема: дискретизация конечным объемом при моделировании полупроводниковых приборов по своей сути сохраняет ток. В результате получается более точный результат для плотности тока носителей заряда. Полупроводниковый модуль использует схему Шарфеттера-Гуммеля о ветре для уравнений носителей заряда. В каждом элементе ячейки создается постоянное решение, поэтому потоки могут быть определены только на гранях сетки, которые смежны с двумя другими элементами сетки. Для получения точных токов может потребоваться сузить стандартные допуски методов разрешения или улучшить сетку. Чтобы помочь с численной стабильностью, для решения физики в полупроводниковых приборах включен метод стабилизации наименьших квадратов Галеркина. Одним из преимуществ моделирования полупроводниковых приборов, использующих метод конечных элементов, является возможность более легко связать модель с другой физикой, такой как теплопередача или механика твердых частиц в одной модели.

Моделирование всех типов полупроводников

Следовательно, сохранение тока не подразумевается в этом искусстве. . Полупроводниковый модуль используется для моделирования полупроводниковых приборов с размерами сотен нм или более, которые также могут быть смоделированы обычным дрейфовым диффузионным подходом с использованием уравнений в частных производных.

Или выбираем нужный компонент через кнопку «Список всех »

Разместив землю, проделываем то же самое с Vin, выбрав соответствующий компонент. Его придется подсоединять к отдельному проводнику. Для этого берем инструмент «Разместить проводник », кликаем на нужном участке цепи и тянем проводник в сторону. Для того, чтобы закончить его не в точке соединения, а в произвольном месте на листе, дважды кликаем мышкой.

Размещаем питание нашей схемы. На выходе достаточно просто разместить метку типа «Vout ».

Теперь обозначим компоненты и укажем их номиналы. Делается это достаточно просто: нужно навести курсор на компонент и нажать клавишу [V ] для присвоения номинала и клавишу [U ] для указания порядкового номера. Впрочем, номера могут быть присвоены и автоматически. Для этого нажимаем кнопку «Обозначить компоненты на схеме »

В появившемся окошке настраиваем параметры обозначений (можно оставить как есть). Если части компонентов уже были назначены порядковые номера, то можно либо продолжить текущую нумерацию, либо начать ее заново, нажав предварительно на кнопку «Сбросить обозначения ».

Покончив с подготовкой, нажимаем «Обозначить компоненты» и соглашаемся с предложением дать всему порядковые номера. Расставим номиналы. Наводим курсор, жмем [V ]. Если в фокусе оказывается несколько компонентов, KiCad выводит маленькую менюшку с просьбой уточнить, какой именно компонент мы хотим редактировать.

Напоследок проверим правильность схемы, нажав кнопку «Выполнить проверку.. .»

В появившемся окошке можно настроить параметры проверки — правила соединений между выводами (что считать ошибкой, что предупреждением) на вкладке «Параметры».

На вкладке «ERC» нажимаем «Тест ERC »... и видим сообщения об ошибках.

При этом на схеме рядом с проблемными местами появятся зеленые стрелочки-маркеры. Выбор строки из списка ошибок в окошке ERC будет переносить нас к соответствующему маркеру. Итак, в чем же у нас проблема? А вот в чем: KiCad недостаточно просто поставить порт питания на схему, надо еще и указать, что порт питания, добавленный через порт питания, — это именно порт питания, а не что-то иное. Апофеоз костылей, на мой взгляд, но вполне решаемый. Нужно всего лишь снова взять инструмент «Разместить порт питания » и выбрать в списке портов компонент PWR_FLAG .

На схеме появится вот такой символ:

PWR_FLAG отображается только на схеме и нужен исключительно для успешной проверки ее правильности. Цепляем его в плюсу питания и цепи GND. Снова запускаем тест ERC — ошибок больше нет.

Внимание, грабли! Когда используются микросхемы с никуда не подключенными выводами, тест ERC будет ругаться в их сторону. Чтобы этого не происходило, на все неиспользуемые выводы следует ставить флаг «Не соединено».

В итоге у нас получилась вот такая схема:

Чтобы распечатать ее, нажимаем на верхней панели кнопку «Печать схемы », либо выбираем этот пункт в меню «Файл ».

Внимание, грабли! Пользователи Linux могут столкнуться с проблемой, когда вместо схемы распечатывается чистый лист. Это происходит из-за некорректной работы wxWidgets с принтерами.

а) обновить wxWidgets до версии 3.0;
б) воспользоваться экспортом схемы в доступный графический формат либо в файл PDF, а затем распечатать ее.

Не совсем понятно, что двигало разработчиками KiCad, но всем привычный экспорт находится в пункте «Чертить ».

Здесь выбираем формат, настраиваем цветовой режим и качество изображения (толщина линии по умолчанию), выбираем, нужно ли нам экспортировать вместе со схемой рамку листа. Вот, пожалуй, и все, что достаточно знать для начала работы в EESchema. А в следующий раз мы поговорим о тонкостях и создании новых компонентов для библиотек. Автор обзора - Витинари .

Обсудить статью ПРОГРАММА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ И ТЕСТИРОВАНИЯ СХЕМ

Существует очень интересная программа, которая представляет собой несложный симулятор для демонстрации работы электрических схем и работы измерительных приборов, удобство его не только в наглядности, но и в том, что интерфейс на русском языке. Она позволяет смоделировать на макетнице очень простые принципиальные схемы. Называется программа «Начала электроники». Ссылка на нее внизу страницы, видео канала Михаила Майорова.

Для радиолюбителей и самодельщиков есть всё в этом китайском магазине . Плагин для экономии в нём: 7% с покупок .

Программа работает, начиная от Windows 98 и заканчивая Windows 7. Интерфейс выглядит следующим образом.

Внизу располагается чертеж печатной платы, но для нас наибольший интерес представляет панелька с макетной платой. Наверху кнопки управления: загрузить схему из файла, сохранить схему, очистка макетной платы, получить мультиметр, получить осциллограф, показать параметры деталей, состояние деталей, справочник, (кратко изложены понятия об электричестве), небольшой список лабораторных работ для самостоятельного их проведения, инструкция по пользованию симулятором, информация об авторах, выход из программы.

На этом простом симуляторе можно собрать довольно много интересных вещей. Для начала давайте соберем обычный фонарик. Для этого нам потребуется лампочка, две батарейки и, естественно, все это надо будет соединить перемычками. Ну и какой же фонарик без выключателя и лампочки?

Двойным щелчком вызываем окно параметров батарейки. На появившейся вкладке видим напряжение, внутреннее сопротивление, показывающее ее мощность, миниполярность. В данном случае батарейка вечная.

Когда схема собрана, нажимаем два раза выключатель и лампочка почему то сгорает. Почему? Суммарное напряжение последовательно соединенных батареек 3 вольта. Лампочка по умолчанию была на 2,5 вольта, поэтому и сгорела. Ставим 3-вольтовую лампочку и снова включаем. Лампочка благополучно светится.

Теперь берем вольтметр. Вот у него загораются ладошки. Это измерительные щупы. Давайте перенесем щупы к лампочке и поставим измерение постоянного напряжения с пределом 20 Вольт. На мониторе показывает 2,97 вольта. Теперь попробуем измерить силу тока. Для этого берем второй мультиметр. Прибор, подсоединенный в схему, показал почти 50 миллиампер.

Практически как на настоящем мультиметре, можно измерить множество параметров. Есть также в симуляторе осциллограф, у которого даже регулируется яркость луча. Кроме того, есть реостат, можно двигать движок. Есть переменный конденсатор, шунты, нагревательная печка, резисторы, предохранители и другое. К сожалению, в данном симуляторе нет транзисторов.

Радиолюбителей это просто замечательная программа, простая и написанная на русском языке, на которой можно научиться многим операциям со схемами, мультиметром и осциллографом. Для продвинутых задач нужны другие программы, которые также есть в интернете. Скачать программу «Начала электроники»