Porównanie programów do projektowania elektroniki

Przed rozpoczęciem każdego elektronicznego projektu profesjonalny elektronik możliwie szczegółowo planuje przebieg całego procesu. Pod uwagę musi wziąć wszelkie materiały, ramy czasowe oraz kolejność wszystkich czynności. Rozważyć należy oczywiście również, jakie są założenia i cele projektu. Jedną z pierwszych czynności będzie zazwyczaj zaprojektowanie płytki drukowanej, która zostanie użyta do układu elektronicznego. W tym celu prosty schemat możesz zacząć od poglądowego rysunku ołówkiem na kartce. Jednak jeżeli projekt jest większy i zależy Ci na przejrzystości planu, lepiej jest od razu skorzystać z programu przeznaczonego do tego celu – jego użycie i tak będzie niezbędne, jeżeli zamierzasz wytrawić swoją własną płytkę.

W którym momencie prac nad projektem potrzebny jest program do projektowania elektroniki

Przed wykonaniem elektronicznego urządzenia zawsze konieczne jest zaprojektowanie całego obwodu. Taka czynność wymusza ustalenie kryteriów, które urządzenie ma spełniać. Niezbędne będą także informacje dotyczące parametrów i szczegółowych wymiarów elementów elektronicznych, które zostaną użyte w projekcie. Przykładowo, jeżeli jednym z założeń projektu jest zbudować urządzenie o konkretnym kształcie, może zaistnieć konieczność dopasowania kształtu płytki drukowanej do obudowy. Jeżeli zależy Ci na możliwie najmniejszych rozmiarach sprzętu, możesz od razu zdecydować, żeby płytka była dwustronna. Najważniejsza jest oczywiście funkcjonalność sprzętu – należy zaplanować miejsce na każdy element. Chodzi również o te części, które nie są elektroniczne, na przykład mocowanie do silniczka bezszczotkowego w niewielkim robocie mobilnym lub wklęsły element obudowy całego urządzenia (który na przykład ogranicza wysokość kondensatorów elektrolitycznych w danym miejscu na płytce). Oczywiście część z tych aspektów można zauważyć dopiero w momencie pierwszych prototypów urządzenia. Jednak aby przyspieszyć pracę i ograniczyć konieczność wykonywania dużej ilości prototypów, warto przewidzieć jak najwięcej tego typu poprawek. Dobrze pamiętać również o odpowiednim rozmieszczeniu podzespołów ze względu na ich charakter pracy – na przykład, jeżeli urządzenie ma posiadać przycisk, to musi on być umieszczony w łatwo dostępnym miejscu. Wszelkie grzejące się elementy powinny być umieszczone z daleka od tych, które są wrażliwe na zmiany temperatury – nierzadko warto w związku z tym zastosować odpowiedni system chłodzenia (na przykład radiator, wentylator lub oba na raz).

Programy do projektowania elektroniki

Eagle

Eagle to wysokiej jakości oprogramowanie stworzone przez znaną i cenioną na całym świecie markę Autodesk. Rozmiar pliku instalacyjnego to około 120 MB – można zainstalować go na systemach Microsoft Windows (na wersji Windows 7 i nowszych), Linux oraz OS X. To oprogramowanie, które jest powszechnie znane i stosowane wśród elektroników amatorów, ale również (a może przede wszystkim) przez studentów i doświadczone osoby. Jego głównymi zadaniami jest udostępnienie użytkownikowi narzędzi, dzięki którym będzie mógł projektować i optymalizować płytki drukowane PCB. Dzięki odpowiedniemu interfejsowi w prosty sposób możesz tworzyć projekty o różnych wymiarach oraz o wielu warstwach.

Jak działa Eagle

Program Eagle jest napisany tak, aby po stworzeniu projektu uzyskane materiały były jasne i przejrzyste dla każdego czytającego. Użytkownik przed rozpoczęciem prac tworzy schemat elektroniczny całego układu tak, aby program wiedział, jak łączą się poszczególne elementy. Warto zaznaczyć, że to oprogramowanie korzysta z bardzo szerokiej bazy popularnych elementów elektronicznych, która stale jest aktualizowana. W interfejsie można również znaleźć opcję rysowania własnych elementów i nadawania im odpowiednich cech oraz nazw. Po odpowiednim rozmieszczeniu komponentów i zamknięciu całego obwodu użytkownik może przenieść elementy na model płytki drukowanej. W prosty sposób można zlecić programowi automatyczne utworzenie ścieżek, które później samemu można edytować. Oczywiście można również osobiście przenieść na planszę wszystkie elementy i narysować odpowiednie ścieżki. Program skontroluje długość ścieżek, sprawdzi również trasy sygnałów i poprawność połączeń. Interfejs programu jest stworzony tak, żeby każdy użytkownik był w stanie z niego korzystać.

Więcej szczegółów o Eagle

Pełna nazwa oprogramowania Eagle to w rzeczywistości CadSoft EAGLE. Sam człon EAGLE (z angielskiego „orzeł”) to w rzeczywistości skrót od Easily Applicable Graphical Layout Editor, co w dosłownym tłumaczeniu oznacza „Łatwy w użyciu edytor graficzny”. W pakiecie z plikiem instalacyjnym użytkownik otrzymuje bibliotekę bogatą w modele elementów. Każdy z nich jest stworzony tak, żeby było wiadomo, w których miejscach są podłączenia oraz aby wymiarowanie zgadzało się z rzeczywistością. Bardzo dużą zaletą oprogramowania Eagle jest fakt, że nie wymaga ono żadnego wkładu finansowego, jeżeli nie jest wykorzystywane do komercyjnych projektów. Darmowa wersja uwzględnia możliwość tworzenia płytek o wymiarach nieprzekraczających 100 mm na 80 mm (4 cale na 3,2 cala) i z ilością warstw nie większą niż dwie (dolna oraz górna). Oprócz tego program z łatwością można udoskonalać i rozszerzać, wykorzystując kilkaset praktycznych dodatków. To doskonały wybór również dla osób profesjonalnie zajmujących się elektroniką. Wykupienie licencji sprawi, że uzyskasz pełną sprawność programu – będziesz mógł wykorzystywać go bez ograniczeń licencyjnych oraz w razie problemów z obsługą w prosty i szybki sposób znajdziesz pomoc, ponieważ jest to jedno z najpopularniejszych narzędzi tego typu. Wszelkie dane z programu zapisywane są w otwartym formacie XML. W 2016 roku, kiedy Autodesk kupił CadSoft (twórcę Eagle), zmienił zasady licencjonowania oprogramowania. Obecnie program można wykupić w standardowej wersji na rok za cenę 100 dolarów amerykańskich, natomiast wersja premium (Eagle Premium) warta jest już 5 razy więcej.

EasyEDA

EasyEDA to oprogramowanie, które umieszczone jest przez producenta w chmurze. Obecnie jest to kolejny jeden z najpopularniejszych programów do tworzenia projektów PCB, ale jego możliwości nie ograniczają się jedynie do tego zadania. EasyEDA jest całkowicie darmowym narzędziem, które oprócz tworzenia schematów i projektowania płytek PCB umożliwia tworzenie symulacji spice (symulacja działającego układu elektronicznego). Korzystając z takiego oprogramowania, na bieżąco masz dostęp już do ponad miliona darmowych bibliotek ze szczegółowymi danymi komponentów. To nie tylko zaleta bardzo dużej ilości dostępnych elementów – około 200 000 z nich to produkty chińskiego producenta LCSC, który oprócz szczegółowych danych na temat każdego z nich umożliwia wgląd w aktualną cenę i dostępność każdego z nich. Dzięki temu projektująca osoba nie musi martwić się, czy uda jej się zdobyć znaleziony element, ponieważ będzie mogła tę weryfikację przeprowadzić od razu. Kolejną ważną zaletą jest możliwość wglądu i korzystania z kilkuset tysięcy gotowych projektów open source. Oznacza to, że każda osoba może skorzystać z udostępnionych projektów i samodzielnie zbudować urządzenie na jego podstawie. Może to być szczególnie przydatne podczas nauki elektroniki, kiedy niedoświadczona osoba chce wykonać jeden ze swoich pierwszych projektów tego typu. Poprawnie wykonane schematy mogą być również znakomitym materiałem do szczegółowej analizy.

EasyEDA jest darmowy i w pełni sprawny

Kolejnym atutem programu jest fakt, że jest kompatybilne praktycznie z każdym systemem operacyjnym, który obsługuje popularne przeglądarki internetowe. EasyEDA to program, który uruchamia się w przeglądarce po wejściu na stronę easyeda.com. Oznacza to, że niezależnie od tego, czy na co dzień korzystasz z Windowsa, Linuxa, czy XOS, bez problemu będziesz mógł używać EasyEDA na jednej z przeglądarek. Bardzo dużą zaletą jest całkowity brak opłat – praktycznie wszystkie ważne funkcje są bezpłatne i otwarte, nawet do użytku komercyjnego. Użytkownik może korzystać ze wszystkich funkcji edytora, tworzyć prywatne projekty, formułować biblioteki publiczne i prywatne, pracować w zespole, korzystać z forum i wsparcia technicznego. Wersja płatna kosztuje 4,9 amerykańskiego dolara na miesiąc za jedno konto, natomiast w wersji dla przedsiębiorstwa cena wynosi 9,9 USD miesięcznie. Użytkownicy są wynagradzani przede wszystkim usunięciem wszelkich reklam, a projekty wyrzucone do kosza przebywają tam 15 dni dłużej niż w bezpłatnych wersjach (pliki można odzyskać do 30 dni od umieszczenia w koszu). Wersja dla firm umożliwia dostosowywanie logo oraz wspomaga dodatkowo możliwości zarządzania pracą zespołową oraz zadaniami. Użytkownicy są zapraszani do zakupienia płatnej wersji, dzięki czemu będą mogli aktywnie wesprzeć cały projekt, aby ten dalej się rozwijał, a platforma była stale utrzymywana i wspierana.

EasyEDA jest bardzo elastyczny

Każda praca, którą stworzysz w tym programie, może być w prosty i szybki sposób zapisana przez Ciebie, a także upubliczniona, jeżeli zdecydujesz się na takie rozwiązanie. To bardzo pomocna opcja dla elektroników będących praktycznie na każdym poziomie zaawansowania – zarówno dla osób, które dopiero się uczą, jak i dla tych, które pracują już w zawodzie. EasyEDA umożliwia w prosty sposób przedstawienie problemu drugiej nawet bardzo oddalonej osobie, dzięki umiejscowieniu aplikacji w chmurze. Obie strony mogą mieć stuprocentową pewność, że patrzą dokładnie na ten sam projekt. Aplikacja korzysta z chmury danych, dzięki czemu aktualnie wyświetlany stan projektu zawsze jest tym, który jest najbardziej aktualny. Nie ma również możliwości, aby na innym komputerze (na przykład z innym systemem operacyjnym) projekt nie otworzył się lub otworzył się nieprawidłowo. Bardzo przydatną właściwością tego środowiska jest duża kompatybilność z innymi tego typu narzędziami. Jeżeli na przykład używałeś wcześniej innego oprogramowania albo Twój znajomy przesyła Ci swój projekt utworzony na swoim programie, w większości przypadków nie będziesz miał problemu z jego odtworzeniem. Zarówno biblioteki, jak i schematy można prosto importować między innymi z opisanego wyżej oprogramowania Eagle lub Altium, LTspice czy KiCad. EasyEDA umożliwia także eksport plików do wybranego formatu, aby można było przesyłać projekty w miejsca, w których częściej wykorzystywane jest stacjonarne oprogramowanie. Świetnym pomysłem administratorów witryny jest również możliwość bardzo szybkiego i stosunkowo niedrogiego zamówienia zaprojektowanej przez siebie płytki PCB.

Altium Designer

Altium Designer to kolejny program do projektowania płytek PCB dla elektroników. Głównym założeniem tworzenia aplikacji była jak najlepsza automatyzacja procesu projektowania obwodów drukowanych. Projekt jest stale aktualizowany, ulepszany i rozwijany przez australijską firmę Altium Limited. Początki programu sięgają praktycznie 1985 roku, jednak tamtejsza wersja drastycznie różni się od tej, która dostępna jest dzisiaj dla użytkowników. Edytor ma podobne funkcje, jakie można znaleźć u konkurencji, jednak ma również wiele cech, które go wyróżniają spośród innych. Przede wszystkim program jest zintegrowany z ofertą kilku dystrybutorów komponentów elektronicznych. Takie rozwiązanie pozwala na bardzo szybkie wyszukiwanie potrzebnych części przez internet, a następnie możliwość zamówienia ich od producenta. Bardzo przydatna jest również funkcja interaktywnej edycji płytki w trójwymiarze – plik można wyeksportować do formatów MCAD czy STEP. Altium Designer to kolejny program, który dostosowując się do obecnych technologii, podłączył program do sieci internetowej i umożliwił publikowanie własnych projektów w chmurze danych. Dzięki takiemu rozwiązaniu w prosty sposób możesz dzielić się swoim projektem z innymi, ale również korzystać z projektów udostępnionych przez innych użytkowników. Warto zaznaczyć, że korzystając z języka VHDL, możesz wykonać symulację działającego układu elektronicznego, dzięki czemu podając odpowiednie zestawy danych na wejście, możesz w prosty sposób sprawdzić, co powinieneś otrzymać na wyjściu. Korzystając z takiego narzędzia, możesz łatwo skontrolować, czy Twój projekt działa prawidłowo. Kolejnym stopniem wykorzystania takiego narzędzia jest fizyczne wykonanie urządzenia, a następnie sprawdzenie, czy układ działa poprawnie. W tym celu możesz wprowadzić dane wejściowe do symulatora i zobaczyć, jaki jest wynik na wyjściu, a następnie takie same dane wprowadzić do realnego urządzenia i porównać otrzymane wyniki. Program Altium Designer niestety kojarzony jest jako stosunkowo drogie rozwiązanie, warto jednak wiedzieć, że znany jest również ze swojej zdolności do uzyskiwania szybkich wyników pracy, w szczególności w przypadku bardzo złożonych obwodów.

TinyCAD

TinyCAD to jeden z popularniejszych programów na system Microsoft Windows, które nie wymagają od użytkownika wkładu finansowego. Narzędzie nie tylko jest darmowe, ale także bazuje na otwartym kodzie, co oznacza, że osoby, które potrafią również programować, mogą legalnie ingerować w zaprogramowaną aplikację, dodając potrzebne funkcje. Program ma także bogatą bazę komponentów możliwych do umieszczenia na schemacie. Wartościową opcją jest możliwość łatwego umieszczenia czytelnej i szczegółowej legendy (na której można również umieścić dane oryginalnego autora całego projektu). Bardzo przydatne są takie funkcje jak możliwość wyróżniania różnych obszarów projektu specjalnymi znacznikami w różnych kolorach. Dzięki temu można jeszcze bardziej uprościć odczytywanie schematu zarówno dla osób postronnych, jak i dla samego autora, kiedy sięgnie do projektu po długiej przerwie. Wszelkie funkcje są szczegółowo opisane w bardzo skrupulatnie przygotowanej „pomocy” programu. Znajdziesz tam jasno opisane działanie poszczególnych funkcji – wszystkie opisy poparte są odpowiednimi przykładami zamieszczonymi bezpośrednio z działającej aplikacji. Na uwagę zasługują również drobne i stosunkowo nieistotne ustawienia, które mogą mieć jednak kluczowy wpływ na wyniki podczas częstszego stosowania programu. W ustawieniach znajduje się bardzo przydatna opcja automatycznego zapisywania aktualnego stanu projektu co określoną ilość czasu. Jest to rozwiązanie, które praktycznie całkowicie eliminuje bardzo częsty problem dotyczący przede wszystkim początkujących elektroników tracących całą swoją pracę w wyniku wykorzystania całej energii w baterii z laptopa lub przypadkowego odłączenia stacjonarnego komputera od sieci elektrycznej. Do pracy bardzo może przydać się możliwość korekty barw poszczególnych oznaczeń na schemacie. To rozwiązanie szczególnie dobre dla daltonistów, dla których oryginalne zróżnicowanie kolorystyczne nie jest dostatecznie charakterystyczne.

Niezwykle przydatną opcją jest także możliwość wygenerowania listy użytych komponentów, dzięki której użytkownik po zapisaniu projektu szybko może zweryfikować, o jakie komponenty powinien uzupełnić swój warsztat, jeśli chce zbudować zaprojektowany układ. TinyCad to oprogramowanie, które z łatwością obsłuży standardowe oraz mniej popularne biblioteki symboli. Utworzone dokumenty można w prosty sposób eksportować do formatów graficznych takich jak PNG czy EMF. Zaprojektowane połączenia można zapisać również w formatach, które umożliwią otwarcie w innych programach – chodzi o takie rozszerzenia jak PADS-PCB, PCB, Protel, Eagle, gEDA PCB czy xml.