Oddávna veľmi užitočná vlastnosť človeka - "lenivosť" bola tou správnou motiváciou ako si pomocou rôznych "pomôcok" zjednodušiť prácu a život. Pre výrobcov sa týmito "pomôckami" stali stroje a pre konštruktérov počítače. V prvopočiatkoch to boli kalkulačné stroje a neskôr stroje vykonávajúce výpočty podľa jednoduchých algoritmov, ale s takou frekvenciou, ktorá by zamestnala tisíce kalkulantov. Počítače stoja na počiatku moderných konštrukcií a programy, ktoré nám umožnujú ich konštruovať sa v skratke nazývajú CAD systémy (Computer Aided Design), resp. v našom jazyku AIP (Automatizácia inžinierských prác) resp. SAK (Systém automatického konštruovania).
Vo všeobecnosti možno CAD systémy rozdeliť podľa niekoľkých hľadísk:
Poznáme však aj podtriedy CAD systému ktoré dostali svoj názov odvodený od špecializácie na konkrétnu oblasť priemyslu:
Vývojom a tvorbou CAD systémov sa v súčasnosti zaoberá mnoho firiem. Spomeňme niektoré: Autodesk, Cadkey, OrCAD, Cadam, Micado, Cadvance, Recall-Redac a i.
Programové vybavenie však nepostačuje. Spolu s programom vznikajú aj hardwarové pomôcky uľahčujúce prácu vývojárov. Sú to periférne zariadenia počítačov ako kvalitný monitor s vysokým rozlíšením, vstupné zariadenia myš a tablet, výstupné zariadenia maticová tlačiareň, laserová tlačiareň, súradnicové zapisovače (plotre). Aj vývoj počítačov a rôznych elektronických zariadení umožňujú a uľahčujú CAD systémy určené pre elektrotechnický priemysel. Ich zameranie je na:
Na Slovnsku používané Elektrotechnické CAD systémy sa zvyčajne používajú na kreslenie elektronických schém a návrh plošných spojov, ale sú tu aj také, ktoré slúžia simulácii či už analógových alebo digitálnych zapojení. Spomeňme najznámejšie:
Komplexný systém určený pre pokrytie celej škály činností elektrotechnického inžiniera. DOS verzia obsahuje 5 podsystémov:
SDT - návrh schém. Umožňuje až 200 hierarchických úrovní schém. Modul má priamy výstup na náväzné moduly - návrh plošných spojov, analógový a digitálny simulátor. Modul umožnuje vytváranie dokumentácie, výsledkov simulácií, stavové tabuľky, zoznamy použitých súčiastok a.i.
PCB - návrh plošných spojov až so 16 vrstvami.
VST - simulácia číslicvých obvodov. 50 kanálov, 12 stavový logický simulátor, kapacita cca 14000 hradiel.
PLD - návrh programovateľných logických polí. Vstupom môžu byť: pravdivostná tabuľka, schéma, indexová rovnica, ale aj Boolovská rovnica a stavová tabuľka konečného automatu.
MOD - kompilácia logických polí pre nasledovnú simuláciu. T.j. vytváranie simulačných modelov pre súčiastky navrhnuté v module PLD.
Programový systém na tvorbu schém a tvorbu až 16 vrstvých dosiek plošných spojov (aj pre povrchovú montáž). Kontroluje skraty a vzdialenosť vodičov už pri ich návrhu. Zobrazenia v metrickej ale aj palcovej miere. Systém na tvorbu schém sa nazýva REDLOG a systém na tvorbu plošných spojov REDBOARD. Komplexný systém sa predáva pod názvom MAXI/PC. Rozšírená a výkonnejšia verzia je CADSTAR.
Komplexný elektrotechnický CAD systém najvyššej triedy. Umožňuje navrhovať schémy a plošné spoje. Obsahuje analógovú, digitálnu, aj teplotnú simuláciu zapojenia. Limit rozmerov schémy je 16 x 16 m. Možnosť výstupu vo formáte DXB pre AUTOCAD, flexibilný výstup do NETlistu. Elektrická kontrola schémy aj plošného spoja. Automatické ale aj manualne rozmiestňovanie súčiastok na plošnom spoji. Možnosť vytvorenia histogramu hustoty spojov, šesť stratégií autoroutera. Implementovaný algoritmus Rip-Reroute t.j. možnosť zrušenia už existujúcej spojovej cesty pri tvorení novej ak je to optimálne. Umožňuje aj tvorbu plošných spojov pre povrchovú montáž. Pracuje jak v metrickej tak v palcovej miere.
EAGLE
Programový návrhový systém, ktorého hlavný program je určený na vytváranie jedno až 255 vrstvových plošných spojov. Zahrňuje aj kreslenie elektrotechnických schém a má nástroje na výstup na rôzne technologické zariadenia. Na kreslenie schém, vytváranie schematických značiek, tvorbu plošného spoja a kreslenie púzdier obvodov používa len jeden editor. Pre tvorbu plošného spoja je možné prevziať údaje z vlastnej schémy, alebo z iných systémov napr. OrCAD. Je nenáročný na hardware na ktorom pracuje. Podporuje množstvo perifernych zariadení na ktoré realizuje výstupy - tlačiarne a súradnicové zapisovače. Umžňuje návrhy plošných spojov pre povrchovú montáž (Surface Mounting Devices). Poskytuje okamžitú kontrolu dodržiavania základných návrhových parametrov už pri tvorbe dosky. Má výkonný autorouter.
AUTO/BOARD System.
Je nadstavbou programu AutoCAD, pracuje v jeho prostredí a pužíva jeho ovládacie prvky - pull-down menu a dialógové okná. Komplexne rieši tvorbu elektronických schém a návrh plošných spojov. Poskytuje prakticky neobmedzenú plochu na kreslenie schém. Na generovanie knižničných prvkov používa AutoLISP. Umožňuje vytvárať až 16 vrstvové plošné spoje, s predrouterom pre zbernice a automatické umiestňovanie súčiastok. Má implementovaný algoritmus Rip-Reroute a optimalizačný algoritmus. Vie pracovať aj v Protected Móde.
EE designer
Komplexný návrhový systém pre elektrotechniku. Umožňuje kresliť schémy, navrhovať plošné spoje, analógovú, digitálnu a termálnu simuláciu. Veľkosť pracovnej plochy má 64" x 64" (t.j. 160 x 160 cm) na ktorej može rozmiestniť až 1500 komponentov na jednu schému. Jedna schéma može obsahovať až 100 pracovných plôch. Vytvára plošné spoje až do veľkosti 32" x 32" ale len do 12 vrstiev. Automatické rozmiestňovanie súčiastok, kontrola izolačných vzdialeností a raster 0,001" (t.j. 0,025mm). Umožňuje DC, AC a prenosovú analýzu. Pre digitálnu simuláciu má 50 kanálový logický simulátor s možnosťou definovať oneskorenie hradiel.
Ferda Mravec
Je pôvodný československý produkt. Je určený pre návrh 1 a 2 vrstvových plošných spojov. Má jednoduchú obsluhu a kôli jednoduchosti nízku cenu. Raster od 0,5mm. Jeden plošný spoj môže obsahovať 250 integrovaných obvodov. Využíva vstupný formát z Racal-Redacu. Podporuje povrchovú montázž a automatický router. Podporuje množstvo u nás používaných technologických zariadení, tlačiarní a súradnicových zapisovačov.
Požaduje sa systém umožňujúci pracovať v integrovanom prostredí obsahujúci grafický editor, systém helpov, pulldown menu, ale aj možnosť "hot keys", podporné knižnice so súčiastkami a nastavenými parametrami. Program má umožňovať vykresliť návrh schém s použitím existujúcich grafických značiek súčiastok. Evidencia súčiastok má mať zabudované aj elektrické parametre aby zapojenie mohol otestovať analógový a digitálny simulátor elektrického zapojenia - možnosť dfefinovať oneskorenie hradiel. Teplotná simulácia. Prenosová analýza. Vytváranie dokumentácie, výsledkov simulácií, stavové tabuľky, zoznamy použitých súčiastok. Návrhy programovateľných logických polí. Vytváranie simulačných modelov pre súčiastky. Navrhovanie plošných spojov - v niekoľkých vrstvách 2, 16 až 255 vrstiev. Návrh spojov pre klasickú ale aj povrchovú montáž. Automatické kontroly skratov a vzdialeností vodičov. Zobrazenie v metrickej ale aj palcovej miere. Automatické ale aj ručné rozmiestňovanie súčiastok na plošnom spoji. Vytváranie histogramu hustoty spojov. Možnosť automatického rušenia starej cesty pri vytvorení optimálnej novej. Automatická kontrola dodržiavania základných návrhových parametrov už pri tvorbe dosky.
Možnosti vzájomného exportu, resp. importu riešení z a do iných systémov ( napr. vo formáte DBX AUTOCADu) a na rôzne technologické zariadenia, t.j. podpora množstva periferných zariadení na ktoré realizuje výstupy- tlačiarne a súradnicové zapisovače.
[1. SYSTÉMY CAD - Návody na cvičenia - Ing. Branislav SOBOTA]