KiCad सर्किट का अनुकरण: 7 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

सर्किट बनाना और डिजाइन करना एक पुरानी प्रक्रिया है, जो पहले इलेक्ट्रॉनिक घटकों जितनी पुरानी है। तब आसान था। सीमित संख्या में घटक थे और इसलिए सीमित संख्या में कॉन्फ़िगरेशन, दूसरे शब्दों में: सर्किट सरल थे। अब, तथाकथित सूचना युग में, विभिन्न घटकों के असंख्य-ए लॉट- हैं, और प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक घटक में एक दर्जन से अधिक मॉडल हैं और प्रत्येक मॉडल का निर्माण मुट्ठी भर कंपनियों द्वारा किया जाता है। कहने की जरूरत नहीं है, प्रत्येक मॉडल और प्रत्येक कंपनी-विशिष्ट घटक एक दूसरे से भिन्न होते हैं। उनके पास उनके पूर्वाग्रह हो सकते हैं, विभिन्न सहिष्णुता के साथ त्रुटियां, अलग-अलग अधिकतम और न्यूनतम परिचालन स्थितियां हो सकती हैं और निश्चित रूप से सर्किट की प्रतिक्रिया और काम करने के तरीके में थोड़ा बदलाव हो सकता है। इन सबसे ऊपर, सर्किट आजकल अत्यधिक जटिल हैं; इसमें दर्जनों घटक शामिल हैं जो इनपुट के आधार पर विभिन्न कार्यों को करने के लिए एक साथ इंटरैक्ट करते हैं।

जैसा कि आपने सही अनुमान लगाया है, गणना या हाथ से इन सर्किटों का विश्लेषण करने का प्रयास करना एक दुःस्वप्न होगा। इसके अलावा, कुछ सहिष्णुता और बारीकियां खो जाएंगी या बदल दी जाएंगी क्योंकि वे उत्पाद विशिष्ट हैं। यह वह जगह है जहां अनुकरण आता है। आधुनिक तकनीक की शक्ति का उपयोग करना और अत्याधुनिक गति के साथ, एक सर्किट विश्लेषण जो घंटों काम करने वाले लोगों की टीमों को ले जाता, अब सेट करने जितना आसान है

आपूर्ति

-किकाड संस्करण 5.0 या बाद में

- पुस्तकालयों को डाउनलोड करने के लिए इंटरनेट कनेक्शन

चरण 1: जादू कैसे होता है?

आइए इसे यह कहकर पेश करें कि KiCad सिमुलेशन को हैंडल नहीं करता है। KiCad केवल एक UI (यूजर-इंटरफ़ेस) है। एक तुलनीय सादृश्य यह होगा कि KiCad आपके और सिमुलेशन प्रोग्राम के बीच सिर्फ एक बिचौलिया है, जो "स्पाइस" नामक कई सॉफ्टवेयरों में से एक हो सकता है।

SPICE "एकीकृत सर्किट जोर के साथ सिमुलेशन कार्यक्रम" के लिए छोटा है। KiCad के मामले में, KiCad 5.0 और बाद में ngspice नामक एक SPICE प्रोग्राम के साथ प्री-पैकेज्ड आता है। Ngspice की अपनी विशेषताएं, अड़चनें और सीमाएं हैं, लेकिन यह वह सॉफ़्टवेयर होगा जिस पर हम ध्यान केंद्रित करेंगे। Ngspice सर्किट व्यवहार को मॉडल करने के लिए "घटक" का उपयोग करता है। इसका मतलब यह है कि सर्किट स्कीमैटिक्स को चित्रित करने के अलावा हमें अलग-अलग घटकों को मॉडल को एनोटेट और "असाइन" करना होगा। समान घटकों के कई मॉडलों की समस्या को हल करने के लिए, ngspice ने प्रत्येक कंपनी को "मसाला मॉडल" बनाने की अनुमति देने का फैसला किया, जो उनके वास्तविक जीवन के समकक्षों के गुणों और बारीकियों को दोहराते हैं, और फिर इन मॉडलों को डाउनलोड करने योग्य पुस्तकालयों के रूप में पैकेज करते हैं, ताकि एक सर्किट आरेखित किया जा सके। आवश्यक पुस्तकालयों को डाउनलोड करने और हमारे घटकों को मॉडल निर्दिष्ट करने जितना आसान होगा। लेकिन यह सब बात है, आइए अपना हाथ गंदा करें और देखें कि यह वास्तव में कैसे काम करता है।

चरण 2: एक सर्किट चुनना और निष्क्रिय घटकों की मॉडलिंग करना।

हमने एक साधारण सर्किट चुना है जो हमें यह प्रदर्शित करने की अनुमति देता है कि हम घटकों को अपने स्वयं के स्पाइस मूल्य कैसे प्रदान कर सकते हैं और हम उन घटकों का उपयोग कैसे कर सकते हैं जो विक्रेता सूचीबद्ध हैं

सबसे पहले, जैसा कि हम आकृति से देख सकते हैं; इस सर्किट में 8 घटक हैं। • 2 रोकनेवाला

• 1 9वी बैटरी

• 1 एलडीआर

• 1 ईसा पूर्व 547 एनपीएन ट्रांजिस्टर

• 1 एलईडी

• 1 रिओस्तात •

1 ग्राउंड

सभी प्रकार के मॉडलिंग रेसिस्टर्स Ngspice प्रतिरोधों को "मॉडल असाइन करता है", दूसरे शब्दों में: यह उन्हें पहचानता है। इसलिए हमें उन्हें बनाने के लिए उन्हें संशोधित करने, या पुस्तकालयों के साथ छेड़छाड़ करने की आवश्यकता नहीं है। हम यह भी देखते हैं कि एक रिओस्तात और एक एलडीआर है। ngspice में, उन दोनों को निरंतर प्रतिरोधों के रूप में तैयार किया जा सकता है कि हम उनके मूल्यों को आवश्यकतानुसार संशोधित करेंगे। दूसरे शब्दों में, अगर हमें "प्रकाश बढ़ाना" या रिओस्तात के भार को बढ़ाने की आवश्यकता है, तो हमें अनुकरण को रोकना होगा, लोड को संशोधित करना होगा, और फिर इसे फिर से चलाना होगा।

चरण 3: मॉडलिंग वोल्टेज स्रोत और आधार

Ngspice "मानक" वोल्टेज स्रोतों को नहीं पहचानता है; KiCad द्वारा उपयोग किए जाने वाले। यह विशेष रूप से वोल्टेज स्रोतों और आधारों के लिए एक पुस्तकालय प्रदान करता है

पुस्तकालय तक पहुँचने के लिए, सबसे पहले, हमें "प्रतीक चुनें" टैब चुनना होगा, और "मसाला" खोजना होगा।

*जैसा कि (चित्र 1) में देखा गया है, हमारे पास "pspice" लाइब्रेरी और "सिमुलेशन_स्पाइस" एक है। वोल्टेज स्रोतों के लिए, हम सिम्युलेशन_स्पाइस लाइब्रेरी तक नीचे स्क्रॉल करना चाहते हैं और एक डीसी वोल्टेज स्रोत चुनना चाहते हैं

बाद में, हमें सिम्युलेटर को समझने के लिए इसके मूल्यों को निर्धारित करना होगा, इस सर्किट में हम एक 9v डीसी स्रोत चाहते हैं। हम वोल्टेज स्रोत पर "ई" पर क्लिक करते हैं और निम्न मेनू खुलता है, (चित्र 2) में दिखाया गया है। हम वोल्टेज स्रोत के लिए एक संदर्भ नाम चुनते हैं, उदाहरण के लिए VoltageMain, और फिर हम "स्पाइस मॉडल संपादित करें" पर क्लिक करते हैं। ऊपर दिखाये अनुसार

फिर हम dc 9v का मान चुनते हैं, और वह इसके बारे में है। जैसा कि (चित्र 3) में दिखाया गया है

आधार

जमीन के लिए, हम फिर से "मसाले" की खोज करते हैं और पहला परिणाम 0V संदर्भ क्षमता है जैसा कि दिखाया गया है। (आकृति 4)। सामान्य स्कीमैटिक्स के विपरीत, स्पाइस सॉफ़्टवेयर को जमीन की आवश्यकता होती है क्योंकि यह 0v संदर्भ के आधार पर अपने वोल्टेज की गणना करता है।

चरण 4: ट्रांजिस्टर की मॉडलिंग

जैसा कि हम सर्किट चित्र से देख सकते हैं, इस्तेमाल किया गया ट्रांजिस्टर एक बहुत ही विशिष्ट मॉडल है, "BC547"। एक सामान्य मामले के रूप में, लगभग सभी निर्मित घटक उनके संबंधित निर्माता की वेबसाइट पर मिल जाएंगे। उनके टूल या सपोर्ट टैब के तहत, मॉडल नंबर और एक सापेक्ष मसाला मॉडल की विशेषता वाले "सिमुलेशन मॉडल" होंगे। हमारे मामले में मैंने "bc547" को ऑनलाइन खोजा और पाया कि यह "ऑन सेमीकंडक्टर्स" नामक कंपनी द्वारा निर्मित किया गया था। मैंने उनकी वेबसाइट “https://www.onsemi.com/” की खोज की और मॉडल को निम्नानुसार पाया:

• मैंने उनका "टूल्स एंड सपोर्ट" टैब खोला, I के नीचे, एक डिज़ाइन रिसोर्स टैब मिला। (आकृति 1)
• डिज़ाइन संसाधनों के नीचे उन्होंने दस्तावेज़ के प्रकार के लिए कहा, मैंने "सिमुलेशन मॉडल" चुना (चित्र 2)
• मैंने इस भाग को नाम से खोजा: "BC547"। हम पुस्तकालय चाहते हैं, इसलिए हम "बीसी 547 लिब मॉडल" चुनते हैं और इसे डाउनलोड करते हैं। (चित्र तीन)
• इसे डाउनलोड करने के बाद, मैंने अपनी परियोजना निर्देशिका में lib फ़ाइल डाल दी। अब मेरी परियोजना निर्देशिका मेरे द्वारा खोली गई मूल KiCad विंडो में दिखाई गई है, जैसा कि (चित्र 4) में देखा गया है। मैंने उस निर्देशिका के लिए अपना रास्ता क्लिक किया, लाइब्रेरी फ़ाइल को दिखाए गए अनुसार चिपकाया और इसे मेरी परियोजना की फाइलों के साथ दिखाया गया खोजने के लिए वापस लौटा
• आखिरकार जो कहा और किया गया है, चलो ट्रांजिस्टर का प्रतीक बनाते हैं। मैंने "स्थान प्रतीक" मेनू का उपयोग करके क्लिक किया, और बस नाम खोजा। आप पाते हैं कि प्रतीक मेनू में लगभग सभी घटक मौजूद हैं (चित्र 5)।
• अब, जो कुछ बचा है वह प्रतीक को मॉडल निर्दिष्ट कर रहा है। हम हमेशा की तरह प्रतीक पर "ई" पर क्लिक करते हैं, और "स्पाइस मॉडल संपादित करें" पर क्लिक करते हैं।

• जैसा कि हम देख सकते हैं, केवल उपलब्ध टैब मॉडल, निष्क्रिय और स्रोत हैं। चूंकि ट्रांजिस्टर न तो स्रोत हैं और न ही निष्क्रिय, हम मॉडल चुनते हैं और भरने के लिए एक पुस्तकालय में प्लग-इन करना चुनते हैं। मेनू पहले प्रोजेक्ट की निर्देशिका के लिए खुलता है, जिसे हम भाग्यशाली मानते हैं, पहले से ही इसमें पुस्तकालय डाल दिया है। हम lib फ़ाइल पर क्लिक करते हैं।

  • महान!! अब ngspice ने ट्रांजिस्टर की पहचान "BC547" के रूप में कर ली है और यह काम करने के लिए लगभग तैयार है। पहले क्रमबद्ध करने के लिए एक छोटा सा विवरण है। हमें वैकल्पिक नोड अनुक्रम को सक्षम करना होगा और "3 2 1" टाइप करना होगा। हमें यह कदम उठाने का कारण यह है कि एनजीस्पाइस 3 ट्रांजिस्टर टर्मिनलों का नाम KiCad के विपरीत तरीके से रखता है। तो, इसमें 3 को कलेक्टर को सौंपा जा सकता है जबकि KiCad 3 को एमिटर के रूप में दिखाता है। भ्रम से बचने के लिए, हम स्पाइस के नामकरण क्रम को फिर से कॉन्फ़िगर करते हैं, जैसा कि (चित्र 7) में दिखाया गया है।
  • Anddddd बस इतना ही! यह प्रक्रिया सभी विक्रेता-आपूर्ति मॉडलों के लिए लगभग समान है। एक बार जब आप इस ट्यूटोरियल भाग के चारों ओर अपना सिर लपेट लेते हैं, तो आप केवल थोड़े से शोध के साथ किसी भी प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक मॉडल और घटक का उपयोग कर सकते हैं।

चरण 5: मॉडलिंग एलईडी

एल ई डी इस तथ्य में थोड़ा पेचीदा है कि उन्हें मॉडलिंग करने के लिए उनके मापदंडों और वक्र-फिटिंग के बारे में कुछ ज्ञान की आवश्यकता होती है। इसलिए, उन्हें मॉडल करने के लिए मैंने अभी "LED ngspice" देखा। मैंने कई लोगों को अपने "एलईडी मॉडल" पोस्ट करते हुए पाया और मैंने इसके साथ जाने का फैसला किया " *टाइप RED GaAs LED: Vf=1.7V Vr=4V If=40mA trr=3uS । मॉडल LED1 D (IS=93.2P RS=42M N=3.73 BV=4 IBV=10U + CJO=2.97P VJ=.75 M=.333 TT=4.32U)?”

हम प्रतीक मेनू से "एलईडी" चुनेंगे और इस कोड को "स्पाइस मॉडल संपादित करें" में पुस्तकालयों के नीचे खाली जगह में पेस्ट करेंगे। हम वैकल्पिक नोड अनुक्रम को भी चालू करने जा रहे हैं और "2 1" लिखेंगे, जैसा कि चित्र 1. में दिखाया गया है

प्रतिरोधों और तारों को जोड़ने जैसे कुछ अंतिम स्पर्शों को जोड़ने के बाद, हम अनुकरण शुरू करने के लिए तैयार हैं

चरण 6: अनुकरण

सिम्युलेट करना जटिल है इसलिए इस ट्यूटोरियल में हम मूल बातें समझाएंगे और आप कैसे शुरुआत कर सकते हैं।

• सबसे पहले, हम ऊपरी रिबन में टूल टैब से सिम्युलेटर खोलते हैं (चित्र 1)
• फिर हम ऊपरी रिबन में सिमुलेशन टैब पर जाते हैं और सेटिंग्स पर क्लिक करते हैं, वहां से हम निर्दिष्ट कर सकते हैं कि हम किस प्रकार का सिमुलेशन चलाना चाहते हैं, और इसके पैरामीटर। (चित्र 2)

हम एक क्षणिक अनुकरण चलाना चाहते हैं। सिमुलेशन विकल्पों के रूप में डीसी और एसी स्वीप भी उपलब्ध है। डीसी स्वीप डीसी करंट के मूल्य को बढ़ाता है और सर्कल में बदलाव की रिपोर्ट करता है जबकि एसी आवृत्ति प्रतिक्रिया की निगरानी करता है।

• हालांकि, क्षणिक विश्लेषण वास्तविक समय में एक सर्किट का अनुकरण करता है। इसके 3 पैरामीटर हैं, जिनमें से हम दो का उपयोग करने जा रहे हैं। समय कदम यह है कि सिम्युलेटर कितनी बार परिणाम रिकॉर्ड करेगा, और अंतिम समय यह है कि रिकॉर्डिंग कितने सेकंड के बाद बंद हो जाएगी। हम 1 मिलीसेकंड और 5 मिलीसेकंड इनपुट करते हैं और फिर ठीक है, और फिर हम सिमुलेशन चलाते हैं (आंकड़ा 3)
• जैसा कि आप देख सकते हैं, निचले पाठ प्रदर्शन में इसने हमें विभिन्न घटकों में वोल्टेज और वर्तमान मान दिखाए। हम "सिग्नल जोड़ें" बटन का उपयोग करके और फिर एक निश्चित घटक के वोल्टेज या करंट को चुनकर इन मानों को ग्राफ़ भी कर सकते हैं। हम सिमुलेशन शुरू करने के बाद भी जांच कर सकते हैं। प्रोबिंग हमें एक निश्चित घटक में वोल्टेज और करंट कर्व्स को सीधे क्लिक करके मॉनिटर करने की अनुमति देता है। (आकृति 4)

चरण 7: रैपिंग अप

चूंकि इस सर्किट को एलडीआर और एक रोकनेवाला के साथ बनाया जाना चाहिए था, हम इन दोनों घटकों के प्रतिरोध को बदल सकते हैं और फिर एक आम-एमिटर एनपीएन ट्रांजिस्टर का उपयोग करके इस प्रकाश-नियंत्रित एलईडी के लिए प्रतिरोध मूल्यों को निर्धारित करने के लिए सर्किट को फिर से चला सकते हैं। एक स्विच सर्किट के रूप में।