آموزش نرم‌افزارهای مهندسی برق

نرم افزارهای مهندسی برق

همه ما می‌دانیم که در دنیای امروز مهارت حرف اول را میزند و هر فردی در هر حیطه‌ای که کار می‌کند باید با ابزارهای تخصصی آن آشنا باشد. در دنیای مهندسی به‌خصوص مهندسی برق یا کامپیوتر نرم افزارهای بسیار زیادی وجود دارند که یک فرد ماهر باید به تعدادی از آن‌ها مسلط شود و با بقیه نیز آشنایی داشته باشد. در این مطلب تعدادی از مهم‌ترین نرم افزارهای مهندسی برق را به شما معرفی می‌کنیم؛ برنامه‌هایی که یادگیری آن‌ها فرصت‌های شغلی متعددی را پیش روی شما قرار می‌دهد و باعث می‌شود که یک فرد تاثیرگذار در حیطه کاری خود باشید.

نرم افزار ایگل (Eagle)

ایگل یکی از محبوب‌ترین نرم افزارهای مهندسی برق در سراسر جهان است که به‌صورت تخصصی برای طراحی بردهای مدار چاپی یا همان PCB به کار می‌رود. این نرم افزار به‌صورت رایگان به بازار عرضه شده و به همین دلیل نصب آن بسیار ساده است و دیگر دردسرهای خرید لایسنس یا کرک آن را ندارید و در هر نقطه‌ای از جهان می‌توانید به‌راحتی از همه امکانات برنامه استفاده کنید. با تسلط بر روی ایگل و طراحی PCB با آن می‌توانید به جمع حرفه‌ای‌ترین تیم‌های مهندسی برق دنیا بپیوندید و در جمع طراحان انواع بردهای اپن سورس یا پولی حضور داشته باشید.

 نرم افزارهای برنامه‌نویسی میکروکنترلرها

میکروکنترلرها ابزارهایی هستند که به شما امکان برنامه‌نویسی قابلیت‌های پیچیده با کدهای ساده را می‌دهند؛ به‌عنوان‌مثال شما می‌توانید با یک میکروکنترلر چند سانتیمتری یک جرثقیل بزرگ یا هر ابزار دیگری را کنترل کنید. اکنون در کشور ما تراشه‌های AVR و ARM از پرکاربردترین میکروکنترلرها در آموزش مهندسی برق هستند که نرم افزارهای مختلفی برای برنامه‌نویسی آن‌ها به وجود آمده است.

به‌منظور پیاده‌سازی ایده‌های خود بر روی میکروکنترلر AVR می‌توانید از نرم افزار codevision استفاده کنید. این نرم افزار قابلیت کدنویسی به زبان‌های C، C++ و اسمبلی را فراهم می‌کند و در انواع رشته‌های مهندسی به کار خواهد آمد. رابط کاربری این برنامه بسیار ساده و جذاب طراحی شده و شما به‌راحتی می‌توانید بدون نیاز به اتصال به سخت‌افزار واقعی و در محیط‌های شبیه‌سازی مانند نرم افزار پروتئوس درستی کدهای خود را بررسی کنید.

به‌منظور برنامه‌نویسی میکروکنترلرهای سری ARM برنامه‌های مختلفی مانند IAR و Kail طراحی شده‌اند. این نرم افزارها توابع متعددی دارند که کار ارتباط با قطعات و استفاده از پروتکل‌های مختلف ارتباطی را بسیار راحت می‌کنند و در بسیاری از موارد می‌توانید از این لقمه‌های آماده برای پیاده‌سازی برنامه‌های خود استفاده کنید. ARM به‌منظور ارتباط کدنویسی و بخش‌های سخت‌افزاری برنامه‌های دیگری نیز طراحی کرده که مخصوص سری‌های مختلف هستند؛ به‌عنوان‌مثال برای میکروهای 32 بیتی سری STM می‌توانید از برنامه STM32 استفاده کنید.

نرم افزار متلب

یکی از جامع‌ترین و بهترین نرم افزارهای مهندسی برق که با استفاده از آن می‌توان مدارهای محاسباتی بسیار سنگین و پیچیده را پیاده‌سازی کرد متلب است. این نرم افزار می‌تواند یک مدار بسیار بزرگ و پیچیده را که تحلیل آن با بسیاری از نرم افزارها بسیار زمان‌بر خواهد بود شبیه‌سازی کند و حتی امکان پیاده‌سازی قابلیت‌های پردازش تصویر و هوش مصنوعی نیز در آن وجود دارد.

در متلب بخشی به نام Simulink در نظر گرفته شده است که از طریق آن می‌توانید به کتابخانه گسترده‌ای از انواع قطعات الکترونیکی دسترسی داشته باشید. به کمک این امکان شبیه‌سازی قطعات کوچک الکترونیکی تا قطعات قدرتی بسیار راحت‌تر خواهد شد و حتی می‌توانید شبیه‌سازی‌هایی در حد نیروگاهی انجام دهید. نصب و راه‌اندازی متلب کار دشواری نیست و بعد از یاد گرفتن دستورات اولیه می‌توانید آموزش‌های بسیاری را درباره کار با بخش‌ها و توابع مختلف آن پیدا کنید. اگر در این نرم افزار حرف‌های شوید فاصله زیادی از رقبای کاری و تحصیلی خود خواهید گرفت.

 نرم افزار آلتیوم دیزاینر (Altium Designer)

اگر به طراحی بردهای مدار چاپی (PCB) علاقه‌مند هستید حتما با این برنامه زیاد خواهید کرد. آلتیوم دیزاینر از قدرتمندترین نرم افزارهای مهندسی برق است که به شما برای رسم شماتیک مدارها و طراحی نسخه مدار چاپی آن کمک می‌کند. آلتیوم حاوی انواع فوت پرینت‌های قطعات موجود در بازار است و شما می‌توانید برای تراشه‌هایی که خودتان طراحی کرده‌اید نیز فوت پرینت ایجاد کنید.

علاوه بر این وجود انواع استانداردهای دستگاه‌های CNC در زمان طراحی PCB و گرافیک فوق‌العاده برای نمایش انواع قطعات و سیم‌کشی‌ها از دیگر مزایای این نرم افزار است. در حال حاضر آلتیوم یک نرم افزار جهانی است و اگر نمونه کارهای خوبی با آن داشته باشید می‌توانید به‌راحتی در بهترین دانشگاه‌ها و شرکت‌های جهان مشغول به تحصیل یا کار شوید.

اتوکد دوبعدی

اتوکد از معروف‌ترین نرم افزارهای مهندسی عمران و برق است؛ اما نسخه الکتریکال آن جزء بهترین نرم افزارهای مهندسی برق است. این برنامه انواع المان‌های دیجیتال و آنالوگ را در اختیار شما قرار می‌دهد و به شما امکان شبیه‌سازی شماتیک و سمبلیک مدارها را می‌دهد. علاوه بر این می‌توانید از آن برای شبیه‌سازی PLCها و سنسورهای مختلف که اغلب در فضای نیروگاه‌ها و کارخانه‌های بزرگ به کار می‌روند استفاده کنید. حتی امکان در نظر گرفتن شرایط خاص مانند دما یا رطوبت بسیار کم یا زیاد و کار با قطعات خیلی سنگین نیز در آن وجود دارد.

 نرم افزارهای برنامه‌نویسی بردهای آماده

یکی از بهترین گزینه‌ها برای پیاده‌سازی پروژه‌های دانشجویی یا کاری ساده در مهندسی برق استفاده از بردهای آماده‌ای مانند آردوینو یا رزبری پای است. این بردها هریک نرم افزارهای مخصوص خود را دارند که با استفاده از کتابخانه‌های آماده آن‌ها ارتباط با انواع ماژول‌ها و سنسورها برای شما بسیار ساده‌تر خواهد شد. با توجه به قیمت مناسب آن‌ها می‌توانید شبیه‌سازی‌های مختلف سخت‌افزاری یک مدار کامل را بدون نیاز به خرید قطعات اضافه‌تر انجام دهید و سپس وارد بخش‌های پیچیده‌تر مانند طراحی PCB شوید.

نرم افزار Hspice و PSpice

اگر علاقه‌مند به کار در سطوح پایین‌تر یعنی ترانزیستور هستید، HSpice و PSpice را به‌عنوان یکی از بهترین نرم افزارهای مهندسی در این حوزه به شما معرفی می‌کنیم. در این برنامه‌ها دیگر خبری از توابع آماده نیست و وظیفه کدنویسی از ابتدا تا انتها بر عهده خودتان است؛ اما می‌توانید مداری که طراحی کرده‌اید و نمونه آماده آن در بازار وجود ندارد را امتحان کنید.

در PSpice برخی قابلیت‌های گرافیکی برای مشاهده المان‌ها نیز برای شما در نظر گرفته شده؛ اما اچ اسپایس به جز قابلیت نمایش شکل موج‌های خروجی و تحلیل آن‌ها خروجی گرافیکی دیگری ندارد. پیدا کردن حاشیه نویز مدارها، امکان پیاده‌سازی مدارهای مختلف در سطوح پایین، مشاهده دقیق شکل موج‌ها و بررسی توان مصرفی و تاخیر تنها بخشی از مزیت‌های استفاده از این برنامه‌ها برای شبیه‌سازی مدارهای ترانزیستوری شما است.

نرم افزار LabView

شاید کمی عجیب باشد؛ اما باید بدانید که مدارهای کنترل نفت‌کش‌ها و ایستگاه‌های نفتی بزرگ، توزیع برق شهری و صنعتی، مراکز هسته‌ای و حتی برخی فضاپیماها با استفاده از نرم افزار Labview طراحی شده‌اند. این برنامه بسیار قدرتمند یک محیط گرافیکی برای اجرا و شبیه‌سازی انواع مدارهای آنالوگ و دیجیتال است که می‌توانند در صنایع بسیار حساس و بزرگ به کار بروند.

با یادگیری Labview و داشتن چند نمونه کار حرف‌های در آن این شما هستید که در مصاحبه‌های کاری و تحصیلی حرف آخر را می‌زنید و می‌توانید به جاهایی بروید که آرزویش را داشتید نه محلی که انتخابتان می‌کنند. به کمک این برنامه می‌توانید شرایط مختلف آزمایشگاهی مانند تغییرات دما و رطوبت، فشار، نیروهای مختلف و PH را تنظیم کنید تا مطمئن شوید که مدارتان از هر چیزی جان سالم به در خواهد برد. علاوه بر این برخی مشکلات کدنویسی و برنامه‌های خود را نیز پیدا می‌کنید و قبل از اینکه یکی از قطعات سخت‌افزاری گران‌قیمتتان را بسوزانید آن را برطرف خواهید کرد.

نرم افزار پروتئوس (Proteos)

پروتئوس یکی از معروف‌ترین نرم افزارهای مهندسی برق است که در سراسر جهان برای شبیه‌سازی مدارهای آنالوگ و دیجیتال به کار می‌رود. این برنامه کتابخانه بسیار کاملی از انواع قطعات و گیت‌های الکترونیکی دارد و یک آزمایشگاه نرم افزاری تمام و کمال را برای شما فراهم می‌کند. در زمان آموزش آنلاین که امکان دسترسی به آزمایشگاه وجود ندارد می‌توانید از این برنامه برای امتحان کردن ایده‌های خود استفاده کنید.

با استفاده از پروتئوس می‌توان مدارهای PCB را نیز طراحی کرد و فرم سه‌بعدی قطعات را به شما نشان می‌دهد. علاوه بر این تحلیل‌های مداری دقیقی از کدهای نوشته‌شده برای انواع میکروکنترلرها ارائه می‌دهد. نکته‌ای که باید درباره پروتئوس بدانید این است که باگ‌های زیادی در آن وجود دارد و به‌روزرسانی‌های آن خیلی دیر آماده می‌شوند. علاوه بر این برخی کتابخانه‌های آماده آن نیز دارای مشکلاتی در پیاده‌سازی قطعات هستند که ممکن است کارهای شبیه‌سازی شما را با مشکل مواجه کنند.

سخن پایانی

فراموش نکنید که وظیفه شما به‌عنوان یک متخصص برق در کنار یادگیری دقیق و درست مباحث تئوری و تحلیلی افزایش مهارت‌ها و تجربه‌های عملی‌تان است. اینکه شما تنها یکی از این بخش‌ها را تقویت کنید نمی‌تواند یک عامل مطمئن برای ضمانت پیشرفتتان در دنیای کار و تحصیل باشد و بالاخره جایی شما را متوقف خواهد کرد. توجه کنید که منظور ما این نیست که همه نرم افزارهای مهندسی برق که در اینجا معرفی شد را به‌صورت حرف‌های یاد بگیرید؛ زیرا این کار غیرممکن است. منظور ما این است که شما باید حوزه موردعلاقه خود را بیابید و با تقویت مهارت‌ها و دانش خود در آن بخش حرف‌های زیادی برای گفتن داشته باشید.