يُعدُّ استخدام برنامج تصميم لوحة الدَّارة المطبوعة (PCB) طريقةً ممتازة لإنشاء تصميمات عاليَّة الجودة بكفاءةٍ ودون أخطاء. ولولا هذه البرامج لواجه مهندسو ومصمِّمو الإلكترونيات الكثير من الصعوبات في تصميم كل شيء من البداية والتجميع وانتظار موافقات التصميم.

إذْ على عكسِ الطُّرق اليدوية التي تستهلك الكثيرَ من الوقتِ والجهدِ والموارد، تبسِّطُ برامج تصميم الدَّارات المطبوعة عملك وتزيد من الإنتاجية، و بالتالي ليس عليك القلق من مخاطر الأخطاء التي  تُضيعُ الوقت وتؤخِّر الإنتاج وبدلاً من ذلك يمكنك استخدام هذا البرنامج  للتصميم بسرعةٍ ودِّقةٍ.

غير أن هذه البرمجيات متوفرة بكثرةٍ في السُّوق في حال أردت استخدامها مما يجعل من الصَّعب اختيار ما هو الأفضل لاحتياجاتك، لكن لا تقلق، فقد حدَّدنا لك بعضاً من أفضل برمجيات تصميم لوحات الدَّارات المطبوعة في السُّوق؛ فلنلقِ عليها نظرةً عن كثب.

ماهي لوحات الدَّارات المطبوعة؟

لوحات الدَّارات المطبوعة (PCBs) عبارة عن بنيَّة ذات طبقات بينيَّة مغلَّفة وتتكون من طبقات عازِلة وموصلة، وهي في الأساس لوحة تربط العناصر الكهربائيَّة المختلفة لتكون دارة كهربائيَّة لتشغيل جهازك الإلكتروني. تُستخدم الدَّارات المطبوع  في جميع الأدوات الإلكترونيَّة تقريباً، وتمثل البنية الأساسية لهم. فهي تُستخدم لوظيفتين رئيسيتين: الأولى هي تجميع المكونات الإلكترونية في مواقعها المختارة على طبقات خارجية من خلال اللحام، والوظيفة الثانية هي تمكين التوصيلات الإلكترونية بين أطراف العناصر.

تُصمَّم الطبقات الموصلة باستخدام الموصلات لتوفير التوصيلات الكهربائية، كما تُطبّق عملية أخرى لإضافة ثقب توصيل، وهي توصيلات كهربائية بين طبقات نحاسية مختلفة. بالإضافة إلى أنها تدعم الدارة المطبوعة العناصر الإلكترونية المختلفة ميكانيكياً بمساعدة  مثبتات موصلة مُصمَّمة بطريقة تسمح لها بقبول أطراف العناصر وتوصيلها كهربائياً باستخدام أسطح مستوية ومسحات وميزات أخرى.

ما هو برنامج تصميم لوحات الدارات المطبوعة؟

يشير مصطلح تصميم لوحة نظرةً الدَّارة المطبوعة (PCB) إلى تصميم  عناصرها وتجميعها وتوجيهها لإنشاء توصيلات كهربائية على لوحة دارة كهربائية لتشغيل الدَّارات الإلكترونية، والبرنامج الذي يمكن أن يساعدك في ذلك  يسمى برنامج تصميم الدَّارات.

بعض ميِّزات برنامج  تصميم الدَّارات المطبوعة هي:

– محرِّر تخطيطي لمساعدتك في تجميع وتحرير الكائنات والمكوِّنات والكائنات الرسوميِّة الكهربائيَّة وما إلى ذلك في الصفحات التخطيطيَّة.

–  تصوُّر ثلاثي الأبعاد ومخططات ثنائية الأبعاد للوحة الدَّارة المطبوعة لمعرفة كيف يبدو تصميمك ومساعدتك على تحديد أخطائك وتحرير المكونات بسهولة

-توجيه ذاتي لتوصيل نقاط مختلفة تلقائيًا على PCB لتمكين التوصيل الكهربائي.

– فحص قواعد التصميم بمساعدة العديد من الأدوات لتحديد عيوب وانتهاكات التصميم (بناءً على إرشادات المنشأة الصناعيَّة أو الشركة) التي يمكن أن تنشأ مشكلات من حيث الاستطاعة والإشارات والتوافق الكهرومغناطيسي وما إلى ذلك.

تساعد ميِّزات التعاون المُصممين المختلفين على العمل على تصميم في الزمن الحقيقي، وإجراء التغييرات، وإضافة التعليقات، وتقديم الملاحظات، وما إلى ذلك.

 يتضمن تصميم الدَّارات المطبوعة خطوات مختلفة:

– مكان العناصر: يمكنك البِّدء في تصميم اللوحات عن طريق تحويل مخطط PCM إلى لوحة دارات ملموسة، وهنا يتطلّب الأمر استخدام مهاراتك في حل المشكلات لتجميع المكوِّنات في الأماكن الصحيحة.

– التَّوجيه: هذه هي العملية التي ستنشئ فيها توصيلًا كهربائيًا بين المكونات المختلفة على تخطيط لوحة الدارة المطبوعة. التوجيه لكل لوحة دارة كهربائية فريد من نوعه، أي أنك ستجد لوحات دارات مختلفة عن بعضها البعض.

  • التَّكامل: في هذه المرحلة، ستحتاج إلى دمج برامج ECAD وMCAD مثل Eagle وFusion 360 وما إلى ذلك. وسوف تساعدك على مشاركة تصميمك مع المهندسين الميكانيكيين لديك الذين سيُقيّمون ما إذا كان سيتناسب مع الهيكل المادي أم لا.

لماذا تحتاج إلى برنامج تصميم لوحة الدارة المطبوعة؟

قد يكون للهيكل الميكانيكي للدارات المطبوعة أجزاءً معقدة، أي أن برنامج التصميم  يساعدك على جعل عملية  تصميم اللوحات أسهل وأسرع  وأقل تكلفة .

دعونا نلقي نظرة على فوائد برامج تصميم الدارات المطبوعة بالتفصيل.

– توفير الوقت

توفير الوقت في برامج تصميم الدارات
توفير الوقت في برامج تصميم الدارات

يستغرق تصميم كل شيء من البداية الكثير من الوقت والجهد حيث يتعين عليك التفكير في التصميم والتجميع والتوصيلات الكهربائية من البداية. لكن عند استخدامك لبرنامج تصميم لوحات الدارات المطبوعة، يمكنك جعل هذه العملية أسرع عن طريق اختيار تصميمات معدة مسبقًا تأتي مع البرنامج. لديك الكثير من الخيارات للاختيار من بينها الأكثر ملاءمة لمتطلبات تصميمك، وسيوفر هذا وقتاً كبيراً في التصميم، وبالتالي يمكنك أيضاً تسريع تسليم المنتج.

-عملية سهلة

يساعد استخدام البرامج المصممة خصيصاً لتصميم اللوحات على إنتاج تصميم عالي الجودة بسهولة، ويمكنهم الاستفادة من الميزات المختلفة من البرنامج في تصميماتهم بدلاً من القيام بكل شيء يدوياً، حيث يقلل من متاعبهم ويوفر الوقت للاستثمار في أعمال مبتكرة أخرى.

– اختبار أداء التصميم سهل

تصميم لوحات الدارات ليس نهاية الطريق للمصممين، إذ أن تصميمهم سوف يمر بمرحلة الاختبار، حيث سيتحقق المهندسون من أداء وجدوى تصاميم اللوحات، ويعد اختبار التصميمات يدوياً عملية شاقة وتستغرق وقتًا طويلاً، وقد ينطوي أيضًا على أخطاء قد تؤدي إلى عيوب خطيرة في التصميم وتدهور جودة المنتج النهائي. ومع ذلك، فإن استخدام برنامج تصميم اللوحات سيسهل عليك اختبار أداء تصميمك وقوته وجدواه افتراضيًا في بيئة ما، كما سيساعدك على اكتشاف المشكلات والأخطاء في تصميماتك بدقة أفضل، وكنتيجة لذلك، يمكنك تحسين التصميم لتصنيع منتج عالي الجودة من تصميمك الصلب.

-رؤية أفضل

قد تكون الطرق اليدوية غير كافية لتقديم تفاصيل أوسع عن تصميم اللوحات، فقد يؤدي ذلك إلى تفويت شيء ما أو ترك بعض الأخطاء، لكن في حال استخدامك لبرنامج التصميم، فإنك ستحصل على ميزات رائعة مثل التصور ثلاثي الأبعاد للتحقق من تصميمك من كل زاوية. ستمنحك رؤية شاملة لكل التفاصيل الدقيقة لتصميمك، وهذا ما يجعله من السهل اكتشاف الأخطاء.

– أقل تكلفة

قد يستغرق إنشاء تصميم لوحة الدارة المطبوعة، وتجميع الأجزاء، وإنشاء التوصيلات الكهربائية، واختبار التصميم، وإنتاج منتج بالوسائل اليدوية أوقات طويلة للتنفيذ. تتطلب كل هذه العمليات الوقت والقوى العاملة والآلات والقوة والمال، وإذا كنت تريد إجراء تغييرات على تصميمك، فإن النفقات الإجمالية تزيد بشكل أكبر. برنامج تصميم لوحات الدارات المطبوعة هو نهج فعال من حيث التكلفة، حيث يسمح لك بأداء جميع العمليات خلال مدة أقصر مع توفير الموارد والمال لك، ومن السهل أيضاً إجراء تغييرات سريعة في البرنامج وتعديل التصميم في أي مرحلة.

تطبيقات تصميم لوحة الدارات المطبوعة:

يساعد برنامج تصميم الدارات المطبوعة في تحسين تخطيط تصميمك، بما في ذلك توجيه المسار ومحاذاة المكونات وفحص القواعد وما إلى ذلك. تساعدك هذه الإمكانات على تحسين جودة تصميم الدارة وتؤدي إلى تصنيع لوحات الدارات المطبوعة (PCB) عالية الجودة. يُستخدم برنامج تصميم اللوحات من قبل المهندسين الإلكترونيين في الشركات، والمهندسين المستقلين، ورجال الأعمال المهندسين، وهواة الإلكترونيات لحالات الاستخدام المختلفة.

بعض تطبيقات برامج تصميم لوحات الدارات المطبوعة هي:

تصور المكونات ثلاثية الأبعاد: يمكنك استخدام برنامج تصميم اللوحات لاقتناص العناصر المعيبة التي تتداخل مع الدارة الكهربائية. قد لا يكون هذا ممكنًا مع البرامج ثنائية الأبعاد. من خلال اكتشاف المشكلات وإصلاحها في المراحل المبكرة، يمكنك منع التصميم من الدخول في خط أنابيب الإنتاج أو إهدار الموارد والوقت غير الضروريين.

تصور بنية الطبقة: يمكنك استخدام برنامج تصميم لوحات الدارات المطبوعة لتصور بنية طبقة تصميم الدارة. يساعدك على إنشاء لوحة دارة مطبوعة فردية أو مزدوجة أو متعددة  الأطراف بناءً على متطلباتك.

دعونا نناقش الآن بعض برامج تصميم لوحات الدارات المطبوعة الرئيسية المتوفرة في السوق.

 برنامج Altium Designer: 

احصل على أقوى برنامج تصميم لوحات الدارات المطبوعة حديث وسهل الاستخدام. إذ تسمح بيئة التصميم الخاصة به للمهندسين بمشاهدة كل جانب من جوانب عملية التصميم، من التفكير والعصف الذهني إلى تخطيط الدارة والتوثيق والتصنيع، كما سيجد المهندسون أنه من الممتع العمل باستخدام أدوات التصميم وتقديم منتجات ذات جودة أفضل من نفس البيئة البديهية، ويمكنك إنشاء نموذج واحد متماسك يمكن أن يعمل كنموذج مركزي لمعالجة بياناتك داخل النموذج (تخطيط،  تصميم، محاكاة). يتكامل Altium Designer مع برامج التصميم بمساعدة الحاسب ECAD / MCAD الأخرى، مثل SOLIDWORKS وAutodesk Inventor وAutodesk Fusion 360 وPTC Creo Parametric. كما أنها منصة قائمة على السحابة توحد MCAD والعمل الجماعي وإدارة البيانات وتصميم الدارات.

تعاون مع الأشخاص في الوقت  الحقيقي على تصميمك وقتما تشاء، وبغض النظر عن موقعك، لتلقي التعليقات والعمل على المشكلات على الفور، وبإمكانك تخزين جميع الملفات الأساسية في مكان مركزي لتجنب سوء التواصل بين الفرق وتعزيز الإنتاج الناجح، وإضافةً لذلك، يمكنك العمل في تصميم دارات مطبوعة أصلية ثلاثية الأبعاد  من خلال التفاعل مع المصممين الميكانيكيين في بيئات ثلاثية الأبعاد وواقعية، كما سيسهّل  البرنامج العمل مع الفريق الميكانيكي  من خلال التعاون مع برنامج MCAD، وسينسيك أمر تبديل الملفات من برنامج إلى آخر حيث تحصل على كل شيء  ضمن أداة واحدة. احصل على نسخة تجريبية مجانية لاختبار الميزات التي ترغب في امتلاكها في برنامج التصميم. يمكنك الاختيار من بين فترات الاشتراك المستندة إلى السنة وغير المحددة.

برنامج 360 Fusion:

يجمع Fusion 360 بين الهندسة والتصميم والتصنيع والإلكترونيات في منصة واحدة. إنها منصة قائمة على السحابة حيث يمكنك تنفيذ تصميمات الدارات المطبوعة و (التصميم بمساعدة الحاسوب) CAD و (الهندسة بمساعدة الحاسوب) CAE و (التصنيع بمساعدة الحاسوب) CAM و النمذجة ثلاثية الأبعاد، كما يمنحك المنتجات أو الأدوات التي تريد للتأكد من العمل والملاءمة والشكل والجمال بشكل أساسي.

بعد تصميم الدارات المطبوعة، تحقق من تأثير تصميمك عن طريق ضمان قابلية التصنيع باستخدام أدوات التصميم التوليدية والمحاكاة، وعدّل تركيبات النموذج والميزات الحالية باستخدام أداة برنامج CAD وCAM  المتكاملة. يمكنك أن تشعر بمرونة البرنامج عند استخدامه مما يمكّنك من إنتاج منتجات عالية الجودة دون عناء.

برنامج Fusion 360
برنامج Fusion 360, مصدر الصورة ( geekflare )

تجنب استخدام نظم سير عمل الإلكترونيات اليدوية وتنسيقات ملفات التبادل، فلديك Fusion 360 لعمل معه حتى لا تعاني أكثر للحصول على منتج خالٍ من الأخطاء بالكامل. يمنحك تصميم الدارات المطبوعة كاملة الميزات والرسم التخطيطي التصميم الميكانيكي الأدوات اللازمة لإنتاج تصميمات موثوقة. يمكنك أيضًا التحقق من أداء منتجك باستخدام برنامج المحاكاة واختبار تصميماتك قبل التصنيع.

يقدم لك Fusion 360 بعض الأشكال الهندسية الجاهزة للتصميم بمساعدة الحاسوب بحيث لا تحتاج إلى التصميم من البداية، ويمكنك إنشاء أشكال هندسية من خلال إعطاء مدخلات مثل الإحداثيات والمواد وطرق التصنيع وقيود التكلفة، ولا تدع المناطق الزمنية والتعليقات والمواقع تطيل عملية الإنتاج، وبدلاً من ذلك، اعرض جميع التصاميم والبيانات في برنامج واحد لإدارة البيانات. لديهم ثلاث خيارات تسعير تبدأ من خطة شهرية من 42 دولارًا إلى خطة ثلاث سنوات بقيمة 987 دولارًا. قم بتنزيل الإصدار التجريبي المجاني كصاحب عمل أو طالب.

برنامج PCBflow Siemen:

قلِّل تكرارات التصميم باستخدام أداة التصميم لتصنيع الدارات المطبوعة DFM السحابية الآمنة من سيمنز PCBflow على أساس قيود الشركة المصنعة، حيث يمنحك موقع التصميم للتصنيع DFM عبر الإنترنت مع بيانات حقيقية وتقارير أخطاء مفصلة لفهم المزيد والعمل   بذكاء أكثر. يمكنك أيضًا الحصول على المرونة

مصدر الصورة ( geekflare )

من خلال تشغيل عدة تصاميم للتصنيع دون انتظار الشركة المصنعة.

الداعم لهذا البرنامج هو منصة  Valor NPI. سواء كنت شركة ناشئة أو مؤسسة، فإن DFM متاح للجميع، فهو مصمَّم لتوفير الموارد والوقت في تقديم منتجات عالية الجودة، ومن خلال التحليل المتكرر للـ DFM، يمكنك توفير ساعات والحصول على المنتج النهائي في الوقت المناسب دون المساس بالجودة. اشترك الآن لإجراء اختبار أداء. إذا كنت تحب البرنامج، فاختر خطة اشتراك تناسب احتياجات تصميمك.

برنامج DipTrace:

يوفر برنامج DipTrace واجهة سهلة الاستخدام بحيث يمكنك التركيز على المشاريع لإكمالها ضمن الإطار الزمني المحدد، كما يوفر برنامج تصميم   الدارات المطبوعة هذا إمكانات مرغوبة مثل بناء مسار التوجيه التفاضلي، والمخططات الهرمية، وتوافق مع ++ODB، وSTEP 3D، وقواعد لاختبار DRC.

بادل بياناتك بسهولة مع Altium وOrCAD وأدوات التصنيع وبرامج التصميم بمساعدة الحاسب الثنائية والثلاثية الأبعاد وPADS وEagle، فلديها إمكانات استيراد وتصدير واسعة بحيث يمكنك تحويل مخططك إلى لوحة دارة مطبوعة والقيام بالعكس  بسهولة، وبالإضافة إلى ذلك، يمكنك إعداد قدراتك التصميمية باستخدام جهاز التوجيه المستند إلى الشكل والتوجيه اليدوي.

ستحصل على إشارات عالية السرعة ومعاينة ثلاثية الأبعاد والمزيد في تخطيط لوحات الدَّارات المطبوعة.  أنشئ واستورد المكونات من مكتبة البرنامج، والتي توفر أيضًا قوالب جاهزة للاستخدام ومولد نمط IPC-7351 وأدوات التحرير. تحتوي مكتبتها أيضًا على 160000 مكون جاهز وأكثر من 10 ملايين عنصر. يتيح لك هذا البرنامج مراجعة التصميم في أي مرحلة أثناء عملية التطوير، كما أنَّه يوفر أدوات إنشاء النماذِّج ثلاثيَّة الأبعاد وأكثر من 11000 نموذج حزمة. ابدأ بإصدار تجريبي مجاني كامل الميزات لمدة 30 يومًا، وهو متوفر الآن في أنظمة التشغيل Windows 32 وWindows 64 وmacOS. إذا رغِبتَ في ذلك، احصل على الاشتراك المدفوع بسعر 75 دولارًا.

برنامج Ultiboard:

هو برنامج تصميم لوحات دارات مطبوعة يوفر توجيهاً وتصميماً فعالاً للتصميم مع بيئة قابلة للتخصيص، حيث يتكامل تصميم لوحة الدارات المطبوعة مع برمجية Multisim لتطوير نموذج أولي لـلدارات. يمكنك استخدام أدواته المرنة للتصميم والدقة اليدوية لتحديد عناصر اللوحة الهامة. غير أن الوظيفة التلقائية له تساعدك في إكمال تصميمك بالكامل بسرعة. كما تسمح لك معالجات التصميم المتقدمة وصندوق الأدوات وطريقة عرض جدول البيانات بإدارة أي تخطيط للوحة وتعريفه والتحكم فيه بسهولة.

برنامج Ultiboard
برنامج Ultiboard, مصدر الصورة ( geekflare )

يمكنك تصدير ملفات متوافقة مع معايير الصناعة مثل DXF وGerber لإكمال تدفُّق التصميم (من التخطيط إلى التصميم)، وعلاوةً على ذلك، يوفر العديد من الحلول الإلكترونية حتى لا تتخلف عن الركب أثناء تصميم المكونات الإلكترونية وتصنيعها. اختر إصدار البرنامج لتحديد مدة الترخيص والمدة وطريقة التسليم وشراء الاشتراك. يدعم اللغة الإنجليزية ونظام التشغيل Windows.

برنامج أوركاد OrCad:

احصل على حل تصميم لوحات الدارات المطبوعة شامل مع OrCAD PCB Designer الذي يوفر تقنية رسم المسار ومنصة متقدمة. يحتوي على تقنيات مثل أدوات المكتبة، وسلامة الإشارة، والتوجيه التلقائي، ومدير القيود، ورسم المخططات، وتحرير الدارة المطبوعة، وتوجيه المسار، ومحاكاة دارات ذات الإشارات المتعددة.  زد إنتاجيتك إلى الحد الأقصى باستخدام تعديل التخطيط التفاعلي والتلقائي الخاص بأوركاد. ويمكن أيضاً تسريع عملية التصميم لزيادة الإنتاج إلى أقصى حد من خلال تكامل التطبيق الدقيق والميزات الشاملة التي تضمن تكامل البيانات.

OrCAD
OrCAD, مصدر الصورة ( geekflare )

إضافةً لذلك، استخدم إدارة القيود للتأكد من أن تصميمك يلبي متطلبات معينة بناءً على المنطقة، وقواعد الطول، وما إلى ذلك. يمكنك أيضًا إنشاء جسر بين تدفقات MCAD وECAD للحصول على بيئة تصميم مثالية وفقًا لاحتياجاتك مع دعم STEP, IDX وIPC-2581، وإلى جانب ذلك، يمكنك تحليل تصميماتك بسهولة.. احصل على الوصول إلى الإصدار الكامل من الإصدار مجاناً، بما في ذلك OrCAD Capture CIS وOrCAD PSpice Designer وOrCAD Sigrity ERC وOrCAD PCB Designer Professional وغيرها المزيد

برنامج KiCAD EDA:

هي منصة لتصميم الدارات الإلكترونية مفتوحة المصدر وعبر المنصات، حيث يدعم المحرر التخطيطي التصميم التخطيطي البسيط والمعقد. سيساعدك على إنشاء عناصرك الخاصة أو الاختيار من بين آلاف الخيارات المتاحة في المكتبة، وعند الانتهاء من تصميمك، تحقق من مدقق القواعد الكهربائية ومحاكي SPICE المتكامل. يعد محرر الدارات المطبوعة الخاص به سهلاً كفايةً لجعل عملية التصميم سهلةً حتى لو كنت جديداً بالبرنامج، بالإضافة إلى ذلك، فهو مناسب للتصاميم المعقدة.

برنامج KiCAD EDA
برنامج KiCAD EDA, مصدر الصورة ( geekflare )

تجعل تقنية العرض وأدوات التحديد والموجه التفاعلي مهام التخطيط أسهل، كما يتيح لك العارض ثلاثي الأبعاد أيضاً التحقق من الملاءمة الميكانيكية الصحيحة ويسمح لك بمعاينة المنتج النهائي، وعلاوة على ذلك، يحتوي على تقنية عرض ضوئية مدمجة إلى جانب خيارات الإضاءة القابلة للتخصيص بحيث يمكنك إنشاء صور حقيقية ومشاركتها مع زملائك أو فرقك لعرض عملك. يدعم هذا البرنامج أيضًا أنظمة تشغيل مختلفة، مثل Ubuntu وmacOS وWindows وDebian وArch Linux وFreeBSD وFedora وما إلى ذلك.  يمكنك تنزيل الإصدار المجاني وابدأ في التصميم.

ملخّص:

يمكن أن يساعدك برنامج تصميم لوحات الدارات المطبوعة في التصميم بسهولة وكفاءة مع توفير وقت وموارد كبيرة، كما سيساعدك على التحقق من أداء التصميم وإصلاحه في المراحل المبكرة حتى تتمكن من إرسال التصميمات عالية الجودة فقط في مراحل الإنتاج، ونتيجة لذلك، يمكنك تصنيع لوحات دارات مطبوعة قوية وموثوقة تعمل جيدًا على الأجهزة الكهربائية. اختر برنامج تصميم اللوحات من الخيارات المذكورة أعلاه بحكمة من خلال مراعاة أن التقنيات الناشئة تنمو بمرور الوقت وأن احتياجات المستهلك تتغير بشكل متكرر، وبالتالي توقع متطلبات وتحديات التصميم أثناء اختيار برنامج التصميم واستمتع بتصميم لوحات الدارات المطبوعة.


المصدر: هنا

ترجمة:لما الأوس, مراجعة:رلا دنوره, تدقيق لغوي:بولا ابراهيم, تصميم:علي العلي, تحرير:نور البوشي.