การออกแบบโปรแกรม ALTIUM แบบ 3 มิติ
การออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ในงานอิเล็กทรอนิกส์ คือ การผสมผสานด้วยศาสตร์ความรู้ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์และศิลปะในการวางอุปกรณ์ให้ดูมีระเบียบเรียบร้อย ความสวยงาม
ผู้เขียนขอนิยามการออกแบบ PCB ว่าเป็นงานศิลป์ของวิศวกร เป็นผลรวมจากความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ ธรรมชาติในการออกแบบเกิดจากสัญชาติญาณ เพื่อสร้างเอกลักษณ์เฉพาะตัว เพราะในขณะที่กำลังออกแบบนั้น คุณอาจจะไม่สังเกตและรู้สึกเลยว่าเป็นการทำงานที่ไม่ได้สร้างความเหน็ดเหนื่อยเลย ผลที่ได้จากการคิด รูปทรง ทิศทางของลายทองแดง และ อารมณ์ของการปรุงแต่งต่างๆ ด้วยวิศวกรรม เพื่อสร้างสรรค์ชิ้นงานที่มีระดับและสร้างนวัตกรรมนั้นเป็นผลลัพธ์ที่สร้างความภูมิใจอย่างยิ่ง
แล้วจะทำอย่างไรดีล่ะครับ หากออกแบบ PCB ของคุณ ทำได้เพียงเห็นลายเส้นทองแดงและภาพอุปกรณ์ที่แบนราบ ไร้ชีวิตชีวา ด้วยเหตุนี้คุณจึงจำเป็นต้องมีเครื่องมือที่ถูกต้อง แม่นยำ เพื่อให้ผลงาน PCB คุณออกมาแบบถูกต้อง ชัดเจนและแม่นยำมากที่สุด ความยุ่งยากของทั้งหมดนี้จะไม่เกิดขึ้นถ้าคุณใช้ระบบการออกแบบ PCB แบบ 3D
รูปที่ 1 ตัวอย่างไฟล์ 3D component
การออกแบบ PCB โดยนำ 3D Component ในโปรแกรม Altium
ในบทความนี้ผู้เขียนจะแนะนำการโดยการนำ Part 3D มาใช้งานใน PCB Library เพื่อนำไปออกแบบ PCB เพื่อให้เห็นภาพของอุปกรณ์จริง หากศึกษาเพิ่มจากของเดิมอีกนิดจะรู้ว่ามันเป็นเรื่องไม่ยากครับ แค่หาไฟล์ 3D ของ component ให้ได้แค่นั้น เมื่อได้แล้วก็ Import ลงใน Component ที่ต้องการเหมือนกับการออกแบบ 2D และทำการจัดวางอุปกรณ์ให้ตรงตำแหน่งเท่านั้น แล้วก็สร้าง PCB ได้เลย เพื่อไม่เป็นการเสียเวลาเริ่มกันเลยดีกว่าครับ
การเตรียมไฟล์ เพื่อนำไปใช้งานใน Altium
คำถามแรกในการออกแบบ PCB ในรูบแบบ 3D คือ อุปกรณ์ที่นำมาใช้ใน Altium นั้นเป็นแบบรูปแบบใด คำตอบคือ เป็นไฟล์ที่ว่านี้จะเป็นนามสกุล Step แล้วคำถามต่อมา คือ เราจะหาไฟล์ Step นี้ได้จากที่ใด ไม่ยากครับ หาจากเว็บไซต์ หรือ สร้างขึ้นมาเองตามต้องการ โดยในบทความนี้ผู้เขียนจะขอใช้โปรแกรมสร้างไฟล์ Step ด้วย Solidworks
รูปที่ 2 หน้าเว็บที่ใช้ดาวน์โหลด 3D component
รูปที่ 3 กำหนด Email และกำหนด Password
รูปที่ 4 ป้อนรายละเอียดของผู้สมัคร
ดาวน์โหลดไฟล์ 3D Step
ดังที่กล่าวไว้ว่าไฟล์ Step นี้สามารถดาวน์โหลดมาใช้งานได้ ซึ่งผู้เขียนขอแนะนำให้ไปดาวน์โหลดได้ที่เว็บไซต์ http://www.3dcontentcentral.com/ แต่ก่อนจะโหลดได้ก็ต้องสมัครสมาชิกก่อน โดยกด Sign Up ได้เลยครับ เมื่อกรอกข้อมูล Email และกำหนด Password แล้วใน Step 1 ก็กด Next เพื่อดำเนินการ Step 2 ต่อไป
ในส่วนของการเลือกชนิดไฟล์ที่เป็นไฟล์ในการ Upload หรือ Download (*Primary CAD package used) ให้เลือกเป็น Solidworks เนื่องจากเขียนจะขอใช้โปรแกรม Solidworks ในการเปลี่ยนแปลงไฟล์ให้อยู่ในรูปแบบ Step (*.Stp) เพื่อเป็นไฟล์ที่จะนำไปใช้งานในโปรแกรม Altium ต่อไป ข้อดีในการโหลดไฟล์ 3D ในรูปแบบอื่น คือ สามารถแก้ไข ปรับแต่งอุปกรณ์ได้ แต่ถ้าโหลดไฟล์ Step ตั้งแต่แรกมาจะไม่สามารถแก้ไขขนาดใดๆ ได้นั่นเองครับ
เมื่อได้ Log in แล้ว ต่อไปลองเริ่มค้นหาอุปกรณ์ที่ต้องการมาเก็บไว้ก่อนนะครับ ในขั้นตอนนี้ผู้เขียนจะขอยกตัวอย่างการดาวน์โหลด Port USB มาใช้งาน ซึ่งภาพตัวอย่างที่นำมานี้ได้มาจากเว็บไซต์ www.es.co.th ซึ่งเป็นร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในบ้านเรา
รูปที่ 5 USB Connector A Type 4Pins Female (Horizontal) Right Angle DIP
รูปที่ 6 ใส่ข้อความในช่องค้นหา
รูปที่ 7 ผลลัพธ์ที่ได้จากการค้นหาชื่ออุปกรณ์
รูปที่ 8 ทดสอบเลือกอุปกรณ์เพื่อดูรายละเอียด
รูปที่ 6 เป็นช่องใส่ข้อความสำหรับค้นหาอุปกรณ์ที่ต้องการ ซึ่งจะต้องเลือกอุปกรณ์จากผลลัพธ์ที่แสดงว่าตรงกับความต้องการหรือไม่ ถ้าหากใช่ก็คลิกเข้าไปดูในรายการนั้นต่อได้เลย จากรูปที่ 8 จะเห็นว่าเมื่อเลือกอุปกรณ์ที่ต้องการแล้ว เราจะสามารถดูรายละเอียดต่างๆ ได้ ซึ่งในขั้นตอนนี้เราสามารถเลือกรูปแบบ ชนิดไฟล์และเวอร์ชันได้ แต่ผู้เขียนขอเลือกไว้เป็น Solidworks ไว้เป็นค่า Defualt เผื่อเอาไว้หากต้องการแก้ไขในภายหลัง แต่ถึงอย่างไรก็สามารถโหลด Step ไปใช้งานได้เช่นกัน หลังจากดาวน์โหลดแล้วให้ทดลองเปิดดูด้วยโปรแกรม Solidworks
รูปที่ 9 ผลการโหลดไฟล์ด้านซ้ายคือไฟล์ Solidworks ส่วนด้านขวาคือไฟล์ Step
รูปที่ 10 Datasheet สำหรับรีเลย์ที่นำมาสร้างอุปกรณ์
รูปที่ 11 อุปกรณ์ที่สร้างจากโปรแกรม Solidworks
รูปที่ 12 การ Save อุปกรณ์ในรูปแบบไฟล์ Step
การสร้างไฟล์ Step โดยใช้ Solidworks
หลังจากที่ได้ยกตัวอย่างการดาวน์โหลดไฟล์มาใช้งานแล้ว ขั้นตอนนี้จะเป็นการสร้างอุปกรณ์ขึ้นมาใช้งานเอง ซึ่งขอยกตัวอย่าง Relay ดังแสดงรายละเอียดในรูปที่ 10 และจะทำการสร้าง Step จากโปรแกรม Solidworks เนื่องจากค้นหาในเว็บไซต์แล้วไม่ตรงรุ่นที่ต้องการเลย หลังจากที่ขึ้นรูปอุปกรณ์แล้วจะได้ดังแสดงในรูปที่ 11 เมื่อได้อุปกรณ์ตามแบบที่ต้องการแล้วให้ Save ไฟล์งานก่อน แล้วใช้คำสั่ง Save as แล้วเลือกชนิดไฟล์เป็น Step ก็จะได้ไฟล์ Step ไว้ใช้งานแล้วครับ
รูปที่ 13 เปิดไฟล์ PCB Library ที่ต้องการใส่ 3D
รูปที่ 14 หน้าต่าง 3D Body
การนำไฟล์ Step มาใช้งานใน Altium
ในส่วนนี้เราต้องเตรียมความพร้อมในส่วนของ PCB Library ก่อนด้วยการสร้าง Foot Print ผู้เขียนขอยกตัวอย่างเป็น USB Connector A- Female ซึ่งได้ดาวน์โหลดมาแล้วตั้งแต่ตัวอย่างแรก โดยเราต้องเปิด component ที่ต้องการใส่ 3D ขึ้นมาก่อน (ดังรูปที่ 13) จากนั้นเลือกคำสั่ง Place > 3D Body จะปรากฏหน้าต่าง 3D Body [mm] ขึ้นมา (รูปที่ 14) ให้เลือก Generic STEP Model (จุดคลิกที่ 1 จากรูปที่ 14) และเลือก Embed STEP Model เพื่อนำเข้าไฟล์ Step (จุดคลิกที่ 2 จากรูปที่ 14) จากนั้นเลือกไฟล์ Step และคลิก Open (ดังรูปที่ 15) จะปรากฏชื่อไฟล์ขึ้นในกล่องข้อความ Generic STEP Model(ดังรูปที่ 16) เมื่อเสร็จแล้วให้ก็กด OK ได้เลย จากนั้นหน้าจอจะแสดงดังรูปที่ 17
รูปที่ 15 เลือกไฟล์ Step
รูปที่ 16 ชื่อไฟล์ในกล่องข้อความ Generic STEP Model
รูปที่ 17 อุปกรณ์ที่ได้หลังจากการกำหนดค่าต่างๆ
รูปที่ 18 การแสดงภาพแบบ 2D จากการกดปุ่ม 2 บนคีย์บอร์ด
ขณะนี้หน้าจอ 3D Body จะแสดงขึ้นมาอีกครั้ง แต่ในรอบนี้ให้กด “Cancel” ออกไป เนื่องจากเราจะวางอุปกรณ์เพียงครั้งเดียว ซึ่งการจัดการในขั้นตอนนี้เป็นการจัดวางอุปกรณ์ 3D ใหม่ แต่ก่อนที่จะเริ่มทำขั้นตอนอื่นๆ เพื่อให้การทำงานเป็นไปได้อย่างคล่องแคร่วและรวดเร็วจะต้องเรียนรู้ Hot Key กันเสียก่อน
ปุ่มที่ใช้ในการกำหนดมุมมอง มีดังนี้
· ปุ่ม 2 แสดงภาพ 2D top view (ดังรูปที่ 18)
· ปุ่ม 3 แสดงภาพ 3D
· ปุ่ม 8 แสดงภาพ 3D ในมุมมอง Isometric
· ปุ่ม 9 แสดงภาพ 3D ในมุมมอง 90 องศา
· ปุ่ม Shift (ค้าง) + Right Click สำหรับ Pan ในมุม 3D
รูปที่ 19 การแสดงภาพแบบ 3D
รูปที่ 20 ปรับระดับของ Standoff Height
รูปที่ 21 หน้าต่างกล่องข้อความ Generic STEP Model ของ Standoff Height
รูปที่ 22 ภาพอุปกรณ์หลังจากที่มีการปรับแต่ง Hold
ให้ลองปรับมุมของอุปกรณ์ 3D ก่อน ดังตัวอย่างในรูปที่ 19 ให้ Double Click ที่รูป 3D ต่อไปทำการปรับระดับของ Standoff Height เพื่อยกระดับ 3D ให้ถูกตำแหน่งจะได้ผลลัพธ์ดังรูปที่ 20 โดยจะเห็นว่าตัว Copper Hold ไม่สามารถวางอุปกรณ์ลงได้ตามที่วางไว้ ด้วยเหตุนี้จึงต้องมีการปรับแต่ง Hold ใหม่เพี่อให้วางอุปกรณ์ได้พอดีตามความเหมาะสมของอุปกรณ์แต่ในส่วนนี้จะไม่แสดงให้เห็นนะครับ หลังจากที่เราวางอุปกรณ์ 3D ลงใน Component และนำไปทำ PCB แล้ว ตัวอย่างผลการใช้งาน Part 3D จะเป็นในรูปแบบดังรูปที่ 25
รูปที่ 23 วงจรในรูปแบบไฟล์ Schematic
รูปที่ 24 วงจรในรูปแบบไฟล์ PCB แบบ 2D
รูปที่ 25 วงจรในรูปแบบไฟล์ PCB แบบ 3D
รูปที่ 26 การ Export ไฟล์เป็น STEP
รูปที่ 27 หน้าต่าง STEP Export option
การ Export PCB 3D เป็นไฟล์ STEP เพื่อนำไปประกอบกับกล่อง
หลังจากได้ออกแบบไฟล์ PCB ในรูปแบบ 3D เสร็จเรียบร้อยแล้ว ผู้ใช้สามารถ Export PCB ออกไปเป็นไฟล์ STEP เพื่อนำไปประกอบกับกล่อง Enclosure โดยใช้ Solidworksได้ ซึ่งขั้นตอนนี้ทำได้โดยเข้าไปที่เมนู Export -> STEP 3D (ดังรูปที่ 26) จากนั้นจะมีหน้าต่าง STEP Export option ขึ้นมา ให้ตั้งค่าตามรูปที่ 27 เมื่อเสร็จแล้วให้กดปุ่ม OK หากไม่มีข้อผิดพลาดจะขึ้นข้อความ Done (ดังรูปที่ 28)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น