Tvorba elektrických obvodů a simulace

Pro učitele fyziky je jednou z tiskově nejobtížnějších věcí často vytvořit nějaký hezky vypadající elektrický obvod. Ostatně lépe na tom nejsou ani studenti, kteří musí vytvářet protokoly z praktik. Často se tato situace řeší prací ve vektorově orientovaných programech nebo pomocí sady předdefinovaných objektů určených pro kreslení ve Wordu. Je zřejmé, že ani jedno z řešení není právě optimální a neposkytuje ani komfort ani potřebnou kvalitu.

V následujícím článku se tedy podíváme na nástroje, které tvorbu takovýchto schémat umožňují, a co více, zvládají často jejich kontrolu nebo simulaci. Studenti si tak mohou doma vyzkoušet, jak bude zapojení vypadat, co by měli naměřit a kde je možné udělat chybu. Význam je tedy nejen estetický tiskový, ale také didaktický.

Předem si dovolím avizovat, že se nejedná o řešení z kategorie CAD systémů, ale spíše o jednoduší nástroje, které mohou užít učitelé i studenti pro tvorbu jednodušších schémat. Nejsou tedy primárně určen profesionálům, které vytváří složité obvody.

Qucs

Tato, do češtiny lokalizovaná, utilita slouží pro tvorbu elektrických obvodů, které je možné nejen sestavovat, ale také testovat jejich činnost. K dispozici je základní sada komponent, které by měly bez potíží pro běžnou středoškolskou potřebu bohatě dostačovat. Snad jen poměrně netradičně jsou vytvořeny voltmetr a ampérmetr. Aplikace nabízí poměrně příjemné ovládání, možnost deaktivovat jednotlivé prvky bez toho, abyste je museli mazat z obvodu, nebo poměrně intuitivní a podrobné nastavení simulací.

Vše probíhá metodou táhni a pusť, což jistě je jistě příjemný uživatelský přístup. Co se týče jednotlivých komponent, potěší preference u nás používaných značek před těmi z USA (dvojí varianta je jen u rezistoru). K dispozici jsou nejen prvky určené pro fyziku, ale také ty, které se užívají v elektrotechnice na středních odborných školách. Nechybí ani logické obvodové prvky. Každé komponentě je možné nastavit patřičné vlastnosti.

Celkově je práce s programem příjemná a poměrně zábavná. Svým zaměřením se hodí spíše na menší projekty, ale možnostmi simulace vlastností obvodu se z Qucs stává užitečný nástroj jak pro domácí experimentování, tak pro praktickou výuku. Velkou výhodou je možnost tvořit poměrně zdařilé grafy nejrůznějších charakteristik či exportovat „naměřená data.“

gEDA – gschem

gEDA-gschem slouží na vytváření technických výkresů se zapojenými schématy. Nabízí velice bohatou sadu jednotlivých komponent, které by potřeby většiny běžných středoškolských zařízení bohatě převyšují. Vyhledávání není tak intuitivní, ale vzhledem k množství prvků se tomu nelze ani příliš divit. Umísťování prvků opět probíhá poměrně intuitivně. Ke každé komponentě lze vložit popisek, název nebo popsat její vlastnosti.

Velice dobře je vytvořené celé navrhovací prostředí. S vodiči se manipuluje velice dobře, stejně jako s jednotlivými prvky v obvodu. Chytře je vytvořeno navrhovací prostředí, u kterého je možné měnit barvu mezi černou, která se hodí pro návrh a bílou, která je zase ideální pro tisk. Aplikace umožňuje řadu nastavení textu, v popiscích lze vyhledávat nebo provádět hromadnější úpravy. Dobře je vytvořený také systém pro pro větší změny v obvodu díky násobné schránce.

Pokud tedy hledáte nástroj na tvorbu schémat a nevyžadujete simulaci činnosti obvodu, pak právě gEDA-gschem může být volbou právě pro vás. O další funkce jako je simulace obvodů se pak starají další, na něj navazující programy. Co se týče tiskových a návrhových možností nabízí příjemné a kvalitní ovládací prostředí, které uživatelé jistě ocení. Zajímavostí je, že projekt pochází od českého tvůrce Aleše Hvězdy.

KLogic

A na závěr se podíváme ještě na jeden malý prográmek, který slouží pro návrh a simulaci logických obvodů. Využití tak najde především v informatice či jinak výpočetně zaměřených předmětech, ve kterých je tento druh obvodů využíván.

       

Nabízí možnost na plochu rozmístit základní prvky – od AND či OR po klopné obvody D, JK atp. Přivést je možné signál jak střídavý, tak statický a pak již jen na grafech pozorovat, co se v obvodu děje. Pokud potřebujte tyto obvody nějakým názorným způsobem vysvětlit či pochopit, pak vám může být KLogic užitečný. I přes řadu nepříjemností spojenou s ne úplně pohodlnou prací s vodiči.