Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.1. Phần mềm sử dụng
3.1.1. Arduino IDE
Arduino IDE là một ứng dụng mã nguồn mở được thiết kế để viết và biên dịch mã cho module Arduino. Phần mềm này hiện có phiên bản tương ứng cho các hệ điều hành như MAC, Windows, Linux, và nó chạy trên nền tảng Java. Các chức năng và lệnh tích hợp trong Arduino IDE đóng vai trò quan trọng trong việc gỡ lỗi, chỉnh sửa, và biên dịch mã trong môi trường phát triển.
Môi trường IDE chia thành hai phần cơ bản: Trình chỉnh sửa và Trình biên dịch.
Phần chỉnh sửa được sử dụng để viết mã, trong khi phần biên dịch được sử dụng để biên dịch và tải mã lên module Arduino. Môi trường này hỗ trợ cả ngôn ngữ lập trình C và C++.
Hình 3. 1: Giao diện chương trình
3.1.2. Proteus
Proteus là một phần mềm được sử dụng để mô phỏng hoạt động của các mạch điện tử, bao gồm cả phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, và nhiều loại khác. Phần mềm này mô phỏng được hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các vi điều khiển như PIC, 8051, AVR, Motorola.
Proteus bao gồm hai chương trình chính: ISIS (Intelligent Schematic Input
System), cho phép mô phỏng mạch, và ARES (Advanced Routing and Editing Software), được sử dụng để vẽ mạch in.
Các tính năng của Proteus Vẽ sơ đồ nguyên lý
Hình 3. 2: Phần mềm protues
2. Mô phỏng
Khả năng ứng dụng chính của Proteus là mô phỏng và phân tích kết quả từ các mạch nguyên lý. Proteus hỗ trợ người sử dụng trong việc xem trước tính đúng hay sai của mạch thiết kế trước khi triển khai vào thực tế.
Các công cụ phục vụ cho việc phân tích mạch trong Proteus được thiết kế với độ
chính xác cao, bao gồm vôn kế để đo điện áp, ampe kế để đo dòng điện, và máy đo động ký.
Đối với những đam mê điện tử, Proteus là một công cụ hữu ích. Nó giúp họ tự học, tự nghiên cứu và thử nghiệm các mạch điện tử, cung cấp khả năng chạy mô phỏng để kiểm tra kết quả. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí, mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập và nghiên cứu một cách hiệu quả.
3. Thiết kế mạch in PCB
Là một tính năng dễ sử dụng trong Proteus, bạn có thể tự tạo bản thiết kế hoặc để Proteus thực hiện giúp bạn. Việc tự tạo bản thiết kế rất dễ dàng, chỉ cần bạn đặt các chi tiết vào sơ đồ và vẽ đường mạch điện chạy qua. Không cần phải lo lắng về việc vi phạm bất kỳ quy tắc thiết kế nào, vì nó sẽ tự động phát hiện lỗi. Nếu bạn muốn Proteus
thực hiện thay bạn, chỉ cần đặt các chi tiết vào vị trí tương ứng và chạy tự động. Nó sẽ tạo ra các cách đặt đường mạch và chọn bản tốt nhất. Ngoài ra, có tính năng "Auto placer" cho phép bạn xác lập kích thước bảng bằng cách vẽ hình dáng và kích cỡ bản mạch, sau đó tự động đặt các chi tiết vào khuôn. Sau đó, bạn chỉ cần lập sơ đồ mạch.
Trong quá trình thiết kế mạch in, bạn còn có thể xem hình 3D, tính năng này rất hữu ích để tạo ra những board mạch in đẹp theo ý muốn.
3.1.3. AutoCAD
AutoCAD, viết tắt của Automatic Computer Aided Design, là một ứng dụng phần mềm do Autodesk phát triển, dùng để thiết kế và soạn thảo với sự hỗ trợ của máy tính (CAD).
Phần mềm này chủ yếu được sử dụng để tạo bản vẽ 2D và 3D, giúp người dùng khái niệm hóa ý tưởng, tạo ra các thiết kế. Thậm chí, AutoCAD còn có khả năng thực hiện tính toán và mô phỏng thiết kế nhanh chóng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Hình 3. 3: Phần mềm Auto CAD AutoCAD là một sản phẩm chủ lực của Autodesk, dẫn đầu trong lĩnh vực công nghiệp CAD. Phiên bản đầu tiên của AutoCAD được trình bày tại sự kiện Comdex vào năm 1982 và chính thức phát hành vào tháng 12 cùng năm. Bản phát hành này đã đánh dấu một bước tiến mạnh mẽ đối với ngành công nghiệp CAD. AutoCAD cũng là một trong những gói CAD đầu tiên chạy trên máy tính cá nhân và có sẵn cho khách hàng trên toàn thế giới.
Hình 3. 4: Ảnh minh họa cho Auto CAD
Kỹ thuật cơ khí:
AutoCAD đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện hiệu quả và giảm thiểu lỗi tối đa trong việc tạo ra các bản vẽ cho các thành phần kỹ thuật, thiết kế cơ sở hạ tầng, và phân tích các hệ thống HVAC. Nó đặc biệt phổ biến trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật như cơ khí,
hệ thống và kỹ thuật điện. AutoCAD cũng là một trong những phần mềm thiết kế hàng đầu cung cấp các công cụ soạn thảo độc đáo cho các chuyên gia trong ngành kỹ thuật cơ khí, giúp họ chuyển đổi các ý tưởng kỹ thuật thành hiện thực với độ chính xác mà họ đòi hỏi. Do đó, AutoCAD không chỉ là phần mềm hỗ trợ thiết kế các thành phần cơ khí
mà còn giúp phân tích các hệ thống điện và đường ống, đồng thời giải quyết các vấn đề thiết kế có thể phát sinh.
Hình 3. 5: Auto CAD trong cơ khí
3.1.4. Phần mềm Solidworks
Solidworks là một phần mềm thiết kế 3D, tích hợp nhiều công cụ hỗ trợ đa dạng, và được đánh giá cao bởi cộng đồng kỹ sư. Phần mềm này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, đường ống, kiến trúc, nội thất, và nhiều lĩnh vực khác.
Qua nhiều phiên bản, Solidworks không ngừng cải tiến với những bước tiến vượt trội về tính năng và hiệu suất, đáp ứng mọi mong đợi và nhu cầu thiết kế bản vẽ 3D chuyên nghiệp trong các ngành kỹ thuật và công nghiệp.
Ưu điểm của solidworks:
- Giao diện trực quan
Giao diện của phần mềm thiết kế này khá trực quan và hỗ trợ người thiết kế tiện dụng từ các thao tác đầu tiên. Nếu bạn đã có kinh nghiệm với nền tảng Cad 3D, việc làm quen với Solidworks sẽ hoàn toàn không khó.Giao diện của phần mềm thiết kế này khá trực
quan và hỗ trợ người thiết kế tiện dụng từ các thao tác đầu tiên. Nếu bạn đã có kinh nghiệm với nền tảng Cad 3D, việc làm quen với Solidworks sẽ hoàn toàn không khó.
Hình 3. 6: Phần mềm Solidworks - Xuất sắc trong việc thiết kế khuôn
Với Solidworks, bạn có thể thực hiện các công việc như chia lõi khuôn, tách khuôn, lắp ráp và mô phỏng khuôn. Thậm chí, nếu bạn biết cách thực hiện quy trình một cách chính xác và có kinh nghiệm xử lý, bạn có thể tạo nhiều khuôn khác nhau chỉ bằng cách thay đổi những thao tác nhỏ từ khuôn trước đó.