برنامج بروتوس Proteus 

برنامج بروتوس Proteus  من البرامج الهندسية الأكثر تخصصية نوعا ما، لكونه يتعامل مع العناصر الإلكترونية بدءا من التوصيل البسيط وصولا إلى بناء نظام إلكتروني معقد يظهر على شكل بوردة بأشكال وأحجام وألوان مختلفة وفقا لمتطلبات التصميم ورأي الزبون في بعض اللمسات البسيطة، كما يستخدم البرنامج في تحليل الدوائر من خلال تتبع اشارات الدخل والخرج لنظام ما بمساعدة أجهزة قياس افتراضية داخل البرنامج  Oscilloscope 

برنامج بروتوس Proteus

 

واجهة البرنامج

تنقسم واجهة البرنامج إلى عدة تبويبات وأشرطة لترتيب المساحات الخاصة بالأدوات والمساحات الخاصة بجلب الأدوات، وللبرنامج قسمين أساسين. في كل قسم نجد الأدوات الخاصة بها. القسم الأول مسؤول عن رسم الدوائر الإلكترونية وجلب وترتيب العناصر بحيث تخرج منسّقة وذات مظهر جميل. أما القسم الثاني الذي يعتبر خرج او نتيجة للقسم الأول فهو يعبر عن توزع العناصر على شكل طبقات وطرق التشبيك بين أرجل العناصر الإلكترونية ومعرفة سماكة المسار النحاسي اللازم لمرور تيار معين.

من الشكل  نجد القسم الأول من البرنامج، وهو يوضح المساحات الفارغة التى تختلف باختلاف المهمة المصممة لأجلها، ففي المنتصف نجد مربع أزرق وهمي، وهو يمثل المكان المثالي لوضع العناصر ولكن لايوجد أية مشكلة في حال تجاوز مكان العنصر لذلك الخط.

في الجزء العلوي من الشكل نجد شريط القوائم الأساسية للبرنامج والذي يساعد على اعداد التصميم بشكل احترافي وصحيح، ويلي ذلك الشريط شريط أخر، وهو عبارة عن شريط الأدوات المساعدة في رسم المخطط الإلكتروني من نسخ ولصق وسحب وافلات وتقريب وتبعيد لمنطقة العمل وكذلك حفظ للملف. كما نجد قائمة عاموية على الجانب الأيسر للمساعدة ايضا في الرسم وكتابة نصوص توضيحية ومزودة بالأشكال الهندسية الأساسية: مربع دائرة خط.

في الجزء السفلي نجد أزرار التشغيل والإيقاف لعمل المحاكاة للدارة التي نريد اختبارها، وهذه الأزرار شبية بأدوات التحكم بالموسيقي من تشغيل وايقاف وتوقف في مكان محدد وهكذا.

مكتبة العناصر 

 تمثل المخزن الرئيسي للبرنامج من مكونات إلكترونية وأدوات تحليل ودراسة للنظم الإلكترونية، ففيها نجد مثلا مكتبة خاصة بمنظمات الجهدVoltage regulators  مجمّعة في مكان واحد أو مكتبة خاصة بمكبر العمليات Operational amplifier  وهكذا يكون تصنيف العناصر وفقا للوظيفة التي تقوم بها كل مجموعة على حدى

تظهر باسم  Device libraries  مكتبة الأجهزة أو المعدات، لكن هذه الطريقة من العرض والوصول للعناصر غير محبّذة من أغلب المصممين، لكونها تظهر المكتبات مكدّسة فوق بعضها ومرهقة للنظر، لذلك يتم اللجوء إلى طريقة البحث اليدوية عن العناصر من خلال خيار (Pick device) (p) الموجود بجوار حرف (L).

اختيار عنصر Pick Device 

تُتيح هذه النافذة مرونة أعلى في البحث عن العنصر واختيارها عن سابقتها التى كانت تعتمد على المكتبات للعناصر،وبمجر الضغط على حرف P  تنبثق نافذة جديدة للمساعدة في الاختيار والتأكد من جميع مواصفات العنصر.

تحت كلمة keyword يوجد مربع للبحث عن العنصر الذي نريد، وكلما كانت الكلمات أكثر تخصص وقريبة من نوع واسم وشركة العنصر المطلوب كلما أصبح البحث أدق وأسرع، أي في حال كنا نبحث عن ترانزستور، يمكن كتابة Transistor  لكن النتائج ستكون بعدد كبير جداً ويتطلب عملية ملاحظة وتدقيق عالي بين الاسماء العائدة كنتيجة بحث، لذلك وجب معرفة اسم العنصر من خلال الكود الخاص به وليس فقط نوعه Transistor أو Capacitor أو Resistor  هكذا.

من الشكل نجد كفاءة البحث المخصص وأهمة معرفة الكود الخاص بالعنصر، فقط نتيجتين للبحث لأننا كتبنا 2N2222  بدلا من كتابة Transistor في مربع البحث. تُظهر هذه النافذه خصائص العنصر  بدءا من الاسم و المكتبة التابعة لها ثم وصف ببعض كلمات قد تحتاجه في حال الغوص أكثر عن تفاصيل هذه القطعة، وعلى اليمين يوجد رمزين: العلوي خاص برمز العنصر على المخطط والأخر خاص بأرجل الترانزستور على البوردة في حال أردنا طباعة بوردة تحتوي هذه العناصر، يجب أخذ بعين الاعتبار التباعد بين الأرجل وحجم المساحة التي يحتاجها ذلك الترانزستور في المنتج النهائي.

بمجرد عمل نقرتين مزدوجتين double click  تصبح هناك نسخة منه في قائمة مصغرة خاصة بالعناصر اللازمة لتنفيد دارة الكترونية معينة 

تتيج لنا المكتبة المصغّرة اختيار نسخ لانهائية من العناصر الموجودة داخلها، أما بخصوص النصوص المرفقة مع العناصر فيكن التعديل عليها بمجرد عمل نقرة بالزر الأيمن للفأرة Right click  كتغير قيمة المقاومة مثلا أو أختيار تموضع التسمية بجوار العنصر وهكذا.

 طباعة الدارات الالكترونية PCB

تحدثنا في فقرة واجهة البرنامج عن وجوج قسمين في برنامج بروتوس، الأول كان مسؤول عن جلب العناصر وتوصيلها وتحليل الدراة الالكترونية ثم عمل محاكاة، والقسم الثاني المسؤول عن طباعة البوردة الإلكترونية، ويتم الانتقال من القسم الأول أو بكلام أخر من الشاشة الأولى إلى الشاشة الثانية من خلال الرمز المشار إليه في الشكل التالـــــــــــي: 

يتم التحول إلى شاشة أخرى خاصة بتوزيع العناصر وتجهيزها للطباعة، وذلك يظهر في الشكل التالي الذي يحتوي على قائمة بالعناصر التي تم استخدامها في التصميم.

نلاحظ ظهور شاشة مختلفة تماما عن السابقة وبرفقة العناصر التي تم ادراجها في الشاشة الأولى وهي عبارة عن مقاومات ومكثفات وترانزستورات وكلما سحبنا واحد من هذه العناصر تنقص القائمة عنصر أي ليس نسخ لانهائية كما في الشاشة السابقة بل عددها محدد و عند سحب أخر عنصر ستصبح المكتبة المصغرة خالية تماما من العناصر. والشكل التالي يوضح عملية سحب المكونات الإلكترونية وإفلاتها داخل ساحة العمل مع تدقيق النظر في المكتبة المصغّرة التي أصبحت خالية تماما من العناصر.

وبعد سحب العناصر تبدأ عملية تنسيق المسارات النحاسية التي تربط المكونات، فهناك مسارات تحتاج سماكة معينة تتناسب وشدة التيار المار خلالها تختلف عن مسارات أخرى كمسارات قواعد الترانزستورات أو مسارات مثلا دخل وخرج المايكروكنترولر، وبعد اختيار سمك المسار، أو حتى قبل اختيار المقطع المناسب لمسار ، يمكن الاستعانة بالبرنامج لعمل توصيل تلقائي Auto  أو عمل التوصيل يدوي وهو الأكثر شيوعا  

تتجلى المرحلة النهائية لانتاج البورد الإلكترونية بمشاهدة المنظر ثلاثي الأبعاد و التأكد من سلامة وملاءمة المنظر العام في الواقع ثم ف يالنهاية يتم تصدير المشروع على شكل ملف خاص يسمى Gerber file ثم نرسله للشركة الخاصة بالتصنيع ،أو في حال أردنا انتاج اللوحة يدويا، ما علينا سوى الذهاب إلى output  ثم print layout  ثم نتأكد من الاعدادات ثم نضغط OK  ويصبح الشكل عبارة عن صور في ملف PDF  ولا بد من توفر ورق خاص للطباعة كالذي يستخدم في استديوهات التصوير وبمساعدة المكواة ثم الحمض نحصل على منتج نهائي مصنوع يدويا.

والشكل التالي يوضح الصورة النهاية التي سيتم طبعها للحصول على المنتج النهائي بشكل يدوي بأدوات بسيطة داخل المنزل 

وهنا نصل الى نهاية مقالتنا حول ألية استخدام برنامج Proteus  واعطاء فكرة بسيطة عن أحد استخداماته في تصميم الدوائر الإلكترونية. إلا أن البرنامج أضخم وأذكى من ذلك فهو يستخدم في تحليل الدوائر المنطقية باستخدام البوابات المنطقية  AND  OR  NOR  XOR NOT  NAND  والتعامل مع المتحكمات  Micro controllers

 

المراجع: 

 أكاديمية وليد عيسى