Áramkörszimulátorok bemutatása: TINA, Tinkercad

Szerzők: Makan Gergely, Somogyi Anikó, Dr. Mingesz Róbert és Mellár János
A tananyag elsősorban az Elektronikai alapok programozóknak és a Digitális architektúrák című kurzusokhoz készült, az elsajátításához szükséges idő: 45 perc.

Összefoglalás

A lecke bemutatja a TINA és a Tinkercad nevű ingyenes áramkörszimulátorok leghasznosabb funkcióit és használatukat. Két videó is található az oldalon, ezek hossza összesen 24 perc. Az oldal végén önellenőrző kérdéssor is található.

Tartalom

  • Az áramkörszimulátorok főbb tulajdonságai
  • TINA
  • Tinkercad – circuits
  • TINA használata – videó
  • Tinkercad – circuits használata – videó
  • Önellenőrző kérdések

Az áramkörszimulátorok főbb tulajdonságai

Egy áramkörszimulátor segítségével egyszerű vagy akár összetett áramköröket építhetünk meg virtuálisan, majd szimulálhatjuk az áramkör viselkedését, azaz mérhetünk áramot és feszültséget az áramkör tetszőleges részein. Leghasznosabb tulajdonságuk, hogy segítségükkel az összetett áramkörök esetén nem kell elvégeznünk a bonyolultabb számolásokat, a számunkra érdekes áramokat és feszültségeket “méréssel” megkaphatjuk. Ezek a mérendő mennyiségek lehetnek DC (egyenáram/egyenfeszültség) vagy AC (váltóáram/váltófeszültség) mennyiségek is, amik esetén többféle jelalak is előállítható. Szimulátorok további előnye, hogy anélkül tudjuk kipróbálni egy áramkört, hogy valódi alkatrészekből, ténylegesen meg kellene építenünk. Ez egyrészt kevésbé fáradságos és kevesebb hibalehetőséget tartalmaz, másrészt nem tudjuk tönkretenni az áramkör bizonyos részeit, ha például egy rövidzárral túlterhelnénk.

TINA

A TINA szimulátorban megtalálhatók a legfontosabb áramköri komponensek, valamint félvezetők és néhány integrált áramkör is, amiket fel tudunk használni az áramkörünkben. Található benne multiméter és oszcilloszkóp is, emellett különböző karakterisztikákat is ki tudunk mérni a segítségével.

Tinkercad – circuits

A Tinkercad áramkörszimulátor előnyei a TINA szimulátorral szemben, hogy nem szükséges telepíteni, a honlapon történő regisztrációt követően, on-line használható, az áramköröket meg lehet osztani, valamint az Arduino nevű programozható áramkört is tartalmazza, ami még sokszor elő fog kerülni a későbbi tananyagrészekben. Emellett a Tinkercad felülete modernebb és valósághű alkatrészekkel dolgozhatunk áramköri jelek helyett, valamint animációkat is találunk a szenzorok és beavatkozók használata során. Mérések esetén viszont a TINA szimulátor pontosabb eredményeket ad, valamint többféle mérést is tesz lehetővé.

A következő két videóban a két szimulátor legfontosabb részeinek bemutatása és használatának módja látható.

TINA (a videót elég 6 perc 43 másodpercig megtekinteni, szerző: Faragó Dénes):

Tinkercad / Circuits:

További hasznos oldalak:

Az önellenőrzéshez következzen egy rövid kvíz a legfontosabb résztémákból:

Results

#1. Az áramkörszimulátorok egyik leghasznosabb tulajdonsága, hogy összetett áramkörök esetén nem kell bonyolult számolásokat elvégeznünk, ahhoz, hogy megkapjuk például az áramkör egy adott alkatrészén eső feszültséget.

#2. A TINA áramkörszimulátorban csak egyenáramot/egyenfeszültséget (DC) tudunk szimulálni egy áramkörben, AC jeleket nem.

#3. A TINA áramkörszimulátorban egy LED karakterisztikájának kimérésére a legegyszerűbb módszer, ha a feszültségforrás értékét kézzel átírjuk végig léptetve a LED-re kapcsolt feszültséget egy tartományon 100 pontban és a feszültség- és árammérőről leolvasva egy Excel táblázatba feljegyezzük a mért adatokat, majd grafikonon ábrázoljuk.

#4. Az áramkörszimulátorok egyik leghasznosabb tulajdonsága, hogy segítségével gyorsabban és egyszerűbben meg lehet építeni egy tesztelni kívánt áramkört.

#5. A TINA áramkörszimulátorban a Calculate nodal voltages funkcióval egyszerűbben megkaphatjuk egy 5 ellenállásból álló kapcsolás esetén az ellenállásokon eső feszültség és azokon átfolyó áramerősség értékeit, mintha árammérőt és voltmérőt használnánk ugyanerre.

#6. A Tinkercad áramkörszimulátor általában pontosabb eredményeket ad és több mérési funkció érhető el benne a TINA szimulátorral szemben.

#7. A Tinkercadben lévő multiméter egy automatikus méréshatár váltós típusú multiméter.

#8. A Tinkercadben csak akkor tudjuk szerkeszteni az áramkört, ha nem fut a szimuláció.

#9. A Tinkercadben nagyon vigyázni kell, nehogy rövidre zárjuk a GND-vel az Arduino valamelyik kivezetését, mert akár tönkre is mehet.

finish