Sự khác biệt giữa phần mềm ECAD và MCAD là gì?

Khi thiết kế điện tử, có rất nhiều công cụ có sẵn để giúp cuộc sống của nhà thiết kế trở nên dễ dàng hơn nhiều. Các thiết kế hoàn chỉnh có thể được mô hình hóa chi tiết một cách tỉ mỉ trong thế giới ảo để cho phép nhà thiết kế kiểm tra xem thiết kế của họ có hoạt động và các bộ phận có vừa khít với nhau khi được sản xuất hay không. Trong quá khứ, mạch điện được tạo mẫu và vỏ bọc được mô phỏng để xác nhận thiết kế, nhưng giờ đây một máy tính có thể thực hiện những kiểm tra này trong vài giây. Bây giờ với phần mềm phù hợp, các điều chỉnh có thể được thực hiện một cách nhanh chóng, đơn giản và với chi phí thấp. Hai công cụ thiết yếu có sẵn cho nhà thiết kế là Thiết kế Hỗ trợ bởi Máy tính Điện tử (ECAD) và Thiết kế Hỗ trợ bởi Máy tính Cơ khí (MCAD).

Bạn có thể tự hỏi, công cụ ECAD là gì? Phần mềm MCAD là gì? Nhưng quan trọng nhất, sự khác biệt giữa chúng là gì? Trong blog này, chúng ta sẽ giải quyết vấn đề ECAD so với MCAD. Phần mềm ECAD tập trung vào phần điện của một thiết kế vật lý, trong khi MCAD tập trung vào phần cơ khí. Ngày nay, cả hai bộ phần mềm này đều đến với nhau để tạo điều kiện cho một quy trình làm việc cộng tác, nơi mà các nhà thiết kế trong mỗi lĩnh vực có thể cùng nhau làm việc trên một sản phẩm mới. Sự tích hợp ECAD/MCAD có nghĩa là một kỹ sư thiết kế điện tử có thể thực hiện các nhiệm vụ MCAD trong phần mềm thiết kế PCB của họ, và ngược lại đối với một nhà thiết kế cơ khí. Trước khi giới thiệu cách thức hoạt động của những công cụ này, chúng ta nên xem xét cách thức hoạt động của từng loại phần mềm. Trong blog này, chúng ta sẽ giải quyết ECAD so với MCAD.

ECAD là gì?

Phần mềm ECAD cho phép một nhà thiết kế điện tử tạo bố cục mạch in (PCB) từ sơ đồ mạch thiết kế của họ, tạo ra một biểu diễn ảo của PCB của họ hiển thị vị trí linh kiện với các mô hình 3D, và tạo/hiển thị tài liệu sản xuất bảng mạch 2D. Các gói phần mềm khác nhau có các khả năng khác nhau, và một số phần mềm buộc bạn phải sử dụng nhiều chương trình để hoàn thành các nhiệm vụ thiết kế khác nhau.

Một thư viện tiêu chuẩn về kích thước linh kiện, bổ sung bằng dữ liệu điện và cơ khí cho các bộ phận đặc biệt hoặc không thông thường, cung cấp thông tin đặt bảng mạch cần thiết được xác định trong kích thước vật lý của PCB. Việc sử dụng máy tính hỗ trợ định tuyến dấu vết kết hợp với tối ưu hóa thủ công và máy tính giúp tăng tốc quá trình thiết kế bố cục. Các chức năng kiểm tra quy tắc tự động cũng có thể cung cấp một mức độ đảm bảo rằng bố trí điện được định tuyến chính xác trước khi thiết kế được đưa qua giai đoạn mô phỏng. Sau khi đưa thiết kế qua quy trình mô phỏng, thiết kế có thể được đưa qua một giai đoạn xem xét điện và DFM đầy đủ.

Làm việc với mô hình 3D của bảng mạch được thiết kế cho phép nhà thiết kế điện nhanh chóng kiểm tra xem sẽ không có sự can thiệp vật lý nào giữa các bộ phận, không gây cản trở bất kỳ dòng chảy không khí nào được lên kế hoạch cho quản lý nhiệt, hoặc va chạm tiềm ẩn giữa các bảng mạch ghép nối hoặc với vỏ máy. Họ cũng có thể kiểm tra thiết kế sẽ tương thích với bất kỳ thiết bị đặt linh kiện tự động nào trong quá trình sản xuất. Đối với các thiết kế bảng mạch phức tạp nhiều bảng, khả năng hình dung lắp ráp hoàn chỉnh và đảm bảo rằng các linh kiện trên một bảng có thể giao tiếp với bảng khác là một lợi ích đáng kể.

MCAD là gì?

Phần mềm MCAD cho phép nhà thiết kế tạo ra các cấu trúc vật lý như các bộ phận cơ khí, vỏ thiết bị, và các thành phần lắp đặt. Phần mềm có thể tạo ra một biểu diễn ảo của các mảnh như một hình ảnh 3D và render tài liệu sản xuất 2D.

Kỹ thuật mô hình hóa tham số và trực tiếp cho phép nhà thiết kế tạo và chỉnh sửa cấu trúc dưới dạng các kế hoạch 2D hoặc biểu diễn 3D. Nhiều cấu trúc có thể được phát triển riêng biệt và lắp ráp trong một thiết kế cơ khí ảo hoàn chỉnh. Tiện ích này cho phép nhà thiết kế xem xét bộ lắp ráp để kiểm tra sự can thiệp giữa các mảnh hoặc khe hở trong cấu trúc.

Công cụ mô phỏng cho phép nhà thiết kế tính toán các tính chất cơ khí của thiết kế, các yếu tố như độ bền và độ cứng, và kiểm tra sự tuân thủ với các yêu cầu về bảo vệ môi trường.

Hãy liên hệ với chuyên gia tại Altium và khám phá cách chúng tôi có thể giúp bạn với thiết kế PCB tiếp theo của bạn. Bạn có thể tải xuống bản dùng thử miễn phí của Altium Designer tại đây.

Tích hợp Phần mềm ECAD/MCAD

Một lợi ích thêm của phần mềm ECAD là trong thiết kế cộng tác, nơi nhiều thành viên trong nhóm làm việc trên các lĩnh vực chức năng khác nhau hoặc các khía cạnh của một thiết kế có thể kết hợp các phần của họ lại với nhau. Kết hợp kết quả từ ECAD và MCAD cho phép nhà thiết kế lắp ráp các bộ phận điện và cơ khí trong một môi trường ảo và xem chúng có vừa vặn với nhau không.

• Các điểm gắn kết của PCB trên vỏ máy có đặt đúng chỗ không?
• Các lỗ vít có căn chỉnh không, và các linh kiện gắn trên PCB có đủ khoảng cách không?
• PCB đã lắp đầy có vừa với vỏ máy không, hay các linh kiện sẽ chạm vào vỏ hoặc quá lớn để vừa vào bên trong?
• Dòng không khí dự kiến qua vỏ máy xung quanh PCB có đặt đúng chỗ để tối đa hóa hiệu quả của tản nhiệt không?
• Nhiệt độ sinh ra trên PCB có được dẫn vào vỏ máy như yêu cầu không?
• Dao động hoặc sốc cơ học áp dụng lên vỏ máy có ảnh hưởng tiêu cực đến các linh kiện gắn trên PCB không?

Một hình ảnh 3D của thiết kế hoàn chỉnh sẽ cung cấp câu trả lời nhanh chóng và đơn giản cho những câu hỏi này bằng cách hiển thị cách tất cả các bộ phận điện và cơ khí tương tác với nhau về mặt vật lý. Vẻ đẹp của phương pháp tích hợp này từ ECAD sang MCAD (hoặc ngược lại) là lỗi có thể được phát hiện, thiết kế được điều chỉnh, và kết quả được xác nhận trong vài phút.

Vấn đề là thường xuyên các nhà thiết kế được cung cấp các công cụ không tương thích. Xuất dữ liệu từ ECAD sang MCAD thường có nghĩa là xuất các định dạng tệp được sử dụng phổ biến từ một lĩnh vực và nhập chúng trở lại vào ứng dụng cho lĩnh vực khác. Bất kỳ sai sót nào cũng có thể không được phát hiện cho đến khi ai đó trên dây chuyền lắp ráp phát hiện ra PCB của họ không vừa với vỏ cho sản phẩm mới vừa bắt đầu sản xuất.

Trong những năm gần đây, công việc đã được tiến hành giữa các nhà sản xuất công cụ để phát triển các tiêu chuẩn chính thức cho sự hợp tác giữa ECAD/MCAD. Kết quả là, các quy trình tự động giờ đây tồn tại trong các công cụ cho phép truyền đạt thông tin thiết kế theo hai chiều, hỗ trợ việc chia sẻ và xác minh hiệu quả các thay đổi từng phần ở cả hai phía giữa các đội.

Quy Trình Thiết Kế Tích Hợp

Điều quan trọng cần nhớ là cả hai quy trình không thể được thực hiện theo trình tự hoặc tách biệt. Dữ liệu từ một phương pháp sẽ ảnh hưởng đến phương pháp kia. Ví dụ, quy trình phần mềm ECAD có thể xác định kích thước cơ bản vật lý cho PCB và xác định bất kỳ ràng buộc nào về quản lý nhiệt và rung động ảnh hưởng đến thiết kế vỏ. Đồng thời, quy trình MCAD có thể xác định xem có bất kỳ ràng buộc nào về kích thước PCB hoặc vị trí đặt linh kiện để đáp ứng các yêu cầu kích thước bên ngoài hay các yếu tố khác như vị trí của các lỗ vào và ra của dòng khí.

Thật hiếm khi một nhóm thiết kế có quyền tự do trong thiết kế vỏ cho phép họ tối ưu hóa thiết kế PCB bằng cách sử dụng bất kỳ kích thước bảng mạch nào. Thông thường, thiết kế vỏ sẽ đặt ra các hạn chế cho thiết kế PCB, điều này đến lượt nó có thể ảnh hưởng đến thiết kế mạch điện tử. Một quy trình làm việc tích hợp giữa cả hai loại phần mềm thiết kế điện và cơ khí cho phép các nhóm thiết kế cộng tác và cùng nhau thiết kế một giải pháp tối ưu.

Điều này có nghĩa là các nhà thiết kế không bị giới hạn trong việc sử dụng PCB hình chữ nhật trong các vỏ hình khối. Thay vào đó, các công cụ mở ra khả năng tạo ra các hình dạng phức tạp một cách nhanh chóng và rẻ tiền như các thiết kế đơn giản truyền thống.

Tóm lại

Các nhóm thiết kế điện và cơ khí làm việc song song với một giải pháp tích hợp giờ đây có thể đạt được trong vài ngày những gì trước đây mất vài tháng trong môi trường ảo. Giải pháp phần mềm ECAD sẽ tối ưu hóa quy trình thiết kế cho việc đặt các linh kiện điện và điện tử. Giải pháp MCAD sẽ tối ưu hóa quy trình thiết kế cho các bộ phận cơ khí. Sự tích hợp của hai hệ thống và việc chia sẻ dữ liệu tự động có thể cách mạng hóa toàn bộ quy trình thiết kế. Khả năng này đã cho phép các công ty tự tin rằng một khi họ cam kết sản xuất PCB và vỏ, chúng không chỉ vừa vặn mà sản phẩm lắp ráp sẽ hoạt động như mong đợi.

Các nhà thiết kế mạch, kỹ sư bố trí PCB, và kỹ sư mô phỏng tin tưởng vào bộ công cụ hợp tác và tích hợp phần mềm từ ECAD sang MCAD (và ngược lại) hoàn chỉnh trong Altium Designer®. Khi một thiết kế đã hoàn thành và sẵn sàng được phát hành cho sản xuất, nền tảng Altium 365™ làm cho việc hợp tác và chia sẻ dự án của bạn trở nên dễ dàng.

Bạn có thêm câu hỏi? Hãy gọi cho chuyên gia tại Altium và khám phá cách chúng tôi có thể giúp bạn với thiết kế PCB tiếp theo của bạn. Bạn có thể tải xuống bản dùng thử miễn phí của Altium Designer tại đây.