آموزش ساخت Schematic در Altium Designer؛ شروع اصولی طراحی شماتیک
📌 Schematic در این درس
SchDoc
Schematic Editor
Properties
Grid & Snap
Sheet Size
Place Components
Schematic در Altium Designer چیست؟
Schematic نمایش منطقی مدار الکترونیکی است. در این بخش مشخص میکنیم چه قطعاتی در مدار وجود دارند، پایههای آنها چگونه به یکدیگر متصل میشوند و هر سیگنال یا منبع تغذیه چه مسیری دارد. برای مثال، یک مدار بسیار ساده LED ممکن است در شماتیک چنین مفهومی داشته باشد:
+5V → R1 → LED1 → GNDدر این مرحله هنوز محل واقعی LED روی PCB یا مسیر مسی بین قطعات را مشخص نکردهایم؛ بلکه فقط منطق مدار را تعریف میکنیم. به همین دلیل Schematic را میتوان نقشه منطقی مدار دانست.
⚡ پاسخ سریع
برای ساخت Schematic در Altium ابتدا یک Schematic Document با پسوند .SchDoc به PCB Project اضافه میکنیم. سپس تنظیمات Sheet، Grid و Units را بررسی کرده و در نهایت محیط Schematic Editor را برای قرار دادن قطعات آماده میکنیم.
فایل SchDoc چیست؟
فایل شماتیک در Altium Designer با پسوند: .SchDoc ذخیره میشود. برای نمونه، فایل اصلی شماتیک یک پروژه ساده میتواند چنین نامی داشته باشد:
Main.SchDocاین فایل میتواند شامل Componentها، Symbolها، Pinها، Wireها، Netها، Net Labelها، Power Portها، GND، Busها و متنهای توضیحی باشد. در نتیجه، بخش اصلی طراحی منطقی مدار داخل همین فایل انجام میشود.
تفاوت SchDoc و PcbDoc چیست؟
این دو فایل دو مرحله متفاوت از طراحی PCB را نگهداری میکنند. از یک طرف SchDoc برای طراحی شماتیک استفاده میشود و از طرف دیگر PcbDoc مربوط به طراحی فیزیکی برد است.
| ویژگی | SchDoc | PcbDoc |
|---|---|---|
| کاربرد | طراحی شماتیک | طراحی PCB |
| نمای قطعه | Symbol | Footprint |
| اتصال | Wire / Net | Track / Via |
| ابعاد واقعی قطعه | تمرکز اصلی نیست | بسیار مهم |
آموزش اضافه کردن Schematic به Project در Altium
ابتدا PCB Project موردنظر را باز کنید و از Projects Panel پروژهای را که در درس قبلی ساختیم پیدا کنید. سپس یک Schematic Document جدید به Project اضافه کنید. بعد از ساخته شدن Document بهتر است همان ابتدا فایل را با نام مناسب ذخیره کنید؛ برای پروژه آموزشی ما نام زیر انتخاب مناسبی است:
Main.SchDocچرا SchDoc باید داخل Project باشد؟
قرار دادن Schematic داخل ساختار Project باعث میشود Altium ارتباط بین Documentهای مختلف طراحی را بهتر مدیریت کند. به همین دلیل بهتر است فایلهای مرتبط با پروژه را بهصورت پراکنده و جدا از Project نگهداری نکنیم. برای پروژه آموزشی ما ساختار تقریباً چنین خواهد بود:
LED-Control-Board.PrjPcb
│
├── Main.SchDoc
│
└── Main.PcbDoc💡 از همین ابتدا فایل را ذخیره کنید
بعد از ایجاد Schematic Document، آن را با یک نام مشخص ذخیره کنید؛ زیرا باقی گذاشتن فایلها با نامهای موقت، مخصوصاً در پروژههای بزرگ، مدیریت طراحی را دشوار میکند.
آشنایی با Schematic Editor در Altium Designer
با باز کردن فایل SchDoc وارد Schematic Editor میشوید. بخش بزرگی از صفحه همان فضای کاری شما برای رسم مدار است و در ادامه آموزشها، Symbol قطعات را روی همین محیط قرار میدهیم. علاوه بر این، با Wire و Net بین پایههای قطعات ارتباط ایجاد میکنیم. در نتیجه Schematic Editor یکی از مهمترین محیطهایی است که در مراحل ابتدایی طراحی PCB با آن سروکار خواهید داشت.
Sheet در Schematic چیست؟
Sheet همان صفحهای است که مدار روی آن رسم میشود و میتوانید آن را شبیه یک برگه نقشه مهندسی در نظر بگیرید. قطعات، سیمها، Labelها و سایر عناصر شماتیک روی همین Sheet قرار میگیرند. در پروژههای ساده ممکن است تنها یک Sheet داشته باشیم؛ اما در پروژههای بزرگ میتوان بخشهای مختلف مدار را در Sheetهای مجزا سازماندهی کرد. برای مثال:
Power.SchDoc
MCU.SchDoc
Sensors.SchDoc
Communication.SchDocProperties در Schematic چه کاربردی دارد؟
یکی از مهمترین بخشهایی که در طول کار با Altium بارها از آن استفاده خواهیم کرد، Properties Panel است. محتوای این Panel بر اساس چیزی که انتخاب کردهاید تغییر میکند. برای مثال، اگر یک Component انتخاب شود، Properties میتواند تنظیمات مرتبط با همان Component را نمایش دهد. در مقابل، وقتی هیچ Object خاصی انتخاب نشده باشد، تنظیمات مربوط به خود Schematic Document در دسترس قرار میگیرد.
🧠 یک قانون مهم درباره Properties
Properties یک پنل با اطلاعات ثابت نیست؛ بلکه محتوای آن بر اساس Document فعال و Object انتخابشده تغییر میکند. بنابراین اگر گزینه موردنظر را نمیبینید، ابتدا بررسی کنید چه چیزی انتخاب شده است.
Document Options در Schematic چیست؟
قبل از شروع طراحی بهتر است مشخصات خود Document را بررسی کنیم. تنظیماتی مانند Units، Grid، Page Size، Page Formatting و Document Parameters در سطح Schematic Document قرار میگیرند. البته لازم نیست در پروژه اول تمام این گزینهها را تغییر دهید. هدف فعلی این است که محل و کاربرد کلی آنها را بشناسید تا در ادامه بدانید هر تنظیم از کجا کنترل میشود.
Grid در Altium چیست؟
Grid یکی از مهمترین مفاهیم محیط طراحی است؛ زیرا به ما کمک میکند Objectها را منظم و دقیق در فضای طراحی قرار دهیم. در شماتیک نیز قرارگیری منظم Symbolها و Wireها اهمیت زیادی دارد. اگر چیدمان قطعات نامنظم باشد، خوانایی مدار کاهش پیدا میکند و علاوه بر آن بررسی اتصالها نیز دشوارتر میشود. به همین دلیل Grid را نباید فقط یک ابزار ظاهری دانست.
تفاوت Visible Grid و Snap Grid چیست؟
این دو مفهوم کاربرد متفاوتی دارند و نباید آنها را یکی در نظر گرفت.
| نوع | وظیفه |
|---|---|
| Visible Grid | نمایش بصری Grid روی صفحه |
| Snap Grid | تعیین نقاطی که Cursor یا Object هنگام Placement به آنها Snap میشود |
بنابراین ممکن است Visible Grid را مشاهده کنید، اما رفتار Placement بر اساس Snap Grid دیگری باشد. این تفاوت در شروع کار شاید کوچک به نظر برسد، ولی هنگام مرتبسازی دقیق شماتیک اهمیت زیادی پیدا میکند.
Electrical Snap یا Electrical Grid چه کاربردی دارد؟
در Schematic فقط منظم قرار گرفتن Objectها مهم نیست؛ بلکه اتصال الکتریکی صحیح پایهها نیز اهمیت دارد. Altium برای کمک به اتصال Objectهای الکتریکی از قابلیت Snapping به نقاط اتصال استفاده میکند. این موضوع زمانی بسیار مهم میشود که بخواهیم Wire را دقیقاً به Pin یک Component متصل کنیم. در نتیجه، ظاهر نزدیک دو عنصر به یکدیگر لزوماً به معنی اتصال صحیح الکتریکی نیست.
🚨 نزدیک بودن Wire به Pin کافی نیست
در شماتیک باید مطمئن شویم اتصال الکتریکی واقعاً ایجاد شده است. در درس سیمکشی خواهیم دید که یک Wire ممکن است از نظر ظاهری نزدیک Pin باشد، اما همچنان اتصال صحیح مدار شکل نگرفته باشد.
چرا Grid در طراحی شماتیک مهم است؟
اگر Symbolها روی موقعیتهای نامنظم قرار گرفته باشند، Wireها نیز معمولاً نظم مناسبی نخواهند داشت. علاوه بر این، تراز قطعات بههم میریزد و خواندن شماتیک دشوارتر میشود. از طرفی، بینظمی در چیدمان میتواند احتمال خطاهای اتصال را نیز افزایش دهد. بنابراین Grid علاوه بر زیبایی ظاهری، در نظم مهندسی طراحی نیز نقش دارد.
آیا Grid را روی مقدار خیلی کوچک قرار دهیم؟
معمولاً خیر. یکی از اشتباهات افراد تازهکار این است که تصور میکنند Grid کوچکتر همیشه دقت بیشتری ایجاد میکند. با این حال در Schematic هدف فقط دقت هندسی نیست؛ بلکه اتصال منظم و استاندارد Objectها نیز اهمیت دارد. به همین دلیل Grid بسیار ریز میتواند تراز کردن Pinها و Wireها را دشوار کند.
⚠️ Grid را بیدلیل تغییر ندهید
در شروع کار بهتر است تنظیمات Grid را فقط زمانی تغییر دهید که دلیل مشخصی برای آن داشته باشید؛ زیرا بسیاری از مشکلات شماتیک افراد تازهکار از تغییرات تصادفی Grid ایجاد میشود.
تغییر Snap Grid در Altium
هنگام طراحی ممکن است گاهی لازم باشد اندازه Snap Grid را تغییر دهید. یکی از Shortcutهایی که در طول کار با Altium زیاد با آن روبهرو میشوید، کلید زیر است:
Gبهجای حفظ کردن دهها Shortcut، فعلاً همین مورد را به خاطر بسپارید؛ زیرا هنگام Placement و مرتبسازی شماتیک کاربرد زیادی دارد. در ادامه آموزش نیز میانبرهای مهم را درست زمانی معرفی میکنیم که به آنها نیاز داشته باشید.
Units در Schematic چیست؟
Altium میتواند با واحدهای مختلف اندازهگیری کار کند و در بخش Schematic ممکن است با واحدهایی مانند mil و mm روبهرو شوید. در این مرحله مهمتر از انتخاب یک Unit خاص، این است که بدانید Unit فعال روی نحوه نمایش مقادیر Grid و اندازهها تأثیر میگذارد. بنابراین هنگام تغییر واحد باید بدانید چه چیزی در محیط طراحی در حال تغییر است.
mil چیست؟
mil یک واحد اندازهگیری است:
1 mil = 0.001 inchدر بسیاری از Libraryها و محیطهای طراحی الکترونیکی با mil روبهرو خواهید شد؛ به همین دلیل آشنایی اولیه با آن مفید است.
💡 نکته مهم برای ادامه آکادمی
قرار نیست همیشه تمام طراحی خود را فقط با mil یا فقط با mm انجام دهید. مهم این است که بدانید در هر مرحله چه Unit و Gridی فعال است و در نتیجه تغییر واحد را آگاهانه انجام دهید.
Sheet Size در Altium چیست؟
Schematic Sheet میتواند اندازه مشخصی داشته باشد. در مدارهای کوچک معمولاً یک Sheet معمولی فضای کافی دارد، اما پروژههای بزرگتر ممکن است به Sheet بزرگتر یا تقسیم مدار بین چند صفحه نیاز داشته باشند. با این حال هدف این نیست که تمام مدار را به هر قیمتی در یک Sheet جای دهید؛ بلکه باید یک Schematic خوانا و قابل بررسی ایجاد کنید.
یک شماتیک خیلی شلوغ بهتر است یا چند Sheet مرتب؟
در پروژههای بزرگ، چند Sheet سازمانیافته معمولاً خواناتر از یک صفحه بسیار شلوغ است. برای مثال میتوان مدار را به بخشهایی مانند Power، Microcontroller، Sensor، Communication و Output تقسیم کرد. به این ترتیب هر بخش مستقلتر و خواناتر میشود. مبحث Multi-Sheet و Hierarchical Design را در مراحل حرفهایتر آکادمی بررسی خواهیم کرد.
آیا باید Title Block را تنظیم کنیم؟
برای تمرینهای اولیه ضروری نیست؛ اما در پروژههای واقعی و مستندسازی حرفهای، اطلاعاتی مانند Project Name، Sheet Number، Revision، Designer و Date میتوانند اهمیت زیادی داشته باشند. علاوه بر این، چنین اطلاعاتی زمانی ارزشمندتر میشوند که پروژه بین چند مهندس جابهجا شود یا Revisionهای مختلفی از آن وجود داشته باشد.
تنظیم Cursor و Navigation در Schematic
در زمان طراحی باید بتوانید سریع در Sheet حرکت کنید. به همین دلیل سه مهارت پایهای Zoom In / Out، Pan و انتخاب صحیح Objectها را باید خیلی زود یاد بگیرید. با این حال بهتر است بهجای حفظ کردن تعداد زیادی میانبر، هر Shortcut را هنگام استفاده عملی یاد بگیرید. این روش هم سادهتر است و هم باعث میشود میانبرها بهتر در ذهن بمانند.
مثال واقعی؛ آماده کردن شماتیک پروژه LED
پروژهای را که در مقاله قبل ایجاد کردیم در نظر بگیرید:
LED-Control-Board.PrjPcb
│
├── Main.SchDoc
│
└── Main.PcbDocدر این درس فایل Main.SchDoc را باز میکنیم، سپس تنظیمات Sheet و Grid را بررسی میکنیم و در ادامه Properties را میشناسیم. در نهایت نیز فایل را ذخیره میکنیم. با وجود این، هنوز مدار زیر را رسم نمیکنیم:
+5V → Switch → Resistor → LED → GNDدلیلش ساده است؛ پیش از سیمکشی باید یاد بگیریم چگونه Componentها را به Schematic اضافه کنیم. این دقیقاً موضوع درس بعدی است.
اشتباهات رایج هنگام ساخت Schematic در Altium
شروع طراحی بدون ذخیره SchDoc
پیش از ادامه کار، فایل خود را با نام مشخص ذخیره کنید تا بعداً با فایلهای موقت یا بدون نام روبهرو نشوید.
تغییر تصادفی Grid
اگر Grid بدون دلیل تغییر کند، Placement و اتصال Wireها ممکن است دشوار شود. بنابراین هر تغییر را آگاهانه انجام دهید.
قرار دادن همه چیز روی یک Sheet
در پروژههای بزرگ، خوانایی مهمتر از فشرده کردن تمام مدار در یک صفحه است؛ در نتیجه بهتر است مدار را منطقی تقسیم کنید.
توجه نکردن به Properties
Properties یکی از اصلیترین ابزارهای کنترل Document و Objectها در Altium است؛ بنابراین آشنایی با آن از همین ابتدا اهمیت زیادی دارد.
اشتباه گرفتن SchDoc و SchLib
SchDoc فایل مدار است، در حالی که SchLib فایل کتابخانه Symbol است. این تفاوت در بخش Library بسیار مهم خواهد شد.
طراحی PCB قبل از آماده شدن Schematic
در مسیر آموزشی ما ابتدا شماتیک را آماده و بررسی میکنیم و سپس سراغ PCB میرویم؛ زیرا این ترتیب احتمال خطا را کاهش میدهد.
تفاوت SchDoc و SchLib را دوباره مرور کنیم
| فایل | کاربرد |
|---|---|
| SchDoc | رسم مدار و Schematic پروژه |
| SchLib | ساخت و نگهداری Symbol قطعات |
🔍 ارتباط این موضوع با 3D Footprint
وقتی در مراحل بعد قطعهای را وارد Schematic میکنیم، فقط ظاهر Symbol مهم نیست؛ بلکه شماره Pinها، Part Number، Package و Footprint مرتبط با آن نیز باید بررسی شوند.
به همین دلیل هدف آکادمی این است که طراحی شماتیک، Library و Footprint را بهصورت یک جریان مهندسی واحد یاد بگیریم، نه مجموعهای از ابزارهای جدا از هم.
چکلیست قبل از رفتن به درس بعد
☑ Schematic Document داخل Project قرار دارد.
☑ SchDoc با نام مناسب ذخیره شده است.
☑ Schematic Editor را میشناسید.
☑ Properties Panel را پیدا میکنید.
☑ مفهوم Sheet را میدانید.
☑ تفاوت Visible Grid و Snap Grid را میدانید.
☑ با مفهوم Units آشنا هستید.
☑ فایل پروژه ذخیره شده است.
اگر این موارد را متوجه شدهاید، برای اضافه کردن اولین Component آماده هستید.
سه مقاله قبلی آکادمی Altium
📚 آموزش را از ابتدا دنبال کنید
این مقاله درس چهارم مسیر آموزش Altium است. بنابراین اگر تازه وارد آکادمی شدهاید، بهتر است سه درس قبلی را بهترتیب مطالعه کنید:
درس بعد؛ اولین قطعه را وارد Schematic میکنیم
Schematic Document ما حالا آماده است و میتوانیم وارد مرحله بعد شویم. در درس پنجم یکی از مهمترین بخشهای طراحی را شروع میکنیم: اضافه کردن Component به Schematic. در این مرحله یاد میگیریم Component را پیدا کنیم، Symbol آن را روی Sheet قرار دهیم و همچنین قبل از استفاده چه اطلاعاتی از قطعه را بررسی کنیم.
🚀 درس پنجم آکادمی Altium
محیط Schematic آماده شده است؛ بنابراین حالا میتوانیم اولین Componentهای پروژه را وارد مدار کنیم.
جمع بندی
در این درس با ساخت Schematic در Altium و آمادهسازی اولیه Schematic Document آشنا شدیم. همچنین یاد گرفتیم فایل SchDoc محل رسم شماتیک مدار است و نباید آن را با SchLib یا PcbDoc اشتباه بگیریم. علاوه بر این، Schematic Editor، Sheet، Properties Panel، Document Options، Units و مفاهیم مختلف Grid را بررسی کردیم. در نتیجه اکنون محیط اولیه طراحی برای ورود قطعات آماده است. در این مرحله هنوز هیچ Componentی قرار ندادهایم؛ زیرا هدف اصلی این درس شناخت و آمادهسازی صحیح محیط طراحی بود. از مقاله بعد کار عملی جذابتر میشود و اولین قطعات را وارد شماتیک میکنیم.
💬 هنگام ساخت Schematic مشکلی داشتید؟
اگر SchDoc داخل Project نمایش داده نمیشود، Grid شما رفتار عجیبی دارد یا تنظیم خاصی را در Properties پیدا نمیکنید، مشکل خود و نسخه Altium را در بخش نظرات بنویسید.
به این ترتیب میتوانیم سؤالهای پرتکرار را در آموزشهای بعدی آکادمی نیز بررسی کنیم.
سوالات متداول درباره Schematic در Altium
فایل SchDoc در Altium چیست؟
SchDoc فایل Schematic Document در Altium Designer است و برای رسم مدار، قرار دادن Symbol قطعات و مشخص کردن ارتباط الکتریکی بین آنها استفاده میشود.
تفاوت SchDoc و SchLib چیست؟
SchDoc فایل شماتیک یک پروژه است، در حالی که SchLib یک Schematic Library برای ساخت و نگهداری Symbol قطعات است.
Grid در Schematic Altium چه کاربردی دارد؟
Grid به قرارگیری منظم Objectها و ایجاد یک شماتیک مرتب کمک میکند. همچنین Snap Grid محلهایی را کنترل میکند که Object هنگام جابهجایی و Placement به آنها Snap میشود.
