نرم افزارهای مهندسی برق

• 1-نرم افزار MATLAB: 

MATLAB ابزار قدرتمندی است که در زمینه مهندسی برق برای تجزیه و تحلیل داده‌ها، مدل سازی و شبیه سازی استفاده می‌شود. طیف گسترده‌ای از ویژگی‌ها و قابلیت‌ها را فراهم می‌کند و مهندسان صنعت برق را قادر می‌سازد تا عملیات پیچیده ریاضی را به سرعت و کارآمد انجام دهند.

نرم افزار متلب که توسط شرکت MathWorks توسعه یافته است، با توجه به ابزارها و عملکردهای متنوعی که برای پردازش سیگنال، شبیه سازی سیستم های الکتریکی و الکترونیکی، طراحی سیستم های کنترلی و غیره دارد، از پرکاربرد ترین نرم افزارها در زمینه مهندسی برق و اتوماسیون صنعتی است.

 1-1) کاربرد های نرم افزار های متلب:

• 1-1-1) شبیه سازی سیستم های الکتریکی و الکترونیکی:

نرم افزار متلب (matlab) به دلیل داشتن ابزارهای قدرتمندی مانند سیمولینک (Simulink)، توانایی شبیه سازی سیستم های پیچیده الکتریکی و الکترونیکی را دارد؛ و می تواند طراحی مدارهای الکترونیکی پیچیده را  انجام دهد. با استفاده از این ابزارها، کاربران می توانند سیستم های پیچیده الکتریکی و الکترونیکی را شبیه سازی کرده و عملکرد آنها را تحلیل کنند. در این شبیه سازی ها می توان از توابع مختلفی مانند توابع انتقال، توابع تحلیل فرکانس، توابع فیلتر و ... استفاده کرد. نرم افزار متلب همچنین امکان استفاده از الگوریتم های مختلف را برای بهبود عملکرد سیستم های الکتریکی و الکترونیکی فراهم می کند.

• 1-1-2) پردازش سیگنال:

نرم افزار MATLAB به دلیل داشتن ابزارهای قدرتمندی مانند جعبه ابزار پردازش سیگنال، توانایی پردازش سیگنال های الکتریکی و الکترونیکی از جمله سیگنال های صوتی و تصویری را دارد. در این وظایف پردازش سیگنال می توان از توابع مختلفی مانند تبدیل فوریه، تبدیل ولتاژ-زمان، تبدیل فرکانس و غیره استفاده کرد.

• 1-1-3) طراحی سیستم های کنترل:

نرم افزار متلب به دلیل داشتن ابزارهای قدرتمندی مانند جعبه ابزار کنترل سیستم، توانایی طراحی سیستم های کنترلی پیچیده را با استفاده از روش های مختلف از جمله کنترل PID، قرار دادن قطب و ... دارد. نرم افزار متلب همچنین قابلیت شبیه سازی سیستم های کنترلی طراحی شده را فراهم می کند.

• 2-نرم افزار Cadence:

Cadence نرم افزاری است که به طور گسترده برای طراحی و شبیه سازی مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود. مجموعه‌ای جامع از ابزارها برای طراحی، شبیه سازی و بهینه سازی مدارهای الکترونیکی ارائه می دهد.  نرم افزار Cadence شامل طیف گسترده ای از ویژگی ها، مانند شبیه سازی مدار، کتابخانه اجزا، بهینه سازی مدار، تجزیه و تحلیل سیگنال، و تجسم سه بعدی است. ویژگی شبیه‌سازی مدار به مهندسان این امکان را می‌دهد که رفتار مدارهای الکترونیکی را در شرایط مختلف شبیه‌سازی کنند، مانند شبیه‌سازی‌های حوزه زمان، دامنه فرکانس و شبیه‌سازی سیگنال مختلط. کتابخانه کامپوننت شامل یک کتابخانه جامع از قطعات الکترونیکی است که می توان از آن برای ایجاد مدارهای سفارشی یا اصلاح مدارهای موجود استفاده کرد. ویژگی بهینه سازی مدار به مهندسان این امکان را می دهد که مدارهای الکترونیکی را از نظر عملکرد، اندازه و هزینه با تنظیم مقادیر و پیکربندی اجزا بهینه کنند. ویژگی تجزیه و تحلیل سیگنال به مهندسان اجازه می‌دهد تا رفتار مدارهای الکترونیکی را تحت شرایط مختلف مانند فرکانس و دامنه تجزیه و تحلیل کنند. ابزار تجسم سه بعدی به مهندسان امکان تجسم مدارهای الکترونیکی را در سه بعدی می دهد که به آنها کمک می‌کند تا مشکلات احتمالی را شناسایی کرده و طراحی مدار را بهینه کنند.

• 3-نرم افزار Simulink:

نرم افزار Simulink یک ابزار نرم افزاری برای شبیه سازی سیستم های پویا است. به طور گسترده ای برای شبیه سازی سیستم های کنترل و سایر سیستم های پویا استفاده می‌شود. سیمولینک به مهندسان اجازه می‌دهد تا سیستم‌های دینامیکی را با استفاده از نمودارهای بلوکی، که توسط خطوطی که سیگنال‌ها را نشان می‌دهند به هم متصل کنند، مدل کنند Simulink شامل طیف گسترده ای از ویژگی ها، مانند طراحی مبتنی بر مدل، تولید کد خودکار، و شبیه سازی در سطح سیستم است. ویژگی طراحی مبتنی بر مدل به مهندسان اجازه می دهد تا سیستم‌ها را با استفاده از یک محیط گرافیکی طراحی و شبیه سازی کنند که تجسم و درک سیستم را آسان می‌کند. ویژگی تولید کد خودکار به مهندسان این امکان را می دهد که کد را از مدل‌های Simulink تولید کنند که می تواند در سیستم های تعبیه شده استفاده شود. ویژگی شبیه‌سازی در سطح سیستم به مهندسان اجازه می‌دهد تا سیستم‌های پیچیده‌ای را شبیه‌سازی کنند که شامل اجزا و زیر سیستم‌های متعدد است 

• 4-نرم افزار Altium Designer:

Altium Designer یک مجموعه نرم افزاری جامع اتوماسیون طراحی الکترونیکی (EDA = Electronic Design Automation) است که توسط مهندسان برق برای طراحی، شبیه سازی و ساخت مدارها و سیستم های الکترونیکی استفاده می شود. Altium Designer که در زبان فارسی " آلتیوم دیزاینر " هم گفته می شود، شامل طیف گسترده ای از ویژگی ها و ابزار است که به مهندسان برق و مهندسین اتوماسیون صنعتی اجازه می دهد تا طرح های الکترونیکی پیچیده را به راحتی ایجاد کنند. از مهم ترین کاربرد نرم افزار Altium Designer می توان به این موضوع اشاره کرد یک ابزار نرم افزاری قدرتمند است که در زمینه مهندسی برق برای طراحی و توسعه بردهای مدار چاپی (PCB) استفاده می شود.

4-1) برخی از ویژگی های کلیدی Altium Designer عبارتند از:

تصویر برداری شماتیک نرم افزار Altium Designer: به مهندسان برق اجازه می دهد تا طرح های شماتیکی از طرح های الکترونیکی خود ایجاد کنند. شماتیک ها نمایشی گرافیکی از مدارهای الکتریکی در یک طرح هستند. آنها اجزای موجود در مدار، نحوه اتصال آنها و سیگنال هایی را که از آنها عبور می کنند را نشان می دهند.

• طرح بندی PCB: نرم افزار تخصصی Altium Designer ، به مهندسان برق اجازه می دهد تا طرح های PCB را برای طرح های الکترونیکی خود ایجاد کنند. طرح‌بندی PCB یک نمایش گرافیکی از طرح فیزیکی برد مدار است. آنها اجزای روی برد، نحوه اتصال آنها و ردپایی که سیگنال ها را بین آنها حمل می کند را نشان می دهند. اگر برای شما هم سوال شده که PCB مخفف چیست ؟ در نرم افزار های مهندسی برق این عبارت مخفف Printed Circuit Board است .
• شبیه سازی: Altium Designer به مهندسان برق اجازه می دهد تا طرح های الکترونیکی خود را شبیه سازی کنند. شبیه‌سازی‌ها را می‌توان برای آزمایش عملکرد یک طراحی، شناسایی مشکلات احتمالی و بهینه‌سازی طراحی برای عملکرد استفاده کرد.

در نتیجه نرم افزار  Altium Designer طیف گسترده ای از ویژگی ها و قابلیت ها را برای طراحی و توسعه بردهای مدار چاپی ارائه می دهد. این شامل یک ویرایشگر شماتیک، یک ویرایشگر PCB ، امکان شبیه سازی و کد نویسی بعضی از FPGA و یک کتابخانه از اجزا است که مهندسان را قادر می سازد تا طرح های الکتریکی را به سرعت و کارآمد ایجاد و سفارشی کنند. Altium Designer همچنین شامل ویژگی های پیشرفته ای مانند تجسم سه بعدی، تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال، آنالیز مدارهای آنالوگ و بررسی قوانین طراحی است که مهندسان را قادر می سازد تا طرح های خود را برای عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه کنند. پس اگر به دنبال یکی از بهترین نرم افزار های مهندسی برق بودید، پیشنهاد ما به شما نرم افزار  Altium Designer است.

• 5-نرم افزار Proteus Design:

تا حالا عبارت آزمایشگاه کامل الکترونیک را شنیده‌اید؟

این اصطلاحی است که برای نرم افزار Proteus Design استفاده می‌شود. نرم افزار پروتئوس که یک نرم افزار ساده و کم حجم در زمینه مهندسی برق و جزئه نرم افزارهای کاربردی مهندسی الکترونیک می باشد . تمامی امکاناتی که شما در یک آزمایشگاه می بینید را در این نرم افزار دارید که برای تحلیل های مداری کارآمد است . این نرم افزار پروتئوس که در اتوماسیون صنعتی پرکاربرد است، همانندAltium Designer می توانید تمامی کار های برد های چاپی، PCB،تحلیل های مداری و شکل های سه بعدی را روی آن انجام دهید.

نرم افزار Proteus Design به اندازه سایر ابزارهای نرم افزاری موجود در بازار مانند Cadence یا Altium Designer قدرتمند نیست. ممکن است برای طراحی و شبیه سازی مدارهای الکترونیکی بسیار پیچیده مناسب نباشد. علاوه بر این، نرم‌افزار Proteus Design از طراحی مشترک پشتیبانی نمی‌کند، که ممکن است برای پروژه‌های بزرگ‌تری که نیاز به همکاری تیمی دارند، یک نقطه ضعف باشد.

اما از جمله نقاط قوت نرم افزار Proteus Design که باعث می شود محبوب شود، سهولت استفاده از Proteus Design Suite است . این نرم افزار دارای یک رابط کاربر پسند است که ایجاد شماتیک، طرح بندی PCB و شبیه سازی را آسان می کند و برای مبتدیان بسیار پرکاربرد است.

6-نرم افزار OrCAD Pspic:

OrCAD Pspice یک مجموعه نرم افزار جامع است که شامل یک ابزار تصویربرداری شماتیک، یک موتور شبیه سازی و یک نمایشگر شکل موج است. orcad pspice توسط مهندسان در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، هوافضا و لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می‎‌شود.

نرم افزار OrCAD PSpice یک رابط کاربرپسند را فراهم می‌کند که ساخت و شبیه سازی مدارهای الکترونیکی را برای مهندسان آسان می‌کند. این یک کتابخانه جامع از قطعات الکترونیکی را ارائه می دهد که مهندسان را قادر می‌سازد مدارها را با استفاده از طیف گسترده‌ای از قطعات طراحی و شبیه سازی کنند. نرم افزار OrCAD PSpice همچنین ویژگی‌های پیشرفته‌ای مانند تجزیه و تحلیل مونت کارلو (Monte Carlo analysis) و تجزیه و تحلیل حساس و با دقت را ارائه می دهد که مهندسان را قادر می‌سازد تا طرح های خود را برای عملکرد و قابلیت بالا بهینه کنند. علاوه بر این، نرم افزار OrCAD PSpice بسیار قابل تنظیم است و  همچنین با اضاف کردن نویز می توان نتایج دقیقی از عملکرد مدار به دست آورد.

• 7-نرم افزار Smatic Step 7:

نرم افزار Siemens SIMATIC STEP 7 ابزار قدرتمندی است که در زمینه مهندسی برق برای برنامه نویسی و پیکربندی کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) استفاده می‌شود. واژه plc خلاصه شده "programmable logic controllers" است .

از جمله خصوصیات نرم افزار SIMATIC STEP 7 حتما باید این مورد را در نظر داشته باشید که می توان به زبان های statement list (STL) ،ladder(LAD)  و FUNCTION block diagram (FBD) یا بلوکی برای PLC های زیادی برنامه نویسی کرد. این نرم افزار قدرتمند برای طراحی PLC در اتوماسیون صنعتی ساخته شده و  از جمله نقاط قوت نرم این نرم افزار مهندسی برق و مهندسی الکترونیک، پشتیبانی نرم افزار SIMATIC STEP 7 است؛ زیمکس(Siemens) گزینه‌های پشتیبانی مختلفی را برای Simatic Step 7 ارائه می‌کند، از جمله مستندات آنلاین، آموزش‌ها و انجمن‌ها.

• 8-نرم افزار DIGSILENT:

DIGSILENT یک بسته نرم افزاری پیشرو است که برای تحلیل و شبیه سازی سیستم قدرت استفاده می شود. به طور گسترده ای در زمینه مهندسی برق برای طراحی، تجزیه و تحلیل و بهینه سازی سیستم های قدرت الکتریکی استفاده می شود. نرم افزار  digsilent که در فارسی دیگسایلنت گفته می‌شود یکی از قدرتمندترین نرم افزارهای محاسبات برای تجزیه تحلیل سیستم‌های قدرتمند است. نام نرم افزار DIGSILENT  خلاصه شده "DIgital SImuLation and Electrical NeTwork calculation program" که معنی آن برنامه شبیه‌سازی دیجیتال و محاسبات شبکه برق می‌باشد. 

• 9-نرم افزار PLS CADD:

PLS CADD مخفف Power Line Systems Computer Aided Design and Drafting است، که به مهندسان امکان طراحی و تجزیه و تحلیل خطوط انتقال برق را می دهد. این نرم افزار به طور گسترده در صنعت مهندسی برق استفاده می شود و یکی از مطمئن ترین و دقیق ترین ابزار برای طراحی خطوط انتقال برق به حساب می‌آید.

از جمله کاربردهای نرم افزار PLS CADD:

• مدل سازی سه بعدی: PLS CADD به مهندسان اجازه می دهد تا یک مدل سه بعدی از خط انتقال ایجاد کنند که می تواند برای تجسم خط از هر زاویه ای و شناسایی مشکلات احتمالی قبل از شروع ساخت استفاده شود.
• تجزیه و تحلیل کشش: یکی از مهم ترین جنبه های طراحی خط انتقال، تعیین کشش مناسب برای اعمال به سیم ها است. PLS CADD یک ویژگی تجزیه و تحلیل کشش را ارائه می دهد که کشش لازم برای حفظ سیم ها در ارتفاع مورد نظر را محاسبه می کند و از افتادگی بیش از حد سیم ها جلوگیری می کند.
• تجزیه و تحلیل جریان بار: pls cadd شامل یک ویژگی تجزیه و تحلیل جریان بار است که به مهندسان کمک می کند تا پیکربندی بهینه خط انتقال نیرو را برای مدیریت بار مورد انتظار تعیین کنند. این ویژگی همچنین به شناسایی مشکلات احتمالی ظرفیت خط کمک می کند و به مهندسان کمک می کند تا طراحی خط را بهینه کنند.
• رتبه بندی خط دینامیک: PLS CADD شامل یک ویژگی رتبه بندی خط پویا است که به مهندسان امکان می دهد حداکثر جریانی را که می تواند توسط خط انتقال در هر زمان مشخص منتقل شود را تعیین کنند. این ویژگی به جلوگیری از قطع برق ناشی از بارگذاری بیش از حد خط انتقال کمک می کند.
• تجزیه و تحلیل بارگذاری باد و یخ: PLS CADD شامل یک ویژگی تجزیه و تحلیل بارگذاری باد و یخ است که به مهندسان اجازه می دهد تا اثرات باد و یخ را بر روی خط انتقال تعیین کنند. این ویژگی به جلوگیری از آسیب به خط ناشی از شرایط آب و هوایی شدید کمک می کند.

در نتیجه نرم افزار pls cadd ابزاری قدرتمند است که به طور گسترده در زمینه مهندسی برق برای طراحی و تجزیه و تحلیل خطوط انتقال برق هوایی استفاده می شود. طیف گسترده ای از ویژگی های آن، از جمله مدل سازی سه بعدی، تجزیه و تحلیل تنش، تجزیه و تحلیل جریان بار، رتبه بندی خطوط دینامیکی، و تجزیه و تحلیل بارگذاری باد و یخ، آن را به ابزاری ضروری برای مهندسانی تبدیل می کند که به دنبال طراحی خطوط انتقال ایمن، کارآمد و قابل اعتماد هستند.

• 10-نرم افزار DIALux:

نرم افزار DIALux در زمینه مهندسی برق برای طراحی و تجزیه و تحلیل سیستم های روشنایی استفاده می شود. این نرم افزار به طور گسترده توسط طراحان نور، مهندسان برق و معماران برای طراحی و تجزیه و تحلیل سیستم های روشنایی ساختمان ها و فضاهای بیرونی استفاده می شود.

از پرکاربردترین قسمت های نرم افزار dialux:

مدل سازی سه بعدی: نرم افزار DIALux به مهندسان اجازه می دهد تا یک مدل سه بعدی از ساختمان یا فضای بیرونی ایجاد کنند که می تواند برای تجسم سیستم روشنایی از هر زاویه ای و شناسایی مشکلات احتمالی قبل از نصب استفاده شود. این ویژگی به بهینه‌سازی محل قرارگیری چراغ‌ها و اطمینان از مطابقت سیستم روشنایی با مشخصات مورد نیاز کمک می‌کند.

تجزیه و تحلیل نور روز: DIALux شامل یک ویژگی تجزیه و تحلیل نور روز است که به مهندسان اجازه می دهد تا میزان نور طبیعی وارد شده به ساختمان یا فضای باز را تعیین کنند. این ویژگی به بهینه سازی سیستم روشنایی و کاهش هزینه های انرژی کمک می کند.

محاسبه انرژی: DIALux شامل یک ویژگی محاسبه انرژی است که به مهندسان کمک می کند تا مصرف انرژی سیستم روشنایی را تعیین کنند و سیستم را برای بهره وری انرژی بهینه کنند.

کنترل‌های روشنایی: dialux شامل یک ویژگی کنترل روشنایی است که به مهندسان اجازه می‌دهد تا اثر سیستم‌های کنترل روشنایی مختلف، مانند سنسورهای اشغال و سنسورهای نور روز را شبیه‌سازی کنند. این ویژگی به بهینه سازی سیستم روشنایی برای بهره وری انرژی و راحتی کاربر کمک می کند.

• 11-نرم افزار EPLAN:

نرم افزار eplan ابزار قدرتمندی است که به طور گسترده در زمینه مهندسی برق برای طراحی و مستندسازی سیستم های کنترل الکتریکی استفاده می شود. طیف گسترده ای از ویژگی های آن، از جمله طراحی شماتیک الکتریکی، طراحی چیدمان پنل (panel)، سیم کشی خودکار و مدیریت اسناد، آن را به ابزاری ضروری برای مهندسان برق، اتوماسیون صنعتی و اتوماسیون ساختمان تبدیل می کند که به دنبال طراحی سیستم های کنترلی کارآمد، موثر و قابل اعتماد هستند.

• 12-نرم افزار Multisim:

نرم افزار Multisim در طیف گسترده ای از کاربردها در زمینه مهندسی برق استفاده می شود، از جمله:

طراحی مدار آنالوگ: در نرم افزار Multisim معمولا برای طراحی و تجزیه و تحلیل مدارهای الکترونیکی آنالوگ مانند فیلترها، تقویت کننده ها و نوسانگرها استفاده می شود.

طراحی مدار دیجیتال: در نرم افزار مولتی سیم (Multisim) همچنین برای طراحی و تجزیه و تحلیل مدارهای الکترونیکی دیجیتال مانند گیت های منطقی، فلیپ فلاپ ها و شمارنده ها استفاده می شود.

طراحی سیستم الکترومکانیکی: multisim برای طراحی و تحلیل سیستم های الکترومکانیکی مانند موتورها، رله ها و محرک ها استفاده می شود. در رشته اتوماسیون صنعتی و رشته مهندسی برق، نرم افزاری multisim  راحت ترین نرم فزار برای طراحی مدار آنالوگ است.