การใช้งานSTEP Modelแบบ Manual และการจำลองภาพ 3D สำหรับ Altium Designer

Article Index
การใช้งานSTEP Modelแบบ Manual และการจำลองภาพ 3D สำหรับ Altium Designer
วิธีที่ 2 Add link ไปที่ STEP model ให้กับ Footprint
วิธีที่ 3 Add STEP model ให้กับ Footprint แล้วเก็บเก็บไว้ใน PCB library ด้วยเลย
All Pages

ที่หน้า Web side ของ wara microcircuit (www.warapcb.com) ได้มีการนำเอา STEP model และ 3D Library ไว้สำหรับเพื่อนๆ นักออกแบบ PCB ได้ Load ไปทดลองจำลองภาพเสมือนจริงของ PCB หลังจากที่ผลิตและประกอบอุปกรณ์เสร็จแล้ว ซึ่งใน Library ที่จะกล่าวถึงนี้ อาจจะมีน้อยไป และส่วนใหญ่จะเป็นอุปกรณ์ Standard พื้นฐานทั่วไป ที่หาซื้อตามท้องตลาดได้ ไม่มีอุปกรณ์ที่แปลกๆ ทั้งนี้ก็คิดว่าน่าจะเพียงพอสำหรับการจำลอง 3D ของ PCB ที่เลือกใช้แบบ Through hole พื้นฐานทั่วไป ออกมาดูภาพเสมือนจริงได้

ใบบทความนี้ จะขออนุญาตแนะนำการใช้งานเบื้องต้นของ STEP Model และ 3D.PCB3DLib ให้ทดลองเล่นกันครับ เริ่มต้นก็ Download STEP model และ 3D.PCB3DLib จาก link นี้มาก่อน ก็จะได้กลุ่ม FILE ของ STEP model และ 3D.PCB3DLib file ส่วน PCB.PCBLib ไม่ต้องสนใจ และอีก FILE คือIntegrated_Library1.IntLib อันนี้จะกล่าวถึงตอนท้ายครับ

การใช้งานจะกล่าวถึง STEP model ก่อนครับ ซึ่งในกลุ่ม File ของ STEP แต่ละ File จะมีนามสกุล XXXX.STEP ซึ่งบาง FILE จะมีรูปหรือ JPG FILE ให้ดูด้วย แต่เราจะเอา XXXX.STEP ไปใช้งาน ซึ่งเราสามารถ Add เข้าไปจำลองใน PCB Layout โดยตรงได้เลย หรือ จะ Add เข้าในขณะที่เราสร้าง PCB Lib ก็ได้ หรือจะ Add เข้าไปใน Schematic Lib ใขขั้นตอนแรกของการออกแบบได้เลย ดังจะกล่าวถึงดังต่อไปนี้

กรณีที่ 1 Add STEP Model เข้าไปใน PCB Layout หรือ PCBDOC โดยตรง

เช่นในรูปนี้ ได้สร้าง PCB layout แบบดิบๆ โดยไม่ได้สร้างมาจาก Schematic เป็นการสร้าง PCB Layout ใน PCBDOC โดยเรียกใช้ Footprint จาก Miscellaneous device ซึ่งเป็น Library พื้นฐาน ของ Protel ตั้งแต่ Version แรกๆ แล้วนำมาจัดวางลงใน Layout ของ Altium designer ดังรูปที่ 1

1
รูปที่ 1

หลังจากวางเสร็จเราทดลองดูภาพ 3D ด้วยคำสั่ง View Switch To 3D หรือ ใช้คำสั่งดังรูปนี้

2
รูปที่ 2

ภาพ 3D ที่ได้จะเป็นลักษณะรูปที่ 3 ซึ่งเป็นเพียงลักษณะของ PCB ที่ผลิตออกมาเท่านั้น ยังไม่เห็นรูปร่างของอุปกรณ์ ที่เสมือนจริงให้เห็น

3

รูปที่ 3

ดังนั้นถ้าเราต้องการเห็นรูปของ PCB ที่เป็นลักษณะประกอบอุปกรณ์เสร็จสรรพแล้ว เราจำเป็นต้องเรียกใช้งาน STEP model ที่เรา Load มาด้วยวิธีการดังนี้ เริ่มต้นที่ Resister ขนาด 5 watt ซึ่งเป็น Footprint แบบ AXIAL1.0 และ STEP Model ที่ต้องเรียกใช้งานก็คือ AXIAL10-3D.STEP ด้วยคำสั่งดังนี้

ตามรูป ไปที่ Main menu เลือก Place – 3D Body ดังรูปที่ 4 จะปรากฏ Dialog box ของ 3D Body [mil] ขึ้นมา

ในกลอบของ 3D Model Type ให้คลิกที่ Check box ของ Generic STEP Model (ดูเส้นทางในรูปที่ 5)

จากนั้น คลิกที่ปุ่ม Embed STEP Model เพื่อเลือกหา STEP Model ของ 3D ที่เราต้องการ นั่นคือ AXIAL10-3D.STEP แล้วคลิก Open เสร็จแล้วมันจะกลับมาที่หน้าต่าง 3D Body [mil] ให้คลิก OK ก็จะเห็นกลอบสี่เหลี่ยมติดมากับ เมาท์ ซึ่งนั่นคือ 3D body ของ Resistor ขนาด 5 WATT นั่นเอง (ดูในรูปที่ 6) จากนั้นก็ กด Space Bar เพื่อ Rotate แล้วนำวางทับซ้อนกับ FootPrint ของ Resistor ขนาด 5 WATT ตัวนี้ให้เหมาสม ดังรูปที่ 7 ซึ่งจะปรากฏพื้นที่ ที่โปรแกรมจะทำการจัดวาง 3D STEP model สำหรับจำลองภาพเสมือนจริง

จากนั้นก็กลับไปคลิก Embed STEP Model ครั้งเพื่อเลือกเอา 3D body ของ IC 16 PIN ชื่อ DIP16.STEP มาวางทับซ้อนใน PCB ตามขั้นตอนดังกล่าว ดังรูปที่ 8

และ ตามขั้นตอนเหมือนเดิม ทำการเรียก STEP Model ของอุปกรณ์ทุกตัวมาวางทับซ้อนจนเสร็จสิ้นดังรูปที่ 9

จากนั้น ไปที่ Main menu เลือกคำสั่ง view – 3D แล้วเลือกคำสั่ง Zoom all จะเห็นดังรูปที่ 10

จากนั้น ลองกดปุ่ม Shift ค้างไว้ จะสังเกตมีลูกศรกากบาทเกิดขึ้น พร้อมกับคลิกเมาท์ด้านขวาค้างไว้ แล้วดันเมาท์ ไปทางไดทาหนึ่ง ขึ้นบน หรือลงล่างก็แล้วแต่ จะเป็นการพลิกภาพ 3D เพื่อตรวจสอบ ดังรูปที่ 11

4

รูปที่ 4

5

รูปที่ 5

6

รูปที่ 6

7

รูปที่ 7

8

รูปที่ 8

9

รูปที่ 9

10

รูปที่ 10

11

รูปที่ 11

12

รูปที่ 12


วิธีนี้เราจะต้อง Add Directories ของ STEP Model ทั้ง Folder เข้าไปใน Preference ของ Altium เสียก่อนดังนี้

ที่ Main menu เลือกคำสั่ง Tool – Preferences แล้วเลือก Tap ไปที่ Models ดังรูปที่ 1

2-1

รูปที่ 1

จากนั้น คลิกเลือก Directories ตามลูกศร ไปที่ Folder ที่เก็บ STEP Model file ทั้งหมด แล้วคลิก OK เสร็จแล้ว Link ที่ชี้ไปยัง Folder ที่เก็บ STEP Model file ก็จะปรากฏขึ้นที่ ช่องของ Model search Path ทันที เสร็จแล้ว ก็คลิก OK เพื่อยอมรับและออกจาก Preferences

จากนั้น ไปที่ Main menu แล้วเลือกคำสั่ง Place – 3D Body .ใหม่ แล้วดำเนินการตามรูปที่ 2 ที่หน้าต่างของ 3D Body [mil] คลิกเลือกที่ Generic STEP Model จากนั้นคลิกปุ่ม Link TO STEP Model จะปรากฏ Directories ของ STEP Model file ที่อยู่ใน Folder ทั้งหมดให้เราเลือก

Note : หากไม่มี STEP Model list ขึ้นมา ให้คลิกปุ่ม Add Directories มันจะกลับไปยัง Preference แล้วทำการ Add Folder ที่เก็บ STEP Model file เข้าไปใหม่ ตามขั้นตอนในรูปที่ 1 อีกครั้ง

2-2

รูปที่ 2

เสร็จแล้วก็ลอง Add link ลองดูครับ ในที่นี้ผมจะ Add Link ไปที่ STEP Model ของ TO-92 แล้วก็กดปุ่ม OK

2-3

ทำการจัดวางให้ตรงตำแหน่งของ Footprint

2-4

เสร็จแล้วทดลอง View 3D ลองดูว่ามีผิดพลาดหรือไม่ถูกต้องตำแหน่งไดหรือไม่ ในรูปนี้จะเห็นว่า IC ตัวกลางบอร์ด จัดวาง STEP Model กลับกันอยู่ จะต้องแก้ไขใหม่ โดยกลับไปที่ 2D ตามปรกติเสียก่อน

2-5

ในหน้าต่าง PCB Layout นี้ ใช้คำสั่ง Move – Move หรือกด M – M แล้วไปคลิกที่ IC แล้วโปรแกรมจะให้เลือกว่า จะ Move Footprint หรือ STEP Model ตามรูปนี้

2-6

เมื่อเมาท์จับไปที่ STEP Model ก็ให้กดปุ่ม Spec Bar เพื่อทำการหมุน แล้วจัดวาง Model ใหม่

2-7

หลังจากนั้นก็ทดลองกลับไปที่ View 3D ใหม่อีกครั้ง จะเห็นว่า STEP Model ของ IC นั้นจัดวางถูกต้องแล้ว

2-8


วิธีนี้จะช่วยลดการทำงานที่ซ้ำซ้อน เนื่องจากเราจะทำการ Add STEP Model ของ 3D นี้เข้าไปในขั้นตอนการสร้าง PCB Library แล้วเก็บไว้ในรูปของ PCBLIB เมื่อเราออกแบบ PCB แล้วเรียกใช้ Footprint จาก Library มาวาง STEP Model 3D ของ Footprint นั้นก็จะติดมาด้วยเลย ไม่ต้อง Add เพิ่ม หรือหากต้องการแก้ไข ก็สามารถแก้ไขใน LIB ได้เลย เมื่อแก้ไขเสร็จ ก็ใช้วิธี Update footprint from lib แทน Footprint ที่ถูกเรียกออกมาใช้งานใน PCB layout ที่เราได้เรียกออกมาจัดวางไว้ก่อนหน้านี้ ก็จะถูกแก้ไขไปด้วย

วิธีการในที่นี้ผมจะขอแนะนำวิธีการสร้าง Footprint ให้กับ Aultium และเก็บไว้ใช้ในรูปแบบ Library ของตัวเองไปด้วยเลยนะครับ เริ่มต้นด้วยการ Add New PCB Library to PCB_Project เสียก่อน โดยไปที่ Panel ทางด้านซ้ายของ User interface ใช้เมาท์ชี้ Project แล้วคลิกขวา เลื่อน Tap มาที่ Add New to Project และเลือก Tap มาที่ PCB Library ตามรูปนี้

3-1

รูที่ 1

จากนั้นทำการ Save As เป็นชื่ออะไรก็ได้ ดังรูปที่ 2 ซึ่งในที่นี้ ผมจะตั้งชื่อว่า PCBLIB1.PCBlib แล้วกด Save ชื่อใน Directories ของ Panel ทางด้านซ้ายของ Work space ก็จะเปลี่ยนเป็นชื่อที่เราตั้งไว้โดยมีนามสกุล .PcbLib นั่นเอง

และอีกอย่างหนึ่งอย่าลืม ผมข้ามขั้นตอนไปหน่อย หลังจากสร้าง PCB_Project.PrjPCB แล้ว ให้ Save Project ก่อนดำเนินการไดๆ

3-2

รูปที่ 2

ที่ด้านล่างของ Panel คลิกเลือก PCB Library ในหน้าต่าง Panel จะเห็นว่ามี PCBCOMPONENT_1 ให้เปลี่ยนชื่อโดยดับเบิลคลิกแล้วแก้ไขชื่อแล้วกดปุ่ม OK ตามรูปที่ 3 ในที่นี้ผมจะสร้าง Footprint ของ IC แบบ DIP จำนวน 20 ขา โดยตั้งชื่อว่า DIP20

3-3

รูปที่ 3

เพื่อให้สะดวกต่อการเขียน ในเบื้องต้นผมมีข้อมูลอยู่ว่า Footprint แบบ DIP20 มีขาอยู่ด้าน ด้านละ 10 ขา แต่ละขาห่างกัน 2.54mm หรือ 100 mils และขาทั้งด้านห่างกัน 7.62 mm หรือ 300 mils ขนาดจุดบัดกรี เหมาะสมที่สุดคือ 60 mill และขนาดรูเจาะสำหรับขา IC เหมาสมที่สุด 0.8mm หรือ 32 mill อีกอย่างหนึ่งคือ หน่วยวัด ในที่นี้ผมจะเลือกใช้เป็น mill เนื่องจากมันไม่มีทศนิยม จึงสะดวกต่อการอ่านค่า ดังนั้นเพื่อความสะดวกในการจัดวาง PAD และ Overlay ของ Footprint ผมจึงเข้าไปกำหนด Grid เสียก่อนโดย กดปุ่ม Ctrl ค้างไว้ แล้วตามด้วย G จะปรากฏหน้าต่างตามรูปที่ 4 ขึ้นมาแล้วทำการแก้ไขตามรูป Step = 25mill และ Multiplier = 4 เพราะฉะนั้นเราจะได้ Grid หยาบ = 100 mill และ Grid ละเอียดจะได้ 4 ช่อง แต่ละช่องมีค่า = 25 mill ดังนั้นจากข้อมูลของ IC ตามที่ได้กล่าวมาข้างต้น Grid แบบนี้จึงสะดวกและง่ายต่อการเขียน

3-4

รูปที่ 4

3-5

รูปที่ 5

แก้ไขคุณสมบัติของ PAD ก่อนจัดวาง

3-6

รูปที่ 6

เริ่มวาง PAD ที่ 1 โดยเริ่มจากจุด Origin,2,3 ไปทางขวาเรื่อยๆ จนถึง PAD ที่ 10 แล้วก็ย้ายไปทางแกน Y ทางแนวตั้ง ห่าง 300 mill แล้วก็เริ่มวาง PAD ที่ 11 ไปทางซ้าย จนถึง PAD ที่ 20 ซึ่งมันจะตรงกับ PAD ที่ 1 พอดี

3-7

รูปที 7

เลือก Layer ไปที่ Top Overlay แล้วใช้คำสั่ง Place – Line หรือกดปุ่ม P – L ดังรูป เพื่อสร้าง Silk screen ของ IC

3-8

รูปที่ 8

แล้วทำการวาด Silk screen ดังรูป

3-9

รูปที่ 10

ใส่ Mark ส่วนหัวและ Mark PIN 1 ของ IC ให้เรียบร้อย โดยใช้คำสั่ง Place – Arc(Center) ดังรูป

3-11

รูปที่ 11

และแล้ว เราก็ได้ Footprint แบบ DIP20 เก็บอยู่ใน PCBLIB1.PcbLib เรียบร้อย

3-12

รูปที่ 12

ครานี้เราก็จะทำการ Add 3D STEP Model ให้กับ Footprint แบบ DIP20 ตัวนี้โดยเราจะเรียกใช้ STEP Model ชื่อ DIP20.STEP โดยรูปแบบการเรียกใช้เหมือนเดิม คือใช้คำสั่ง Place – 3D Body หรือกด P ตามด้วย B

3-13

รูปที่ 13

ดำเนินการตามลูกศรชี้ในรูปที่ 14

3-14

รูปที่ 14

เมื่อกดปุ่ม OK ตามรูปที่ 14 แล้ว STEP Model จะติดมากับเมาท์ ให้นำไปวางทับซ้อนกับ Footprint ดังรูปที่ 16

3-15

รูปที่ 15

3-16

รูปที่ 16

ทดสอบ View 3D ตามคำสั่งดังรูปที่ 17 ตรวจดูว่า STEP Model ตรงกันกับรูเจาะหรือไม่ หากไม่ตรงก็ต้องทำการแก้ไขโดยใช้คำสั่ง Move แล้วเลือกไปที่ STEP Model แล้วทำการขยับให้ตรงตามความเป็นจริงมากที่สุด

3-17

รูปที่ 17

หรือกดปุ่ม Shift ค้างไว้แล้วคลิกเมาท์ค้าเช่นกันแล้วลองลากเมา?ขึ้นหรือลงลองดู เพื่อตรวจสอบความเที่ยงตรงของ STEP Model ว่าตรงกับตำแหน่ง PAD และรูเจาะหรือไม่

3-18

รูปที่ 18

เมื่อเขียนเสร็จ อย่าลืม Save นะครับ จากนั้นเราจะส่งไปวางอยู่ในหน้าต่างของ PCB layout โดย คลิกขวาที่ชื่อของ Footprint ที่ช่องของ Panel ด้านซ้ายดังรูปที่ 19 แล้วเลื่อน Tap มาที่ Place...

3-19

รูปที่ 19

Program จะกระโดดไปที่ หน้าต่างของ PCBdoc แล้วคลิกปุ่ม OK เพื่อยืนยัน ดังรูปที่ 20

3-20

รูปที่ 20

ที่หน้าต่างของ PCBdoc ให้ทำการจัดวาง Footprint แบบ DIP20 ลงใน PCB Board Design ให้เรียบร้อยดังรูปที่ 21

3-21

รูปที่ 21

การเรียกใช้งาน Footprint หลังจากเขียนเสร็จอีกวิธีหนึ่งคือ ในหน้าต่างของ PCB ให้ใช้คำสั่ง Place – Component...

แล้วจะปรากฏหน้า Place Component แล้วคลิกหา PCBLIB.PCBLib ที่เราสร้างไว้ หรือดำเนินการตามลูกศรดังรูป

ก็สามารถเรียก Component ออกมาใช้ได้

3-22

รูปที่ 22

แล้วทำการจัดวางใน PCB Board ที่เรากำลังออกแบบให้สวยงาม ดังรูปที่ 23

3-23

รูปที่ 23

เสร็จแล้วก็ทดลอง View 3D ลองดูนะครับ ก็จะเห็นได้ดังรูปที่ 24 นี้

3-24

รูปที่ 24

กดปุ่ม Shift ค้างไว้ + คลิกขวาเมาท์ ค้างไว้ ขยับเดินหรือถอยหลัง ทางซ้ายหรือขวา เพื่อ Rotate ดูมุมต่างๆ ของภาพ 3D

ดังรูปที่ 25

3-25

รูปที่ 25