Autorouter v návrhu elektrického rozváděče

Automatizace se pomalu dostává z návrhu desek plošných spojů i do návrhu elektrických rozváděčů, přinejmenším v podobě automatického návrhu tažení (routování) spojů. Zní to logicky, protože pohled do otevřeného rozváděče s namontovanými součástkami připomíná velkou desku, jenom s tím rozdílem, že plošné spoje jsou nahrazeny vodiči. I když princip autorouteru, se kterým software pracuje, je v obou případech stejný, účel autoroutování i výsledek se liší. Zatímco na desce představují automaticky položené plošné spoje již hotové provedení desky, u rozváděče zůstává výsledek pouze ve výkresu rozváděče, protože vlastní natažení vodičů se provádí i nadále ručně. K čemu je tedy autorouter v návrhu rozváděče dobrý? Podívejme se nejdříve na to, jak se vlastně rozváděč vodiči propojuje.

Na rozdíl od desky vývody jednotlivých součástek („přístrojů“) nejsou v jedné rovině, ale různě v prostoru. Nezbývá tedy, než aby někdo všechny vodiče natahal ručně, přičemž se řídil zapojením ve schematickém diagramu nebo výpisem spojů formou odkud-kam. Protože se vodiče vedou žlaby umístěnými horizontálně mezi řadami součástek a vertikálně po stranách rozváděče, existuje vždy více možností, jak je položit. Výsledné prodrátování rozváděče tak může být pokaždé jiné, podle toho, kdo ho dělal. Komplikací je ovšem skutečnost, že lze jen těžko dopředu odhadnout délku potřebných vodičů.

A zde nachází uplatnění autorouter, i když jenom ve výkresu rozváděče – může totiž stejně jako na desce natáhnout spoje velmi rychle, a navíc i prostorově ve 2D s výškou. Výsledkem je podrobný výpis každého spoje včetně délky, výpis délek vodičů podle jednotlivých typů, ale i názorný obrázek tažení spojů ve žlabech. Protože způsob přichycení vodičů k vývodům bývá různý, vyžaduje určitou manipulační délku navíc, což lze v programu kompenzovat.

Jako příklad využití autorouteru při návrhu rozváděče lze použít program PCSCHEMATIC s modulem Panel Router. Na obr. 1 je vidět částečný výkres rozváděče s nakreslenými spoji, které jsou taženy od vývodů součástek do žlabů (světle šedá) mezi řadami součástek a po bocích rozváděče. Společná trasa více vodičů se jeví jako jedna čára, která ovšem skrývá každý vodič odděleně, takže lze jednotlivé spoje vysvítit. V obrázku je vysvícena síť spojů (net) –24 V vybráním v ovládacím dialogu autorouteru (vpravo).

Vysvítit lze jak sítě spojů (nets), tak i jednotlivé spoje a všechny spoje od jedné součástky. Vysvícený spoj (spoje) v rozváděči je automaticky vysvícen i ve schématu pro návaznost a kontrolu.

Co není z obrázku patrné, ale autorouter to v tomto programu umí, je tažení spojů v ose Z až do výšky vývodů (připojovacích svorek), které bývají u elektro součástek různé. Výšku vývodů nad základnou součástky lze definovat už při vytváření mechanického symbolu součástky. V případě, že výšky nejsou zadány, autorouter položí spoje plošně. Protože projektanti často při práci pospíchají, nedefinují mnohdy ani jednotlivé vývody, které daná součástka má – v takovém případě autorouter táhne všechny spoje do jednoho centrálního bodu symbolu, který může mít přiřazenou výšku odpovídající průměrné výšce vývodů dané součástky. Nepřesnosti v délce vodičů, které takto vznikají, nehrají z pohledu výroby žádnou významnou roli, protože se jedná o přibližnou délku.

Protože program PCSCHEMATIC umožňuje ve schématu rozdělit podle potřeby jednotlivé spoje do určitých skupin (tříd), autorouter je potom dokáže odpovídajícím způsobem sdružovat, táhnout spolu, stejně jako navzájem oddělit do různých žlabů. Tak může autorouter například táhnout silové vodiče pohromadě, ale odděleně od vodičů ovládacích obvodů. Je to vlastně obdoba zatřídění spojů na desce plošných spojů, které umožňuje kontrolovat výsledné položení plošných spojů.

Vlastní autorouter lze nastavit tak, že táhne spoje jenom ve žlabech (s odbočkami k vývodům součástek) nebo kdekoliv, přičemž umí obcházet překážky nakreslené určitým způsobem nebo mechanické symboly. Routovat může (a nemusí) i kabely či propojovací můstky. Pokud jsou na daný rozváděč připojené kabely či vodiče, které jdou z rozváděče ven, potom program k použitým vývodům jenom zapíše, kam vedou.

POZNÁMKA: Je potěšitelné, že autorouter Panel Router, který je zabudován v programu PCSCHEMATIC, byl vyvinut autorem dnes již legendárních českých návrhových programů Ferda Mravenec a Formica.