Category Archives: Mouser-Multisim Blue

[Arduino專題好用] 自己製作Arduino擴充板,使用Multism Blue

 

設計/撰寫者

皓云/鈺莨

時間

三小時

難度

***

材料表

今日要跟大家分享的作品是Arduino馬達擴充板,我們在作馬達控制的專題,尤其要接兩顆馬達的時候(例如:自走車),如果直接接Arduino,可能會因為Arduino的電流太小而推不動馬達,或是馬達電流太大把Arduino燒壞的風險,所以必須要外接馬達驅動晶片L298N。

當我們在做專題時,都會先用杜邦線接,但是馬達驅動晶片的腳位很多,接好之後如果要帶去展示時,在運送過程中難免會有杜邦線脫落的現象,造成要查線路的問題,畫擴充板便可以解決這個問題。

那麼作成擴充板的形式還有何麼好處呢?

  • 馬達驅動晶片接線複雜,可以減少電路斷路的風險
  • 將常用的元件焊在一起,具有獨特功能性
  • 利用擴充板形式可以節省空間,好收納
  • 可以小型量產

在繪製之前必須要先下載Arduino的所需檔案

本文是用Multism Blue的電路軟體來繪製,下載軟體及安裝步驟請參閱:

[不錯用的電路設計軟體Multisim Blue]手把手安裝教學

我們的目標就是要畫出下列的接線示意圖:

圖2

Arduino接腳對應馬達驅動晶片

ArduinoL293D
D3P15
D5P10
D6P7
D9P2
5VP1、9、16
GNDP4、5、12、13

 

 

繪製Arduino擴充板電路圖

1.先開啟舊檔,先匯入 『arduino_uno.ms14』的檔案

圖3

 

2.開啟之後會是Arduino 的電路圖,和l293d馬達驅動晶片底座,為什麼說是馬達驅動晶片底座呢?

因為實際上是鑽16個孔再把馬達驅動晶片底座焊在擴充板上,另外再把l293d嵌入在底座上面,如果l293d燒壞,還可以鑷子更換l293d。

 

圖4

 

3.新增電路的電壓Vcc元件,也就是Arduino所提供的5V

「Source 」→「POWER_SOURCES」→「VCC」 → 點選「OK」

圖5

 

  1. 新增兩個Vcc 元件連接在l293d的1、9、16號腳位

圖6

 

5.再新增接地線共地,以保持電位為零。

「Source」 →「GROUND」 → 點選「OK」

 

圖7

 

6.一樣也是新增兩個接地線接到L293D的4、5、12、13號腳位

圖8

 

 

7.新增當頁接頭,這功能是Multism Blue特點之一

  • 可以取代了從l293d的腳位直接拉線到Arduino腳位的線路複雜度
  • 畫面較為簡潔,能快速了解線路

 

在選項欄位的「Place」→「Connect」→「On-page  connector」

圖9

 

圖10

 

8.選擇IO3,即是代表Arduino的腳位

圖11

 

圖12

 

 

  1. 重複7、8的步驟,另外在新增接頭IO5、 IO6、 IO9

圖13

 

 

10.將IO3、IO5、 IO6、 IO9分別接到l293d的15、10、7、2腳位

11.繪製輸出三個端子台來外接電池和2顆馬達,這種端子台上方有螺絲孔,可用一字起子轉鬆,將馬達或電池的單芯線插入孔內,再利用一字起子轉緊即可完成線路連接。

 

到「Mouser Database」→「Connectors」 →

「CONN_SCREW_TERM_Phoenix_Contact」→「1715721」

圖15

 

  1. 查詢元件相關資料
    有些電路符號都長得很類似,如果想知道實體元件長得如何,可以在上圖第5個步驟有元件的網路連結提供查閱相關資訊

圖16

 

  1. 一個接l293d的3號和5號腳位;一個接l293d的14號和11號腳位;另一個則是接l293d的8號腳位及接地。

圖17

 


將電路圖轉成PCB

 

14.在MultisimBlue電路圖繪製完成之後,再來就是將電路圖轉換成PCB繪圖軟體檔案

欄位上的「Transfer」→「Transfer to Ultiboard」→「Transfer to Ultiboard 14.0」

 

圖18

 

15.轉換完畢之後,MultisimBlue會開啟另一個PCB繪圖軟體,在電路圖中電子元件的接線,會在PCB軟體轉換成預拉線。

圖19
16. 刪除長方形黃色外板框

在左邊PCB欄位,點選兩下Board Outline,Board Outline即是外板框的意思,就是板子的外型,可以任意改變形狀。

[ 電路設計軟體Multisim Blue ] 花朵、小雞、金魚造型LED燈設計 外板框就是設計成圓形。

 

圖20

 

點選黃色外板框之後會變成虛線,之後按下鍵盤的「Delete」,即可刪除。

圖21

 

 

17.匯入Arduino 外板框

「File」→ 「Import」→「DXF」

圖22

 

然後選取『arduino_un.DXF』檔案

圖23

 

在「Ultiboad layer 」裡,有下拉式選單選擇「Board Outline」,再將把所有的單位改成mm(重要)。

圖24

 

18.匯入後需將Arduino外板框回歸到原點(就是白色的十字),要把所有的外框線設為群組,這樣所有的外框線就會一起移動。

 

首先將全選外框線

圖25

 

在外框線上按滑鼠右鍵選擇「Group selection」,再按「Properties」

圖26

 

 

 

會進到 「Group Properties」 裡 ,在分頁的「Position」的X、Y欄位分別都填上0,單位記得也要改成mm。

圖27

 

19.解除群組,一樣也是先框住所有的外框線,按右鍵選擇「Ungroup selection」,這樣的作法是為了要把元件放進外板框裡,如果沒有解除群組,元件就會把外板框擠掉而放不進去。

圖28

 

 

20.將Arduino的腳位和其他電子元件排列,先排列Arduino腳位,之後再放其他元件。

 

網路上有網友繪製出Arduino的尺寸圖,原點一樣也是在左下角,但是圖中所有尺寸皆是mil,必須換成mm(1mil = 0.0254mm ),也就是所有尺寸皆乘上0.0254。

 

圖29

 

(圖片來源: https://blog.arduino.cc/2011/01/05/nice-drawings-of-the-arduino-uno-and-mega-2560/)

 

 

將上述的尺寸轉換成座標,便可以定義出Arduino 腳位配置圖,這邊單位一律為mm。

圖30

 

現在座標已經定義出來了,這邊在畫上圖中J1、J2、J4、IOL時,我要怎麼知道位置是對的呢?以J4為例,在其中一個腳位(就是藍色圈圈)中按下滑鼠右鍵,點選「Properties」,會跑出「Through Hole Pin Properties」的視窗,分頁選「General」,欄位上有「Net」,就知道這個腳位是Arduino的8號腳位了,其他以此類推。

圖31

圖32

 

知道了大概的位置之後接下來要輸入座標,繼續以J4座標(30.22,50.8)為例,點選整個J4元件(注意圖33中虛線),在按一下滑鼠右鍵,點選「Properties」,會跑出「 Group Properties」的視窗,分頁選「Position」,在X欄位輸入30.22,Y欄位輸入50.8,單位選mm,其他腳位以此類推。

圖33

圖34

 

排列好Arduino腳位後,再依序把其他元件排至適當位置

圖35

 

21.點選 ,可以快速佈線。

圖36

22.調整線徑的寬度

[ 電路設計軟體Multisim Blue ] 花朵、小雞、金魚造型LED燈設計的內文有提到: 『設計電路板時,線徑的大小與電磁干擾成反比,線的長度與電磁干擾成正比為了降低不必要的電磁干擾,將線徑加寬。』,在此我們設定0.5mm。

 

我們如果只要選線路,單單對線路做改變的話,只需要打開,再把其他選項關閉,便可以只選線,而不會選到其他元件。

圖37

 

選取所有線路之後按右鍵,一樣點選「Properties」,會出現「Trace  Properties」 視窗 ,「General」分頁欄位有「Width」,填入0.5。

圖38

 

之後會出現會有紅色圈圈的出現,左下角的「DRC」也開始變紅色為警示效果,是因為線和線之間太靠近,還需要做一些調整。

圖39

 

將線路整理

 

圖40

 

23.調整好之後可以按下,做3D預覽查看元件排列位置,焊錫走線是否一致。

 

圖41

 

[ 電路設計軟體Multisim Blue ] 自己來設計一個腳踏車方向燈吧!

大家還記得之前在勵友中心的課程嗎?故事要從那裡說起……

原來,勵友中心的小朋友們為了要騎自行車環島,便自己製作出了方向燈背心,但CAVEDU教育團隊仔細想想,ㄟ ,這樣去環島可能還不夠安全,大概還需要在自行車上安裝一些方向燈,於是這篇教學文便熱騰騰出爐啦!!

有興趣厲友課程的朋友歡迎點選文章:【課程紀錄文 】2017.10-12 [勵友中心創作課程]熱血講師的教育實踐 小朋友變身無懼失敗的未來Maker

這次怡璇大大要介紹的作品,是一顆安裝在腳踏車後方的方向燈,它可以提供行徑方向,使後方來車可以清楚看見,增加行車安全!

方向燈的電路能自行改變LED排列形狀,也可以改變閃爍頻率。

這次的方向燈是透過LED閃爍以提供警示功能,正因為需要閃爍,所以我們使用555IC使讓它產生閃爍效果。

作者/攝影  陳怡璇
時間  2-3小時
成本 約200元
難度 * *
材料表說明:這是一份一邊的燈的材料,若左右兩邊都要材料就需要兩份。

  • LED*6(可以自己決定數量)
  • NE555*1
  • 電容100np*1
  • 電容10up*1
  • 1K歐姆電阻*2
  • 電路板*1
  • 電池扣(水銀電池)*2或是電池盒(1.5V*4)*1
  • 按鈕(有段)*1

 

 

首先,簡單介紹一下555 IC。

555是一顆計時器,它有三種工作模式:單穩態模式、雙穩態模式及無穩態模式。以下為三種電路的分別功能:

  1. 單穩態模式:需單次觸發,當作脈衝產生器。
  2. 雙穩態模式:具有除2、整形、記憶之正反器基本結構。
  3. 無穩態模式:不須觸發連續自動產生脈波。

 

上面的電路圖是我們這次所要接的電路,這裡簡單介紹一下電路功能:

腳2(TRI)為觸發腳,C1、R1跟R2連接至腳2形成一充電回路;腳7(DIS)放電腳,C1跟R2連接腳7放電;充電時間腳3(OUT)輸出高態(H),放電時間輸出低態(L);無穩態電路會自動重複以上動作,因此接上LED後,LED便會閃爍。

輸出高態時間公式:ln(2)*(R2+R1)*C1。

輸出低態時間公式:ln(2)*R1*C1。

由上面公式與上方的電路圖,若R1=R2,充電時間便會釋放電時間兩倍。

 

Step1:繪製電路圖

依據上方的電路圖畫好電路後,仔細確認電路是否正確,接著整理好需要的零件。

 

Step2:繪製電路板

  1. 首先打開Multisim Blue。
  2. 放置零件:

點選place,再選擇component。注意出現的database會因需要的零件不同而有所不同。

3.選擇零件:(555)

選擇master database,並在component搜尋555

因為555有很多種,每種的footprint皆不同,所以必須另外選擇footprint。選取零件,左鍵點選兩下,至ValveEdit footprint

進去後,選擇Select from Database

進入後,選擇Mouser Database,在Footprint欄位找到DIP-8,然後按下Select

接下來要調整IC腳位。

Edit Footprint介面,選擇Map pins。要注意Footprint那排的編號,選擇DIP-8的那一個,前面的數字編號可能因每次軟體重新開啟而有所不同,也要注意一下圖片的樣子。

進入以後,將Footprint那欄位的數字改為以下順序,然後按下OK。這樣555footprint便修改完畢。

3.選擇LED

選擇databasemouser database,在component搜尋C503B,然後選擇第一個。會選擇這個,是因裡面就找到這個是普通的LEDfootprint符合我們的需求,其他幾乎都是SMDLED

這次的電路需要6LED,若讀者想要多一點LED也可以自行增加,不過要注意輸出的電壓、電流是否足夠一次點亮這麼多LED

若要版面看起來乾淨一些,可以把不必要的文字關起來。

點取零件,左鍵按兩下,選擇display,將show values取消。

3.選擇電組

選擇databasemaster database,選擇resister,然後component選擇1K。這邊需要兩個電組。要注意它的footprint,不要選到no footprint

4.選擇電容(無極性)

選擇databasemouser database,在component搜尋0.01,然後選擇CAP_Film_TH_63V_Panasonic那一個,可能會有點大,但因為其它找到的都是SMD的,我們需要的是有接腳的。

這是陶瓷電容,無極性的通常都是使用這個,可參考網址:https://www.mouser.tw/productdetail/vishay-cera-mite/440ls20-r?qs=sGAEpiMZZMuMW9TJLBQkXhF%252bCvRzw5Mb7B8NEuAfSws%3D

 

5.選擇電容(有極性)

容量比較大的電容通常都會被做成電解電容,所以會有極性上的差別,焊接時要注意有沒有極性接反。選擇databasemouser database,在component搜尋10µF,250V,然後選擇第一個。與上面一樣,因為需要接腳,所以選擇這個圖,實際上並不需要這麼大的耐壓。

這個就是電解電容,可參考網址:https://www.mouser.tw/productdetail/panasonic/eeu-fs1c222lb?qs=sGAEpiMZZMvwFf0viD3Y3fHxNcSaiftwQrwpb7ohpUx3Ai0h0VqORQ%3D%3D

 

6.接地(這是方便辨識的地)

選擇databasemaster database,然後選擇POWER_SOURCES,然後選取GROUND

7電源

選擇databasemouser database,選擇Sources,選取第一個。

這邊需要兩個電源,電壓才足夠供給555供電,兩個電源皆需串聯。串聯後,正極的部分就是VCC,負極則是GND

若嫌它顯示太多不必要文字,一樣可以取消顯示。

這邊要把它的電壓改成3V,因為這裡是使用鈕扣電池,一顆3V。一樣選取零件,左鍵按兩下,然後選擇Label,把裡面文字改成3V

若沒有這樣的電池與電池扣,可以跟下面按鈕一樣,改採排針代替,然後改成使用電池盒。

 

8.按鈕

按鈕由於要另外接線出去,因此以排針代替。選擇databasemouser database,尋找到HEADER_PIN_Single_Row_TE_Connect,然後Component搜尋102972-1。這裡需要兩個排針

至此為止,所需零件就都找完、調校好了,接下來便按照電路圖接好它。

若想要左右兩邊製做在同一塊電路板上,可以把上面的電路直接再複製一個貼上,這樣在PCB拉線時就可以兩個一起擺了。

接下來就是轉成PCB。點選Transfer,然後Transfer to Ultiboard,按下Transfer to Component Evaluator。這樣就能產生PCB的檔案。

Step3:繪製PCB圖

剛開始進來的畫面會長成這樣。

1.更改版面位置。

選擇除了電池以外的零件,電池就是最大的那兩個,選擇好之後,按下右上角的Swap layer,將零件改為背面。

2.放好零件。

將所有零件擺放好。因為是方向燈,因此我把LED擺成箭頭形狀。

3.改變PAD

零件排好後,我們要先改變PAD面積,要把它的面積改大,這樣才好焊接。

注意上面單位,要先改成mm,然後點選PAD,點取RectangleLength改為2,最後按下OK

這裡一樣除了電池之外,每個都要改。

4.自動佈線

按下Ctrl+Shift+8,它就會幫你把線佈好。優點是方便快速,缺點是它會有上層和下層的線。

5把線整理好

通常自動佈線完畢後,都會進行手動整理,自動佈線會產生很多不必要的轉彎,若無法把線都改成同一面,也可以修掉不必要的轉彎即可。

6.改線寬

選取線,然後左鍵按兩下,便會跑出以下畫面。選擇General,然後Width改成0.7,最後按下OK。若是怕洗電路時線斷掉,也可以加粗一點,但線也不是愈粗愈好,而是要看電路的電流以決定。

7.最後結果

當線寬都改好後,這就是最後的完成圖,就能拿去洗電路並把成品做出來了。不過與前一步驟整理線的圖不太一樣的是,因為線寬修改過後,有可能線就會短路,若是短路就需要微調一下。

再來就是把圖片列印出來。

曝光。

曝光完成後要先顯像。

顯像完成後進行蝕刻

蝕刻完成後,電路板就大功告成了!

電路板完成後要再切割、鑽孔,然後把零件焊接上去,通通做完後便可綁在腳踏車上面,按下按鈕,LED便會開始閃爍。BlingBling!亮晶晶!

按鈕就固定在把手上。

 

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[ 電路設計軟體Multisim Blue ] 設計一個簡易電源供應器

我們購買小電壓、電流的電子產品時,電子產品的電源線常常使用USB線,累積下來有好多的USB線,希望將這些USB線常常使用USB線,作為我們電子小專題的可插拔式電源。

作者/攝影  豐智
時間  2-3小時
成本約200元
難度  * * *
材料表

今天跟大家分享的作品,電源供應器,平常實驗的時候、或者做電子作品的時候需要外接電源,我們來分享這個模組,大家做各式各樣的作品時,也可以這篇文章了解電源基本要用的功能

我們購買小電壓電流的電子產品時,常常使用USB線作為電子產品的電源線,累積下來有好多好多的USB線,希望夠再次利用這些USB線作為我們電子小專題的電源

 

我們常常拿到的USB線有這機種。USB-TypeA、USB-TypeB、USB-TypeC、MiniUSB線、MicroUSB。各位可以依照家裡多餘的線買對應的接頭。

 

我們設計電源供應器希望能夠

  • 做電子實驗時可以在麵包板上外接電源
  • 作各種小專題把這個模組加上去,用USB線供電

 

這次設計的簡易型電源供應器有幾個注意事項

  • 限制最高電流
  • 超過最高的電壓電流保險
  • 避免忽然插上USB線時,瞬間電壓電流過高
  • 避免忽然拔掉電源,瞬間無供應電
  • 輸入輸出電源的接頭

 

1、限制最高電流

為什麼要限制最高電流?一般電子產品使用的電子元件、晶片,在說明文件裡會告知電子元件/晶片可以使用的電壓電流範圍。一般的電子商城,販賣電子元件時會提供數據手冊(Datasheet)或使用規範,如果你是直接到電子零件店購買,也可以詢問電子零件的廠牌型號,在網路上尋找資料手冊。

以下圖為例,我在網路商城(連結)購買一個MicroUSB接頭,這個接頭的販賣時有相關使用規範,額定電流值為1.8A,如果使用平板電腦的電源供應器(2A~3A),超過該電子元件的額定電流,使用時極有可能發生電子元件燒壞等狀況。

1、 網路購買電子元件,使用規範

2、點擊Datasheet檢查資料手冊的使用規範

2、超過最高的電流保險

Step1:選擇保險絲

設計的人會注意自己做品使用時的注意事項,但天有不測風雲,自己也會有忘記、或者其他人使用時不小心接上超過額定電流的電源供應器,這時候可以使用保險絲,超過電流值的時候,保險絲會先燒斷,讓電路變成一個斷掉的迴路,避免波及其他的電子元件。最近很流行的Arduino開發板,相關的感測器模組、電子晶片大多額定電流在1A,故我們這裡選用1A的保險絲。

為了可以依照不同使用狀況,限定最高電流,我們這裡使用可拆拔的玻璃管保險絲。

3、 1A的玻璃管保險絲-資料連結

 

Step2:接著在MultiSIM BLUE選擇1A保險絲

1、首先選擇[Place]→[Component]

接著選[Mouser Database]→[Power]→[FUSE_Cylindrical_Littelfuse_Cartridge_213]→[1A]

2、這裡使用[Mouser Database]資料庫,它的特徵可以透過右下角的[Hyperlink]點選網址,觀看實際對應的電子零件資料手冊、使用規範、價格、庫存等資訊,這個保險絲的實際長度是20mm。

4、 在軟體中選擇1A保險絲

5、 對應的實體保險絲

 

Step3:選擇保險絲座兩個

選擇[Place]→[Component]

接著選[Mouser Database]→[Power]→[FUSE_Holder_Littelfuse_Clip]→[01110512Z]

6、 在軟體中選擇保險絲座

7、對應的實體保險絲座

3、4、避免忽然插上USB線時,瞬間電壓電流過高,忽然拔掉電源,瞬間無供應電

各位可以嘗試使用:RC充放電路,RC指的是電阻(Resistor)與電容(Capacitor)。

 

充電:

如下圖,當電源供應器另一方接上馬達,接上5V1A的USB線(VCC1)的瞬間,不僅會供電給馬達,同時會分散電流到電阻與電容,當電容充飽電之後,電容會相當於無限大的電阻值,所有的電壓電流都會使用在馬達上。

充電的時間會是多長呢?這次選擇的電阻是1K歐姆=1000歐姆,電解電容16V,100uF(微法拉)=0.0001F(法拉),充電時間的公式T=RC,充電所需時間為0.1秒,想降低充電時間可以降低電阻或降低電容容量喔。

8、 充電電路

 

放電:

我們拔開5V1A的USB線之後,電容儲存的電荷會供給馬達轉動,直到電容儲存的電用完。

9、放電電路

 

Step1:選擇電容

選擇[Place]→[Component]

接著選[Master Database]→[CAP_ELECTROLIT]→[100uF]→[IPC-2221A/2222/CAPPR200-500X1100]

 

10、選擇100uF電容

 

Step2:選擇電阻

選擇[Place]→[Component]

接著選[Master Database]→[RESISTOR]→[1K]→[IPC-2221A/2222/RES900-300X200]

11、選擇1K電阻

 

5、輸入輸出電源的接頭

這次輸入電源的USB線選用最近很流行的ArduinoUNO USB接頭,USB Type-B接頭。

12、實體USB Type-B接頭

 

這次輸出電源選用端子台,這種端子台底部有2個針腳(Pin),圖片上方有螺絲孔,使用螺絲起子鬆開螺絲後,中間的固定座便會鬆開,鎖緊螺絲中間的固定座則會鎖緊。

13、實體端子台

14、使用螺絲鎖緊/放開端子台

 

Step1:尋找替代的USB針腳

在軟體USB Type-B接頭目前沒有Component,我們以2X2的排針替代USB Type-B腳位

選擇[Place]→[Component]

接著選[Mouser Database]→[Connectors]→[HEADER_PIN_Double_Row_TE_Connectivity]→[102973-2]

15、 取代USB Type-B選擇2X2接頭

 

Step2:更改USB針腳名稱

1、為了方便識別USB Type-B的5V與GND,點擊剛剛的2X2接頭,點選右鍵選擇[Properties]→[Label]→更改[RefDes]名稱為USB Type B。

2、接著更改[RefDes]名稱為1 is GND 2 is 5V

16、 更改標籤名稱

17、取代USB Type-B的5V、GND

 

3、接著顯示每隻腳位的編號,選擇[Display]→[Use component specific visibility settings]→勾選[Show footprint pin names]

18、 顯示腳位號碼

19、 完成圖示

 

Step3:新增端子台並修改端子台名稱

選擇[Place]→[Component]

接著選[Mouser Database]→[Connectors]→[CONN_SCREW_TERM_Phoenix_Contact]→[1715721]

20、新增兩個針腳的端子台

點擊剛剛的端子台,點選右鍵選擇[Properties]→[Label]→更改[RefDes]名稱為Terminal Block。

21、 更改端子台名稱

 

Step4:新增VCC、GND

1、選擇[Place]→[Component]

接著選[MasterDatabase]→[All families]→搜尋[VCC]

2、接著選[MasterDatabase]→[All families]→搜尋[Ground]

3、完成後所有的電子元件如下圖:

22、 總共使用的電子零件

 

Step5:接出RC 充放電路

根據剛剛說明的RC充放電路,將思路轉換成USB電源供應器,下圖左方代表USB 接頭,可依個人喜好更換USB接頭的類型。左方則是端子台,你可以透過端子台為各種電子小專題供應電源。

23、 電源供應器充放電電路圖

 

在MultiSIM BLUE完成的電路圖如下,請大家檢查看看是否一致

24、電源供應器充放電電路圖2

6、使用電路模擬軟體測量端子台電壓

1、在MultiSIM BLUE中有模擬電路的功能,可以對電路測量電壓、電流、訊號波形等測量,這次要模擬端子台(Terminal Block)是否有5V電壓輸出。

2、選擇[Simulate]→[Instruments]→[Multimeter]。

小提醒:在MultiSIM BLUE右方的工具列,也可以電選這些測量工具。

25、 開啟MultiSIM BLUE 模擬功能

3、[Multimeter]相當於電子專題不可或許的小幫手-三用電表,可以測量電流、直流電、交流電、電阻值等數值。

26、 使用Multimeter測量

 

4、測量電壓方法與三用電表相同,量測待測物電壓需要與待測物並聯,請從[XMM1]拉線與端子台進行並聯。

27 將Multimeter與端子台接線並聯

5、選擇[Simulate]→[Run](或點擊F5,或點擊軟體上方工具列快捷鍵)即可執行模擬,對[XMM1]點擊兩次後,畫面會顯示量測到的電壓值,若沒有量測到5V電壓,請檢查電路是否問題。

28 量測端子台電壓

 

將電路圖的資料轉換成電路板

在MultisimBlue上繪製完電路圖之後,我們將電路圖轉換成PCB繪圖軟體檔案。

點選[Transfer]→ [Transfer to Ultiboard]→[Transfer to Ultiboard Component Evaluator14.0]

29、電路圖轉電路板

轉換完成後,MultisimBlue會幫助我們開啟PCB軟體:[Ultibaord Component Evaluator Mouser Electronic Edition],電路圖電子元件間的接線,在PCB軟體會將轉換成預拉線,如下圖。

30電路板與預拉線

 

進行電路板布局

Step1將電子元件移至左下角,整理線路

請將電子元件全部移到左下角,靠近左下角的原點,我們可以使用[Ctrl+R]對電子元件旋轉,盡量建少每條線之間互相交叉,重疊。USB Type B線的接頭、負責輸出電壓電流的端子台,盡量靠近邊界,沒有其他電子元件阻擋。

31 移至左下角的原點並整理元件

 

Step2設定玻璃管保險絲距離

下圖是玻璃管保險絲加上兩個保險絲座,本次選用的玻璃管保險絲長度為20mm,可以使用軟體上方、左方的刻度表量測,保持兩個保險絲座的距離為20mm,也留17~20mm給USB接頭。

33、保險絲座與USB接頭距離

 

Step3使用資料手冊設定USB Type B距離

參考我們購買的接頭廠商與型號下載資料手冊-連結,下圖是USB Type B的資料手冊,我們可以透過手冊了解USB接頭的尺寸資料

34、 下載資料手冊

 

根據下圖的USB接頭俯視、側視圖片,我們得知USB接頭總長為16.5mm,有四隻針腳與左右兩個大腳座,你可以決定如何移動腳座,腳座左側有10.28mm的空間,也可以讓USB接頭超過一半的空間暴露在電路板之外。(以下資料圖片源自貿澤電子商城)

35、 USB接頭俯視尺寸

36、 USB接頭側視尺寸

37、 USB接頭前視尺寸

38、 USB接頭底座針腳尺寸

這裡設計USB接頭前後長度留18mm,左右寬度留下20mm。如有興趣,也可以為左右兩方的大腳座設定焊接的孔位,做為固定USB腳座的支點喔。

39、 USB接頭長寬設定

 

Step4、編輯Board Outline

1、將滑鼠移至左方的[Design Toolbox]工具列對[Board Outline]點擊兩次,可以對黃色線的板框刪除、縮小放大。

40、Board Outline

2、在軟體上方的點選[Edit]→[Selection filter]→[Enable selecting other objects],可以編輯電子元件以外的物件

41、編輯電子元件以外的物件

 

Step5、更改電子元件的位置

1、安排完電子元件後,可以點選[View 3D],觀看電子元件的3D顯示圖。

42、View3D

2、安排電子元件時,可以把電子元件更換到另外一面,我們稱電路板正面為[Copper Top]、背面為[Copper Bottom] ,你也可以選擇每一面代表的顏色。(Top預設為綠色、Bottom預設為紅色),請將所有的線路、焊接孔位在一面、電子元件在另一面。

43、選擇Copper Top

44、更換電子元件板面位置

45、電路板布局3D圖

 

進行電路板布線

Step1、使用自動布線

選擇右上方的[Start/resume autorouter]或使用快捷鍵(Ctrl + Shift + 8)進行自動布線

46、自動布線

 

Step2、整理布線

這次的作品比較容易,整理布線時首先注意兩點,可以避免走線路徑產生一些不必要的電池輻射(1)線需要轉彎時,轉彎角度應該大於90度(2)轉彎需要再轉彎時,應多走一些距離再轉彎。

47、整理布線

 

Step3 設定走線的路徑

電源供應的電流越高,走線的線寬需要越寬,一般在攝氏35度的狀況下,1A的電流線寬至少要大於0.2mm、2A至少大於0.3mm、3A至少大於1mm。

A、選擇想加寬的走線後滑鼠右鍵,點選[Properties],出現下圖的[Trace Properties]。

B、選擇[General]→到[Measurements]將寬度[Width]調整為2mm。

48、設定走線路徑寬度

49、5V路徑加寬度

 

Step4 設定Dril與PAD

為了使焊接更容易,鑽頭的鑽孔點正確,請依照下列步驟。

1、點選[PAD],左上方選項可以選擇PAD的形狀,為了焊接方便,我們要把PAD的面積變大,但不能碰到相鄰的PAD的或走線。

A、選擇形狀Shape:

選擇[Rectangle]→設定長度[Length]為1.5mm或2mm。

B、選擇大小Size:

選擇[Pad diameter]→設定直徑為2mm或4mm。

C、選擇鑽孔大小Hole:

選擇[Dril diameter]→設定直徑為1.2mm。鑽孔大小請依照使用者的鑽刀大小做設定。

50、設定Dril與PAD

 

3、PAD與Dril設定後的參考圖片

51、設定合適的Dril與PAD

Step4 Power plane

Power plane可以選擇一種線路,大範圍留下銅箔,一般會留給接地面(Ground),與Ground連接的接點會變成與一大片銅箔相連。

選擇[Place]→[Power plane]→Net選項選擇[0]

52、對Ground線路進行Power plane

53、Top板面上的電路

54、Bottom板面上的電路

 

相關文章:

[ 電路設計軟體Multisim Blue ] 花朵、小雞、金魚造型LED燈設計

最近我的同事對摺紙產生興趣,於是拿了些手邊的電子零件與水銀電池,洗成一塊電路板做成小吊飾。希望對設計電路板有興趣,但又覺得很難不敢靠近的同學們,可以參考這篇文章看看喔

作者/攝影  豐智/偉伶
時間  2Hr
成本 100元以內
難度  * * *
材料表
  • 水銀電池扣*1
  • 1/4W 220歐姆電阻*1
  • RGB七彩LED燈*1
  • 滑動開關*1

閱讀本篇文章如果有什麼不清楚的地方可以參考看看這幾篇文章

 

今天跟大家分享的是造型LED燈,透過摺紙寶典,我們希望能讓基本的LED燈可以添增更多的趣味,這次搭配摺紙金魚、花朵、小雞,希望能帶來更多變化。

摺紙的部分,我們參考下列的摺紙連結,各位也可以設計各式各樣的摺紙造型做裝飾喔。

 

1、摺紙世界-禮盒裝飾花連結

2、ORIGAMI-折り紙 摺紙教學 –Fish連結

3、超簡単折り紙 雄鶏です連結

 

 

希望能設計出搭配各種勞作的小電路是這次的設計目標,設計一個電路作品,總共分為下列幾個步驟。

  • 繪製電路圖、確定使用各項電子元件的材料、數量、元件的大小
  • 將電路圖的資料轉換成電路板
  • 進行電路板布局
  • 進行電路板布線

我們來看看吧

1、繪製電路圖

Step1:我們首先要確認預想的電路圖,以及使用到的電子元件,下圖是作品的電路。

造型燈電路圖.jpg

 

我們這次使用的電子元件有:LED燈、220歐姆電阻、滑動開關(三隻腳)

 

 

Step2、確認過電路圖與材料後,接著開啟Multisim Blue繪製電路圖,今天我們快速的找到這些元件,如果想要複習軟體操作的人可以看這篇:[電路設計軟體Multisim Blue]電路繪製-基本LED電路篇

搜尋電子元件:在軟體上方的選項[Place]à[Component]

選擇電子元件[component]

1、選擇三個腳位的開關,這裡使用排針做取代,排針腳位之間的距離為2.54mm

開啟[Component]之後選擇:[Mouser Database]à[Connectors]à [HEADER_PIN_Single_Row_Molex]

選擇3pin 2.54mm排針

 

2.選擇電阻

開啟[Component]之後選擇:[Master Database]à[All groups]à[RESISTOR]à[220]

選擇220歐姆電阻

 

3.選擇LED燈

開啟[Component]之後選擇:[Master Database]à[Diodes]à[LED]à[LED_red]

選擇方法與法一法二相同

 

4.選擇GND、VCC

開啟[Component]之後選擇:[Master Database]à[Sources]à[POWER_SOURCES]à[Ground]、[VCC]

 

所有的電路符號

 

Step3 比照電路圖進行繪製

1、LED燈是否能亮起來,取決於開讓下列哪一條電路導通,當開關往下拉時,LED燈、電阻、電池形成一個迴路。 開關往上拉時,電池的正電沒有接到任何一個迴路,形成斷路。

導通的迴路

2、按照電路圖在Multisim Blue上將電子元件連接起來,將滑鼠移至電子元件其中一個端點,點擊滑鼠左鍵,接著將線拖曳至另一個電子元件的端點,再點擊一次左鍵,你可以拖曳看看電子元件,剛剛的線不會斷掉,會隨著電子元件延伸,代表線是成功連起來。

元件端點的連接

 

3、接線完成後的圖

電路完成圖

 

4、這次使用的電池是焊接比較容易使用的電池扣,這是分享使用Header的一些心得,只要確定好兩個焊接端點的距離,便可以畫出電路圖

 

開啟[Component]之後選擇:[Mouser Database]à[Connectors]à [HEADER_PIN_Single_Row_TE_Connectivity]à[10297-1]

新增單一腳位的排針

分別在GND、VCC接線

電路完成圖

2、將電路圖的資料轉換成電路板

 

在MultisimBlue上繪製完電路圖之後,我們將電路圖轉換成PCB繪圖軟體檔案。

點選[Transfer]à [Transfer to Ultiboard]à[Transfer to Ultiboard Component Evaluator14.0]

電路圖轉電路板

轉換完成後,MultisimBlue會幫助我們開啟PCB軟體:[Ultibaord Component Evaluator Mouser Electronic Edition],電路圖電子元件間的接線,在PCB軟體會將轉換成預拉線,如下圖。

電路板與元件預拉線

電路板與元件預拉線

3、進行電路板布局

這次目標用電路板雕刻機切出一個直徑3cm圓形的電路板

 

Step1將電子元件移至左下角

各位在電路圖上可以看到一個黃色的方框,我們稱為[Board Outline],左下角有一個圓形十字架的圖示,PCB設計板完成後,如果使用電路板雕刻機,我們發現這圖示是電路板雕刻機停下來的原點,為了之後的檔案可以方便使用,請將電子元件全部移到左下角,靠近原點。

你在左邊與上面看到刻度表,只要將滑鼠移至刻度表點擊左鍵,刻度表會出現箭頭與虛線,告訴你箭頭與板框之間的距離,記得把距離單位選成mm喔。

使用刻度表與丈量

 

Step2在左邊與上面的刻度表各拉兩個,標示出3cmX3cm的範圍

元件布局:標示3cmx3cm

 

Step3、編輯Board Outline

1、將滑鼠移至左方的[Design Toolbox]工具列對[Board Outline]點擊兩次,可以對黃色線的板框刪除、縮小放大。

 

Board Outline

 

2、在軟體上方的點選[Edit]à[Selection filter]à[Enable selecting other objects],可以編輯電子元件以外的物件

編輯電子元件以外的物件

 

Step4、畫出一個圓形的Board Outline

  • 點選原本的板框並刪除

點選板框

刪除板框

2. 在黑色的區域點擊右鍵選擇[Graphics]à[Circle]

畫出圓形

 

3、畫出一個圓形Board Outline

畫出圓形

 

Step5、更改電子元件的位置

1、安排完電子元件後,可以點選[View 3D],觀看電子元件的3D顯示圖

View3D

2、安排電子元件時,可以把電子元件更換到另外一面,我們稱電路板正面為[Copper Top]、背面為[Copper Bottom] ,你也可以選擇每一面代表的顏色。(Top預設為綠色、Bottom預設為紅色)

選擇Copper Top

 

3.更換電子元件的板面位置時,首先點選要更換的電子元件,這裡使用LED燈,再點選右上角的[Swap layer],更換的LED顏色便會更改為紅色,代表LED燈更換到背面了

更換電子元件板面位置

電路板布局3DA

電路板布局3DB

 

Step6、丈量水銀電池扣的位置

  • 下圖是水銀電池扣,經過測量長度為24mm、寬度22mm,針腳之間的距離為20mm。再電路板的規劃中,我們可以使用上方與左方的刻度表劃出24x22mm的電池扣空間,在空間之外放置其他的元件。

水銀電池扣尺寸

 

4、進行電路板布線

Step1、使用自動布線

元件與元件之間的預拉線,可以用自動布線規畫最佳的走線路徑,是相當便利的功能,如果你的作品有數百條預拉線,讓軟體幫你布線可以節省更多時間。

選擇右上方的[Start/resume autorouter]或使用快捷鍵(Ctrl + Shift + 8)

自動布線

 

 

Step2、整理布線

這次的作品比較容易,整理布線時首先注意兩點,可以避免走線路徑產生一些不必要的電池輻射(1)線需要轉彎時,轉彎角度應該大於90度(2)轉彎需要再轉彎時,應多走一些距離再轉彎

整理布線

 

Step3 設定Dril與PAD

1、Dril常被稱為鑽孔,顧名思義是使用鑽頭貫穿電路放置需要貫穿固定的電子元件,PAD常被稱為焊盤,是預留作為焊接點的地方。下圖藍色的部份便是PAD,滑鼠左鍵點擊兩次後可以直接設定。

點選PAD

 

2、點選[PAD],左上方選項可以選擇PAD的形狀,為了焊接方便,我們要把PAD的面積變大,但不能碰到相鄰的PAD的或走線。

A、選擇形狀Shape:

選擇[Rectangle]à設定長度[Length]為2mm。

B、選擇大小Size:

選擇[Pad diameter]à設定直徑為2mm。

C、選擇鑽孔大小Hole:

選擇[Dril diameter]à設定直徑為1.2mm。鑽孔大小請依照使用者的鑽刀大小做設定。

設定DrilPAD

 

3、PAD與Dril設定後的參考圖片

設定合適的DrilPAD

 

Step4 設定走線的路徑

設計電路板時,線徑的大小與電磁干擾成反比,線的長度與電磁干擾成正比為了降低不必要的電磁干擾,將線徑加寬。

A、選擇想加寬的走線後滑鼠右鍵,點選[Properties],出現下圖的[Trace Properties]。

B、選擇[General]à到[Measurements]將寬度[Width]調整為2mm。

設定走線路徑寬度

 

線徑加寬設定畫面

路徑加寬度

 

5、完成畫面

這是完成畫面,走線也可以使用[SWAP Switch],將指定的走線換到另外一面

走線於Top板面上

走線於Bottom板面上A

Bottom板面上B

 

完成之後大家可以搭配各種造型的摺紙

 

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[Multisim]簡易電路繪製-音頻電路篇

繼上次感應燈電路後,本篇要帶各位設計雙面板電路
這次選的是利用LM386晶片做一個簡易的擴大機,下圖為參考電路圖。本篇目標是做出一雙聲道電路。

作者/攝影 偉和
時間 20分鐘
成本 100元
難度  * * * *
材料表
  • 1.2K歐姆電阻X1
  • 100uF電容X2
  • 0.047uF電容X2
  • 1000uF電容X1
  • 10K可變電阻X1
  • LM386X1
  • 3.5立體音源公頭X1
  • 8歐姆5W喇叭X1
  • 杜邦針(排)X1
  • 搖頭開關X1

 

1.新增元件Misc>Net

2.選擇NET_8

3.按下OK後放置「元件放置區」任一區域中


4.新增元件Source>GROUND

5.將GROUND接於晶片的第2、4腳位

6.新增元件Basic>POTENTIOMETER>10k,Package選則Generic/LIN POT


7.新增2個元件Basic>CAP_ELECTROLIT>100μ,Package選擇IPC-2221A/2222 /CAPPR250-800X1150

8.將可變電阻(R1)中間腳位接至晶片第3腳位,C1電容正極接於晶片第7腳位,C2電容正極接於晶片第一腳位、負極接於晶片第8腳位

9.新增2個元件Basic>CAPACITOR>470n,Package選擇IPC-2221A/2222 /CAPPR254-500X310X650

10.分別接於晶片的第5、6腳位


11.新增元件Basic>RESISTOR>10,Package選擇IPC-2221A/2222 /RES1300-700X250

12.接於C4後面

13.將GROUND分別接於C1、C3、R2後

14.於C1上方接上VCC

15.新增個元件Basic>CAPACITOR>1μ,Package選擇IPC-2221A/2222 /CAPPR1000-2200X2500

16.對元件按下右鍵選擇Properties,更改數值從1μ→1000μ

17.接於晶片第5腳位

18.新增接頭其中一隻接於C5電容的負極,另一隻接上Ground

19.將剛完成的部分複製一個並至於下方

20.新增一個1X3HDR分別接上R1、R3、Ground

21.新增一個1X2HDR並接上VCC及Ground,作為電源接頭使用

22.設計完畢後,接下來要將電路圖轉成PCB:

Transfer→Transfer to Ultiboard→Transfer to Ultiboard 14.0

23.先簡易的將元件區分為2部分

24.再將其中一部分排列完畢

25.另一邊即可按照已排完的樣式再做一次排列,最後將元件整理並排列整齊

26.將外框縮小至合理大小

27.按下快速佈線後即完成

28.最後可以送給廠商,或者自行將電路製作出來~

 

 

相關文章:

[電路設計軟體Multisim Blue] 電路繪製-感應燈電路篇

將LED基本電路按照步驟繪製到Multisim Blue上,轉成PCB板

繼上篇[電路設計軟體Multisim Blue]電路繪製-基本LED電路篇]繪製完畢簡易LED電路後,在本篇我們要增互動性,我們選用C9013電晶體做控制的主體。

作者/攝影 偉和
時間  20min
成本 NT:85
難度  * * * *
材料表
  • C9013*1
  • LED 5mm*1
  • 5ψ光敏電阻*1
  • 9V電池座*1
  • 220歐姆電阻*1
  • 500K可變電*1
  • 電路板*1

下面這張圖就是本篇的目標,有時候找到的電路圖不一定是用電路符號繪製的,也有可能是實體照片、3D圖等,皆可以轉繪至Multisom Blue上。

1.新增元件Transistors>2N222A,然後點選OK

這時會有疑問,我們不是要用C9013嗎?怎麼卻用2N222呢?原因是Multisim並沒有市面上所有的電子元件,所以我們先選擇性質接近的元件

2.對2N222點選右鍵>Properties

3.點選「Edit component in DB」

4.將Name裡的2N222更改為C9013

5.在Transistors中新增「Def」(名稱可自取)

6.新增元件User Database>Def>C9013,並且刪掉原本在元件編輯區的2N222

7.新增元件RESISTOR>220歐姆,Package選擇PC-2221A/2222

8.新增元件>Diodes>LED>選擇自己要的顏色

9.新增元件>Basic>Trimmer_TH_top_Murata_PV36W>500K歐姆

10.將元件旋轉並相接起來如下圖

11.加上VCC以及GND

12.新增元件>Diodes>PHOTODIODE_TO5_Vishay>EL-PS204-6CA3

13.將光敏電阻接上

14.要記得將電源拉給接頭喔(請參考電路設計軟體Multisim Blue]電路繪製-基本LED電路篇

15.電路完成圖~

16.將檔案轉至Ultiboard上

17.按下OK後就會看到剛才拉的元件了

18.將元件移至左下角

19.選轉元件並整理排列好

20.將外板框縮小至元件範圍

21.按下快速佈線

22.將電路反轉至背面(焊接面)

23.完成!

 

相關文章:

[電路設計軟體Multisim Blue]電路繪製-基本LED電路篇

作者/攝影  偉和
時間  20min
成本NT.15
難度  * * *
材料表
  • 單面電路板
  • 220歐姆*1
  • 3mmLED*1

安裝完畢後,執行Multisim Blue。開啟後就會看到下面的畫面,中間空白的區域就是我們放元件的位置喔!

在剛開始學習繪製電路前,我們會有個目標電路圖,無論是自行設計的或者是別人提供的,我們要將這些電路圖轉繪製到Multisim Blue上。

下圖為這次的目標,上面一長一短的圖示為電池(電源),左下角箭頭圖案的為LED(發光二極體),最後右下角的是電阻。

 

 

知道要畫什麼圖後我們就要開始新增元件將電路圖畫出來。

 

1. 新增元件:點擊上方的Place→Component(或者Ctrl+W)

 

 

2. 點擊後,就會出現

3. 點選Group選擇Diodes:我們要先拉出LED元件

4. 點選LED→選擇LED_blue(可選擇自行想要的顏色)→點選OK

5. 在元件放置區找空白處點擊左鍵放下元件,按下Close關閉新增元件視窗

6. Ctrl+R旋轉LED元件直到如下圖

7.新增元件(參考步驟1、2)點選Basic

8. 選擇Resistor→在上方輸入200→點選200→Package選擇「IPC-2221A/2222/RES1300-700X250」:Package是選擇哪種詳細元件,電阻的外觀、特性、尺寸百百總,透過這個就能明確指出要哪個電阻

9.左鍵點擊led最右邊

 

 

10. 拉到電阻左端再左鍵點擊一次就會相接起來了

 

 

11.接著新增Vcc(正極電源),Source→POWER_SOURCES→VCC,點擊OK,放置「元件放置區」的空白處

 

12.再來新增GND(電源負極/接地),Source→POWER_SOURCES→Ground,點選OK,放置「元件放置區」的空白處

13. 如下圖將VCC、GND與LED、電阻相接

到這邊還不算完整,VCC以及GND是屬於虛擬元件,相較於LED、電阻有選擇Package,VCC、GND這二元件卻沒得選擇,我們接下來要選擇電源接頭讓VCC、GND實體化。

 

14. 新增元件→Connectors

15.HEADERS_TEST→HDR1X2,按下OK

16.將HDR接腳分別將上VCC與GND(參考11、12)

17.設計完畢後,接下來要將電路圖轉成PCB:

Transfer→Transfer to Ultiboard→Transfer to Ultiboard 14.0

18.存檔

19.按下OK

你就會看到Ultiboard介面了

20. 框選元件

21.挪到原點(左下角、白色十字)附近、黃色框線內

22.將元件旋轉(Ctrl+R旋轉)並排列整齊

23.在右上方快捷欄內按下閃電符號快速佈線

24.佈線完畢後,由於線位於板子的上方,習慣上會將焊接面置於背面,所以我們選擇線

25.按下翻轉紐

26.這樣佈線就完成了!

27. 接著我們要將外板線縮小置我們要的大小,點擊左側PCB→Board Outline 2下

28. 點選外板線,並縮放至符合元件的範圍

29.完成

30.點選3D瀏覽可以觀看3D圖喔~

3D圖

31. 若要匯出給CNC、電路雕刻機等機械使用,File→Export

32.依照設備的需求設定並匯出Grbl檔就可以將電路板做出來了喔!

 

相關文章:

[不錯用的電路設計軟體Multisim Blue]手把手安裝教學

技術行銷部門副總裁 Kevin Hess 表示:「Mouser 非常榮幸能與NI合作,為工程師帶來這款全新的先進設計工具……透過 MultiSIM BLUE,兩大業者 Mouser 與 NI 攜手,創造簡單易用的的 PCB 至 BOM 整合式電路模擬平台,並為此打下基礎。」

知道Multisim Blue的優勢後,我們緊接著來安裝它吧!

作者/攝影  偉和
時間  2小時(視網路速度而定)
成本 軟體安裝免費
難度 * *
材料表
  • 電腦(Windows系統)


1.前往官網(http://www.mouser.tw/multisimblue/)往下找到「Download Lastest Version」點擊

2.填寫National Instruments(以下簡稱NI)表單,在前一篇有提到Multisim BlueMouserNI合作共同推出的軟體,然後Multisim Blue存放在NI的空間中,所以我們需要填寫表單才能進入下載區

3.點擊「Download MultiSIM BLUE 14.0 (615MB)」鈕開始下載「下載軟體」

4.下載完畢後執行軟體,這才開始下載Multisim Blue,此步驟約花20分左右(視網路速度而定)

5.下載完畢後點擊「Open

6.點擊「確定」,這對話框表示說會解壓縮檔案並且會存放在硬碟中,你可以在安裝完畢後將此資料夾刪除

7.點選「Unzip」解壓縮

8.解壓縮完畢後,點選「Install NI Multisim Component Evaluator 14.0」

9.點選「Next」,這是選擇安裝路徑,建議使用預設路徑就好

10.點選「Next」

11.等待安裝

12.安裝完畢,點選「Next」

13.點選後會自動開啟Multisim Blue Launcher

14.點選左下角的「Download Parts」

15.等待下載完畢

16.下載完後點選右上方的「Launch Multisim」即可看到Multisim Blue的環境了~