آموزش نرم افزارهای مهندسی برق (6 نرم افزار کاربردی)

نرم‌افزارهای مهندسی برق ابزاری کلیدی برای طراحی، تحلیل و شبیه‌سازی سیستم‌ها به شمار می‌آیند. با آشنایی با این نرم افزارها می‌توانید مسیر خود را برای ادامه یادگیری در مهندسی برق روشن نمایید. در این مقاله به شما چند نرم افزار کاربردی در گرایش‌های مختلف مهندسی برق معرفی خواهد شد تا بتوانید بهترین و مناسب‌ترین آن‌ها را برای آموختن انتخاب نمایید. 

چرا مهارت در نرم‌افزارهای مهندسی برق اهمیت دارد؟

از وظایف اصلی یک مهندس برق می توان به طراحی، توسعه، شبیه‌سازی، تحلیل و آزمایش تجهیزات و سیستم‌های الکتریکی اشاره کرد. کسب یک شغل با درآمد و جایگاه اجتماعی بالا در مهندسی برق به شدت مبتنی بر استفاده از نرم افزارهای شبیه‌سازی مختلف و مهارت‌های برنامه‌نویسی خواهد بود.اگر هنوز با گرایش‌های مختلف و بازار کار مهندسی برق آشنا نیستید، پیشنهاد می‌کنیم مقاله مهندسی برق چیست؟ را بخوانید. مهارت شما در مهندسی برق به نتایج زیر منجر خواهد گردید:

• افزایش کارایی و تحلیل سریع‌ نتایج
• کاهش خطاهای محاسباتی 
• شبیه‌سازی سیستم‌های الکتریکی و مدل‌سازی آن‌ها
•  پاسخگویی به نیازهای صنعت
• اختراع و ثبت نوآوری‌های جدید
• افزایش موقعیت‌های شغلی متناسب
•  توانایی رقابت در سطح بازار کار جهانی

ضرورت یادگیری نرم‌افزارهای مهندسی برق 

این روزها با پیشرفت سریع فناوری و ایجاد سیستم‌های جدید با ورود نرم افزارهای شبیه‌سازی و تحلیل متعددی نیز همراه خواهد بود و این سوال شاید پیش بیاید که رقابت مهندسی برق و کامپیوتر در بازار کار به چه سمتی می‌رود؟ لذا علاقه‌مندان فعال در مهندسی برق باید در حوزه‌ی یادگیری به صورت برنامه‌ریزی‌شده و تخصصی گام بردارند.

در زیر جدولی از آینده مهندسی برق و نرم ‌افزارهای مرتبط با آن و تأثیرات آن‌ها بر صنعت ارائه شده است:

در ادامه به بررسی این نرم ‌افزارها که در حال حاضر مخصوصا در ایران برای گرایش‌های مختلف مهندسی برق بهترین هستند می‌پردازیم و نحوه‌ی صحیح یادگیری آن‌ها را نیز بیان خواهیم نمود.

گرایش الکترونیک

میکروکنترلرهای ARM

میکروکنترلرهای (Advanced RISC Machine) ARM به عنوان ابزارهایی کلیدی در صنایع پیشرفته، نقشی اساسی در کنترل و مدیریت سیستم‌ها ایفا می‌کنند. برنامه‌نویسی میکروکنترلر ARM به نوشتن کدهای مخصوصی برای میکروکنترلرها اشاره دارد. این میکروکنترلرها که از عملکرد قابل قبولی برخوردار هستند، مصرف انرژی پایینی نیز دارند و در بسیاری از صنایع مانند الکترونیک مصرفی، اینترنت اشیا (LOT) و سیستم‌های embedded استفاده می‌شوند. در این برنامه به شکل تخصصی به برنامه‌نویسی میکروکنترلرهای خانواده STM32 پرداخته می‌شود که محصول شرکت STMicroelectronics هستند. این میکروکنترلرها با پایه‌ی معماری ARM Cortex-M برنامه نویسی شده اند.

برای انجام برنامه‌نویسی میکروکنترلر STM32 باید به زبان C یا C+ مسلط باشید و سپس از آن استفاده کنید. محیط‌های متنوعی نیز برای نوشتن این کدها وجود دارد از جمله:

• STM32CubeIDE
• IAR Embedded Workbench
• Keil MDK
• STM32CubeMX

آردوینو (Arduino) 

در دنیای امروز که رباتیک یکی از رشته‌های پرطرفدار و پرکاربرد محسوب می‌گردد، آردوینو از جمله پرکاربردترین میکروکنترلرهای موجود در پروژه‌های رباتیکی به شمار می‌رود. آردوینو یک پلتفرم الکترونیکی متن‌باز مبتنی بر سخت‌افزار و نرم‌افزار است. آردوینو در موسسه طراحی تعاملی ایوریا به عنوان ابزاری آسان برای نمونه‌سازی سریع، با هدف استفاده برای دانشجویانی بدون پیشینه در الکترونیک و برنامه‌نویسی، متولد شد. بردهای آردوینو قادر به خواندن ورودی‌ها و تبدیل آن به یک خروجی هستند. شما می‌توانید با ارسال مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها به میکروکنترلر روی برد، به برد خود بگویید که چه کاری انجام دهد. شما می‌توانید برای انجام این کارها، از زبان برنامه‌نویسی آردوینو و نرم‌افزار آردوینو (IDE) استفاده نمایید.

این میکروکنترلر به دلیل محیطی ساده و پیچیدگی کم معمولا در پروژه‌های دانشجویی یا پروژه‌های صنعتی کاربرد فراوانی دارد. پایه این میکروکنترلر AVR خواهد بود و قدرت پردازش مشابه آن را دارد. امروزه از آردوینو می‌توانیم به عنوان یک گزینه مناسب جهت طراحی و ساخت سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و خانگی، رباتیک، گجت‌ها و سرگرمی‌ها نام ببریم.

گرایش برق قدرت

اتوکد الکتریکال (AutoCAD Electrical)

نرم‌افزار AutoCAD Electrical تمام قابلیت‌های نسخه اصلی AutoCAD را دارد و علاوه بر آن، مجموعه‌ای کامل از ابزارها برای انجام کارهای مهندسی کنترل و برق قدرت را ارائه می‌دهد. از جمله امکانات اتوکد می توان به امکان ساخت مدار، شماره‌گذاری سیم‌ها و ایجاد فهرست مواد اشاره نمود. این نرم‌افزار امکان بررسی خطا را در لحظه می‌دهد و همچنین به تیم‌های الکتریکی و مکانیکی این امکان را می‌دهد که بر روی نمونه‌های دیجیتال ساخته شده با نرم‌افزار Autodesk Inventor همکاری کنند. همچنین به مهندسان کنترل کمک می‌کند تا زمان بیشتری را صرف نوآوری کنند و ساعت‌ها تلاش را صرفه‌جویی نمایند.

از جمله امکانات پیشرفته‌ای که در این نرم افزار مشاهده خواهید کرد می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• دارای ویژگی‌های طراحی الکتریکی برای ایجاد، اصلاح و مستندسازی سیستم‌های کنترل الکتریکی
• امکان ایجاد نمودارهای شماتیک و نقشه‌های الکتریکی با بهره‌گیری از ابزارهای تخصصی
• پیروی از استانداردهای سازگار در پروژه‌های صنعتی
• وجود کتابخانه‌ای با بیش از از بیش از ۶۵۰۰۰ داده برای پشتیبانی از استانداردهای AS، GB، IEC، IEC-60617، JIC، JIS، NFPA و IEEE.

پی ال سی (PLC S7-1200)

PLC S7-1200 (programmable logic controller) نوعی کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی است که توسط شرکت زیمنس تولید می‌شود و برای کنترل و اتوماسیون فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شود. یکی از رایج‌ترین پلتفرم‌های سری S7، S7-1200 است که از نظر فیزیکی کوچک است و با ورودی‌ها و خروجی‌های تعبیه‌شده ای قابل تشخیص است و برای قابلیت‌های سیگنالی قابل ارتقا است. نرم افزار TIA portal (TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION) به جهت برنامه‌نویسی کلیه تجهیزات کنترلی شرکت SIEMENS مانند PLC و HMI و SCADA استفاده می‌گردد. این نرم افزار به گونه‌ای طراحی شده است که به یک برنامه‌نویس اجازه می‌دهد برنامه‌های PLC، نمایشگرهای HMI و سیستم‌های کنترل حرکت و موتور را از طریق یک نرم‌افزار واحد طراحی کند.

شما می‌توانید در دوره آموزش پی ال سی شرکت نمایید تا در طول دوره علاوه بر آموزش نرم افزار سایر موارد مهم در کنترل و اتوماسیون مانند شبکه‌های صنعتی و آموزش ابزار دقیق هم به شما آموزش داده شود.

گرایش مخابرات

اف پی جی ای (FPGA)

برنامه‌نویسی (Field Programmable Gate Arrays) FPGA فرآیند ایجاد راه‌حل‌های محاسباتی است. که شامل برنامه‌ریزی و طراحی گیت‌ها است به طوری که مدار کاربردی باشد و نیازهای طراحان را برآورده کند. نرم‌افزارهای مربوط به FPGA یا مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر به مهندسان این امکان را می‌دهند که مدارهای دیجیتال را طراحی و شبیه‌سازی کنند. این نرم‌افزارها معمولاً شامل زبان‌های توصیف سخت‌افزار (HDL) مانند VHDL و Verilog خواهند بود. FPGA نوعی تراشه الکترونیکی است که می‌توان نوع کارکرد آن را بعد از تولید، برنامه‌ریزی نمود. FPGA ها برخلاف تراشه‌های معمولی این قابلیت را دارند که با استفاده از نرم‌افزار برای انجام وظایف بسیاری برنامه‌ریزی شوند.

شما با یادگیری این برنامه قادر خواهید بود:

• شبیه‌سازی و تحلیل عملکرد مدار را قبل از پیاده‌سازی را فرا بگیرید.
• با قابلیت پیکربندی و تغییر سریع طراحی‌ بر اساس نیازهای خود آشنا شوید.
• با کاربرد آن در صنایع مختلف مانند مخابرات، خودرو، پزشکی و نظامی کار کنید.
• برای تأیید طرح‌های سخت‌افزار دیجیتال بدون هزینه اولیه تولید آن‌ها را طراحی کنید.

در دوره‌ی آموزش FPGA می‌توانید سرفصل‌های کاملا متناسب با آموزش ابتدایی را مشاهده نمایید.

گرایش کنترل و ابزار دقیق

آموزش متلب (MATLAB)

متلب (MATrix LABarotary) محبوب‌ترین نرم‌افزار مهندسی برق در بین دانشجویان مهندسی برق محسوب می‌گردد. این نرم‌افزار در سال ۱۹۸۳ توسط شرکت Mathworks Inc عرضه شد. این نرم‌افزار با گذشت زمان تکامل یافته و به جامع‌ترین نرم‌افزار برنامه نویسی برای انجام محاسبات عددی، شبیه‌سازی‌های سیستم Dynamic، راه‌حل‌های جبری از طریق آرایه‌ها و ماتریس تبدیل شده است. شما برای انجام هر نوعی از محاسبات مانند پردازش سیگنال‌ها علاوه بر نوشتن کدهای به خصوص از امکانات آماده‌ی نرم افزار نیز بهره‌مند خواهید شد که برای قابلیت‌های مختلف می تواند به شما کمک کند و بهترین نتیجه را حاصل کند. شما با یادگیری متلب می‌توانید بسیاری از موارد زیر را انجام دهید:

• معادلات دیفرانسیل
• پردازش سیگنال
•  بهینه‌سازی
•  پیاده‌سازی سیستم خطی و غیر خطی
• محاسبات جبر خطی
• طراحی سیستم کنترل
•  شناسایی سیستم
•  برازش منحنی 
• پردازش تصاویر پزشکی

آینده مهندسی برق و نرم ‌افزارهای آن 

مهندسی برق در خط مقدم کمک به پیشرفت جوامع و صنعت است. با حضور مهندسین توانای این رشته بسیاری از نیازهای بشریت تامین می‌گردد. رشته‌ی مهندسی برق در حیطه‌های حمل و نقل، تامین الکتریسیته، ذخیره سازی انرژی، شبکه‌های هوشمند و مصارف درمانی کمک فعال بوده است و انتظار می‌رود تا سال 2030 این فعالیت به اوج برسد.

دانشجویان این رشته و یا حتی فارغ التحصیلانی که هنوز مسیر شغلی خود را انتخاب ننموده‌اند می‌توانند بعد از خواندن این مقاله و آشنایی با نرم افزارهای کاربردی، تصمیم خود را برای قدم گذاشتن در یکی از این حوزه‌ها قطعی کنند. کلید اصلی برای مهارت در این نرم افزارهای به ظاهر پیچیده شروع و استمرار به یادگیری است.

توصیه‌های کلیدی برای موفقیت در رشته مهندسی برق

مهندسی برق که حیطه‌ا‌ی پویا و چالش‌برانگیز است، نیازمند یادگیری مداوم و تقویت مهارت‌های سخت افزاری و یا نرم افزاری است. شما می‌توانید با رعایت نمودن مواردی که در ادامه بیان شده است مسیر خود را برای موفقیت در این رشته هموار سازید:

• یادگیری تمام درس‌های دانشگاهی و به خاطر سپردن اصول پایه‌ای
• شرکت در دوره‌های آموزشی موسسات معتبر 
• تسلط بر مبانی برق و الکتریسیته
• بالا بردن تجربه‌ی عملی با کارآموزی در شرکت‌های مربوط به برق 
• استفاده نمودن از تجربه‌های اساتید مجرب با شرکت در کارگاه‌ها و وبینارها
• شروع کردن به انجام پروژه‌های دانشجویی 

یکی از مسیرهایی که در اینجا برای شما پیشنهاد کردیم شرکت در دوره‌های آموزشی است. شما می‌توانید به دوره های مهندسی برق سری بزنید و تنوع بالای کلاس‌های آموزشی را مشاهده نمایید. این گروه آموزشی با بهره‌گیری از اساتید مجرب و ارائه‌ی مدرک معتبر فنی و حرفه‌ای در بستر آنلاین و حضوری به شما عزیزان امکان یادگیری با بالاترین کیفیت آموزشی را ارائه می‌دهد. از جمله دوره‌های مهم گروه آموزشی پارس پژوهان می توان به دوره‌های زیر در حیطه مهندسی برق اشاره نمود:

• دوره آموزش آردوینو
• دوره آموزش پی ال سی (PLC S7-1200)
• دوره آموزش میکروکنترلرهای ARM
• دوره آموزش متلب 
• دوره آموزش اتوکد الکتریکال 

سخن پایانی

این مقاله برای کمک به شما برای آشنایی با نرم‌افزارها و همچنین ایجاد یک مسیر شغلی قوی در مهندسی برق کمک می‌کند. شما با یادگیری این نرم افزارها می‌توانید چه در تحقیقات و چه در دانشگاه چه در ساخت اجزا و سیستم‌ها به عنوان یک مهندس حرفه‌ای وارد عمل شوید و با استفاده از علم و توانایی خود کسب درآمد کنید.

نویسنده: صالحه علی پور, کارشناس ارشد مهندسی پزشکی