德州農工大學 (Texas A&M) 使用 NI Multisim 與 NI Ultiboard 進行產品開發教學

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"在電子與電訊課程中,我們選用全功能的工業級設計與分析工具,且能讓學生輕鬆融入學習過程;Multisim 與 Ultiboard 完全符合我們的需求。"

- Professor Jay Porter, Electronics and Telecommunications Engineering Technology, Texas A&M

The Challenge:
以工業級的軟體環境建構完整課程,讓學生能妥善準備將來的電子與通訊職涯;另需滿足下列需求 - 低價位、廣泛使用、易於學習,並能搭配教學方案。

The Solution:
透過簡單易用且廣為業界所接受的 Multism 與 Ultiboard 軟體解決方案,讓學生確實體驗設計流程。另針對大二時期提供多樣機會,可透過相關課程了解更多功能。

Author(s):
Professor Jay Porter - Electronics and Telecommunications Engineering Technology, Texas A&M
Professor Joseph Morgan - Electronics and Telecommunications Engineering Technology, Texas A&M

找到正確的工具

過去幾年來,我們發現業界正逐漸導向產品開發,並對學生強調企業家精神的概念。為了「實作」與「講課」之間的平衡,德州農工大學 (Texas A&M University) 的電子與通訊 (Electronics and Telecommunications,EET/TET) 專案,就特別強調產品開發的創新與整體性。

基於此方式,我們的課程轉而納入創新、電子製造、系統整合、專案管理、企業家精神等主題。我們讓 EET/TET 學生與商管學生組成團隊,針對現今的產業難題構思出相關產品,接著設計、開發、建構、測試、記錄出完整功能的原型。

在此流程的初期,我們必須根據電子產品與系統的開發情形,找出簡圖擷取、模擬、配置等工具。且軟體封包必須能擷取、模擬類比/數位簡圖,另要產生 Gerber 檔案以利製作印刷電路板 (PCB)。

在選用軟體組合時,我們曾評估過多款電子 CAD 封包。但最後選用了 MultisimUltiboard 的解決方案。我們早已掌握了數個軟體選用準則,如成本、產業是否廣泛使用、學習時間長短、是否適合教學活動等;最後發現 Multisim 與 Ultiboard 更能滿足下列需求:

  • 可相容於 NI LabVIEW - 已由產業廣泛採用的圖形化程式設計環境,可讓學生輕鬆測試並評估自己的原型
  • 接近許多工業級品質的電子 CAD 封包
  • 簡單易用、易學,並可靈活搭配產品而建構任何難度的課程
  • 擁有/支援多樣的工業裝置函式庫、多層 PCB 設計、客制化的設計規則檢查、可共用新的零件設計與腳位
  • 合理的佈署價位可達高成本效益

另有多項優點,如學術優惠價格、學生亦能自行負擔。而新的課程設計經驗,讓學生能進一步了解創新與企業家精神,亦可掌握工程與產品設計的原理。

 

用 Multisim 與Ultiboard 設計完整的課程

在課程加入 Multisim 與 Ultiboard 之後,我們迅速體認到接觸實際環境的重要性,並透過這些工具培養學生的熟練度。而且只要小組事先接觸過這些設計工具,就能建構出更專業的解決方案。目前有 8 組大二到大三的課程/實驗專案正使用 Multisim 與 Ultiboard,能確保學生未來的高階設計水準。

回到 2009 年的春季課程,我們在 Circuits Analysis II 課程中首次納入 Multisim 與 Ultiboard,即能明顯補足課堂理論與實驗經驗之間的落差。此課程讓學生能深入了解電子電路的概念,並縮短實驗時間。並進一步強化如應用電磁與類比電子的進階課程。

而學生在初階 Electronic System Interfacing 課程中,就首次用於實際設計專案。學生整合了類比、數位、通訊、微處理器的概念,建構出完整功能的 Modbus-based 智慧型感測系統。此課程可引導學生的設計過程,從概念性的系統層級設計,到測試、記錄完整功能的原型均含括在內。這些技巧再搭配 Multisim 的擷取/模擬、Ultiboard 的配置、LabVIEW 的測試/檢驗,將為學生提供無價的設計經驗,並提早準備將來的職涯發展。

 

學生的成功

相關設計流程讓學生進一步了解創新與企業家精神,並打下工程與設計的厚實基礎。而最近的設計團隊更展現了附加價值。FourTel 小組就設計了產品原型,並殺入校際性的 Ideas Challenge 競賽。FourTel 在超過 40 支競賽隊伍中脫穎而出,贏得 $3,000 元美金的獎金;該隊伍的創意,還讓休士頓地區的法律事務所願意提供專利法的諮詢服務。在發出暫時性的專利權之後,這間法律事務所正著手申請智慧財產權,以利往後的商業量產活動。

FourTel 團隊的成功,我們必須部分歸功於 Multisim、Ultiboard、LabVIEW 的標準設計、模擬、建構工具,並多虧這些軟體能於課程中垂直整合。讓學生在課程中重複實作,將可協助他們融會貫通,以利畢業之後的職涯。

Author Information:
Professor Jay Porter
Electronics and Telecommunications Engineering Technology, Texas A&M
Tel: 979-845-1459
porter@entc.tamu.edu

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