Bordonau Farrerons, José

Méndez Ferrés, Àlex

Peracaula Roura, Joan

UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC

EINES CAD PER A CIRCUITS D'ELECTRONICA DE POTENCIA: UN SISTEMA RELACIONAL DE BASES DE DADES Alex Méndez, Joan Peracaula, Josep Bordonau n aquest document es descriu un sistema de bases de dades que proporciona les dades necessitries al sistema de CAD, que és de Jitcil manteniment i consulta. Es pro posa un software que «envolta» a les bases de dades proporcionant un mode estructurat d'accés i modificació. INTRODUCCIÓ Tot sistema de CAD porta implementat un conjunt de bases de dades d'una certa complexitat, que permeten dissenys ajustats a les necessitats reals[3]. Normalment, els entorns complexes de CAD diferencien les bases de dades en dos tipus: - Bases de dades externes: aquelles que l'usuari utilitza, i que depenen de fets externs a les eines de CAD. Aquestes bases de dades han d' ésser consultables i modificables Iacilment pels usuaris. Fins i tot cal preveure utilitzacions d' aquestes bases de dades perpart d' eines alienes o usos diferents. Un exemple ho són les dades de cathleg d'un component, que depenen del fabricant i del distribuidor, i cal fer-ne un manteniment segons les variacions del mercat. -. Bases de dades internes: aquelles que els programes utilitzen per a treballar correctament. El manteniment d' aquestes bases de dades és gestionat pels mateixos USUARJ programes de CAD sense intervenció de l'usuari. Un altre cas, són les dades que es deriven de la persistencia deIs objectes que es generen en una implementació orientada a objectes, com és el cas de les eines CAD amb les que es treballa. Aquestes bases de dades Alex MendezFerrés és Enginer Industrial des de 1992. Participa en diversos projectes de recerca en el Dept. d'Eng. Electrónica de la UPC. Actualment gaudeix d'una beca de F.I. de la Generalitat de Catalunya. Les seves arees d'interés són el modelat, simulació i disseny de entorns de CAD de convertidors electrónics de potencia i deis seus sistemes de control. loan Peracaula Roura és Catedratic del Dept. d'Eng. Electrónica de la UPC des de 1971. Ha estat Director Tecnic d'ASEA iAEG, Director del Centre Nacional de Microelectrónica del CSIC i Director de 1'E.T.S. d'Enginyers Industrials de Barcelona. Actualment és responsable del programa de doctorat d'Eng. Electrónica. Les seves arees d'interes són el disseny, modelat i simulació.de convertidors electrónics de potencia, deis seus sistemes de control i les seves aplicacions. losep Bordonau Farrerons es Pro! Titular del Dept. d'Eng. Electrónica de la UPC des de 1990. Premi extraordinari de doctorat de la Upc. Actualment és sots-director de recerca del Dept. d'Eng. Electrónica de la UPC. Les seves arees d'interes són el disseny, modelat, simulació de cClrlvertidors electrónics de potencia, deis seus sistemes de control i les seves aplicacions . • BRANCA D'ES.TUDIANTS DE L'IEEE DE BARCELONA són accesibles al programador i als propis programes donat que doten d'experiencia i de historics tant al programador com als programes. De foma opcional es poden fer accesibles al propi usuari si es considera que pot BASE DE DADES Externes EINES DE CAD Internes aprofitar aquesta informació per a millorar els dissenys. Aquest document es refereix exclusivament a les bases de dades extemes del sistema de CAD, en part per limitar les dimensions d' aquest document, i en part per que les bases de dades internes encara s' estan desenvolupant (requereixen que la maj or part del sistema de CAD estigui finali tzat). SBDR Després d 'haver estudiatles necessitats del sistema, es va determinar que amb un sistema de bases de dades relacionals s'acomplien els requeriments del sistema de CAD pel que feia a les bases de dades extemes[l]. És per aixo, que en la resta del document el sistema de 25 base de dades extem sera referit com a SBDR (Sistema de Bases de Dades Relacionals.). Al llarg de la investigació, apategueren dues propietats que més endavant podran ésser implementades (si el Sistema d'Eines així ho requereix): - Incorporació de SQL en les tasques del configurador per tal de facilitar el manteniment del SBDR segons els canvis en el mercat deIs components[2]. - Lligam amb les bases de dades internes per tal de registrar en forma de dades facilment accesibles pels usuaris els resultats de les persistencies deIs objects intems, convertint en expert eISBDR. De moment aquestes dues prestacions no han estat afegides al disseny donat que encara no són necessaries. Tanmanteix, el desenvolupament realitzat preveu que es puguin afegir més endavant, si fos necessario Com es pot veure, el SBDR és un disseny c1arament orientat a les necessitats de l' usuari, que com a usuari mateix o com a configurador (veure clients més endavant, pot fer-ne un manteniment senzill o inc1ús una utilització independent del sistema d'eines proposat, com més endavant s'explica en aquest document. ESTRUCTURA DEL SBDR Com a parts integrants deIs SBDR (Sistema de Bases de Dades Relacions per a les bases de dades extemes del sistema de CAD que estem desenvolupant) podem considerar: - Les bases de dad es externes necessaries. Bases de dades que a la vegada estan dividides en dos grups (Sbdr 1 i Sbdr 2), atenent a les proxirnitats respecte als dos clients fonamentals: el software de CAD i els usuaris del sistema de CAD. - Les eines que les envolten. Hi ha un conjunt de programes que proporcionen el interface adient en cada cas, i protegeixen la integritat deIs sistema de dades en front de les accions deIs usuaris i deIs configuradors (aquells que s' encarreguen del mantenirnent de 26 B ases de D ades 1 Selecctor 2 Models 3 Sinonims 4 Electrónica 5 Física les bases de dades). - EIs clients que les fan servir. El terme client té un sentit aquí for9a ampli, i més tenint en compte que com s'explicara més endavant i donada la implementació adoptada, el programador mateix es considera un client. El Sistema de Bases de Dades Relacionals, comja s'ha esmentat, a la practica té dues parts identificades com SBDR 1 i SBDR 2 . Aquesta divisió augmenta l' eficacia del sistema, i afavoreix la integritat de les dades. Aixo ha estat observat des del funcionament practic de les bases de dades, on s'ha vist c1arament que els usuaris fan servir un conjunt de dades c1arament diferenciable de les dades que requereix el sistema de CAD: Sbdr 1. En aquest grup hi són les bases de dades relacionades més directament amb l'usuari. Aquestes bases de dades són les que permenten a l'usuari aprofitar la seva experiencia per tal de guiar al sistema de CAD cap a la solució buscada. Sbdr 2. En aquest grup hi són les bases de dades relacionades més directament amb el sistema d' eines. Aquestes bases a b c d e f Utilitab Manteniment SBDR 1 Interface SBDR 1 Identificador Manteniment SBDR 2 Extractor Parametres Simulació E xtr actor Par ametres Analisi de dades són les que permeten al sistema d'eines extreure les dades adecuades per a realitzar les simulacions i els analisis adients per a trobar el disseny buscat. EIs dos subsistemes estan lligats de forma directa pel sistema relacional i de forma indirecta per una eina anomenada identificador que preserva la integritat del sistema. Es per aixo que un usuari expert que volgués accedir a Sbdr ho pot fer igualment, com si es tractés de Sbdr 1. La divisió entre Sbdr 1 i Sbdr 2 és a efectes informatics, per augmentar integritat i eficacia. CLIENTS DEL SBDR Hi ha quatre tipus de clients del sistema: programador, configurador, el software i els usuaris del sistema de CAD. Cada client té un nivell d' accés i un interface diferent. El fet que hi hagin quatre tipus de c1ients pel SBDR és una necessitat donades les dimensions del disseny i les característiques especials del sistema de CAD que s' esta desenvolupant. Client Programador: Prioritat 1 o BURAN N°6 DICIEMBRE 1995 maxuna. El programador es qui fa la implementació del software i per tant es qui té el nivell d'accés més elevat. En aquest nivell les bases de dades queden totalment obertes a la seva modificació. Tanmateix aquestes modificacions segons com es realitzin poden afectar als lligams amb les bases de dades internes. Es per aixo que aquest tipus de modificacions només siguin a l' abast de qui coneix perfectament la implementació práctica. Pot semblar estrany que el programador es consideri un client més del SBDR pero aixo haestatfetper preveure una de les característiques que potser més endavant siguin incorporades: ellligam amb les base de dades internes. Aquests lligams, que enmagatzemen informacions sobre les histories deis dissenys i sobre els objectes i procesos generats durant els dissenys realitzats pels usuaris, poden fer veure utilitat, eficiencia i modificacions a les eines que es van desenvolupant. Cllent Conflgurador: Prioritat 2.EI configurador és un usuari avan<;at que té coneixements sobre el funcionament extern del conjunt d' eines i que per tant pot modificar els continguts de les bases de dades sense que aixo afecti al sistema d'eines. Les modificacions es poden fer amb eines generals externes, donat que el format de les bases de dades es compatible amb DBASE IV. Tanmateix, es proporcionen eines especialitzades per a realitzar aquestes modificacions per tal que aquestes no afectin el funcionament global del sistema d' eines. CllentEinesde CAD: Prioritat 3.Les eines de CAD poden accedir a les bases de dades externes a partir d" altres eines especialitzades anomenades també classe d'utilitats). En general, les operacions habituals seran de lectura, donat que en aquest tipus de base de dades, el manteniment el fara el client configurador i les dades propies deis procesos, com ja s'ha explicat, pertanyen a les bases de dades internes. Cllent Usuari: Prioritat 4 o llÚ-nirna. El client usuari o usuari del sistemad' eines potaccedirdirectament al sistema de base de dades. En general aquest accés estara limitat a operacions de lectura i només podra efectuar modificacions en casos especials. D' aquesta forma queda garantida la integritat de les bases de dades en front l'usuari inexperto EINES INTEGRANTS DEL SBDR Les eines o programes que envolten al sistema de bases de dades integrants del SBDR són les que es descriuen tot seguit i es poden esquematitzar segons mostra el grafic que es mostra en aquest apartat. Manteniment del SBDR 1. Aquesta és l' eina especialitzada dissenyada per tal que el configurador faci el manteniment de la base de dades. El configurador pot fer el manteniment igualment, sense fer servir aquesta eina, pero en aquest cas la intergritat de SBDR 1 no queda garantida. Malgrat tot la integritat de SBDR 1 no es crítica pel funcionament del Sistema d'Eines. Interface del SBDR 1. Amb aquesta eina l'usuari pot realitzar les consultes que consideri adients en SBDR, independentment del • BRANCA D'ESTUDIANTS DE L'IEEE DE BARCELONA sistema d'eines. La idea principal es que SBDR 1 pugui emprar-se per altres aplicacions i per altres eines diferents de la que aquí es desenvolupa. Identificador del SBDR 1. Aquesta és l' eina especialitzada dissenyada per comunicar i fer tasques adicionals sobre SBDR 1 i SBDR 2. Aquest eina suposa un enlla<; i un vigilant que s' encarrega de controlar les interaccions "entre els dos subsistemes. Manteniment del SBDR 2. Aquesta és l' eina especialitzada dissenyada per tal que el configurador faci el manteniment de la base de dades. El configurador pot fer el manteniment igualment, sense fer servir aquesta eina, pero en aquest cas la intergritat de SBDR 2 no queda garantida. En aquest cas pero, la integritat de SBDR 2 sí que pot afectar al funcionament correcte de les eines, pel que l'usuari hauria de fer servir aquesta eina, a diferencia del cas del Manteniment de SBDR 1 Extractor de parilmetres de simula ció. Aquesta es l' eina especialitzada que fa servir el Sistema d'Eines de CAD per a extreure tots aquells parametres deis components que calguin per a fer simulacions acurades. Extractor de parametres d' Analisi. Aquesta es l' eina especialitzada que fa servir el Sistema d' Eines de CAD per a extreure tots aquells parametres deis components que calguin per afer analisis que calguin en el sistema de CAD proposat.Aquesta eina és la "que permet una interacció més lliure entre el Sistema de CAD i SBDR. BASES DE DADES INTEGRANTS DEL SBDR Base de dades 27 Llibreria de Models. Aquesta base de dades de fet és una llibreria interna, que mostra en el diagrama la seva interconnexió real amb les bases de dades externes. Tanmateix, la seva descripció no es troba en aquest document d' ajuda, donada la seva condició de base de dades interna. l' envolta i que permet un interface a mida pels diferents usuaris que tindra i en garanteix la integritat, malgrat que els usuaris disposin de gran llibertat en el accés de dades, modificació i ús d'aquestes per eines alienes. -Téestructuratl'accésdedades en quatre nivells, atenent que es consideren quatre tipus d'usuaris: el programador, el configurador( un usuari expert), els programes de CAD i els usuaris els programes. - Permet la incorporació de lligams amb les bases de dades del sistema de CAD per tal de reflectir l' experiencia en els procesos en el sistema de bases de dades accesibles directament als usuaris. I USUARI I - Les bases de dades integrants han estat dividides en dos grups per tal d'optirnitzar l'ús d'aquéstes: Sbdr 1 i Sbdr 2. Aquesta divisió bé donada per la major proximitat d'unes dades als usuaris, i d'altres als programes de l'entom de CAD. C O N F ~ Jr=LB '\iP~ - L'accés deIs programes de CAD a aquestes bases de dades ha estat optimitzat amb interface especial orientat a objectes, peró admet també ANSI C. ~~ @ LB REFERENCIES [1] Date, C.J. Relational Database: SelectedWritings. MENLoPARK, CALlFORNIA: l~~~ ~ll I AnDISON WESLEY, 1986. [2] Date, c.J. An lntroduction to Database Systems. MENLO PARK, CALlFORNIA: An¡SONWESLEY, 1984. I SIST. CAD [3] Korth, Henry F., Database . System Concepts, NEW YORK: SPRINGER-VERLAG, 1985. IMPLEMENTA CIÓ DE SBDR La implementació de SBDR s'esta realitzant dins l' entorn Microsoft Windows 3.1, fent-lo compatible amb DBASE IV. Té un interface per a ésser utilitzat en C++ (orientat a objectes), encara que la implementació s'ha fet en ANSI C per fer funcions optimitzades de baix nivel1. CONCLUSIONS Ha estat descrit un sistema de bases de dades relacionals que proporciona les dades necessanes en un Sistema de CAD per a Electrónica de Potencia. Aquest Sistema de Bases de dades que per escurc;:ar s'ha anomenat SBDR té com a més destacades les següents característiques: - Té un sistema d' eines que 28 Base de dades Selector. Aquesta és la base de dades que permet a l'usuari escollir components reals, agrupacions de components reals o models teórics a partir de les prestacions electróniques i físiques (preu, volum, pes, fiabilitat, etc.). Aquesta base de dades es pot mantenir amb el nivell d'accés de programador o configurador, i la seva integritat no es gaire crítica pel Sistema de CAD. Exemple d' alguns deIs camps més importants en el cas deIs components condensadors: CAMP TIPUS LONG. INDEX RELACIO Referencia prrin. Caracter 16 SI SI Tipus condenso Caracter 32 NO NO Aplicacio prefer. Caracter 128 NO NO Rang de tensions Caracter 32 NO NO 1 ntervals Cap. Caracter 32 NO NO Tolerancia Cap. Caracter 32 NO NO 1 ntervalstemp. Caracter 32 NO NO Coef de perdues Caracter 32 NO NO Formaconstruc. Caracter 64 NO NO Preu Memo X NO SI Pes Float 12.4 NO SI Dimensions Caracter 32 NO SI Bitmap Caracter 128 NO SI BURAN N°6 DICIEMBRE 1995 Base de dades de models. Aquesta és la base de dades que pennet a l'usuari escollir components reals, agrupacions de components reals o models teorics a partir de la seva modelació orientada a simulacions. Aquesta base de dades es pot mantenir amb el nivell d'accés de programador o configurador, i la seva integritat no es gaire crítica pel Sistema de CAD. Exemple d '·alguns deIs camps més importants en el cas deis components condensadors: CAMP TIPUS LONG. INDEX RELACIO Reteréncia Model Caracter 32 SI SI TipusModel Caracter 64 NO NO IntoModel Caracter 128 NO NO BD Selectora Caracter 128 NO NO BDSinónims Caracter 128 NO NO BD Electrónica Caracter 128 NO NO BDFísica Caracter 128 NO NO BDModels Caracter 128 NO NO Base de Dades de Característiques Electroniques. Aquesta és la base de dades que pennet al sistema d' eines adquirir els parametres electronics deis components reals, agrupacions de components reals o models per a realitzar simulacions i aniüisis. Aquesta base de dades es pot mantenir amb el nivell d' accés de programador o configurador, i la seva integritat pot ésser crítica pel Sistema de CAD. Exemple d' alguns deIs camps més importants en el cas deIs components condensadors: CAMP TlPUS LONG. INDEX RELACIO Reteréncia principal Caracter 16 SI SI Capacitat N.P.F. 32 NO NO Factor de pérdues N.P.F. 32 NO NO CdeF Memo 32 NO NO Tensió Nominal N.P.F. 32 NO NO Tensió Lím. ac N.P.F. 32 NO NO Tensió Lím. dc N.P.F. 32 NO NO Tensióde Pic N.P.F. 32 NO NO l. Maxrms N.P.F. 32 NO NO l. Maxdc N. P. F. 32 NO NO ZdeF Memo 32 NO NO CdeT Memo 32 NO NO Temp.Límit N.P.F. 32 NO NO Reteréncia Model Caracter 32 SI SI Tolerancia Caracter 32 NO NO ClasseDIN Caracter 32 NO NO ClasselEC Caracter 32 NO NO • BRANCA D'EsTUDIANTS DE L'IEEE DE BARCELONA Base de Dades de Sinonims.Aquesta és la base de dades que pennet a l'usuari escollir components reals, agrupacions de components reals a partir de les denorninacions comercials deIs mateixos. Aquesta base de dades es pot mantenir amb el nivell d'accés de programador o configurador, i la seva integritat no es gaire crítica pel Sistema de CAD. Exemple d' alguns deIs camps més importants en el cas deIs components condensadors: CAMP TlPUS LONG. INDEX RELACIO Ret. principal Caracter 16 SI SI Sinónim 1 Caracter 32 NO NO Fabricant1 Caracter 32 NO NO Distribuidor 1 Caracter 32 NO NO Sinónim2 Caracter 32 NO NO Fabricant2 Caracter 32 NO NO Distribuidor 2 Caracter 32 NO NO Sinónim3 Caracter 32 NO NO Fabricant3 Caracter 32 NO NO Distribuidor 3 Caracter 32 NO NO Sinónim4 Caracter 32 NO NO Fabricant4 Caracter 32 NO NO Distribuidor 4 Caracter 32 NO NO Sinónim5 Caracter 32 NO NO Fabricant5 Caracter 32 NO NO Distribuidor 5 Caracter 32 NO NO Bases de dades de Característiques Físiques. Aquesta és la base de dades que permet al sistema d'eines adquirir els parametres electronics deIs components reals, agrupacions de components reals o models per a realitzar simulacions i analisis. Aquesta base de dades es pot mantenir amb el nivell d'accés de programador o configurador, i la seva integritat pot ésser crítica pel Sistema de CAD. Exemple d' alguns deIs camps més importants en el cas deIs components condensadors: CAMP TIPUS LONG INDX REL. Ret. principal Caracter 16 SI SI Forma constr Caracter 32 NO SI Dimensions Caracter 32 NO SI Pes Caracter 32 NO SI Preu unitari Memo X NO SI Preu adicional1 Memo X NO NO Preu adicional2 Memo X NO NO Fabricant Caracter 32 NO SI Distribuidor Caracter 32 NO SI Pla9 Entrega Caracter 32 NO NO MTBF Memo X NO NO Classe AntihumatCaracter 32 NO NO Envelliment Memo X NO NO Constant Term. 1 N.P.F. 32 NO NO Constant Term. 2N.P.F. 32 NO NO Btimap Caracter 128 NO SI Icon Caracter 128 NO SI Cursor Caracter 128 NO SI 29 

Eines CAD per a circuits d'electrònica de potència : un sistema relacional de bases de dades

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC

UPCommons