Circuitjs 虚拟电路实验室--一款 web 在线电路模拟器应用简介

Circuitjs 虚拟电路实验室是一款 web 在线电路模拟器, 可以在浏览器上仿真地模拟各种 模拟 或 数字 的电路, 用户无需安装各种软件, 生成的电路也可以保存下来, 以及便捷地通过在线方式分享给其它用户.

访问地址

下述地址我部署的一个版本: https://exp.xiaogd.net/circuitjs1-zh/circuitjs.html

此版本的特色是界面翻译成中文时尽量保留了英文, 因此在某些地方显示时可能有点拥挤, 除此之外, 与其它纯英文或纯中文的版本功能上并无差别.

使用简介

点击前述地址即可打开首页:

circuitjs 首页

默认情况下, 会给出一个示例的 LRC 电路.

另一个数字电路示例:

另一个我制作并分享的数字电路的示例参见: 三位(3 bit)二进制加法虚拟电路示例

打开效果如下:

在线可互动操作的三位(3 bit)二进制加法虚拟电路示例图

创建新的空白电路

默认给出的示例电路只是起一个演示作用, 如果你要创建自己的电路, 可以点击 菜单--电路--空白的电路 从而打开一个新的空白电路.

circuitjs 新建空白电路

当然, 你也可以通过拖动鼠标选中全部组件, 再按 Delete 全部删除它们.

添加组件

清空默认的示例电路后, 可以通过 菜单--绘制 菜单添加自己想要的组件.

下面以添加一个继电器为例, 通过点击 菜单--绘制--无源元件--添加继电器 后便处于添加继电器状态, 此时的鼠标光标变为十字光标"+"形状:

circuitjs 添加继电器

此时只要在空白处按住鼠标左键不放拖动鼠标, 即可在面板上添加一个继电器:

circuitjs 添加继电器

如果是横向拖动便放置一个横向排列的继电器, 纵向拖动就放置一个纵向排列的继电器

注意: 根据自己所需的组件宽度和高度决定释放的时机. 当然, 拖放完成后依然可以继续调整宽度或高度.

连续添加组件

选择添加组件后, 系统默认即是连续添加, 因此添加一个组件后, 继续处在添加该组件状态, 用户可以继续拖动以添加更多的类似组件.

鼠标光标继续处在十字光标"+"形状

退出添加状态

如不再需要继续添加组件, 可以通过按 Esc 键退出添加状态.

此时光标回到默认的状态(选择组件状态)

快捷键

对于常见组件, 反复通过菜单去选择也是比较繁琐的, 系统考虑到这一点, 也为那些常用组件添加了快捷键.

点开菜单时, 位于菜单右侧的那些字母即是对应的快捷键, 如下图所示:

circuitjs 菜单快捷键

用户通过按某个对应的快捷键, 即可快速处于添加所对应组件的状态.

下面是一些常用组件及相应的快捷键:

  • ESC : 退出组件添加状态(回到选择组件状态)
  • w : 导线(wire)
  • r : 电阻器(resistor)
  • s : 开关(switch)
  • R : 继电器(Relay)
  • v : 二端口直流电压源(voltage source, 2-terminal)
  • V : 单端口直流电压源(Voltage source, 1-terminal)
  • g : 接地(groud)
  • l : LED 灯
  • t : 文本(text)
  • i : 逻辑输入(logic input)
  • o : 逻辑输出(logic output)
  • 1 : 非门
  • 2 : 与门
  • 3 : 或门
  • 4 : 异或门
  • @ : 与非门
  • # : 或非门

注意: 快捷键是区分大小写的.

比如, 继电器的快捷键是大写的 R, 因此需要按 Shift + R 来激活; 如果是小写的字母则单按对应键即可.

更多的组件快捷键以及那些与拖动等相关的组合快捷键, 用户可以在菜单中找到相应提示.

还可以通过 菜单--选项--快捷键... 查看所有快捷键, 分配新的快捷键或调整现有的快捷键.

自动吸附及对齐特性

为了方便对齐及准确连接线路, 拖动或拉长(缩短)组件时, 移动或变长变短的距离总是以某个固定值的整数倍离散地变化, 并自动吸附到最接近的一个位置上.

这为连线带来了方便, 只要拖动到大概的连接点位置并释放, 线路即能准确地连接起来.

移动组件时也能够更方便地对齐.

连接电路的一些小技巧

为快速连接组件, 添加组件或导线时, 把鼠标的光标置于待连接组件或导线的连接点上, 然后按住左键开始拖动, 而释放时光标的位置位于另一个连接点上, 则拖动结束后两个连接点即已与新添加的组件或导线连接上.

选择, 调整及移动

处于选择状态时, 单击某个组件可选中对应组件.

注意: 如果处在添加组件状态, 须先按 Esc 退出, 见前述描述.

也可以通过按住鼠标左键拖动形成一个选择框的方式选择多个组件.

按快捷键 Ctrl + A 可全选.

在组件上点击并按住不放移动鼠标(拖动), 即可移动组件.

在某些组件上, 选择某个端点上拖动, 则只是该端点位置改变, 另一端固定不动, 结果是组件(或其自带的连接线)被拉长, 缩短或是被旋转.

某些复杂的组件可能还有其它的控制点, 鼠标移上去后可显示出来, 拖动这些组件带来的变化根据具体组件情况而定.

另: 一些复杂组件可能不支持拉长, 缩短或旋转等操作.

放大与缩小

滚动鼠标滚轮可以放大或缩小整个画布.

或是通过 菜单--编辑--放大 及 菜单--编辑--缩小 实现.

欲回到原始的 100% 的大小(没有缩放), 通过 菜单--编辑--缩放100% 实现;

上述三个操作对应的快捷键为:

  • 0 : 缩放100%
  • - : 缩小
  • + : 放大

编辑属性

在组件上单击鼠标右键, 在弹出的快捷菜单上选择 编辑:

circuitjs 组件属性值编辑

在弹出的对应组件的属性窗口上, 显示了那些可以编辑的属性值, 调整相关值, 然后点击 确定 即可改变相应属性值:

circuitjs 组件属性值编辑

添加方框及文本

除了可以添加那些功能性的组件外, 你还可以添加一些说明性的文字及辅助装饰性的方框(虚线框).

具体例子见前述 三位(3 bit)二进制加法虚拟电路示例

通过 菜单--绘制--输出和标签--添加文本 可以添加文字

也可以通过快捷键 t.

通过 菜单--绘制--输出和标签--添加提示框 可以添加方框.

运行, 停止与重置

在界面右侧边栏上, 有相关功能性控制界面.

默认情况下, 即处在 运行 状态下.

点击 运行 / 停止 按钮, 可以停止实时模拟.

此时 运行 / 停止 按钮处于红色状态:

circuitjs 停止模拟按钮状态

如果先前电路还有电流等流动, 则此刻会处于停止状态.

再次单击 运行 / 停止, 则又开启实时模拟, 电流等又重新流动.

如果发现电流没有流动, 或是相关的灯等没有亮, 或是其它异常, 你可能需要检查导线是否连接良好, 对应的开关是否处于闭合状态等.

注: 通过 菜单--选项--显示电流 可以调整电流显示状态, 如果没有勾选, 则也不会显示电流的流动.

点击 "重置" 按钮可以将电路状态重置.

如果你发现电路模拟运行有异常, 你可以尝试重置看是否可以解决问题.

开关控制

单击开关可以改变开关的闭合状态.

断开时单击可以闭合开关; 闭合后再度单击又可以重新断开.

circuitjs 开关断开及闭合状态

另: 某些数字式逻辑输入组件(可以视作为电源与开关的综合体), 没有模拟开关的那种断开或闭合的图示, 但通常会有相应的文字提示, 点击相应文字切换其断开或闭合状态.

显示为 L(Low, 表示低电压) 或 0 表示断开;

显示为 H(High, 表示高电压) 或 1 表示闭合.

circuitjs 数字逻辑开关断开及闭合状态

也可以通过查看与之相连的导线的颜色判断其开闭状态. 导线颜色为高亮的绿色表示接上了电压; 反之, 处于灰白色则暗示没有接上.

另: 接地端总是灰白色.

示波器

画布下方为示波器, 可以实时显示组件的电流, 电压等值随时间的变化(波形).

点击每个示波器左下角的"齿轮"按钮, 可调出示波器设置窗口.

circuitjs 示波器 scope

如不需要示波器, 可以在"齿轮"按钮上鼠标右键, 然后在弹出的快捷菜单中选择"删除".

拖动示波器区域上方的横线可以调整示波器区域的大小.

注: 横线缺省不显示, 鼠标移动到示波器区域上方附近时, 会呼出该横线

保存, 导入, 导出及分享

电路画好后, 点击 菜单--文件--另存为, 在弹出的小窗口中, 点击文件链接可以将电路下载保存为一个本地的 txt 文本文件.

circuitjs 另存为 save as

点击 菜单--文件--打开, 然后选择一个先前保存的电路文件, 则可以将其打开.

导入, 导出与文件的另存为和打开类似, 区别在于, 你需要自行拷贝文件内容并转储.

点击 菜单--文件--导出图片 可以将画布中的电路作为 png 图片导出.

点击 菜单--文件--导出链接 可以生成一个分享链接地址, 你可以将此地址发给别人以分享你创建的电路.

注意: 导出链接时, 因为电路内容直接以转义的查询字符串的形式附在地址后面, 所以生成的链接地址可能会特别长.

另外一种分享的方式是使用一个可公开访问的互联网资源地址.

比如, 前述的 三位(3 bit)二进制加法虚拟电路示例 就是这样一种形式. 首先把电路另存为本地的一个文件, 然后上传至你的个人网站或网盘上, 并得到一个外部访问的地址.

比如像这样的: https://exp.xiaogd.net/static/circuit/c-3bit-adder-demo.txt

你需要测试在直接访问这个地址时, 浏览器能正确打开并显示这个文件的内容, 类似下图的例子:

circuitjs 分享的资源地址打开示例

然后你把这个地址取代下述这个分享链接模板上的 "{你的资源地址}" :

https://exp.xiaogd.net/circuitjs1-zh/circuitjs.html?startCircuitLink={你的资源地址}

最后形成类似下述的一个完整地址:

上述例子的最终结果是这样: https://exp.xiaogd.net/circuitjs1-zh/circuitjs.html?startCircuitLink=https://exp.xiaogd.net/static/circuit/c-3bit-adder-demo.txt

也即是资源地址作为查询参数 startCircuitLink 的值传递.

用户访问上述地址时, 应用会去对应的资源地址加载电路文件并显示.

注意: 你需要确保地址是可以公开访问到的.

比如你放在某些云盘应用上并分享时, 你作为登录用户是可以访问, 但其它人未必能访问.

问题及注意事项

最后说说使用过程中可能会碰到的一些问题及排解方式.

  1. 灯不亮

    • 如果你添加了一个灯, 却发现它不亮, 你需要检查连线是否正常, 开关是否闭合, 与之相连的电阻是否过大, 或者电源的功率(电压)是否足够, 另外则是灯本身的额定功率, 电阻等是否合适.
    • 在做数字电路相关模拟时, 使用 LED 灯即可; 如果你使用普通的灯, 则要注意其标称的功率及对应的电阻值是否合适(通过 右键--编辑 查看).
    • 此外, 灯还有 预热时间 和 冷却时间 等属性, 因此, 你合上开关后, 它可能过一阵子才逐渐变亮; 关闭时, 则是逐渐熄灭.

  2. 线的交叉点

    • 当两条导线十字交叉时, 如果上面没有一个实心的小圆点, 表明两条导线并没有连接在一起;
    • 只有有小圆点时, 才说明导线是彼此互连的.
    • 红点: 出现红点说明线路重叠, 但实际上没有连接到一起.

  3. 电流过大

    • 如果整体电路的电压, 电阻等配置不合理, 可能导致出现模拟的电流过大的情形, 此时下方的状态提示文字中可能显示"电流过大"之类的异常信息, 你需要检查并设置合适的值.

视频介绍

介绍视频: Circuitjs 视频

注: 请使用 PC 端浏览器观看, 手机端观看时音量似乎不太正常.

已知问题

新版本(2.4.2)在黏贴组件(或是"菜单--编辑--复制粘贴(Duplicate))时有可能会触发"居中电路"命令(并很可能导致缩放).

尽管这不会破坏你画的电路, 但还是可能会造成一些干扰或困惑, 特此说明.

反馈与联系

如果你在使用过程中遇到有问题, 可以在我的主页 肖国栋的i自留地 给出的书签链接中跟我联系及反馈.

当然, 不保证能解决你的问题~

关于 circuitjs 电路模拟器的介绍就到这里.

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