برد الکتریکی یک قطعه سخت‌افزاری است متشکل از صفحه‌ای با طراحی خاص که ماده خام آن از موادی مانند تفلون، فلکسیبل، فایبرگلاس و... ساخته شده و روی این صفحه قطعاتی نظیر خازن، مقاومت و آی‌سی سوار شده است. برد الکتریکی یا برد مدار چاپی (Printed Circuit Board (PCB)) در تجهیزات الکترونیکی و برقی بسیار کاربرد دارد. در ساختار بردهای الکتریکی، در اصل به جای سیم‌هایی که وظیفه انتقال نیروی الکتریکی را دارند، از مس استفاده شده است و این خطوط مسی هستند که انتقال بار الکتریکی را بر عهده دارند. برای طراحی و چاپ این مدارات از نرم‌افزارهای مختلفی استفاده می‌کنند که یکی از بهترین آن‌ها، نرم‌افزار Altium Designer است. اگر شما از افراد علاقه‌مند به دنیای برق و الکترونیک هستید، دوره آموزش طراحی بردهای الکترونیک Altium Designer برای شما بسیار مفید خواهد بود.
فهرست مطالب
معرفی برد الکتریکی PCB
در مقاله راهنمای کامل دنیای بردهای الکتریکی: از صفر تا صد طراحی و ساخت مدار نیز خواندیم که PCB (printed circuit board)، همان فیبرهای مدار چاپی است و شامل بستری از صفحه می‌باشد که عناصر می‌توانند روی آن نصب و ارتباط داده شوند. یکی از مهم‌ترین توانایی‌های یک مهندس برق، توانایی تولید مدارهای چاپی یا PCB است.
بردهای مدارچاپی در اکثر دستگاه‌های الکترونیکی مانند کامپیوترها، تلویزیون‌ها و گوشی‌های هوشمند به کار می‌روند. این بردها انواع مختلفی دارند از قبیل یک‌لایه، دو لایه و چندلایه که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی دارند و در این مقاله به آن‌ها خواهیم پرداخت.
انواع برد الکتریکی
دسته‌بندی‌های مختلفی برای بردهای الکتریکی وجود دارد که رایج‌ترین آن، بردهای الکتریکی بر اساس تعداد لایه‌های آن است که شامل این موارد می‌شود:
- برد الکتریکی تک‌لایه: این برد از یک لایه نازک مس ساخته می‌شود و قطعات الکتریکی در یک طرف آن سوار می‌شوند. این برد الکتریکی ساده و مقرون‌به‌صرفه می‌باشد.
- برد الکتریکی دو لایه: این برد، برخلاف برد الکتریکی تک‌لایه، از یک لایه مس در دو طرف برد ساخته شده است و قابلیت مونتاژ قطعات الکتریکی در دو طرف آن تعبیه شده است.
- برد الکتریکی چندلایه: این مدل برد از چندین لایه مس تشکیل شده است و جزو پرکاربردترین انواع بردهای الکتریکی در صنایع الکترونیکی، برقی، هوافضا، پزشکی و... می‌باشد.
کاربردهای بردهای الکتریکی در صنایع مختلف
شاید شما نیز تصور می‌کردید که بردهای الکتریکی فقط در صنایع الکترونیکی و برقی کاربرد دارند، اما حوزه استفاده آن‌ها شامل علوم بیشتری است. در این جدول به اختصار به بعضی از کاربردهای کلیدی بردهای الکتریکی در زمینه‌ها و رشته‌های مختلف می‌پردازیم:
|
رشته |
کاربرد بردهای الکتریکی |
|
مهندسی کامپیوتر |
ساخت MotherBoard برای اتصال قطعات اصلی کامپیوتر مانند CPU و RAM |
|
مهندسی پزشکی |
دستگاه‌های تشخیصی (مانند دستگاه ECG) و بردهای سیگنال‌گیر از ایمپلنت‌های پزشکی |
|
مهندسی هوافضا |
بردهای ناوبری و GPS، سیستم‌های کنترل پرواز برای کنترل بالها، ملخ‌ها و سطوح کنترلی هواپیما |
|
مهندسی مکانیک |
سنسورهای دما و فشار در ماشین‌آلات، سیستم‌های کنترل الکترومکانیکی |
|
رباتیک |
بردهای کنترل حرکت، بردهای پردازش مرکزی، بردهای ارتباطی |
|
مهندسی الکترونیک و برق |
رادیو، تلویزیون، تلفن همراه، اینورتر، آسانسور و ... |
اجزای تشکیل دهنده بردهای الکتریکی
بردهای الکتریکی متشکل از اجزای گوناگونی هستند که هر کدام وظیفه‌ای خاص را بر عهده دارند. اجزای تشکیل دهنده یک برد الکتریکی با توجه به نوع و مدل آن متفاوت است اما رایج‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- باتری (Battery): وظیفه باتری فراهم آوردن ولتاژ برای یک برد الکتریکی است.
- خازن (Capacitor): وظیفه این قطعه نگهداری و جا دادن بار الکتریکی را دارد.
- مقاومت (Resistor): وظیفه اصلی مقاومت مدیریت جریان الکتریکی و کنترل کردن آن می‌باشد.
- سوئیچ (Switch): وظیفه آن باز یا مسدود کردن جریان است.
- دیود (Diode): این قطعه وظیفه اجازه دادن یا مسدود سازی جریان الکتریکی از یک جهت به جهت دیگر را دارد.
علاوه بر این قطعات، برد الکتریکی شامل اجزای دیگری مانند سلف (Inductor)، ترانزیستور (Transistor)، منبع تغذیه (Power Supply) و فیلتر (Filter) نیز می‌شود که در دوره آموزش طراحی مدارات الکتریکی به طور جامع با آن‌ها آشنا می‌شوید.
نرم‌افزار طراحی مدارهای الکترونیکی Altium Designer
Altium Designer نرم افزاری قدرتمند برای طراحی مدارات الکترونیکی است که به شما این امکان را می‌دهد تا PCB مورد نظر خود را به صورت حرفه‌ای پیاده‌سازی کنید. توانایی تولید مدارهای چاپی یا PCB یکی از مهم‌ترین مهارت‌های یک مهندس برق است. از مزایای این نرم‌افزار می‌توان به دسته‌بندی مناسبی از کتابخانه‌ها اشاره کرد که با صرف زمان کوتاهی می‌توانید قطعه مورد نظر را پیدا کنید.
با استفاده از PCB Rules در طراحی مدار چاپی در نرم‌افزار Altium Designer قوانین مختلفی را تعریف کنید تا از بروز خطا جلوگیری کرده و در نهایت بتوانید یک مدار استاندارد طراحی کنید. بنابراین اگر دانشجوی رشته‌های مرتبط با بردهای الکترونیکی هستید یا خواهان ورود به بازار طراحی و تفسیر بردهای الکترونیکی می‌باشید، دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان را از دست ندهید. این دوره‌ها با رویکردی کاربردی طراحی شده‌اند تا به دانش پژوهان در ارتقای مهارت‌های مورد نیاز صنعت و بازار کار کمک کنند.
ویژگی‌های نرم‌افزار Altium Designer
نرم افزار Altium Designer دارای امکانات متعددی است که به شما کمک می‌کند تا طراحی‌های خود را به بهترین نحو انجام دهید، از جمله:
- طراحی و شبیه‌سازی نقشه‌ها
- ساخت المان‌های مختلف
- مسیریابی دستی و خودکار فیبر مدار چاپی
- محیط‌های سه بعدی
- ترسیم طرح به صورت چند بعدی
جمع‌بندی
در این مقاله به معرفی بردهای الکتریکی، انواع، اجزای مختلف، کاربردها و روش طراحی آن‌ها پرداختیم. با توجه به کاربردهای قابل توجه بردهای الکتریکی در انواع و اقسام دستگاه‌ها و سامانه‌ها که بعضی از آن‌ها به صورت روزمره و بعضی از آن‌ها در شرایط خاص استفاده می‌شوند، مهارت طراحی بردهای الکتریکی برای دانشجویان و افراد شاغل در حوزه‌های مهندسی یک ضرورت مهم است. علاوه بر این، با توجه به روند صعودی تقاضا برای ساخت و به کارگیری بردهای الکتریکی، اهمیت آن در سال‌های پیش رو بسیار بیشتر نیز خواهد شد.
نویسنده: رضا صفایی، کارشناس مدیریت صنعتی
