آموزش طراحی برد الکترونیکی

امروزه دستگاه ها و تجهیزات الکترونیکی بسیاری در زندگی ما وارد شده اند و به آسان شدن امور مختلف کمک کرده اند. ساختار این دستگاه ها از پیچیدگی زیادی برخوردار بوده و قطعات الکترونیکی بسیاری در آنها به کار رفته است. برد مدار چاپی از جمله قطعات مهمی است که در انواع دستگاه های الکترونیکی، کیت های آموزشی و بردهای صنعتی به کار رفته است و در انواع مختلفی وجود دارد.

در واقع می توان گفت برد مدار چاپی شامل مجموعه ای بردهای الکتریکی بوده و از مزایای بسیاری برخوردار می باشد. یکی از مراحل مهمی که در ساخت بردهای الکترونیکی وجود دارد ساخت برد مدار چاپی یا pcb می باشد. چاپ مدار چاپی نیازمند مهارت و توانایی بالایی در این کار بوده و دقت و ظرافت بسیاری را لازم دارد. در این مطلب به معرفی مدار چاپی و انواع آن و همچنین آموزش ساخت مدار چاپی ( ساخت pcb ) پرداخته شده است.

برد مدار چاپی چیست؟

برد مدار چاپی که در لاتین به آن Printed Circuit Board (PCB) گفته می شود به مجموعه مدارهای الکتریکی گفته می شود که با استفاده مس لایه ای روی آن ها تشکیل و قطعات الکترونیکی مختلف مانند خازن، مقاومت، ترانزیستور و غیره بر روی آن مونتاژ شده است.

در واقع می توان گفت که در برد مدار چاپی این قطعات الکترونیکی با استفاده از شیارهایی که رسانا می باشند بر روی بستری غیر رسانا متصل می نماید. صفحه ای که به عنوان ماده خام برای ساخت این بردها مورد استفاده قرار می گیرد می تواند از مواد مختلفی مانند فایبر، تفلون، فلکسی بل، راجرز و غیره باشد.

pcbها می توانند یک طرفه و یا دو طرفه باشند به این صورت که در بردهای مدار چاپی یک طرفه تنها یک سمت برد از لایه مس تشکیل شده و در بردهای دوطرفه هر دو سمت برد را با لایه مس می پوشانند. سوراخ های روکش داری به نام VIAS در این صفحات وجود دارد که رساناها در لایه ها از طریق این سوراخ ها متصل می گردند.

آموزش طراحی برد مدار چاپی

برد الکترونیکی که با نام برد مدار چاپی یا PCB نیز شناخته می شود، نقش بسیار مهمی در عملکرد دستگاه ها و لوازم الکترونیکی دارد. در تعریفی ساده از برد مدار چاپی می توان گفت یک PCB مجموعه از مدارات و قطعات است که همه آنها بر اساس الگو و نقشه ای خاص، روی برد نصب و مونتاژ شده اند.

برای طراحی و ساخت برد الکترونیکی روش های مختلف مانند استفاده از لمینت، استفاده از اسپری positive ، استفاده از پرینتر لیزری، استفاده لتراست، دستگاه سی ان سی و برخی متد های دیگر پیشنهاد می شود. در مجموع  مهندسین برق و الکترونیک معتقدند قدرت یک دستگاه ارتباط مستقیمی به قدرت برد آن دارد. به همین منظور طراحی و ساخت بردهای الکترونیک مراحی دارد که باید به دقت و بر اساس علوم و فن مربوط به آن صورت پذیرد.

یکی از دوره های کاربردی و پرجمعیت در آموزشگاه پایتخت فناوری ، دوره آموزش طراحی برد الکترونیکی ست. کارآموزان با شرکت در این دوره با انواع اجزاء تشکیل دهنده بردها، خواندن مقادیر مولفه هایی چون جریان، مقاومت، ولتاژ و … ، روش شناسایی ic ها و ترانزیستورها به صورت تخصصی، طراحی مدارات تثبیت ولتاژ با استفاده از دیود زنر و آی سی های رگلاتور و … به صورت کامل آشنا می شوند.

آموزش طراحی مدارات الکترونیکی از پایه تا پیشرفته

یکی از شاخه های مهم در رشته مهندسی برق، گرایش الکترونیک، رشته طراحی برد است. طراحی برد که در واقع همان طراحی مدارات الکترونیکی ست تعیین کننده نحوه عملکرد و وظایف یک وسیله الکترونیکی ست. به بیان ساده تر، مهندس برق و الکترونیک، با استفاده از نرم افزارهای طراحی برد الکترونیکی، نقشه مدارات را آماده کرده و قطعاتی مانند ترانزیستورها، خازنها، مقاومت و … را بر اساس نقشه و آرایشی ویژه در کنار یکدیگر قرار می دهد.

در دوره ای ویژه طراحی مدارات الکترونیکی که در آموزشگاه پایتخت فناوری برگزار می گردد، کلیه دانش و مهارت های مورد نیاز در این حوزه، بصورت پایه تا پیشرفته توسط اساتید مجرب تدریس می شوند. استادان این آموزشگاه هر یک در حوزه فعالیت خود دارای مدرک تحصیلی مرتبط و سابقه کاری قابل توجه هستند. بنابراین شما می توانید با خیال از صحت اطلاعات مورد بحث در طی دوره، به کسب مهارت ها در این شغل بپردازید.

آموزش مجازی و آنلاین طراحی برد

دوره های آنلاین یکی از مباحثی ست که در این روزها بسیار ترند شده است. شیوع ویروس کرونا و پیش آمدن اوضاع قرنطینه بهانه ای شد تا مردم به این درک برسند که برای یادگیری لزوما به رفت و آمد و کلاس های حضوری نیازی نیست. البته که مجریان و عوامل نیز تلاش می کنند تا کیفیت دوره های مجازی را بالا ببرند تا افراد شرکت کننده بیشترین سود را از شرکت در آن ها ببرند.

یکی از خدماتی که آموزشگاه پایتخت فناوری با در نظر گرفتن رفاه حال مردم و علاقه مندان به یادگیری علم ارائه می دهد، برگزاری دوره های با کیفیت به صورت مجازی و آنلاین است. دوره مجازی و آنلاین طراحی برد یکی از این دوره هاست. کلاس آنلاین طراحی برد الکترونیکی مناسب برای کسانی ست که تمایل به یادگیری حرفه ای فنی و پردرآمد دارند اما برای رفت و آمد محدودیت دارند. مثلا شهرستانی های محترم که نمی توانند به راحتی به تهران رفت و آمد کنند؛ از طرفی آموزشگاه معتبر در شهر خود ندارند.

شرکت در کلاس آنلاین طراحی برد پایتخت فناوری مزیت هایی دارد که از مهم ترین آن ها می توان به صرفه جویی در وقت و هزینه هایی که باید برای رفت و آمد و شرکت در کلاس های حضوری صرف شود، داشتن ویدئوها و جزوات دوره که این خود امکان مرور چندباره مطالب را برای شما به وجود می آورد، استفاده از پشتیبانی نامحدود اساتید و کارشناسان حتی بعد از پایان دوره و دریافت مدرک فنی قابل استعلام و ترجمه اشاره نمود.

اجزای تشکیل دهنده برد مدار چاپی

لایه های برد مدار چاپی شامل بخش های مختلفی است که در صورتی که هر یک از این لایه ها وجود نداشته باشد امکان کار کردن برد وجود نخواهد داشت. این لایه ها شامل لایه FR4، لایه مسی برد، سولدر ماسک و سیلک اسکرین می باشد. لایه FR4 معمولا فیبر مدار چاپی شیشه بوده و به عنوان زیر لایه مورد استفاده قرار می گیرد و موجب استقامت ضخامت دادن به برد می گردد. بعد از این لایه، یک فویل نازک از مس می باشد که با استفاده از چسب و حرارت بر روی برد قرار داده شده است.

ضخامت این لایه مسی می تواند متغیر بوده و در PCB های مختلف دارای مقادیر مختلفی باشد. این لایه مسی در بردهای مدار چاپی دولایه در دو طرف برد قرار گرفته اند. بر روی لایه مسی لایه ای به نام سولدر ماسک قرار گرفته است که باعث می شود تا ترک های مسی از تماس پیدا کردن با لحیم و دیگر فلزات محافظت نماید. این لایه همچنین از چسبندگی لحیم نیز جلوگیری کرده و به کمک آن می توان نقاط صحیح را در مدار لحیم نمود.

در نهایت لایه ای سفید رنگ بر روی لایه سولدر ماسک قرار می گیرد که به آن لایه سیلک اسکرین گفته می شود و توسط آن اعداد و حروف ها و نمادهای مختلف بر روی برد چاپ می گردد. علاوه بر سفید می توان از رنگ های دیگری نیز برای این لایه استفاده نمود.

بهترین آموزشگاه طراحی برد الکترونیکی

کارآفرینان موفق معتقدند هر چقدر برای فاز آموزش زمان و هزینه در نظر گرفته شود، فرد می تواند کار خود را قوی تر و مسلط تر شروع کند. مشاغل فنی مانند طراحی برد الکترونیکی، کارهایی هستند که برای شروع قطعا لازم است تا شخص آموزش ببیند. شرکت در یک دوره آموزشی معتبر و با کیفیت، که در طی دوره حداکثر اطلاعات را به کارآموز منتقل کند، می تواند تعیین کننده درصد موفقیت وی در آینده کاری و بازار کار باشد.

برگزاری دوره آموزش طراحی برد توسط آموزشگاه پایتخت فناوری در بالاترین کیفیت استاندارد صورت می پذیرد. از سرفصل های تعیین شده برای این دوره گرفته، تا کارگاه ها و تجهیزات، روش تدریس به صورت عملی و تئوری، ابزار کار، مدت زمان دوره و سطح سواد و تجربه اساتید، همگی مطابق با استانداردهای سازمان فنی و حرفه ای کشور است.

علاوه بر این، کارآموزان بعد از اتمام دوره از سوی آموزشگاه مدرک فنی معتبر دریافت می کنند و  می توانند با استفاده از این مدرک و همچنین گرفتن مدرک فنی و حرفه ای، چه در ایران و چه در خارج از کشور در صورت مهاجرت، دارای کسب و کار خود شوند.

آموزش نرم افزارهای طراحی برد الکترونیک

همانطور که می دانید در پروسه طراحی بردهای الکترونیکی از نرم افزارهای مختلف برای طراحی شماتیک استفاده می شود. با استفاده از این نرم افزارها می توان فهمید برد دقیقا چگونه کار می کند و قطعات در کجا قرار می گیرند. بعد از اینکه شماتیک خود را ایجاد کردید، مهندس مکانیک طرح را بارگذاری می کند و نحوه قرار گرفتن آن در دستگاه مورد نظر را تعیین می کند.

در دوره آموزش طراحی برد آموزشگاه پایتخت فناوری، یکی از به روزترین و قوی ترین نرم افزارها در این زمینه، با نام Altuim Designer به کارآموزان آموزش داده می شود. در طی دوره هنرجویان با این نرم افزار کار می کنند و با کم استاد تمامی چالش های احتمالی را بررسی و حل می کنند.

علاوه بر این برای تحلیل و طراحی شبیه سازی مدارات الکترونیکی نیز نرم افزار قدرتمند NI Multisim تدریس می شود که به کمک آن می توانید شماتیکی قوی طراحی کنید. در طی روند ساخت و طراحی نیز با استفاده از AVR کدنویسی آی سی ها آموزش داده می شود که طبق نیاز، کارآموزان با قسمت های مختلف این نرم افزارها آشنا خواهد شد.

انواع روش های و لوازم ساخت مدار چاپی (pcb)

برای ساخت برد مدار پاپی و یا ساخت برد pcb می توان از روش های مختلفی استفاده نمود. یزخی از این روش ها بسیار ساده بوده و افراد غیر حرفه ای نیز قادر به انجام آن می باشند. اما برای برخی از مدارها که حساسیت بالایی دارند و در دستگاه های الکترونیکی حساس قرار می گیرند باید از روش های پیشرفته و دقیق و با استفاده از دستگاه های تخصصی استفاده نمود.

روش های مختلفی مانند استفاده از ماژیک ضد اسید، استفاده از لتراست، استفاده از چاپ لیزری و اتو، استفاده از چاپ لیزری و دستگاه حرارت دهنده، استفاده از اسپری پوزیتیو 20، استفاده از روش لامینت و استفاده از دستگاه CNC از جمله روش های تولید مدار چاپی می باشند که بسته به امکاناتی که فرد دارد هر یک می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

ماژیک ضد اسید

این روش روشی دقیق برای ساخت برد مدار چاپی نمی باشد و افراد مبتدی می توانند از این روش برای ساخت PCB استفاده نمایند. در صورتی که مایل به تولید تعداد زیادی برد در سطح انبوه می باشید این روش به هیچ وجه روش مناسبی نمی باشد و تنها برای افراد مبتدی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

برای انجام این روش در ابتدا باید یک فیبر مسی را به طور کامل تمیز و صیقلی نمایید، این کار می تواند توسط یک سمباده نرم انجام گیرد. ماژیک های ضد اسیدی در بازار وجود دارند که مخصوص ساخت مدار چاپی طراحی شده اند و پس از تمیز نمودن فیبر باید با استفاده از این ماژیک خطوطی که نیاز است را بر روی مس رسم کنید.

این کار باید با ظرافت بالایی انجام گیرد وغیر از ماژیک هیچ جسم دیگری نباید مس را لمس نماید و قبل از هر چیز باید مراقب دستان خود بود تا بر روی مس قرار نگیرد چرا که م تواند در مرحله اسیدکاری مشکلاتی را به وجود آورد. برای این که بتوان اندازه های واقعای را در فیبر به وجود آورد باید از یک شابلون استفاده نموده و با قرار دادن آن بر روی مس در کنار آن با ماژیک خط بکشید.

بعد از اتمام طرح مورد نظر باید فیبر به داخل اسید انداخته شود و تا بخش های اضافی مس در اسید از بین برود. پس از خارج کردن فیبر از اسید برد مدار چاپی آماده می باشد.

روش لتراست

این روش نیز از جمله روش ها غیر دقیق بوده و برای تولید انبوه مناسب نمی باشد. در ابتدا باید فیبر مورد نظر از هرگونه آلودگی با استفاده از سمباده عاری گردد. در ادامه باید با استفاده از لتراست خطوطی که مد نظرتان می باشند را بر روی فیبر رسم نمایید.

برای این کار می توانید ابزاری مانند خودکار را بر روی لتراست فشار داده تا خطوط به صورت کامل بر روی فیبر چاپ گردند. لتراست letraset در واقع همان حروف برگردان است که به جای حروف در آن از نقطه و خطوط مختلف استفاده شده است. در این روش نیز باید از تماس دست با مس خودداری گردد تا بتوان بدون وجود مشکل و اختلال در مرحله اسیدکاری، برد مورد نظر را تولید نمود.

پس از این که طراحی مدار به صورت کامل انجام گرفت می توانید آن را در داخل اسید انداخته و منتظر باشید تا قسمت های اضافی مس جدا شود.

پرینتر لیزری و اتو

این روش یکی از روش های آسان برای طراحی مدار چاپی می باشد که معمولا دانشجویان رشته الکترونیک در دانشگاه ها از این روش استفاده می کنند. برای انجام این روش نیاز به یک پرینتر لیزری می باشد که پودر موجود در کارتریج آن از جنس پلاستیک می باشد. فیبرهای مسی دارای سختی بسیار بیشتری نسبت به کاغذ می باشند و به همین دلیل ایجاد خطوط و علائم مختلف بر روی آنها به راحتی انجام پرینت بر روی کاغذ نمی باشد.

برای این که بتوانیم با استفاده از این پرینتر طراحی مورد نظر خود را روی فیبر انجام دهیم نیاز است تا در ابتدا بر روی کاغذی که قابلیت نشستن تونر بر روی آن وجود دارد مدار را چاپ کرده و پرینت بگیریم. بعد از آن با استفاده از اتو باید به تونر نشسته بر روی کاغذ حرارت داده و این طرح را به فیبر مسی انتقال دهیم. کاغذ گلاسه بهترین نوع کاغذ برای انجام این کار می باشد چرا که قابلیت جذب تونر را نداشته و مواد به طور کامل به فیبر انتقال داده می شوند.

رزولوشن طرحی که بر روی کاغذ گلاسه چاپ می شود باید 600 باشد. نیاز است تا در هنگام انتقال تصویر از کاغذ به روی فیبر، سطح فیبر به خوبی تمیز شده و هیچ گونه چربی و کثیفی در آن وجود نداشته باشد.

طرح رسم شده بر روی کاغذ گلاسه باید به صورت وارون و آینه ای بر روی فیبر قرار گرفته و سپس اتوی داغ بر روی آن قرار داده شود. اتو کشیدن نیز باید با دقت زیادی انجام شده و زمان آن نه کم و نه زیاد باشد تا طرح به صورت کامل بر روی فیبر بنشیند.

معمولا زمان 10 دقیقه برای اتو کشیدن کافی می باشد. در ادامه فیبر به همراه کاغذ چسبیده به آن باید در آب سرد قرار داده شود و کاغذ از آن جدا گردد. در ادامه با استفاده از اسید مدار چاپی که اسید کلرو فریک نام دارد باید قطعات اضافی مس جدا گردد و فیبر مسی بایستی در حدود 5 دقیقه داخل این محلول اسیدی قرار داده شود. پس از خارج کردن فیبر از اسید باید با آب سرد شست و شو داده شود و در انتها مدار چاپی آماده می گردد.

اسپری پوزیتیو 20

این روش نیز روشی ساده و مناسب برای پروژه های دانشجویی می باشد و با استفاده از یک اسپری به نام positive 20 و طلق ترانسپرنت صورت می گیرد. برای انجام این روش نیاز است تا در ابتدا فیبر مسی مانند روش های قبلی کاملا تمیز گردد. پس از آن در محیطی که عاری از گرد و غبار باشد باید با استفاده از اسپری پوزیتیو 20 بر روی سطح فیبر پوشانده شود.

فاصله اسپری از سطح فیبر باید 30سانتی متر بوده و با زاویه 45 درجه و کمی مایل اسپری گردد. بعد از آن باید مدت زمانی را در حدود یک الی دو روز صبر نمود تا فیبر خشک گردد. می توان با استفاده از دستگاه خشک کن فیبر نیز در مدت زمان سریع تری این خشک کردن را انجام داد.

در ادامه باید طرح مدار را با استفاده از چندین طلق ترانسپرنت که دارای قابلیت چاپ با پرینتر لیزری را دارند چاپ نمود. در مرحله بعد باید یک ظرف بزرگ را برداشته و در کف آن چند تکه فلزی و چند لامپ مهتابی و لامپ معمولی قرار داده شود و یک شیشه بر روی ظرف قرار داده شود. طرح چاپ شده بر روی شیشه قرار می گیرد و در ادامه فیبر از سمت سطح مسی نیز بر روی آن قرار داده می شود. با استفاده از یک جسم سنگین فیبر را به سمت شیشه و طرح چاپ شده فشار دهید و لامپ های درون ظرف را روشن نمایید و مدت زمانی را صبر کنید تا نور به روی طرح بتابد.

پس از گذشت این مدت زمان، باید محلول سود را ساخت و فیبر را درون آن قرار داد به گونه ای که فیبر حدود یک سانتی متر بر روی محلول سود قرار گرفته باشد. حدود 30 ثانیه تا 1 دقیقه به آن اجازه دهید و پس از آن فیبر را خارج نموده و درون اسید بیندازید و پس از درآوردن آن از اسید کار طراحی و ساخت فیبر به پایان رسیده است.

استفاده از لمینت

این روش روشی دقیق تر برای تولید مدارهای چاپی در کارخانه ها می باشد و برای تولید آن از لمینت و طلق ترانسپرنت استفاده می شود. لمینت یک ورق نازک حساس به نور می باشد که با تابش نور تغییر رنگ داده و خواص شیمیایی آن دچار تغییر می شود. برای انجام این روش نیاز تا در ابتدا یک طرح از مدار را در برنامه ای گرافیکی رسم نمایید و طرح منفی آن را نیز بسازید. فیبر را کاملا تمیز نموده و لمینت را بر روی فیبر بکشید. این کار باید با دقت زیادی انجام شده تا حباب هوا در زیر لمینت جمع نگردد. لمینت را با فشار دست یا گرمای کم اتو به طور کامل به فیبر بچسبانید و در انتها فیبر را برعکس نموده و بخش های اضافی لمینت را جدا نمایید.

در ادامه باید طرح نگاتیو را در دستگاه یو وی قرار داده و فیبر به همراه لمینت را نیز روی آن قرار دهید. پس از گذشت مدت کوتاهی فیبر را از زیر نور خارج نموده و لمینت آن را جدا نمایید. سپس برای ظهور فیبر مقداری جوش شیرین را در آب حل کرده و فیبر را درون آن قرار دهید و پس از گذشت مدت زمانی فیبر را از محلول خارج نموده و آب شست و شو دهید. در پایان هم برای جدا کردن بخش های اضافی مس فیبر را درون محلول اسیدی قرار داده و پس از چند دقیقه خارج نمایید.

دستگاه CNC

در این روش طرح مدار با استفاده از دستگاه CNC صورت گرفته و طرح مورد نظر بر روی فیبر حک می گردد. استفاده از دستگاه CNC می تواند تعداد زیادی برد مدار چاپی را در زمانی کوتاه و بدون نیاز به هیچ گونه لمینت یا اسیدی تولید نماید. کیفیت بردهای تولید شده توسط این روش بسیار بالا بوده و در کارهای صنعتی از این روش استفاده می شود.

آردوینو چیست؟

آردوینو یک پلتفرم open-source است که در پروژه های الکترونیکی به کار برده می شود. همه ی این بردها کاملاً open-source هستند و به همین دلیل این اجازه را به کاربران می دهند که به صورت مستقل و جداگانه آن ها بسازند و سپس آن ها را متناسب با نیازهای خود تغییر دهند. یک آردوینو هم دارای یک صفحه مدار فیزیکی قابل برنامه ریزی است (که معمولاً به آن میکروکنترلر گفته می شود)، و هم دارای یک نرم افزار یا IDE (integrated development environment) است که بر روی کامپیوتر شما نصب و اجرا می شود و برای برنامه نویسی بردهای آردوینو به کار برده می شود.

با استفاده از این برنامه می توان کد های کامپیوتری را نوشت و آن ها را بر روی برد فیزیکی بارگذاری کرد. به تدریج بردهای آردوینو برای کسانی که تازه شروع به انجام کارها و پروژه های الکترونیکی می کردند بسیار محبوب شدند. برخلاف مدارهای برنامه پذیر سابق، بردهای آردوینو برای بارگذاری کردن کدهای جدید بر روی بُرد به قطعه ی سخت افزاری مجزایی که به آن برنامه ریز می گویند نیازی ندارد.

تنها با استفاده از یک کابل USB این کار انجام می شود. به علاوه، IDE آردوینو از یک ورژن ساده شده ی C++ استفاده می کند که باعث می شود یادگرفتن نحوه ی برنامه نویسی آن آسان تر شود. بُرد آردوینو یک میکروکنترلر نیست، بلکه یک پلتفرم الکترونیکی open-source است. در حقیقت، آردوینو یک PCB (صفحه مدار چاپی) است که دارای میکروکنترلرها، LED ها، و تعداد زیادی قطعات و لوازم جانبی دیگر است.

معمولاً برای عملیات های دارای ورودی و خروجی مانند کنترل یک موتور، خواندن پیام های سنسورها، و انجام محاسبات کوچک از آردوینو استفاده می شود. برد آردوینو Uno یکی از محبوب ترین بردها از خانواده ی آردوینو است که می تواند برای مبتدیان انتخاب بسیار خوبی باشد. در حقیقت، آردوینو برای همه ی افراد در سطوح مهارتی مختلف ابزار بسیار خوبی است. اما با این وجود، اگر شما از قبل برخی از اصول پایه و اساسی الکترونیک را بدانید، زمانی که صرف یادگیری استفاده از آردوینو می کنید بسیار کمتر و مطلوب تر خواهد بود.

برای دریافت جزئیات در خصوص زمان برگزاری و شرایط ثبت نام در دوره، می توانید با شماره 02166477628 تماس بگیرید.