برد الکترونیکی چیست؟ برد الکترونیکی در واقع به عنوان یکی از قطعات سخت افزاری در دستگاه هایی که عنوان الکترونیکی دارند شناخته میشود. برد الکترونیکی به عنوان یک قسمت الکترونیکی دارای قطعات مختلفی میباشد که با شکل های مختلف بر روی آن سوار میشوند و در دستگاه های مختلف این نوع اتصال فرق میکند.
نصب قطعات مختلف بر روی برد و تفاوت در اتصالات موجود می تواند سبب درست کردن مدارهای متفاوتی شود. در نهایت همه قطعات الکترونیکی که برای نصب بر روی برد الکترونیکی در نظر گرفته میشوند با روشهای خاصی که مربوط به هر قطعه میباشد مونتاژ میشوند.
در هر ۱ از پروژه های الکترونیکی به نوعی استفاده از برد الکترونیکی مشاهده میشود و تمامی مهندسان این رشته به نوعی با برد الکترونیکی در انواع ابزارهای الکترونیکی سر و کار دارند.
آموزش تعمیرات برد الکترونیکی فنی و حرفه ای که به طور مشخص در ارائه خدمات مربوط به آشنایی با انواع برد و کارکرد آنان سرو کار دارد می تواند کارآموزان را به شکلی متناسب و تخصصی آموزش دهد و اطلاعات متناسب را در اختیار آنان بگذارد. (برد الکترونیکی چیست؟)
قطعات برد الکترونیکی (PCB) یا مدار چاپی در دنیای الکترونیک زیاد کاربرد دارند و تقریبا در همه مکان هستند. به طوری که میتوانید آن را در دستگاه هایی که هر روز استفاده می نمایید، پیدا نمایید. با این حالا، اغلب افراد از این بردهای الکترونیکی بدون آگاهی و یا دانش فناوری استفاده می کنند.
در این مقاله، اجزا و قطعات برد الکترونیکی را به شما معرفی میکنیم و توضیح می دهیم که چطور برد های الکترونیکی می توانند کارکرد بهتری داشته باشند.
برد الکترونیکی چیست؟
برد الکترونیکی در ساده ترین شکل خود، یک برد پلاستیکی تقویت شده با شیشه است. یکسری خطوط از جنس مس بر روی برد وجود دارد که به یکدیگر متصل هستند. این خطوط مسی اجازه می بدهند تا بار الکتریکی در برد جریان یابد و جریان الکتریکی را به اجزای مختلفی که بصورت سیستماتیک و منظم در برد قرار دارند، می رساند. این خطوط مسی به جای سیم ها عمل می کنند و نیروی الکتریکی را به مقصد صحیح هدایت می کنند.
بردهای الکترونیک از قطعات ریز و درشتی از جمله خطوط مسی و قطعاتی چون خازن، باتری، دیود، ترانزیستور و غیره تشکیل شده میباشد. بردهای الکترونیکی قطعات سخت افزاری هستند که در دستگاه های الکترونیکی کاربرد خاصی دارد.
لایه های برد الکترونیکی
تعداد لایه های بردهای الکرونیکی بر اساس تعداد وجه های برد که به مس آغشته شده اند، تعیین میشود. برد الکترونیکی به سه دسته تقسیم میشوند.
برد های الکترونیکی یک لایه :
ساده ترین نوع بردهای الکترونیکی برد های یک لایه هستند چرا که روی آنان فقط یه لایه مسی وجود دارد. در یک طرف آن خطوط مسی و در طرف دیگر آن قطعات قرار می گیرند.
بردهای الکرونیکی دو لایه :
نوع دیگر بردهای الکرونیکی، دو لایه هستند که دو طرف آن ها مس قرار دارد. در نتیجه به دلیل وجود دو لایه مس می توان دو طرف آن قطعات الکترونیکی قرار داد. همین امر موجب مزیت برد دو لایه نسبت به تک لایه میباشد که سبب کوچک تر شدن برد الکترونیکی میشود.
بردهای الکرونیکی چند لایه:
مدل های دیگری از بردهای الکرونیکی هم وجود دارد که از چندین لایه مس تشکیل شده اند و مشابه این میباشد که چندین برد الکرونیکی روی هم قرار گرفته میباشد. برد های الکرونیکی میتوانند حتی تا ۱۶ لایه هم داشته باشند و بیش از آن هم ممکن است اما از پیشنهاد ساخت در بازار الکترونیک شایع نیست. در ایران به دلیل محدودیت تا دو لایه ساخته میشود.(برد الکتریکی چیست؟)
ساده ترین برد ها، قطعات بردهای الکترونیکی یک طرفه (با یک لایه مس) هستند. با این حالا، مسیرهای ارتباطی و خطوط مسی هم می توانند در هر دو طرف برد نصب شوند و قطعات بردهای الکترونیکی دو طرفه ساخته شود. بردهای دو طرفه پیچیده تر هستند زیرا چند لایه دیگر به طرح اولیه آنان اضافه میشوند.
لایه های برد الکترونیکی
این لایه های [جدید هم دارای مسیرها و خطوط مسی مخصوص به خود هستند. خطوط مسی نمی توانند بدون جابجایی شارژ الکتریکی به یکدیگر متصل شوند، بنابراین برد های الکترونیکی چند لایه پیشرفته زیاد لازم هستند. با این حالا، در برد های یک طرفه، یک طرف مخصوص خطوط مسی میباشد و طرف دیگر قطعات بر روی آن قرار می گیرند.
روی لایه مسی، سولدر ماسک (solder mask) و سیلک اسکرین بصورت چاپ شده وجود دارد که جا مونتاژ قطعات الکترونیکی برد را نشان میدهد. سولدر ماسک (بخشی از برد که لحیم بر روی آن عمل نمی کند) را به راحتی میتوان با رنگ سبز آن تشخیص داد. این لایه به عنوان نوعی عایق عمل میکند که امکان دارد هر چیز فلزی به طور تصادفی با آن تماس پیدا نماید.
با این حالا، بخش هایی از لایه مسی در معرض دید و بدون عایق قرار می گیرند تا بتوان قطعات را به آنان لحیم نمود. سیلک اسکرین هم بر روی سولدر ماسک قرار میگیرد (سیلک اسکرین معمولا محل قرار گیری قطعات الکترونیکی و نقاط تست و شماره فنی، لوگوی شرکت و علائم هشدار را مشخص می کند). اسامی و اعداد نوشته شده روی آن باعث آسان تر شدن مونتاژ قطعات برای مهندسین میشود.
اجزای برد الکترونیکی
مسیرها و خطوط مسی روی برد، همچون اسکلت بدن انسان هستند و به عنوان ساختار اصلی یک برد عمل می کنند. اجزاء و قطعات برد الکترونیکی هم، اندام های حیاتی آن هستند که هر کدام دارای کارکرد متفاوت میباشد. قطعات، ویژگی های منحصر به فرد را به مدار اعمال می کنند و آن را برای هدف مورد نظر ما متناسب می سازند.
بردهای الکترونیکی به طور کلی به دو دسته قطعات فعال یا active و قطعات passive یا منفعل تقسیم میشوند.
قطعات فعال کنترل جریان برق را از راه سیگنال های الکترونیکی به عهده دارند. همچون ترانزیستور، لوله های خلاء و یکسو کننده های تحت کنترل سیلیکون. قطعات منفعل برخلاف قطعات فعال نمی توانند جریان برق را از راه سیگنال های الکترونیکی کنترل کنند. همچون خازن ها، مقاومت ها، القاگر ها و دیودها.
بسته به نوع دستگاه یا برد الکترونیکی طراحی شده، اجزای مختلفی برای مدارهای مختلف مورد نیاز میباشد. این اجزاء می توانند طیف وسیعی از قطعات الکترونیکی را شامل شوند. برخی از قطعات شایع در بردهای الکتورنیکی عبارتند از:
باتری
باتری ولتاژ ضروری روی مدار را فراهم می کند و روی برد به سادگی شناخته میشود. مشخصات باتری ها روی آن ها ثبت شده میباشد.
مقاومت(برد الکتریکی چیست؟)
جریان الکتریکی را از راه عبور از خود کنترل می کنند و معمولا دارای خطوط رنگی بر روی بدنه هستند که برای تعیین مقدار آنان تعبیه شده اند.
مقاومت یکی از پر کاربردترین اجزای برد الکترونیکی میباشد که در ساخت مدارها استفاده میشود و کنترل جریان الکتریکی از خود را بر عهده دارد. تقریبا می توان گفت هیچ مداری را نمیتوانید پیدا نمایید که یکی از انواع مقاومت ها در ان بکار نرفته باشد. مقدار برخی مقاومت ها بوسیله خطوط رنگی روی آن نشان داده میشود و مقدار برخی دیگر با عدد و حروف روی آن ها ثبت شده میباشد. مقاومت ها انواع مختلفی دارند. مقاومتها با حرف R در مدار نشان داده میشوند.
مقاومت معمولی : مقاومت های معمولی مکعبی شکل هستند و به رنگ های آبی، مشکی و یا سبز در بازار می توان یافت. به ندرت قبل می اید این نوع مقاومت ها خراب شوند تنها ۵% احتمال دارد با مشکل رو به رو شوند. معمولا هیچ عدد یا حروفی روی آن ها ثبت نشده میباشد.
مقاومت فیوزی (سیمی) : مقاومتهای فیوزی مکعب مستطیل هستند و احتمال خرابی در این نوع مقاومت ها زیاد بالاست. تشخیص این نوع مقاومتها بوسیله اعداد و حروفی که روی آن ثبت شده امکان پذیر میباشد.
LED ها
نوعی دیود نوری میباشد و وقتی که جریان از آن عبور میکند، روشن میشود و عبور جریان را فقط در یک جهت اجازه میدهد.
ترانزیستور
بار الکتریکی را تقویت میکند. ترانزیستورها یکی از پرمصرف ترین قطعات الکترونیکی هستند که از آن ها برای قطع و وصل نمودن و یا تقویت نمودن بار الکترونیکی استفاده میشود.
ترانزیستورها به سه دسته ذیل تقسیم بندی میشوند:
ترانزیستور NPN : وظیفه سوئیچ و تقویت کننده جریان در مدارها را برعهده دارند و شامل سه لایه نیمه رسانا میباشد.
ترانزیستور PNP : کار ترانزیستور PNP مثل ترانزیستور NPN میباشد با این تفاوت که جهت جریان آن برعکس جهت جریان ترانزیستور NPN استو شامل سه لایه نیمه رسانا است.
فوتو ترانزیستور : عملکرد این ترانزیستور بر پایه نور و شدت آن است و کاربرد های زیادی دارد همچون چراغ های اتوماتیک خیابانها.
خازن ها
خازن ها قطعات پر مصرفی در ساخت بردهای الکترونیکی هستند که می توانند بار الکتریکی را در خود جای بدهند و نگه دارند. مقدار بعضی از آن ها بوسیله اعداد و حروف، برخی بوسیله کدهای سه رقمی و برخی دیگر بوسیله خطوط رنگی روی آن ها ثبت شده میباشد. خازنها در مدار با حرف C نمایش داده می شوند.
خازن سرامیکی: خازن های سرامیکی معمولا طوسی یا قهوه ای رنگ هستند و هیچ عدد و حروفی روی آن ها حک نشده میباشد.
خازن الکترولیتی: این نوع خازن ها به رنگ قهوه ای یا مشکی در بازار موجود هستند. نام شرکت سازنده، کد و مقدار ولتاژ بر روی این نوع خازن ها نوشته می شود.
سلف یا القاگر Inductor (برد الکترونیکی چیست؟)
بار را ذخیره میکند باعث توقف یا تغییر جریان میشود. سلفها اغلب به عنوان سیم پیچ شناخته می شوند چرا که از یک هسته و سیم پیچی به دور آن تشکیل شده میباشد. مقدار بعضی از آن ها بوسیله اعداد و حروف و برخی دیگر بوسیله خطوط رنگی روی آن ها ثبت شده میباشد. ولی اکثر مواقع مقدار آن روی سلف ثبت نشده و میبایست با دستگاه اندازه گیری شود. سلفها با حرف L در مدار نمایش داده میشوند.
دیود
یکی دیگر از انواع قطعات برد الکترونیکی ، دیود ها هستند. دیودها قطعاتی نیمه رسانا هستند چرا که فقط اجازه عبور جریان از یک طرف را می بدهند و جهت دیگر را مسدود میکند. اصطلاحا به آن ها یک سو هم گفته میشود. دیودها در مدار با حرف D نشان داده می شوند و دارای ۲ پایه هستند.
دیود های الکتریکی به سه بخش تقسیم بندی میشوند:
دیود نوری : انرژی الکتریکی را به انرژی نورتبدیل میکند.
دیود زنر: ولتاژ را در مدار های الکتریکی تنظیم میکند.
دیود حساس به نور: انرژی نور را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. به همین دلیل این قطعات الکترونیک در سلول های خورشیدی بکار میروند.
سوئیچ ها
بسته به این که بسته یا باز هستند، می توانند اجازه به عبور جریان بدهند یا مسیر را مسدود نمایند.
Push Switch: زمانیکه این سوئیچ فشار داده شود جریان یک طرفه در مدار الکتریکی برقرار میشود همچون زنگ در، روشن شدن چراغ شارژ و ….
Push to Break Switch: همانند Push Switch تا قبل از فشردن این سوئیچ جریان یک طرفه در مدار برقرار میباشد ولی به محض فشردن آن، جریان قطع می شود.
Single Pole Single Through Switch: این نوع سوئیچ هم همچون دو نوع قبلی میباشد ولی فشاری نیست و دو حالت روشن و خاموش دارد که در حالت روشن جریان مدار الکتریکی برقرار میشود.
رله
رله قطعهای میباشد که داخل محفظهای پلاستیکی قرار داده شده و نوعی کلید الکترومکانیکی است که در مدارهای ولتاژ بالا و قدرت بالا بکار میرود و مشخصات آن روی بدنه پلاستیکی حک شده است. رلهها در مدار اغلب با حرف K نشان داده می شوند.
فیوز
فیوزهای برد همچون فیوز های خودرو هستند و به راحتی شناخته میشوند. مشخصات فیوز ها هم همچون باتری ها روی آن ها ثبت شده میباشد.
مونتاژ بردهای الکترونیکی
این قطعات را میتوان به روشهای مختلف به برد متصل نمود. به طور کلی، یک مهندس تصمیم میگیرد که از روش نصب روی سطح یا روش سوراخ ته باز (through-hole) برای اتصال قطعات و مونتاژ بردهای الکترونیکی استفاده بکند. فرد می تواند با استفاده از الگوی شماتیک و اعداد ثبت شده روی برد، قطعات را به برد لحیم کاری نماید.
فرد میبایست هنگام لحیم کاری زیاد دقت داشته باشد. به عنوان مثال لحیم، فلزی میباشد که فرد آن را ذوب میکند تا بتواند آن را تغییر شکل دهد. هر گونه انحراف دستگاه لحیم و برخورد آن با سایر قطعات فلزی می تواند باعث اتصال کوتاه شدن مدار گردد. این اتفاق می تواند خطرناک و باعث درست کردن آتش سوزی یا حتی انفجار کوچک شود. وقتی که قطعات به درستی نصب شوند، آنگاه برد الکترونیکی شما آماده میباشد تا در دستگاه مورد نظر استفاده شود.
اتصالات در برد الکترونیکی
برای اتصال قطعات بر روی برد الکترونیکی از سیم های اتصال به شکلی خاص استفاده میشود. از آنجایی که تمامی قطعات الکترونیکی به نوعی دارای برد مخصوص به خود می باشند ضروری میباشد که برای تعمیرات آنان دوره های آموزشی متناسب گذرانده شود و یا به افراد متخصص ( امداد رایانه (تعمیریها) ) مراجعه کرد.
انواع pcb که به عنوان بردهای چاپی شناخته میشوند دارای اندازه و تکنولوژی متفاوتی در نوع اجرا می باشند. به همین ترتیب از لایه های ساختاری متفاوت و کیفیت متنوعی هم تشکیل شده اند. از جمله آنان میتوان به مواردی مانند: برد مدار چاپی ۱ لایه، برد مدار چاپی دولایه و برد مدار چاپی چند لایه اشاره نمود. از آنجایی که این نوع برد از جنس های متفاوتی هم تشکیل شده میباشد در برابر رطوبت و دما هم تصویر العمل های متفاوتی را از خود نشان میدهد.
برد الکترونیکی یک لایه اغلب برای مدارهای الکترونیکی که ساده هستند و بصورت معمولی کار می کنند کاربرد دارند. در این نوع بردها تنها بر روی قسمتی از ۱ طرف آنان میتوان لایه نازک مسی را مشاهده کرد و برای اتصال تنها ۱ طرف قابلیت استفاده دارد.
در مدارهای الکترونیکی دولایه در دو طرف آنان لایه نازک مسی مشاهده میشود و تفاوت عمده ای که با ۱ لایه دارد در این میباشد که ۲ طرف موجود در آنان قابل استفاده برای این است که قطعات جاگذاری شوند در نهایت مدار مورد پیشنهاد فشرده و کوچک تر به پیشنهاد می رسد.(برد الکترونیکی چیست؟)
استحکام در برد
برد چند لایه که با استفاده از چند لایه مسی که عایق شده اند تشکیل میشود در نهایت این چند لایه از مس بکار رفته در آنان می تواند سبب درست کردن استحکام در برد مورد نظر شود.
اتصالات با سیم کشی در برد
در انواع بردهای الکترونیکی اتصال قطعات به وسیله لاین های سیم کشی به شکل های مختلف گونه میگیرد. این سیم کشی به وسیله سیم های لاکی نازک هم می تواند انجام شود. اغلب در مدارهای smd برای ترمیم قطعاتی که در مدار از نقطه اتصال خود جدا شده اند از این نوع سیم ها استفاده میشود. به دلیل نازک بودن این نوع سیم ها نیازی به لخت نمودن سیم پیش از لحیم نمودن نوک سیم نیست. سیم کشی روی برد در دستگاه های مختلف با یکدیگر متفاوت میباشد.(برد الکترونیکی چیست ؟)
اگر مسیر سیم کشی های روی برد الکترونیکی به هر دلیلی قطع شود ارتباط قطعات موجود در دستگاه با مشکل مواجه میشود. در نتیجه نیاز به پیدا نمودن قطعه مربوطه بوسیله فردی ماهر میباشد تا در حین تعمیر آسیب دیگری به دستگاه وارد نشود.
در بسیاری موارد برای تعمیر دستگاه و بردی که اتصالات آن از هم جدا شده میباشد از pbc و یا ۱ مدار چاپی استفاده میشود. از آنجایی که سیم لاکی برای این نوع مدار دارای ۱ عایق محافظ میباشد و از نوع شفاف میباشد در نهایت میتوان اتصالات را به خوبی مشاهده کرد.
امداد رایانه (تعمیریها) : تعمیر تلویزیون ، تعمیر مانیتور و تعمیر انواع گیرنده های دیجیتال و برد ها و وسایل الکترونیکی در کنار شماست.