در بخش های قبلی سلسله آموزش نرم افزار Altium Designer با طراحی محیط های شماتیک و PCB این نرم افزار کاملا آشنا شدیم. در این بخش که آخرین بخش از سلسله آموزش نرم افزار Altium Designer است. به طراحی برد مدار چاپی یا همان طراحی PCB میپردازیم. مدار چشمک زن که در بخش پنجم شماتیک آن را کشیدیم، به صورت کامل در محیط آلتیوم دیزاین طراحی می‌کنیم. در ادامه با با مرجع تخصصی بردهای امبدد به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.
طراحی برد مدار چاپی
طراحی برد مدار چاپی یا همان طراحی PCB بر خلاف خیلی از دیگر مهارت ها در رشته الکترونیک مهارتی کاملا سلیقه ای است. اما این موضوع به این معنا نیست که هرکسی بدون داشتن اطلاعات فنی ، میتواند طراحی برد های مدار چاپی را انجام دهد. در طراحی PCB نکات فنی زیادی وجود دارد که با مطالع و تمرین های بسیار زیاد میتوانید به مهارت بالایی در زمینه طارحی برد های مدار چاپی برسید. در این آموزش برخی از نکات مهم در طراحی مدار های ساده آشنا خواهیم شد.
برد های مدار چاپی با توجه به نوع قطعات که در آن استفاده شده و همچنین نحوه طراحی آن، به دو دسته برد تک لایه و برد چند لایه تقسیم کرد. در این آموزی با به توضیح نحوه طراحی یک برد تک لایه میپردازیم.
پکیج های مختلف قطعات
قطعات با توجه به نحوه قرار گیری بر روی برد مدار چاپی در پکیج های مختلفی تقسیم بندی میشوند. اما به صورت عمومی میتوان قطعات را به دو پیکج DIP و SMD (نسب سطحی) تقسیم کرد. قطعات پکیج DIP قطعاتی هستند که عموما دارای پایه هایی هستند که بایستی وارد برد شده و از طرف دیگر برد لحیم شوند. قطعات این پیکج عموم قطعات بزرگی نسبت به قطعات پکیج SMD هستند. در این آموزش نیز از قطعات نوع DIP استفاده می شود. اما قطعات SMD بر خلاف قطعات DIP روی یک طرف برد قرار گرفته و لحیم میشود. این قطعات عموما بسیار کوچیک هستند. در تصویر زیر میتوانید این پکیج هارا مشاهده کنید.
قطعات SMD تقریبا ارزان تر از قطعات DIP هستند. همچنین در مواردی مثل برخی میکروکنترلر ها که دارای تعداد پایه زیادی هستند، مانند ATmega128 و یا میکروکنترلر های STM32 و … اصلا پکیج DIP وجود ندارد. اگر به مدار هایی مانند برد تلویزیون و یا ویسایل دیگری که دارای برد الکترونیکی هستند توجه کنید. در مدل های قدیمی از قطعات نوع DIP استفاده می‌شد. اما در مدل های جدید عموما از قطعات SMD استفاده میشود.
مراحل طراحی PCB
همانطور که در ابتدای آموزش گفته شد. طراحی برد مدار چاپی یک کار سلیقه ای است. مراحل گفته شده در این آموزش ممکن است بر اساس تجربه طراحی در سال های اخیر به دست آماده است. اما ممکن است، شما برخی از مراحلی که در این آموزش در ابتدای کار گفته شده است را در آخر طراحی انجام دهید. این موضوع امری طبیعی است و مشکلی ندارد. در بخش ششم سلسله آموزش نرم افزار Altium Designer به نحوه انقال قطعات موجود در محیط شماتیک به محیط PCB پرداخته شد. بنابراین قطعات در محیط PCB موجود هستند. در ادامه مراحل طراحی PCB به ترتیب توضیح داده شده است.
مشخص کردن سایز برد
در بررخی از پروژه ها ممکن است نیاز باشد PCB طراحی شده در یک Box یا جعبه خاصی قرار بگیرد. پس از انتخاب جعبه مورد نظر و اندازه گیری آن اولین کاری بایستی انجام دهیم، این است که سایز برد را مطابق جعبه (طوری که برد داخل آن قرار بگیرد) تغییر دهیم. برای این کار روش های مختلفی وجود دارد. اما یکی از آسان ترین روش ها برای تغییر سایز برد، این است که از منو View گزینه Board Planning Mode را انتخاب کنید. پس از انتخاب این گزینه صفحه به رنگ سبز در می آید. سپس بایسیت از منو Design گزینه Edit Board Shape را انتخاب کنید. سپس حالتی ایجاد میشود که میتوانید برد را Crop کنید (مانند عکس ها هنگام ویرایش کردن).
همانطور که گفته شد لزومی به انجام این کار، زمانی که برد داخل جعبه قرار نمیگیرد نیست. و این کار را میتوانید پس از چیدن قطعات و کشیدن خط.ط بین آنها انجام دهید.
چیدمان قطعات در طراحی برد
یکی از مراحلی که در طراحی برد های مدار چاپی بسیار مهم و قابل توجه است. چیدن درست قطعات بر روی برد است. این مرحله نیاز به تجربه دارد که بایستی با تمرین زیاد این تجریبه را کسب کنید. چینش قطعات ممکن است در برخی مدار هایی که دارای ماژول های خاص و یا نمایشگر هستند به صورت خاصی صورت بگیرد. اما نکته کلی این است که قطعات بایستی طوری قرار بگیرند که هنگاه خط کشی بین آنها پیچیدگی زیادی وجود نداشته باشد.
در این آموزش، به دلیل این که برد در جعبه قرار نمیگیرد و خروجی مدار تنها ۲ عدد LED است. تنها نکته مهم این است که ورودی ولتاژ مدار بایستی در یکی از قسمت های لبه برد قرار بگیرد، تا پس از منتاژ دستری به آن آسان باشد. همچنین بایستی توجه داشته باشید هرچه سایز برد کوچکتر شود. درصورتی که قصد ساخت برد را به کمک شرکت های چاپ PCB داشته باشید. هزینه تمام شده ساخت برد مدار چاپی کمتر خواهد بود. بنابر این همشه سعی میشود تا برد ها طوری طراحی شوند که برد دارای کمترین سایز ممکن باشد.
خط کشی بین قطعات
در صورتی که در بخش قبلی چینش قطعات به درستی انجام شده باشد. کار این بخش بسیار آسان خواهد بود. زیرا خط کشی بین قطعات کاملا وابسته به چینش قطعات است. البته خط کشی بین قطعات نیز نکات مهمی دارد که بایسیی به آنها بسیار توجه کنید. برای مثال یکی از مهم ترین مسئله های خط کشی در برد های مدار چاپی قطر خطوط تغذیه است. در صورتی که خطوط تغذیه دارای قطر مناسبی نباشند. ممکن است برد آسیب ببیند و یا در موارد دیگر مدار با خطا های مختلفی مواجه شود. بنابراین در طراجی برد های مدار چاپی سعی کنید خطوط تغذیه مدار را تا حد ممکن با قطر زیاد انتخاب کنید.
در وسط تصویر بالا ۲ عدد Pad وجود دارد که یک خط قرمز بین آنها قرار رفته است. در نرم افزار Altium Designer رنگ قرمز خطوط بیانگر این است که آن خط بر روی لایه Top یا بالایی قرار دارد. اما همانطور که قبلا گفته شد. در مدار هایی که بصورت یک لایه طراحی میشوند. قطعات در یک سمت برد قرار دارند و خطوط در سمت دیگر برد، در مدار های یک لایه زمانی که خطی در لایه Top قرار بگیرد به معنای جمپر است. که بایستی موقع منتاژ به جای آن یک سیم و یا مقاومت ۰ اهم قرار بگیرد.
ساخت PCB
زمانی که خط کشی بین قطعات به درستی انجام شود. مدار اماده ساخت است. عملیات ساخت برد مدار چاپی به روش های مختلفی انجام میشود. اولین روش استفاده از اتو و کاغذ های فایبر گلاس است که نیاز به دقت بالا دارد. اما راه ساده تر سفارش مدار به شرکت های تولید کننده PCB است که فایل PCB پروژه شما را دریافت کرده و سپس هزینه ساخت PCB را به شما اعلام کنند. پس از تایید شما PCB توسط شرکت با کیفیت بسیار بالاتری نسبت به روش اول به دست شما خواهد رسید. سپس میتوانید مدار را منتاژ نموده و از آن استفاده کنید.
جمع بندی
در این سلسله آموزش با نرم افزار Altium Designer آشنا شده و نحوه طراحی شماتیک، انتقال آن به محیط PCB و همچنین طراحی برد مدار چاپی را آموختیم. نکات بسیار مهمی در متن این آموزش و همچنین بخش های قبلی این سلسله آموزش قرار دارد که بایستی با دقت به آنها توجه کنید. در این آموزش مراحل طراحی PCB توضیح داده شد. همانطور که گفته شد طراحی برد مدار چاپی مهارتی است که سلیقه طراح بسیار در آن تاثیر گذار است. و شما بایستی با تمرین زیاد این مهارت را در خود پرورش دهید. البته مطالب و نکات مهم دیگر دیگر نیز موجود است که در آموزش های بعدی این سلسله آموزش با آن آشنا خواهیم شد.
چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید. بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند میتوانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.
در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.
