اصول استفاده از برد بورد Breadboard

یکی از اساسی ترین قطعات برای ساخت مدارهای الکترونیکی برد بورد Breadboard است. همچنان بین علما در خصوص چگونه نوشتن برد برد به فارسی اختلاف است:) در این آموزش به معرفی برد بورد Breadboard و انواع آن و دلیل استفاده از آن در مدارهای الکترونیک را یاد خواهیم گرفت. در ادامه با مرجع تخصصی الکترونیک به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

تاریخچه برد بورد Breadboard

قبل از دهه ی ۱۹۶۰ تخته نان مادران چیزی نبود جز نگه دارنده ای برای مدارهای الکترونیکی و سیم ها توسط چند میخ! بله درست خواندید! در زمان های خیلی قدیم به دلیل پیچیدگی اتصالات و بزرگ شدن مدارهای الکترونیکی به دلیل عدم تجهیزات کافی از تخته های چوبی نان برای سرهم بندی مدار الکترونیکی استفاده میشد و نتیجه ی خوبی در پی داشت! به همین دلیل مادران زیادی در سراسر دنیا از الکترونیکی های به دیار باقی شتافته دل خوشی نداشته اند تا اینکه بالاخره یک برد برای این منظور طراحی شد و تخته های نان به آشپزخانه بازگشت! طبیعی است که چنین تحولی نیاز به یک اسم منحصر به فرد داشت و آن چیزی نبود جز همان Breadboard 🙂

دلایل استفاده از Breadboard

در الکترونیک برای ساخت یک پروتوتایپ اولیه از مدار طراحی شده نیاز به یک فضای فیزیکی برای چیدمان قطعات الکترونیک و سیم بندی مدار است. پروتوتایپ یا نمونه سازی اولیه کمک شایانی به روند اجرای پروژه و بررسی ایرادها و حتی توسعه مدار را در اخیتار ما قرار میدهد. برای مبتدیان تست پروژه و بررسی خطاها یک امتیاز ویژه است. علاوه بر این با توجه به اینکه در مرحله ی آخر در پروژه های الکترونیک با لحیم کاری پروژه بسته می‌شود در این مرحله تمامی ایرادها یک به یک بررسی و جایگزین های احتمالی انجام می‌شود. در پروژه های آردوینو، سایر بردهای امبدد مانند Nodemcu و استفاده از تراشه های میکرو AVR عملا بدون استفاده از برد بورد و اتصال قطعات به یکدیگر پیچیدگی و بی نظمی در مدار پدید می‌آید. در بسیاری از پروژه به دلیل استفاده از چندین ورودی و خروجی با کاهش تغذیه در مدار رو به رو هستیم که در برد بورد دو نوار مستقل فقط برای تامین ولتاژ در نظر گرفته شده است و تمامی ردیف ها با یکدیگر ارتباط داشته و کار برای ما آسان تر می‌شود. همچنین در صورتیکه بخواهیم ار پروتکل هایی مانند I2C در مدار استفاده کنیم توسط برد بورد میتوانیم تا ۵ قطعه با رابط I2C را در یک ردیف قرار داده و اتصال دهیم. همچنین ظاهر و پروتوتایپ پروژه بخش اصلی یک مدار الکترونیکی است که این نیاز فقط از طریق برد بورد برای ما تامین می‌شود.

تشریح Breadboard

 به تصویر بالا نگاه کنید. چهار ردیف با رنگ زرد، سبز، قرمز . مشکی در صفحه ی برد بورد Breadboard مشخص شده است. برد بورد ها از دو بخش به نام نوار Strip تشکیل شده است که از قسمت میانی جدا شده است. با جدا کردن یک لایه چسبی از روی برد بورد تعداد زیادی ردیف های افقی با نوارهای فلزی در یک ستون قرار گرفته اند. فاصله هر نوار فلزی از یکدیگر ۲٫۵۴ میلی متر است. ردیف های فلزی رسانا هستند و اجازه میدهند جریان از هر نقطه در نوار جریان یابد.

• نوارهای باس Bus Strip که با رنگ مشکی و قرمر مشخص شده است عمدتا برای اتصال تغذیه کاربرد دارد.
• نوارهای ترمینال Terminal Strip که با رنگ زرد و سبز مشخص شده است و برای اتصال اجزا و قطعات الکترونیک استفاده می‌شود.

هر نوار از ۵ سوراخ تشکیل شده است که به این معنی است که فقط در یک ردیف میتوانید ۵ قطعه را در یک بخش خاص اتصال دهید. همانطور که در تصویر مشخص است تعداد سوراخ ها ۱۰ عدد است اما توسط نوار میانی ارتباط بین آن ها قطع شده و این جداسازی ارتباط برق بین دو طرف را محدود می‌کند و از نظر الکتریکی به یکدیگر متصل نیستند. زمانیکه بخواهید از یک پایه در برد بورد چندین اشتراک بگیرید، از ردیف های زرد و سبز بایستی استفاده کنید. هر خانه از برد بورد فقط به صورت ردیفی با یکدیگر مشترک هستند و به صورت ستونی ارتباطی با یکدیگر ندارند.

در ساختار برد بوردها جدا از ردیف های افقی، دارای نوارهایی هستند که به طور عمودی در امتداد کناره ها حرکت می کنند. این نوارهای فلزی به یکدیگر متصل بوده و برق و یا همان تغذیه مدار را تامین می‌کند. یکی از نوارها با علامت + با رنگ قرمز و نوار دیگر با – با رنگ مشکی مشخص شده است. همچنین توجه داشته باشید نوارهای پاور تغذیه در دو ردیف راست و چپ به یکدیگر متصل نیستند. جهت اتصال دو نوار به یکدیگر کافیست از یک سیم کمک بگیرید و دو ردیف را توسط دو سیم برای GND , VCC به یکدیگر متصل کنید.

DIP Support

تا این لحظه متوجه شدیم که دو ردیف افقی توسط یک دره از هم جدا شده است و عملا ارتباط بین دو ردیف قطع شده است. یکی از موارد استفاده از این دره و حفره در برد بورد Breadboard برای اتصال انواع آی سی IC است که سالهاست بر طبق الگوی بردبوردها با ابعاد دقیق طراحی شده است تا به منظور به حداقل رساندن میزان فضای مورد نیاز در برد بورد Breadboard از DIP یا Dual in Line استفاده می‌شود.

سطر و ستون برد بورد

اگر با دقت بر روی برد بورد های استاندارد نگاه کنید، دارای شماره گذاری و حرف گذاری است. ستون ها از a تا j و سطرها از ۱ تا ۳۰ شماره گذاری شده است. شماره گذاری ها با هدف راهنمایی در هنگام ساخت پروتوتایپ بر روی برد بورد هک و ایجاد شده است.  مدارها به سرعت پیچیده شده و فقط یک اتصال سیم اشتباه میتواند تمام پروژه را از بین ببرد. با دانستن ردیف مورد نظر به جای دنبال کردن مسیر از روی پروتوتایپ اتصالات بسیار ساده تر خواهد بود.

به عنوان مثال برای یافتن خانه شماره C12 بایستی از ستون C و سطر ۱۲ به تقارن C12 برسید. به عنوان مثالی دیگر خانه G4 از تقارن ستون G و سطر ۴ از سمت راست برد بورد است.

انواع برد بورد Breadboard

برد بورد Breadboard انواع مختلفی دارد و در سایز و ابعاد مختلف همراه با آپشن های ویژه طراحی شده است. هر برد بورد بسته به کاربرد و ابعاد مورد نیاز در پروژه های الکترونیک استفاده می‌شود. برخی از برد بوردها با هدف ساده تر شدن اتصال تغذیه دارای binding post است که امکان اتصال انواع تغذیه به برد بورد را فراهم می‌کند.

و در نهایت عکس زیر که به دلیل عدم موجودی در انبار لیدی پای از عکس تجاری کالا استفاده شده است.

قطعات SMD بر روی برد بورد

با توجه به شکل قرار گیری قطعات بر روی برد بورد، قطعات SMD  بصورت مستقیم نمتوانند بر روی برد بورد قرار گیرند. عموم قطعات SMD دارای پکیج DIP نیز هستند. برای مثال میکروکنترلر Atmega328 که بر روی برخی از برد های آردوینو مشاهده می‌شود. دارای هر دو پکیج است .اما قطعاتی مثل بعضی میکروکنترلر ها به دلیل داشتن تعداد پایه زیاد پکیج DIP ندارند و کاملا بصورت SMD در بازار عرضه میشوند.  برای مثال میکروکنترلر هایAtmega64 ،Atmega2560  و یا خانواده های مختلف میکروکنترلر های STM32 دارای پکیج DIP نیستند. برای تست این گونه قطعات نیاز به بردی است که عمل تبدیل پیکج SMD به DIP را انجام دهد. اینگونه برد ها را اصتلاحا “هدر برد” می‌نامند. برای مثال برد Bluepill هدر بردی برای میکروکنترلر STM32F103C8T6 است. که به شما اجازه میدهد که این میکروکنترلر را بر روی برد بورد قرار دهید و پروژه خود را تست کنید.

شما میتوانید هدر بورد میکروکنترلر مورد نظر خود را از فروشگاه تهیه کنید و یا در صورتی که هدر بورد مورد نظر شما موجود نبود. می‌توانید با استفاده از نرم افزار های طراحی مانند Altium Designer هدر بورد را طراحی کنید. برای مثال داخل نرم افزار آلتیوم با اضافه کردن فوت پرینت میکروکنترلر مورد نظر و دو عدد پین هدر که جمع پایه های هردو پین هدر به اندازه تمامی پایه های میکروکنترلر است. می‌توانید هدربورد مورد نظر خود را بسازید. برای درک بهتر این مطلب به تصویر زیر توجه فرماید.

در تصویر بالا هدر بوردی داخل نرم افزار آلتیوم برای میکرونترلر ATmega8 طراحی شده است. شما هم میتوانید همانند تصویر بالا هدر بورد مورد نظر خود را طراحی کنید. توجه داشته باشید که فاصله بین پین هدر ها باید طوری تنظیم شود که بر روی سوراخ های برد بورد قرار گیرد.

مشکل قرار نگرفتن بر روی برد بورد به میکروکنترلر ها ختم نمی‌شود. ممکن است برخی قطعات و ماژول های دیگر نیز به راحتی نتوانند بر روی برد بورد قرار بگیرند. در این مواقع بایستی خودتان دست به کار شوید و با خلاقیت خود یک تبدیل کوچک برای قطعه یا ماژول مورد نظر خود درست کنید و یا در صورتی که هیچ راهی برای نصب قطعه بر روی برد بورد نبود قطعه را با استفاده از سیم به پین های موجود بر روی برد بورد متصل کنید. در تصویر زیر یک تبدیل کوچک برای اتصال ESP8266-01 روی برد بورد مشاهده می‌کنید. که با استفاده از دو عدد پین هدر نری ، یک عدد پین هدر مادگی و قسمت کوچکی از یک برد سوراخ دار ساخته شده است.

یکی دیگر از نکته هایی که در استفاده از برد بورد بایستی در نظر بگیرید این است که برد بورد ها پس از چندین بار بستن مدار دیگر قابل استفاده نخواهند بود. به این دلیل که با چند بار بستن مدار بر روی برد بورد پین های داخل برد بورد حالت ارتجاعی خود را از دست می‌دهد و قسمت های نگهدارنده پایه از یک دیگر فاصله پیدا میکنند. از این رو پس از چندین بار استفاده  بایستی یک برد بورد نو برای تست مدار های جدید تهیه کنید.

لینک خرید انواع برد بورد

برد بورد کوچک ۱۷۰ مخصوص آردوینو Breadboard

مینی برد بورد Mini BreadBoard

برد بورد Bread Board مدل MB 102

برد بورد Bread Board مدل GL

برد برد شیشه ای Bread Board

 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.