طراحی برد الکترونیکی
صفر تا صد مراحل آن
طراحی برد الکترونیکی یکی از خاص ترین و پولسازترین رشته ها در کل دنیا است. کسانی که علاقه مند به یادگیری این کار دارند، با کمک متخصصان حرفه ای در این زمینه می توانند به این عرصه هیجان انگیز ورود پیدا کنند. آموزش طراحی برد الکترونیکی توسط آموزشگاه های مختلف برپا می شود که شامل مباحث تئوری و اقدامات عملی است.
سفارش طراحی برد الکترونیکی
امروزه با پیشرفت تولیدات ایرانی و احساس نیاز بیشتر به محصولات الکترونیکی در حوزه های مختلف صنعتی، تولید و مونتاژ بردهای الکترونیک بسیار افزایش یافته است. بهبود سرعت تولید و از بین بردن مشکلات احتمالی در مراحل آن، مهم ترین مشکلات بر سر راه تولیدکنندگان عزیز است. بردهای الکترونیکی به عنوان ضروری ترین اجزا محصولات الکترونیکی طراحی و تولید می شوند و به بهبود فرآیند تولید کمک بزرگی می کنند. به همین خاطر، سفارش دیزاین برد الکترونیکی با کیفیت بالا برای تولیدکنندگان بسیار اهمیت دارد.
بردهای الکترونیکی دارای تنوع بالایی هستند. از طرفی، نیاز به دقت و وقت زیادی برای تولید و طراحی دارند. زیرا در صورت وجود هر گونه ایراد، شرکت های تولیدکننده با هزینه های بالایی روبرو می شوند. لازم به ذکر است، سفارش طراحی چنین قطعات حیاتی تنها به شرکت های تولید و مونتاژ برد سپرده شود. شرکتی که مراحل سفارش را با دقت بررسی کنید و در پایان، کیفیت قطعه را بررسی کند.
مطالعه بیشتر در مقالات تخصصی آند الکترونیک
قیمت طراحی برد الکترونیکی
قیمت و هزینه های مربوط به طراحی و ساخت برد الکترونیکی یکی دیگر از موضوعات مهمی است که باید تولیدکنندگان در صنایع مختلف به آن توجه ویژه داشته باشند. از آنجا که طراحی هر برد شامل سه بخش مختلف طراحی و مونتاژ، طراحی قاب پلاستیکی و طراحی بسته بندی است، هزینه هر کدام جداگانه محاسبه می شود. در موارد زیر بیشتر با عواملتاثیرگذار بر قیمت نهایی آشنا می شوید:
طراحی و مونتاژ محصول به تنهایی دارای مراحل مختلفی است و هزینه نهایی آن به نقشه، نوع اتصالات ابعاد و تعداد لایه های آن محاسبه خواهد شد.
در صورت استفاده از تکنولوژی های جدید برای کوچک کردن ابعاد و اندازه برد، هزینه نهایی افزایش می یابد.
هرچه طراحی برد الکترونیکی سخت تر باشد، هزینه ساخت آن نیز بیشتر است.
گاهی قیمت تولید بردها براساس سانتی متر مربع مشخص می شود. برای مثال، تولید بردهای ساده به ازای هر سانت، 50 تومان هزینه بر است.
در صورت تولدی طراحی قاب های سه بعدی، بخشی از هزینه شما برای این موضوع اختصاص داده می شود.
سفارش ساخت برد الکترونیکی
آند الکترونیک یکی از مجموعه های حرفه در زمینه خدمات مونتاژ برد SMD و DIP است که بر پایه پیشرفته ترین و بروزترین دستگاه‌ها فعالیت خود را انجام می دهد. این مجموعه تجربه بالایی برای طراحی، مونتاژ و تولید انواع پنل ها دارد و با صنایع مختلفی از جمله صنعتی، پزشکی، نظامی و … همکاری می کند.
نرم‌افزار طراحی برد الکترونیکی
نرم افزارها ابزاری کمک کننده برای طراحی لایه های بردهای مدار چاپی است که مهندسان و طراحان با استفاده از آن پیاده سازی مدار روی PCB را ساده سازی می کنند. ویژگی های این نرم افزارها شامل امکان اصلاح لایه PCB و مدار، پیاده سازی آسان مدار شامل کتابخانه از شماتیک و فوت پرینت و ابزارهای ویرایشگر است. البته مهندسان برای انتخاب آن به کاربرپسند بودن و قابلیت های بالای آن توجه ویژه ای دارند و با توجه به قدرت و انعطاف پذیری، بهترین گزینه ها را انتخاب می کنند.
در موارد زیر بهترین نرم افزارهای طراحی را معرفی می کنیم:
آلتیوم دیزاینر
این نرم افزار حرفه ای برای رسم شماتیک مدارها و طراحی برد بهترین است. به خوبی می تواند مدارهای آنالوگ و برخی مدارهای دیجیتال را بررسی کند. تهیه آن بسیار راحت است و امکان دانلود آن برای هم وطنان عزیز وجود دارد.
مولتی سیم
این نرم افزار پرقدرت برای طراحی PCB پیشنهاد می شود. نحوه کار با آن راحت است و با تکیه بر استانداردهای صنعتی، امکان طراحی مدار و شبیه سازی را فراهم می کند.امکانات و بستر مناسب نرم افزار مولتی سیم موجب شده است در زمینه های مختلف الکترونیک کاربرد داشته باشد و بهترین گزینه برای یادگیری علاقه مندان است.
پروتئوس
از دیگر نرم افزارهای جذاب برای طراحی شماتیک حرفه ای و برد مدار چاپی، نرم افزار پروتئوس است. این نرم افزار کاربرد فوق العاده ای در حوزه شبیه سازی و طراحی دارد و به خوبی کار می کند. همچنین تصویرسازی آن بسیار ساده و خوانا است.
شرکت طراحی برد الکترونیکی
برای ثبت سفارش طراحی بردهای الکترونیکی شرکت های مختلفی وجود دارد. اما شرکتی قابل اطمینان است که از طراحان حاذق و باتجربه بهره مند باشد. بی تردید شرکت هایی که بر پایه تمرین و تکرار و پیاده سازی استانداردهای به روز، مهارت گسترده ای کسب کرده اند، مسیر موفقیت را برای شما هموار می کنند.
آند الکترونیک یکی بهترین و پیشرفته ترین مجموعه ها در زمینه مونتاژ برد الکترونیکی است که از صفر تا صد تولید و طراحی برد را به عهده دارد. با کمک به روزترین و پیشرفته ترین دستگاه ها در حوزه بردهای الکترونیکی نظامی، صنعتی و پزشکی خدمات منحصر به فردی ارائه می دهد. اگر نگاهی به سابقه طراحی و تولید انواع برد الکترونیکی تهران و دیگر مجموعه های آند الکترونیک بیندازید، با خیال آسوده هر گونه قراردادی را ثبت می کنید.
مراحل طراحی برد الکترونیکی
از اهداف تا نتیجه!
طراحی و ساخت برد الکترونیکی دارای مراحل خاصی است و برای این که تمام اجزای الکترونیکی در کنار یکدیگر به خوبی کار کنند، باید برنامه دقیقی برای چیدمان آن ها در نظر گرفته شود. پس طراحی این محصول شامل نحوه چیدمان قطعات الکترونیکی روی برد است که ممکن است پیچیده یا ساده باشد.
در ادامه مراحل طراحی یک برد را با یکدیگر بررسی می کنیم:
هدف از طراحی چیست؟
در اولین مرحله باید هدف از طراحی مشخص شود. این که درک کاملی از طراحی برد بدست آید، نیمی از راه را هموار می سازد. پس به طور واضح بگویید، هدف تان از ساخت برد چیست؟ از برد طراحی شده چه انتظاراتی دارید؟ بررسی کامل مسئله و تشخیص چالش های روبرو، طراحی را ساده تر می کند و مسیر واضحی پیش روی طراحی قرار می گیرد.
موشکافی هدف اصلی و رسیدن به اهداف کوچکتر
هدف اصلی یک مسئله کلی است و برای حل آن باید به سراغ جزئیات بروید. در واقع طراحی برد الکترونیکی شامل اهداف کوچکی است که هدف اصلی را به واقعیت می رساند. با بررسی ابعاد مختلف مسئله اصلی، جزئیات طرح مشخص می شود. معمولا جزئیات هر طرح تا جایی ادامه پیدا می کند که تمام ابعاد آن به طور کامل بررسی شده باشد.
ورود به اهداف کوچک
حال که تمام مسائل و جزئیات طراحی بررسی شده است، برای شروع باید به سراغ ریز مسائل و اهداف کوچک برویم. انتخاب ورودی ها و تکمیل هر کدام به طور مجزا، مسئله نهایی را حل می کند.
برای مثال، سنسورهای مختلفی مانند اندازه گیری کننده دما، رطوبت، نور و … با اهداف مشخص برای طراحی برد به کار می رود.
انتخاب عملگرها و خروجی
انتخاب عملگردها با توجه به اهداف کوچک طراحی برد مشخص می شود. هر کدام از عملگرها و خروجی آن ها متفاوت است. برای مثال، زمانی که هدف حرکت با چرخ است، موتور به عنوان عملگر انتخاب می شود. نوع موتور نیز با توجه به مسئله پیش رو می تواند متفاوت باشد و پارامترهای آن مانند وزن، سرعت و … به نیاز مسئله بستگی دارد.
انتخاب کنترلر یا ریزپردازنده ها
در این مرحله، نوبت به انتخاب کنترلر می رسد. میکروکنترلرها یا همان ریزپردازنده ها دارای پردازنده مرکزی، حافظه و تعدادی ورودی و خروجی هستند که همانند مدار مجتمع یا چیپ الکترونیکی عمل می کنند. این المان نقش مهمی در طراحی بردهای کنترلی دارند و تمام دستورها از آن صادر می شود. در واقع وظیفه مغز مدار را ایفا می کند و انتخاب آن بر پایه عوامل مختلف مانند خروجی ها، تایمر، سرعت پردازش، حافظه و … انجام می شود. از گروه میکروکنترلرها می توان به PIC، AVR و ARM اشاره کرد که حضور پررنگی در بردهای کنترلی دارند.
انتخاب منبع تغذیه
انتخاب منبع تغذیه برای به جریان انداختن قطعات روی برد، از دیگر اقدام ضروری طراحی است. قبل از انتخاب نوع منبع تغذیه باید اجزای دیگر برد به خوبی بررسی شود. در غیر این صورت احتمال بروز خطاهای احتمالی و عملکرد نادرست قطعات برد افزایش می یابد. حتی ممکن است برخی قطعات دچار آسیب دیدگی شوند.
بهترین راهکار این است که با دقت دیتاشیت هر کدام از قطعات خوانده و اطلاعات لازم مانند جریان و ولتاژ نامی، حداکثر جریان و ولتاژ قابل تحمل بررسی شود. تنها با کمک این اطلاعات استفاده صحیح از قطعات امکان پذیر است.
طراحی ابتدایی
طراحی اولیه مدار بدین صورت است که ابتدا تمام قطعات کنار یکدیگر قرار می گیرند و ارتباط آن ها مشخص خواهد شد. برای مثال، سنسورها کنار پایه های ورودی میکرو و موتور کنار پایه خروجی حضور دارد. پس از استخراج اطلاعات داخل هر قطعه، بر پایه اصول و استانداردهای مدارهای الکتریکی، مدار نهایی طراحی و قطعات لازم خریداری می شود.
شبیه سازی مدار
برد الکترونیکی طراحی شده داخل نرم افزار شبیه سازی می شود. این مرحله از بروز عیب های احتمالی قبل از خریداری قطعات پیشگیری می کند و درصد موفقیت طراحی برد را نشان می دهد. اگر باز هم قطعات مشخص شده باشد، با کمک این مرحله از خرابی آن ها در صورت عملکرد نادرست مدار پیشگیری می شود. علاوه براین، نرم افزارها با اندازه گیری کمیت های مدار و تجزیه و تحلیل طراحی نهایی، شما را از عملکرد صحیح برد مطمئن می سازند.
نکته مهم!
احتمال عملکرد نادرست برد بعد از پیاده سازی، در صورت درست کردن آن در شبیه سازی همچنان وجود دارد. زیرا دنیای شبیه سازی همانند محیط واقعی نیست و در شرایط واقعی احتمال نویز محیط و دیگر عوامل موثر بر آن پابرجاست.
طراحی PCB
منظور از طراحی PCB چیدمان قطعات مختلف روی یک برد مدار چاپی یک یا چند لایه است. قطعات با استفاده از خطوط رسانایی ترسیم شده به یکدیگر وصل می شوند و در صورت قرارگیری درست آن و برقراری اتصال بین مسیرها، مدار به درستی کار می کند. برای طراحی PCB از نرم های مختلفی استفاده می کنند که قبل از جایابی قطعات، نکات مختلف با دقت بررسی شود.
لحیم کاری
قطعات روی PCB با کمک لحیم کاری متصل می شود. بعد از پایان طراحی و چاپ برد، لحیم کاری با مهارت و دقت بالا آغاز خواهد شد. اگرچه انجام این کار ساده است و حتی کسانی که هنوز هویه لحیم کاری در دست نگرفته اند، می توانند با یادگیری این کار را به نتیجه برسانند، اما باز هم رعایت برخی نکات و اتصالات قطعاتی همچون SMD و مونتاژ برد DIP بسیار مهم است.
بروزرسانی در تاریخ 1402/07/03
تشخیص عیب و تست نهایی
بعد از سوار شدن قطعات و لحیم کار، طراحی برد الکترونیکی به پایان می رسد. اما برخی از تست ها برای هر قسمت مانند تست مسیر خطوط رسانا در PCB، تست صحت جانمایی قطعات با پایه های متفاوت و … بهتر است انجام شود. معمولا اکثر اقدامات عیب یابی با کمک ابزارهایی همچون مولتی متر، اسکوپ و منابع سیگنال امکان پذیر است.
البته اگر اقدامات طراحی را با دقت طی کرده اید و از عملیات لحیم کاری مطمئن هستید، می توانید این مرحله را انجام ندهید.