لوگو زیمنس
کنترل فاز زیمنس
تایمر اشنایدر
کلید اتوماتیک اشنایدر
اینورتر پنتاکس
تقریباً در تمام تجهیزات برقی که اطراف ما وجود دارند، انواع برد الکترونیکی به‌کاررفته است. برای رفاه و تأمین نیاز‌های روزمره به‌خصوص در زندگی ماشینی و صنعتی امروزی، به این تجهیزات شدیداً نیازمندیم. ما انواع برد الکترونیکی متفاوتی داریم و هر یک از آن‌ها با توجه به ویژگی‌هایی که دارند برای مصارف خاصی به کار می‌روند.
امروزه از بردهای الکترونیکی در انواع لوازم برقی و الکترونیکی بزرگ و کوچک به سبب کارایی‌های بسیار آن‌ها استفاده می‌شود.
در این مطلب همراه ما باشید تا با انواع برد الکترونیکی و کاربرد‌های آن و همچنین اجزای برد الکترونیکی آشنا شوید.
برد الکترونیکی چیست؟
به مجموعه‌ای از مدارهای الکتریکی که قطعه‌ها و اجزای الکتریکی از قبیل خازن، مقاومت، ترانزیستور، آی سی و… بر روی آن قرار گرفته است و در لوازم برقی مورداستفاده قرار می‌گیرد، برد الکترونیکی یا Printed circuit board می‌گویند. این قطعات در برد الکترونیکی با اتصالات ظریفی به یکدیگر متصل شده‌اند.
کاربرد بردهای الکترونیکی بسیار گسترده است و می‌توان گفت در تمامی لوازم برقی و الکترونیکی کوچک و بزرگ ازجمله یخچال، آسانسور، اینورتر، کولرگازی، اتو، و… از برد الکترونیکی استفاده می‌شود.
نگاهی اجزای برد الکترونیکی
بردهای الکترونیکی به طورکلی به دو دسته قطعات active یا فعال و قطعات منفعل یا passive تقسیم می‌شوند. کنترل جریان برق به‌وسیله‌ی سیگنال‌های الکترونیکی از طریق قطعات فعال صورت می‌گیرد؛ مانند ترانزیستورها، لوله‌های خلا و یکسو کننده‌های تحت کنترل سیلیکون.
اما قطعات منفعل برخلاف قطعات فعال توانایی کنترل جریان برق از طریق سیگنال‌های الکترونیکی را ندارند؛ مانند خازن‌ها، القاگرها، مقاومت‌ها و دیودها.
اجزای مختلفی در مدار الکترونیکی شما بسته به نوع دستگاه یا برد الکترونیکی طراحی‌شده شما موردنیاز است. این اجزاء می‌توانند طیف وسیعی از قطعات الکترونیکی را شامل شوند. در ادامه برخی از این قطعات رایج در بردهای الکترونیکی را باهم مرور می‌کنیم. رایج‌ترین اجزای برد الکترونیکی عبارت‌اند از:
آنچه ولتاژ لازم مدار را فراهم می‌کند، باتری است که به‌راحتی روی برد قابل‌شناسایی می‌باشد. مشخصات باتری‌های برد الکترونیکی روی آن‌ها درج شده است.
مقاومت الکترونیکی، جریان الکتریکی را از طریق عبور از خود کنترل می‌کنند و همچنین عموماً دارای خطوط رنگی بر روی بدنه خود هستند که برای تعیین مقدار آن‌ها تعبیه شده است.
یکی از پرکاربردترین اجزای برد الکترونیکی، مقاومت است که در ساخت مدارها استفاده می‌شود و کنترل جریان الکتریکی را به عهده دارد. تقریباً هیچ مداری وجود ندارد که حداقل یکی از انواع مقاومت‌ها در آن به کار نرفته باشد. مقاومت‌ها را با حروف R در مدار نشان می‌دهند.
LED ها در حقیقت نوعی دیود نوری هستند و هنگامی‌که جریان از آن‌ها عبور می‌کند، روشن می‌شوند؛ اما مجوز عبور جریان را فقط در یک جهت صادر می‌کنند.
ترانزیستور در حقیقت بار الکتریکی را تقویت می‌کند. یکی از پرمصرف‌ترین قطعات الکترونیکی که از آن‌ها برای قطع و وصل کردن و یا تقویت کردن بار الکترونیکی استفاده می‌شود، ترانزیستورها هستند؛ که انواع مختلفی هم دارند.
ازجمله قطعات پرمصرفی که در ساخت برد الکترونیکی می‌توانند بار الکتریکی را در خود جای دهند و نگه‌دارند، خازن‌ها هستند. خازن‌ها حرف C در برد الکترونیکی و مدار نمایش داده می‌شوند.
سلف در حقیقت بار را ذخیره می‌کند و همچنین باعث توقف یا تغییر جریان می‌شود. سلف‌ها از یک هسته و سیم‌پیچی به دور آن تشکیل‌شده‌اند و به همین سبب نیز اغلب به‌عنوان سیم‌پیچ شناخته می‌شوند. در اکثر مواقع مقادیر آن‌ها روی سلف درج نشده و باید با دستگاه اندازه‌گیری شوند. سلف‌ها در مدار با حرف L نمایش داده می‌شوند.
یکی دیگر از انواع اجزای برد الکترونیکی، دیودها هستند. آن‌ها قطعاتی نیمه‌رسانا اند؛ چراکه فقط اجازه عبور جریان ازیک‌طرف را داده و جهت دیگر را مسدود می‌کنند. به آن‌ها اصطلاحاً یکسو نیز می‌گویند. دیودها با حرف D در برد الکترونیکی نشان داده می‌شوند و دارای ۲ پایه هستند.
این دسته از اجزای برد الکترونیکی بسته به اینکه بسته یا باز هستند، توانایی آن را دارند تا اجازه عبور جریان را بدهند و یا مسیر را مسدود نمایند.
انواع برد الکترونیکی را بهتر بشناسید
بردهای الکترونیکی را می‌توان بر اساس ویژگی‌ها و قابلیت‌هایشان به انواع گوناگونی طبقه‌بندی کرد. در ادامه با برخی از مهم‌ترین و رایج‌ترین انواع برد الکترونیکی آشنا خواهیم شد.
برد مدار چاپی (Printed Circuit Board)
ازجمله متداول‌ترین انواع برد الکترونیکی برد PCB یا مدار چاپی است.
فیبرهای مدار چاپی در بسیاری از تجهیزات الکترونیکی، از ارکان اصلی و پایه‌ای محسوب می‌شوند. آنچه بردهای pcb را به گزینه‌ای مناسب در حوزه‌های مختلف تبدیل کرده است، سهولت در استفاده و انعطاف‌پذیری در طراحی آن می‌باشد.
برد Bread Board
برد بورد از دیگر انواع برد الکترونیکی می‌باشد که می‌توان به آن اشاره نمود.
اگر بخواهیم از دسته ساده‌ترین بردهای مدار، بردی را نام ببریم بی‌شک، bread board را نام خواهیم برد. برای نمونه‌سازی اولیه مدارها، این نوع برد از بهترین گزینه‌ها محسوب می‌شود. Bread board عموماً توسط دانشجویان، افراد تازه‌کار و علاقه‌مندان به لوازم الکترونیکی مورداستفاده قرار می‌گیرد.
ازجمله نقاط عطف کار در برد بورد، عدم نیاز به لحیم‌کاری قطعات در هنگام کار است. یک بلوک پلاستیکی دارای سوراخ با گیره‌های فنری فلزی، ساختار اصلی برد بورد را تشکیل می‌دهد. گیره‌های فنری آن عموماً از جنس برنز یا نقره نیکل هستند.
برد وایر رپ (Wire Wraps)
نمونه‌ای دیگر از بردهای الکترونیکی، وایر رپ‌ها یا سیم‌پیچ‌ها هستند که به‌صورت یک بورد بوده که سوکت هایی بر روی آن تعبیه شده است. این نوع از برد برخلاف برد بوردها برای مصارف پیچیده بسیار کاربرد دارد.
از ویژگی‌های برجسته‌ی برد الکترونیکی وایر رپ، عدم تحت تأثیر ارتعاش قرار گرفتن و عدم نیاز به لحیم‌کاری به شمار می‌رود. عمده‌ترین موارد کاربرد برد الکترونیکی وایر رپ به ابر رایانه‌ها و مدارهای مایکروویو اختصاص پیدا می‌کند.
برد مدار چاپی سوراخ‌دار (Strip Board)
برد الکترونیکی مدل سوراخ‌دار، ازجمله سایر گزینه‌ها برای ساخت برد مدار پروژه‌های الکترونیکی محسوب می‌شود.
برخلاف دو نوع برد قبلی، برای مونتاژ قطعات بر روی این نوع از بردهای الکترونیکی نیاز به انجام لحیم‌کاری می‌باشد. برای طراحی و ساخت مدارهای کوچک، فیبرهای سوراخ‌دار از بهترین گزینه‌ها به شمار می‌روند.
انواع برد الکترونیکی بر اساس لایه
انواع برد الکترونیکی بر اساس لایه، در انواع متفاوتی در صنایع مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرند که در ادامه با آن‌ها آشنا می‌شوید.
برد الکترونیکی تک لایه (یکرو):
در بین انواع برد الکترونیکی، یکی از ساده‌ترین و ارزان‌قیمت‌ترین بردها، برد الکترونیکی تک لایه یا یکرو است.
این بردها صرفاً تشکیل‌شده از یک لایه مس می‌باشد که تمام اتصالات بین قطعات نیز، در همین یک لایه‌ی مسی پیاده‌سازی شده است. پس از آن روی این لایه‌ی مسی، یک لایه‌ی محافظ سبز رنگ و بعد از آن چاپ راهنمای قطعات قرار می‌گیرد.
جنس فیبر برد الکترونیکی تک لایه می‌تواند از انواع استخوانی، فایبر، آلومینیومی، CEM و… باشد؛ اما اگر شما کمترین قیمت تولید PCB را مدنظر دارید، جنس استخوانی مناسب‌ترین انتخاب برای شما است.
برد الکترونیکی دولایه (متالیزه):
برد مدار چاپی دولایه، از یک لایه فیبر به همراه ۲ لایه مسی در دو طرف برد تشکیل‌شده که به آن متالیزه نیز می‌گویند. این مدل بردها در دو نوع متالیزه و ساده قابل ساخت می‌باشند؛ یعنی اگر قصد داشته باشید که لایه‌های مسی در دو طرف برد باهم ارتباط داشته باشند، باید نوع برد دولایه متالیزه را انتخاب کنید. در نوع برد دو لایه متالیزه، لایه‌های مسی از طریق سوراخ‌هایی که در برد تعبیه می‌شوند، به یکدیگر متصل می‌گردند؛ اما اگر به اتصال میان ۲ برد نیازی نداشته باشید، می‌توانید نوع ساده برد دولایه را انتخاب کنید که قیمت مناسب‌تری هم دارد.
برد الکترونیکی دولایه دارای دو مزیت است؛ یکی اینکه شما آزادانه می‌توانید در برد ترک کشی را انجام دهید؛ چون ۲ لایه مسی در برد، فضای کافی برای ترک کشی و اتصالات را در شما قرار می‌دهد. مزیت دوم هم این است این مدل در ابعاد کوچک‌تری از انواع برد الکترونیکی طراحی شده است.
برد الکترونیکی چندلایه:
برد الکترونیکی چند لایه، از چند برد دولایه که بر روی‌هم قرارگرفته باشند، تشکیل‌شده است و این بردها توسط چسبی مخصوص و عایق به یکدیگر متصل شده‌اند. این مدل از بردهای الکترونیکی، از ۴ لایه تا ۵۰ لایه قابل پیاده‌سازی است.
برد الکترونیکی چند لایه، معمولاً برای طراحی‌های پیچیده در کمترین ابعاد، مورداستفاده قرار می‌گیرد؛ به همین سبب برای طرح‌های ساده، نیاز نیست به سمت استفاده از این نوع برد الکترونیکی برویم.
برد الکترونیکی منعطف (flexible):
برد الکترونیکی منعطف از موادی تشکیل‌شده که می‌تواند خمیده شود و منعطف باشد. جنسی مانند پلاستیک، مواد تشکیل‌دهنده این بردها را تشکیل داده است. این بردهای منعطف، می‌توانند در هر ۳ حالت، یک لایه، دولایه، و چند لایه تولید شوند. البته ازنظر قیمتی، ازجمله گران‌قیمت‌ترین انواع برد الکترونیکی به شمار می‌روند؛ همچنین ساخت بردهای الکترونیکی منعطف، به زمان طولانی‌تری هم نیاز دارد.
برد الکترونیکی منعطف دارای مزیت‌هایی است؛ ازجمله آن مزیت‌ها عبارت‌اند از: در جاهایی که سطح صافی نداریم می‌توانند مورداستفاده قرار گیرند. به‌طور مثال در دستبندهای الکترونیکی که نیاز است به دور مچ بسته شوند، از بردهای منعطف یا فلکسیبل استفاده می‌شود. دیگر مزیت این بردها این است که ضد آب هستند و حتی در برابر دماهای بالا مقاوم ساخته می‌شوند.
کاربرد برد الکترونیکی چیست؟
برای اینکه بهتر بتوانید عملکرد برد الکترونیکی را درک کنید، در ادامه به چند مورد از کاربرد‌های برد الکترونیکی پرداخته‌ایم.
کاربرد برد الکترونیکی در پزشکی
بخش بسزایی از پیشرفت علم پزشکی به دلیل استفاده از بردهای الکترونیکی PCB رخ‌داده است. این بردها در وسایلی مانند سیستم‌های تصویربرداری، رایانه‌ها، دستگاه‌های MRI و… تعبیه‌شده‌اند و آنالیز عملکرد بدن را برای پزشکان امکان‌پذیر می‌کنند. تولید بردهای الکترونیکی PCB در اندازه‌های کوچک و بزرگ و همچنین انعطاف‌پذیر بودن آن‌ها، امکان استفاده از این بردهای منعطف را برای ضربان‌ساز قلب، سمعک‌ها و تجهیزاتی که برای بررسی دستگاه‌های درونی بدن کاربرد دارند فراهم کرده است. در حقیقت با ظهور این بردها، تحول بزرگی در پزشکی رخ‌داده است و سیستم‌های پزشکی روزبه‌روز برای بهبود وضعیت سلامت بشریت پیشرفته‌تر می‌شوند.
کاربرد برد الکترونیکی در هوافضا
صنایع هوافضا ازجمله صنایعی است که می‌توان به‌وضوح تأثیر کاربرد بردهای الکترونیکی در آن مشاهده کرد. در صنایع هوافضا از مدارهای چاپی برای مواردی مانند کنترل پرواز، سیستم‌های ایمنی و مدیریت پرواز استفاده می‌شود. هواپیماها، هواپیماهای بدون سرنشین، ماهواره‌ها و سایر لوازم الکترونیکی هوافضا نیازمند بردهای الکترونیکی پیشرفته‌ای هستند که در اندازه‌های مختلف طراحی‌شده‌اند. اغلب این تجهیزات فضای کافی برای استفاده از بردهای سخت و بزرگ را نداشته و نیازمند بردهای کوچک و بندانگشتی هستند که در آن‌ها به کار روند.
جایگذاری قطعات از کاربرد برد الکترونیکی
البته مقصود از این تیتر، صرف قرار دادن قطعات در جای خودشان نیست. برد الکترونیکی، در محل پایه هر قطعه خاص، بسته به تعداد پایه‌های آن، منافذ یا سوراخ‌هایی دارد. اپراتور باید قطعه را با استفاده از لحیم ضمن اینکه در جای سوراخ‌ها محکم می‌کند، به مسیرهای تعبیه‌شده متصل سازد؛ یک اتصال پایدار و ثابت. بااین‌وجود عملاً قطعات، بدون اینکه نیازی باشید مستقیم با سیم متصل شوند، با یکدیگر در ارتباط هستند.
سخن پایانی
در این مطلب با برد الکترونیکی آشنا شدید و دانستید بردهای الکترونیکی انواع مختلفی دارند و خود انواع آن‌ها نیز بر اساس ویژگی‌ها و لایه‌ها به طبقه‌بندی‌های مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که هردوی این طبقه‌بندی‌ها را امروز شناختید. همچنین در مطلب امروز اجزا و کاربرد برد الکترونیکی را نیز برایتان شرح دادیم. امیدواریم مطلب امروز برایتان مفید واقع شده باشد.