سرزمین الکترونیک
COURSE
جلسه 11 کارگاه PCB-طراحی برد مدار چاپی(Design Rules)

در جلسه ی قبلی کارگاه که بخش اول طراحی PCB بود، روش انتقال سند شماتیک به سند PCB و نحوه ی Placement المانها در سند PCB را آموزش دادیم. در این جلسه که بخش دوم طراحی PCB است، قوانین طراحی یا Design Rules را مورد بررسی قرار میدهیم. همواره قبل از شروع سیمکشی برد، باید قوانین موردنیاز متناسب با بردی که طراحی میکنیم را تعریف کنیم. طراحی PCB دیگر تنها مساله ی رسم مسیرها(trackها) جهت برقراری اتصالات بین المانها نیست. جهت طراحی اصولی PCB باید جنبه های مختلفی را در نظر بگیریم. قوانین طراحی این جنبه های طراحی مانند ضخامت مسیرها، فاصله ی بین مسیرها و پدها و … را پوشش میدهند. ادیتور PCB آلتیوم دیزاینر یک محیط قانون-محور است، به این معنی که وقتی اقداماتی مانند کشیدن ترکها، حرکت المانها و مسیرکشی خودکار برد را انجام میدهید، نرم افزار بر هر یک از این اقدامات نظارت میکند و چک میکند که آیا طرح هنوز با قوانین طراحی تعریف شده مطابقت دارد یا خیر. در صورتیکه یکی از قوانین نقض شود، خطا به سرعت به عنوان یک مورد Rule Validation گزارش می شود. در حقیقت قوانین طراحی برای مشخص کردن نیازهای طراحی استفاده می شوند. مساله ی دیگری که قبل از سیمکشی برد باید در نظر گرفته شود. ظرفیت مدار است. یعنی باید بدانیم مدار برای چه ولتاژ و جریانی باید طراحی شود و سپس این موارد را به صورت یک قانون تعریف کنیم تا برد از آن تبعیت کند. برای جنبه های مختلف طراحی PCB مانند ضخامت مسیرها و فاصله ی بین آبجکتها از هم، استانداردهای IPC در دسترس قرار دارند که میتوان با استفاده از آنها قوانین را متناسب با برد خود تعریف کنیم که به بررسی این استانداردها هم خواهیم پرداخت.

مطالب جلسه 11 کارگاه

  • آشنایی با مفهوم قوانین طراحی یا Design Rules
  • بررسی مفاهیم مهم Rule Type، Rule Query و Rule Priority
  • معرفی قوانین طراحی مختلف
  • آشنایی با Net Classes و روش ایجاد یک Net Class جدید
  • آشنایی با استانداردهای طراحی PCB(استانداردهای IPC)
  • آموزش تعریف قوانین جدید

COURSE
جلسه 10 کارگاه PCB-طراحی برد مدار چاپی(Placement)

در جلسه ی قبلی کارگاه روش طراحی سند شماتیک برد موردنظر خود را آموزش دادیم و آن را طراحی کردیم. در این جلسه طراحی برد مدار چاپی را با انتقال طرح خود از سند شماتیک به سند PCB شروع خواهیم کرد. قبل از انتقال طرح، در مورد سند شماتیک نکاتی را که توجه به آنها ضروری است بیان میکنیم و تنظیمات قبل از انتقال طرح را انجام خواهیم داد. سپس روشهای مختلف انتقال طرح از شماتیک به PCB را معرفی و باهم مقایسه میکنیم و نهایتا طرح خود را به سند PCB منتقل میکنیم. پس از انتقال طرح به سند PCB، ابتدا با ادیتور PCB و تنظیمات آن آشنا خواهیم شد و سپس روش Placement کردن المانها را آموزش میدهیم. هر چند سیمکشی یا Routing برد بسیار پر اهمیت می باشد، اهمیت Placement المانها دست کم به اندازه ی اهمیت Routing می باشد چون placement بهتر یعنی routing ساده تر. پس در این جلسه نکاتی را جهت placement بهتر المانها آموزش خواهیم داد. بنابراین هرگز نگران مقدار زمانی که صرف placement المانها میکنید نباشید چون همانطور که در جلسات بعدی خواهید دید، این زمان در routing جبران خواهد شد.

مطالب جلسه 10 کارگاه

  • مطالب تکمیلی طراحی سند شماتیک
  • انتقال طرح شماتیک به سند PCB
  • آشنایی با لایه های PCB و بیان کاربرد هر کدام
  • آموزش اصول چیدمان یا placement قطعات در PCB

همانطور که میدانید آردوینو(Arduino) یک پلتفرم open-source است که برای ساخت پروژه های مختلف الکترونیکی میتوان از آن استفاده کرد. آردوینو هم شامل برد مداری قابل برنامه ریزی(سخت افزار) است و هم شامل IDE(نرم افزار) جهت نوشتن کدها و آپلود کردنشان روی برد فیزیکی. برخلاف اکثر بردهای قابل برنامه ریزی دیگر، آردوینو جهت نوشتن کدها روی برد، به سخت افزاری جداگانه که پروگرمر نامیده می شود نیاز ندارد و به سادگی از طریق درگاه USB میتوان برد را پروگرم کرد. علاوه بر این، IDE آردوینو از ورژن ساده شده ی ++C استفاده میکند که این امر یادگیری آن را به مراتب ساده تر کرده است. بردهای آردوینوی متنوعی وجود دارد که برد آردوینو UNO معروفترین و بهترین برد جهت شروع کار با آردوینو می باشد. میدانیم که استفاده از برد آردوینو به دلیل اندازه ای که دارد، در همه ی پروژه ها عملی و منطقی نیست. در حقیقت این برد بیشتر برای کارهای آموزشی مناسب است. از طرفی هم میدانیم که هسته ی برد آردوینو UNO میکروکنترلر ATmega328 از خانواده ی AVR می باشد. آیا راهی وجود دارد بتوان فقط از چیپ ATmega328 استفاده کرد و باز هم از مزیتهای آردوینو بهرمند باشیم؟

با نصب بوتلودر(Bootloader) روی این چیپ به سادگی میتوان برای آن توسط IDE آردوینو برنامه نوشت. هر چند که در برخی از فروشگاه های الکترونیکی چیپهای ATmega328ی وجود دارند که به صورت پیش فرض بوتلودر آردوینو روی آنها نصب شده، منتها قیمت آنها نسبت به چیپهای بدون بوتلودر بیشتر است! روشهای مختلفی برای نصب بوتلودر روی چیپ ATmega328 وجود دارد. یکی از روشها استفاده از پروگرمر است. یعنی ابتدا باید سخت افزار پروگرمر تهیه شود. چون هدف ما کاهش همه ی هزینه های جانبی است، از این روش استفاده نمیکنیم. همچنین برخی از پروگرمرها با نسخه های جدید ویندوز سازگاری ندارند(عدم وجود درایور یا اذیت شدن کاربر حین نصب درایور) و این امر استفاده از آنها را غیرممکن میکند. بنابراین تصمیم گرفتیم برای کاهش هزینه های جانبی و سرعت دادن به کارها، یک شیلد جهت نصب بوتلودر روی میکروکنترلر ATmega328 طراحی کنیم. شیلدی که طراحی کرده ایم را میتوان بدون نیاز به هیچگونه سیم و سیم کشی، به سادگی هر چه تمامتر روی برد آردوینو UNO سوار کرد و کلیه ی اتصالات مورنیاز را در سریعترین زمان ممکن برقرار کرد. سپس با چند کلیک قادر خواهیم بود بوتلودر را روی میکروکنترلر خام نصب کنیم. این کار در فیلم آموزشی قرار داده شده در ادامه ی مطلب بیان شده است.

هوشمند سازی و کنترل وسایل به شیوه های مختلفی قابل اجرا است یکی از شیوه های کم هزینه و در دسترس ، هوشمند سازی و کنترل وسایل با پیامک است ، در این جلسه بصورت مفصل به بحث هوشمند سازی و کنترل وسایل با پیامک و آردوینو پرداخته شده است . هوشمند سازی با پیامک شامل سه بخش می شود ، یکی طراحی سخت افزار ، دیگری سیستم عامل و نرم افزار برای سخت افزار طراحی شده است و آخری طراحی نرم افزار برای تلفن همراه است تا در محیط گرافیکی و ساده و زیبا وضعیت ها را بررسی و کنترل کنیم ، سخت افزاری که در این سیستم طراحی شده است بر پایه آردوینو است و برای نمایش از یک نمایشگر 48 در 84 پیکسلی نوکیا 5110 استفاده شده است و ماژولی که کار پیام رسانی را برای ما انجام میدهد ماژول SIM800L می باشد ، سیستم عامل این سیستم همان آردوینو (arduino) می باشد و برنامه نویسی آن با زبان اردوینو انجام شده است .

نرم افزار اندروید که برای هوشمند سازی و کنترل وسایل با پیامک نوشته شده است بر پایه B4A طراحی شده است که با زبان بیسیک می توان برای اندروید نرم افزار طراحی کرد . در نهایت ما یک سیستم  هوشمند سازی و کنترل وسایل با پیامک طراحی کرده ایم که خروجی آن می تواند هم زمان 4 وسیله را کنترل کند  ، روی مدار 3 تا کلید قرار دارد ، یکی از کلید ها برای پاسخ دادن به تماس ها ، کلید دیگری برای نمایش موجودی حساب سیم کارت و کلید آخری برای تنظیم کردن سیم کارت می باشد ، با این سیستم علاوه بر کنترل وسایل می توان به تماس ها پاسخ داد و سیستم دارای امپلی فایر و میکروفن و اسپیکر است و همچنین می توان به تعداد نامحدود شماره تعریف کرد تا بتوانند مدار را کنترل کنند .

امکانات سیستم هوشمند سازی و کنترل وسایل با پیامک:
  1. کنترل هم زمان 4 وسیله با پیامک
  2. نرم افزار اختصاصی برای اندروید
  3. نمایش موجودی حساب سیم کارت روی نمایشکر
  4. دارای سیستم بازخوردی جهت اطمینان از صحت عملکرد
  5. نمایش موجودی حساب سیستم در نرم افزار اندروید
  6. نمایش میزان باتری و قدرت آنتن دهی سیستم در نرم افزار اندروید
  7. پاسخ داد به تماس ها و قابلیت مکالمه
  8. تعریف شماره در سیستم جهت امنیت (بصورت نامحدود)
  9. نمایش انتن دهی و میزان باتری روی نمایشکر

COURSE

جلسه 9 کارگاه PCB-ترسیم سند شماتیک

1396/08/21 آمانج عبداله زاده
جلسه 9 کارگاه PCB-ترسیم سند شماتیک

در جلسه ی قبلی کارگاه به طراحی و ساخت سمبلها(symbol) و مدلهای فوت پرینت(footprint) المانهای برد پرداختیم، به عبارتی یک کتابخانه برای خود طراحی کردیم. در این جلسه در ابتدا کتابخانه ای که طراحی کردیم را کامپایل و نصب میکنیم و سپس از آن جهت طراحی مدار شماتیک برد موردنظر خود استفاده خواهیم کرد. قبل از ترسیم شماتیک، تنظیمات ضروری و موردنیاز را انجام میدهیم و سپس قطعات خود را روی سند شماتیک placement میکنیم. در ادامه باید اتصالات الکتریکی بین المانها را برقرار کنیم. بنابراین آموزش wiring سند شماتیک را ارائه میکنیم. هر سند شماتیکی پس از اینکه کامل شد، باید بررسی شود که آیا خطا دارد یا خیر. به این موضوع که خطا چیست و آلتیوم چه مواردی را به عنوان خطا گزارش میکند خواهیم پرداخت. تنظیمات مربوط به پروژه را قبل از انجام کامپایل به شما آموزش میدهیم و سپس سند شماتیک ترسیم شده ی خود را کامپایل و خطایابی میکنیم و خطاهای گزارش شده را بررسی و آنها را برطرف میکنیم.

مطالب جلسه 9 کارگاه

  • آموزشهای تکمیلی کار با کتابخانه ها(Integrated Library)
  • ایجاد سند شماتیک(Schematic Document) و انجام تنظیمات آن
  • آموزش طراحی سند شماتیک(Schematic Design)
  • کامپایل و خطایابی سند شماتیک(Compiling & Error Checking)

COURSE
جلسه 8 کارگاه طراحی و ساخت PCB-ساخت قطعات برد

در جلسه ی قبلی کارگاه مجازی طراحی و ساخت برد مدار چاپی، روش ساخت کتابخانه ی مجتمع یا Integrated Library آموزش داده شد و برای یک المان نمونه سمبل شماتیک و مدل فوت پرینت را با استخراج اطلاعات دیتاشیت ترسیم کردیم. در این جلسه به طراحی و ساخت یک کتابخانه ی مجتمع برای برد آردوینوی اختصاصی خود می پردازیم. این کتابخانه شامل همه ی قطعات و المانهای موردنیاز جهت طراحی برد می باشد. برای ساخت کتابخانه ی هر المانی شامل سمبل شماتیک و مدل فوت پرینت، به یک سری اطلاعات پایه ای نیاز می باشد که این اطلاعات را به صورت کامل معرفی میکنیم. سپس این اطلاعات را استخراج و با استفاده از آنها قطعات برد خود را می سازیم. برای ترسیم سمبل شماتیک و مدل فوت پرینت المانها، از روشهای مختلفی استفاده خواهیم کرد تا فرآیند ترسیم و طراحی سریعتر شود.

در جلسه ی 4 کارگاه، برد آردوینوی خود را روی کاغذ ترسیم و آن را به صورت کامل تحلیل کرده بودیم. در این جلسه یک ویژگی دیگر یعنی استفاده از باتری پشتیبان یا Back-up را به برد خود اضافه میکنیم. به این صورت که مدار هم بتواند با آداپتور کار کند و در صورتیکه آداپتور به برد متصل نشده بود، مدار از باتری تغذیه کند.

مطالب جلسه 8 کارگاه

  • طراحی و ساخت کتابخانه قطعات برد آردوینوی اختصاصی
  • آموزش ویژگی جدید آلتیوم 17 جهت ترسیم سمبل شماتیک
  • اضافه کردن قابلیت استفاده از باتری پشتیبان به برد
  • آموزش طراحی سمبلهای شماتیک و مدلهای فوت پرینت به روشهای مختلف

موضوعات سایت