دوره طراحی برد

برای شروع یک طراحی ابتدا باید شما تمام اطلاعات مورد نیاز خود از مدار را که شامل وظایف و پردازش های برد و ورودی ها و خروجی های آن است داشته باشید .

در مرحله بعدی شما نیاز دارید یک چارت کلی از نحوه کارِ بُرد و کاری که باید انجام دهد طرح نمایید و سپس شروع به طراحی شماتیکی برد در نرم افزار طراحی مانند پروتِئوس یا اسپایس کنید .

در برخی از مدارات الکترونیکی شما نیاز به استفاده از میکرو کنترلر ها خواهید داشت که در این صورت نیاز به آشنایی با برنامه نویسی و پروگرام میکروکنترلر مورد استفاده خواهد بود .

از بخش های مهم این کار این است که باید مقدار المان های خود مانند مقاومت و خازن و غیره را به صورت استاندارد که در بازار موجود است در طراحی و شبیه سازی قرار دهید .

در نهایت با ساخت مدل های اولیه و رفع اشکالات جزئی شما موفق به طراحی برد الکترونیکی خود خواهید شد .

اما مهم ترین عامل که میتواند شما را در زمینه طراحی مدار به عنوان فردی شاخص تبدیل کند توانایی شما در تسلط بر نرم افزار های مهندسی و تخصصی در زمینه طراحی برد خواهد بود .

آموزش نرم افزار پروتئوس:

مسلما قبل از شروع به خرید قطعات الکترونیکی و ایجاد یک برد شما نیاز به یک نرم افزار قوی جهت شبیه سازی مدار خود دارید تا ابتدا تمامی ایرادات مدار خود را رفع کنید و تست کارکرد صحیح از مدار خود بگیرید و سپس به خرید قطعات و وصل کردن قطعات به هم بپردازید تا از محتمل شدن هزینه های اضافی جلوگیری کنید .

نرم افزار پروتئوس یکی از بهترین و کاربردی ترین نرم افزار های شبیه سازی مدارات الکترونیکی است .

این نرم افزار شامل انواع میکرو کنترلر ها و همچنین شبیه سازی برنامه ی نوشته شده برای میکرو کنترلر ها می باشد . و به راحتی می توانید در نرم افزار های برنامه نویسی میکرو کنترلر ها یک برنامه نوشته و فایل hex آن را در داخل نرم افزار پروتئوس قرار داده و برنامه ی نوشته شده را تست کرد .

علاوه بر این نرم افزار پروتئوس شامل تمامی قطعات الکتریکی مانند انواع مقاومت ها ، خازن ها ، ic ها ، ترانسفورماتور ها ، رله ها و … می باشد و به طور کلی یک کتاب خانه ی کامل از تمامی قطعات الکترونیکی می باشد .

و همچنین اکثر سنسور های الکتریکی پر کاربرد در صنعت را شامل می شود و میتوان یک سنسور دمایی یا رطوبت یا …. را به محیط شماتیک این نرم افزار آورده و از آن استفاده کرد .

در قسمت شبیه سازی مدارات می توان خروجی مدار را بر روی نمودار یا LCD یا حتی قطع و وصل یک لامپ یا موتور تست کرد ، شبیه سازی این نرم افزار به حدی قوی است که اگه خروجی مدار قابلیت دادن جریان لازم برای روشن شدن یک لامپ را نداشته باشد آن لامپ در شبیه سازی هم روشن نخواهد شد و باید مقاومت ورودی به لامپ را کاهش دهید تا روشن شود.

در دوره ی طراحی برد این نرم افزار و استفاده از ابزار های آن به طور کامل آموزش داده می شود تا کار آموزان بتوانند قبل از طراحی یک برد در ابتدا آن را در این نرم افزار شبیه سازی کنند و سپس برد خود را بسازند.

آموزش نرم افزار pspice :

مسلما با تمام امکانات ذکر شده برای نرم افزار پروتئوس باز هم این نرم افزار نمی تواند تمامی مدارات را شبیه سازی کند . بنابر این به نرم افزار های مکمل دیگری نیاز داریم . 

نرم افزار pspice یک نرم افزار قوی برای طراحی مدارات آنالوگ است و دارای نمودار های خروجی قوی ای می باشد بنابر این برای طراحی مدار های نظیر فیلتر های فرکانسی ، تقویت کننده ها ، سوئیچینگ و …  نرم افزار pspice بسیار دقیق تر مدارات را شبیه سازی می کند . 

بنابر این در کنار نرم افزار پروتئوس ما برای بررسی مدارات آنالوگ نیاز به یک نرم افزار دیگری می باشیم ، که نرم افزار قدرتمند orcad pspice بهترین گزینه می باشد .

در دوره ی طراحی برد ما علاوه بر نرم افزار پروتئوس طراحی مدار در نرم افزاز pspice را هم به طور کامل بررسی می کنیم و طریقه ی رسم نمودار های خروجی و شبیه سازی مدارات آنالوگ را به طور کامل آموزش می دهیم تا کار آموزان بتوانند در صورت نیاز از این نرم افزار هم استفاده کنند.

آموزش نرم افزار altium designer :

نرم افزار آلتیوم یکی از بهترین نرم افزار های طراحی pcb می باشد نرم افزار های دیگر نظیر پروتئوس نیز علاوه بر محیط شماتیک و شبیه سازی محیط طراحی pcb نیز دارند منتها نرم افزار آلتیوم به طور تخصصی وظیفه ی طراحی برد های  pcb را بر عهده دارد و بسیاری از شرکت های داخلی و خارجی چاپ برد های pcb ، فقط با این نرم افزار کار می کنند ، بنابراین یادگیری این نرم افزار برای یک مهندس الکترونیک بسیار ضروری است .

نرم افزار آلتیوم دارای دو محیط طراحی شماتیک و طراحی pcb می باشد . در محیط شماتیک شما مدار خود را به همان صورت که در نرم افزار های دیگر تست و شبیه سازی کردید مجدد رسم می کنید ،

 سپس در محیط pcb با کمک ابزار های این نرم افزار مدار طراحی شده در قسمت شماتیک به همان صورت که شما می خواهید به یک برد pcb تبدیل می شود و سیم کشی مدار به دو صورت اتوماتیک و دستی انجام می شود  و در آخر این نقشه ی طراحی شده در محیط pcb را به شرکت های چاپ برد های pcb می دهید و بر اساس فایل PCB که به آن ها تحویل می دهید بر روی یک فیبر خام طرح شما را چاپ می کنند .

یاد گیری این نرم افزار پیچیدگی های خاص خود را دارد و نکات بسیاری در هنگام طراحی باید رعایت شود تا یک برد pcb کاربردی تولید شود . 

بنابراین در دوره ی طراحی برد الکترونیکی این نرم افزار به طور کامل بررسی خواهد شد و کار آموزان با طراحی برد های pcb و استفاده از نقشه های pcb برای تولید در شرکت های چاپ به طور کامل آشنا می شوند.

همچنین مدار پروژه هایی را که در این دوره توسط کار آموزان ساخته خواهد شد ، بر روی نرم افزار Altium designer رسم شده و پس از چاپ ، قطعات بر روی این برد مونتاژ و لحم کاری شده و کار آموزان تجربه صفر تا صد طراحی یک برد را تجربه خواهند کرد .

میکروکنترلر چیست؟

به طور کلی می توان گفت هر دستگاهی برای کار کردن نیاز به یک کنترل کننده دارد که دستگاه تمامی وظایف خود را به خوبی انجام دهد .

می توان میکروکنترلر را همانند مغز انسان در نظر گرفت که مغز انسان وظیفه ی کنترل اعضای بدن ، تشخیص دمای سرد و گرم برای بدن تنظیم صحیح کارکرد قلب در شرایط مختلف و … را بر عهده دارد.

حال یک لباس شویی را در نظر بگیرید این لباس شویی همانند مغز انسان یک میکروکنترلر در داخل بُرد خود دارد که وظیفه ی کنترل کار های مختلف لباس شویی همانند تنظیم دمای آب برای شست و شوی لباس ، چرخیدن موتور در جهت ساعت گرد و پاد ساعت گرد ، تنظیم سرعت موتور ، تنظیم زمان چرخیدن موتور و …. را بر عهده دارد .

و سایر دستگاه های اطراف ما همانند یخچال ، ماکروفر ، ظرف شویی و … در داخل خود یک میکروکنترلر دارند که وظیفه ی کنترل عملکرد دستگاه را بر عهده دارند.

علاوه بر میکرو کنترلر ها ، کنترلر های دیگری وجود دارند همانند cpu کامپیوتر ، fpga ها و … ولی اکثر آن ها فقط عملیات پردازش را انجام می دهند و برای حافظه نیاز به یک رم ، برای کلاک خود نیاز به یک اسیلاتور خارجی ، برای تبدیل آنالوگ به دیجیتال نیاز به یک مدار خارجی می باشند ولی میکروکنترلر یک ic کامل است که تمامی عملیات های پردازش و حافظه و مبدل های adc و dac و … را در داخل خود دارند و فقط نیاز به یک برنامه نویسی دارند.

میکروکنترلر ها به زبان های مختلفی برنامه نویسی می شوند همانند زبان پایتون ، زبان c ، زبان بیسیک، زبان اسمبلی و… که هر زبان مزایا و معایب خود را دارند و در قسمت برنامه نویسی کامل توضیح داده می شود.

علاوه بر این ها شرکت های مختلفی سازنده ی میکرو کنترلر هستند و هر شرکت برای برنامه نویسی میکرو های خود نرم افزار های مختلفی را معرفی کرده است از میکرو کنترلر های معروف می توان به AVR ، ARM ، PIC ، ۸۰۵۱ اشاره کرد .

 و این به مهندس الکترونیک بستگی دارد که از کدام میکرو و از کدام زبان برای برنامه نویسی استفاده کند و یک مهندس الکترونیک باید کاملا به مزایا و معایب میکرو کنترلر استفاده شده در پروژه ی خود آگاه باشد , و بر اساس بودجه و نیاز پروژه یکی از میکرو ها را انتخاب کند .

در دوره ی طراحی برد های الکترونیکی میکرو کنترلر های مختلفی مانند میکرو های شرکت atmel , stm , PIC کاملاٌ بررسی شده ، به صورت عملی توسط خود کارآموزان برنامه نویسی و پروگرام شده و پروژه های مختلفی با آن ها انجام خواهد شد.

برنامه نویسی چیست؟

ابتدا با یک مثال ساده شروع می کنیم انسان ها در هر کشور به زبان های مختلفی صحبت می کنند . حال وقتی به یک نفر که فارسی صحبت می کند می گوییم از جای خود بلند شو ، این جمله برای مغز اون تعریف شده است که با شنیدن این جمله باید چه کاری انجام دهد و آیا شرایط انجام این کار را دارد یا نه ; 

کامپیوتر ها نیز برای انجام عملیات های مختلفی که از طرف انسان ها  به آن ها دستور داده می شود، نیاز به یک زبان برنامه نویسی دارند و این وظیفه ی ماست که برای کامپیوتر تعریف کنیم با زدن دکمه ی موس چه کاری را برای ما انجام دهد .

میکروکنترلر ها نیز برای انجام عملیات های خود نیاز به برنامه نویسی دارند و ما باید برای میکرو تعریف کنیم که وقتی فلان اتفاق افتاد چه کاری انجام بدهد .

علاوه بر این زبان های برنامه نویسی مختلفی وجود دارند که بعضی نزدیک به زبان انسان و بعضی نزدیک به زبان کامپیوتر یا اصطلاحا زبان ماشین هستند.

میکروکنترلر ها برای برنامه ریزی شدن ، نیاز به یک زبان ماشین یا همان زبان صفر و یک دارند.

بعضی از زبان های برنامه نویسی همانند زبان اسمبلی ، زبان نزدیک به زبان ماشین هستند . که در این زبان ما باید به صورت خیلی ریز و خط به خط تمامی عملیات هایی که باید داخل میکرو انجام شود را برای میکروکنترلر تعریف کنیم که زبان های سطح پایین مزایا و معایب خود را دارند .

از مزایای آن می توان به حجم فایل تولید شده ی کمتر برای میکرو ، پروگرم کردن سریع تر و راحت تر اشاره کرد ولی از معایب آن می توان به حجم زیاد برنامه نویسی اشاره کرد که برای انجام عملیات های ساده نیز باید کلی خط برنامه نویسی کنیم تا به میکرو بفهمانیم چه کاری را انجام دهد،

 از دیگر معایب آن می توان به سخت بودن برنامه نویسی که نمی توان پروژه های پیچیده را با زبان سطح پایین انجام داد و همچنین باید وقت زیادی را صرف برنامه نویسی بکنیم اشاره کرد .

و علاوه بر زبان سطح پایین برخی زبان ها همانند زبان c ، پایتون ، بیسیک زبان سطح بالا به حساب می آید که از مزایای آن ها می توان به آسان بودن برنامه نویسی ، تعداد خط کمتر برنامه ، انجام پروژه های پیچیده تر و … نام برد .

 ولی عیب اساسی زبان های سطح بالا در این است که نرم افزار های برنامه نویسی این زبان سطح بالا را باید به زبان ماشین یا زبان قابل فهم برای میکرو کنترلر تبدیل کنند و وقتی یک کامپایلر یا همان تبدیل کننده ی زبان سطح بالا به زبان سطح ماشین این کار را انجام می دهد حجم زیادی برنامه تولید می کند که در برنامه های خیلی سنگین باعث عملکرد کند میکرو کنترلر می شود .

بنابراین برای برنامه نویسی ، زبان مورد استفاده مهم است و بنا بر پروژه ای که میخواهیم انجام دهیم باید بین زبان های موجود بهترین را انتخاب کنیم .

پروژه های عملی که در دوره  طراحی برد برگزار می شود :

امروزه بسیاری از درب ها و گاوصندوق ها دارای قفل های دیجیتال هستند ، در دوره طراحی برد الکترونیکی کار آموزان با استفاده از صفحه کلید و میکروکنترلر ، به عنوان یک پروژه کاربردی یک قفل دیجیتال با قابلیت رمز دهی و تغییر رمز قبلی خواهند ساخت . این پروژه نیز یک پروژه صنعتی و بسیار کاربردی می باشد  .

در بسیاری از موارد ما نیاز مند این هستیم که برد های الکترونیکی خود را از راه دور کنترل کنیم و یا به آن ها دستور دهیم ، به عنوان مثال برای روشن کردن یک چراغ از راه دور و یا بستن یک شیر مثل شیر گاز یا آب و یا باز کردن درب با ریموت ، نیازمند این هستیم که بردی که طراحی کرده ایم توانایی ارتباط وایرلس را داسته باشد .

ماژول های بسیاری برای ایجاد این ارتباط وجود دارند . مانند ماژول های SMS و بلوتوث و یا فرستنده و گیرنده های RF و کنترل از طریق شبکه WIFI و مد باس .

در ادامه ساخت پروژه های مختلف با میکرو کنترلر در دوره طراحی برد آموزشگاه ویراد ، شما طریقه برنامه نویسی میکروکنترلر ها برای ایجاد ارتباط با این سیستم ها را خواهید آموخت و چند پروژه عملی را با تمام این ماژول ها جهت تسلط کامل بر مباحث انجام خواهید داد .

بازار کار طراحی برد

امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی میتوان گفت که دو رشته ی پردرآمد که آینده ی بسیار خوبی نیز دارند کامپیوتر و الکترونیک است.
امروزه کمتر دستگاه برقی را میتوانید پیدا کنید که در آن برد الکتریکی به کار نرفته باشد.
شما با گذراندن دوره ی طراحی برد قادر خواهید بود که برای دستگاه های مختلف و با توجه به نیاز بازار برد های متنوعی طراحی و تولید کنید. به طور کلی بازار کار طراحی برد را میتوان به سه قسمت تقسیم کرد.

اول افرادی که میخواهند جایی استخدام شوند :

  که شرکت های زیادی وجود دارند که دنبال مهندس طراح الکترونیک و برنامه نویس میکرو با حقوق بالا هستند شما میتوانید با یک سرچ ساده در اینترنت به نیاز بازار به یک مهندس خوب الکترونیک پی ببرید.

دوم افرادی که میخواهند پروژه ای کار کنند : 

یک مهندس طراح برد قادر خواهد بود با کمی بازاریابی و تبلیغات پروژه های زیادی در رابطه با طراحی برد دریافت کند و به راحت به حقوق های بالای ۵۰ میلیون در ماه برسید.

سوم افرادی که دنبال خلق محصول جدید هستند :

 به طور کلی مهندسان طراح برد با تلاش و خلاقیت هایی که دارند میتوانند یک محصول جدید بنا بر نیاز بازار خلق کنند امروزه پولدار ترین افراد که با علم به جایی رسیدند کسانی هستند که یک محصول یا یک وسیله ای اختراع کرده اند بنابراین بنا بر شخصیت و پشتکار شما این دوره میتواند از همه ی جهات پشتیبان آینده ی شما باشد.

سرمایه ی مورد نیاز برای دوره ی طراحی  برد:

یک مهندس طراح برد بزرگ ترین سرمایه ای که دارد فکر و علم اوست علاوه بر این برای طراحی برد به صورت پروژه ای به یک کامپیوتر ساده و قطعات ساده ی الکترونیکی همانند مقاومت ها و دیود و میکرو و خازن و … نیاز دارد و یک BreadBoard که طراحی خود را بر روی آن تست کند و یک مولتی متر که نتایج را بررسی کند .
به طور کل می توان گفت سرمایه ی اولیه ی ورود به کار طراحی برد با در نظر نگرفتن کامپیوتر کمتر از یک میلیون تومان است بنابراین سرمایه ی زیادی برای این کار نیاز نیست و با کمترین سرمایه میتوانید بیشترین نتیجه را بگیرید.