فیلم آموزش طراحی صنعتی مدارهای مشترک میکروکنترلری – جلسۀ 8 طراحی PCB

فیلم آموزش طراحی صنعتی مدارهای مشترک میکروکنترلری شامل مباحث طراحی مدارهای الکترونیکی عمومی و اولیه است که در سیستم های دیجیتال صنعتی مبتنی بر میکروکنترلر به کار می روند. در بسیاری از سخت افزارهای الکترونیکی مبتنی بر میکروکنترلر، مدارهایی وجود دارند که در برابر مدارهایی مانند مدارهای مربوط به پروتکل های ارتباطی، مدارهای راه اندازی نمایشگرهای رنگی، مدارهای کنترل دور موتورهای سه فاز و مدارهای دیگر، جزء مدارهای اولیه محسوب می شوند. به این معنی که در بسیاری از سخت افزارها وجود دارند و مشترک هستند. این مدارها نیز دارای پیچیدگی ها و الزاماتی هستند که باید مورد توجه قرار گیرند. یک بخش از طراحی PCB صنعتی برای سخت افزارهای مبتنی بر میکروکنترلر، کنار هم قرار دادن قطعات الکترونیکی و طراحی مدار برای اهدافی مثل کاهش نویز، ایزولاسیون، تأمین تغذیه، حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، اضافه جریان، اتصال کوتاه و ولتاژ گذرا، راه اندازی ورودی ها و خروجی ها و به طور کلی ساخت سخت افزاری است که سال ها بدون مشکل، کار کند.

ویدئوی 1 – معرفی فیلم آموزش طراحی صنعتی مدارهای مشترک میکروکنترلری

در این میان، برخی مدارها مشترک هستند و در بسیاری از سخت افزارهای میکروکنترلری، مورد استفاده قرار می گیرند. این مدارها و عملکرد آنها دارای نکاتی هستند که توجه به آنها و به کارگیری آنها، عملکرد صحیح و مطمئن سخت افزار را تضمین می کند. در این بخش از آموزش طراحی مدارهای میکروکنترلر، این مدارها را مورد بحث و بررسی قرار می دهیم و نتیجۀ استفاده از آنها و تأثیر آنها را بیان می کنیم. لازم به ذکر است که در فیلم آموزش طراحی صنعتی مدارهای مشترک میکروکنترلری، تنها به شماتیک این مدارها می پردازیم. نکات طراحی PCB این مدارها، مربوط به طراحی PCB است که بخش هایی از آنها را در  جلسات قبلی (فیلم آموزش طراحی PCB با آلتیوم مقدماتی) ارائه کرده ایم و بخش های مربوط به کاهش نویز و EMI و بهبود پارامترهای EMC را نیز در جلسۀ بعدی یعنی «فیلم آموزش EMC/EMI و کاهش نویز در PCB» آورده ایم. همچنین

• مدارهای مورد بحث در این جلسه حاصل سال ها تجربه هستند و سال هاست که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند.
• دلیل و لزوم استفاده از این مدارها بررسی می شود و با مباحث این جلسه می توان مدارها را تعمیم داد و در پروژه های مختلف استفاده کرد.

در ادامه به سرفصل های این جلسه از آموزش طراحی PCB صنعتی برای میکروکنترلر می پردازیم.

تصویر 1 – مدارهای مشترک سیستم های مبتنی بر میکروکنترلر

سرفصل های فیلم آموزش طراحی صنعتی مدارهای مشترک میکروکنترلری

سرفصل های فیلم آموزش طراحی مدارهای میکروکنترلری به طور کلی به صورت زیر هستند:

• مدارهای مشترک مربوط به میکروکنترلر: در این بخش از آموزش طراحی صنعتی سخت افزار میکروکنترلر، مدارهایی مثل مدار ریست، مدار کریستال و اسیلاتور، مدار باتری بک آپ، مدار جدا کنندۀ تغذیه و زمین آنالوگ از تغذیه و زمین دیجیتال، مدارات مربوط به پروگرام کردن میکروکنترلر، خازن بای پس و … را بررسی می کنیم؛ (اتصال کریستال کلاک به میکروکنترلر – پروگرام کردن STM32)
• مدارهای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، اضافه جریان، اتصال کوتاه، ولتاژ معکوس و ولتاژ گذرا: مدارهایی شامل دیود زنر، ترایاک، فیوز، دیود هرزگرد و دیود TVS، مورد بحث این بخش از آموزش طراحی مدارات میکروکنترلر هستند. (نماد قطعات الکترونیکی)
• مدارهای مربوط به منابع تغذیه: موضوعات این بخش آموزش طراحی سخت افزار صنعتی برای میکروکنترلر، حفاظت در برابر اضافه جریان، حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، حفاظت در برابر اتصال کوتاه، حفاظت در برابر ولتاژ معکوس، مدار خارجی رگولاتور سوییچینگ LM2576، مدار خارجی رگولاتورهای LM78xx و مدار خارجی رگولاتور AMS1117 هستند.
• باتری ها و ویژگی ها و کاربردهای آنها: در این بخش از آموزش طراحی صنعتی مدارهای الکترونیکی برای سیستم های مبتنی بر میکروکنترلر، به باتری های قابل شارژ و غیر قابل شارژ مثل باتری های روی-کربن، آلکالاین، لیتیوم، نیکل-کادمیوم، نیکل-روی، آلکالاین قابل شارژ، نیکل-هیدرید، لیتیوم-یون و لیتیوم پلیمر می پردازیم.
• مدارهای مربوط به ورودی/خروجی های میکروکنترلر: مدارهایی مثل مدارهای ورودی برای اتصال کلید به میکروکنترلر، مقاومت پول آپ و پول دون، مدار کی پد، مدار پوش باتن ورودی، اپتوکوپلر در ورودی، مدارات اتصال رله به میکروکنترلر، مدارات خروجی با آی سی درایور، مدارات درایور موتورهای DC و استپر و سروو، مدار راه اندازی سون سگمنت. (راه اندازی سون سگمنت با AVR – راه اندازی سون سگمنت با AVR)

آموزش طراحی مدارهای اولیه برای راه اندازی میکروکنترلرها که در این جلسه به آنها می پردازیم، به گونه ای است که دانش پذیر پس از مشاهدۀ آن و با توجه به نکاتی که بیان شده، می تواند مدارهای اولیۀ موجود در سخت افزارهای صنعتی شامل میکروکنترلر را طراحی کند و سخت افزارهایی که طراحی می کند، دارای عملکرد صحیح و مطمئن هستند.

پیش نمایش – مدارهای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ و اضافه جریان در تغذیه