برد بورد

arduino_LED_67077

برِد بورد (Breadboard) یک تخته معمولاً پلاستیکی است که سوراخ‌های کوچکی دارد و به راحتی می‌توان قطعات الکترونیکی را در آن قرار داد. با استفاده از برد بورد می‌توان بدون لحیم‌کاری نمونه‌های اولیه مدارها را پیاده‌سازی کرد. همچنین، بردبوردها در یادگیری نوآموزان الکترونیک کاربرد آموزشی بسیار مؤثری دارند. در این آموزش، با بردبورد آشنا می‌شویم.

برد بورد چیست؟

همان‌طور که گفتیم، بردبورد یک تخته است که سوراخ‌های کوچکی دارد و می‌توان قطعات الکترونیکی را روی آن نصب کرد و مدارهای مختلف را پیاده‌سازی کرد. بردبوردها در شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی در دسترس هستند و با نام‌های فیبر آزمایش یا بورد آزمایشی یا تخته آزمایشی نیز شناخته می‌شوند.

تصویر متحرک زیر، یک مدار ساده را نشان می‌دهد که از یک مقاومت، مدار تغذیه و کنترل و ال‌ای‌دی (LED) تشکیل شده و روی بردبورد بسته شده‌اند.

همان‌طور که می‌بینیم، اتصالات مدار بالا دائمی نیستند و اگر اشتباهی رخ داده باشد، به سادگی می‌توان آن‌ها را جدا کرد و یک پروژه جدید را بست. همین موضوع سبب شده بردبوردها برای کسانی که به تازگی وارد حوزه الکترونیک شده‌اند بسیار کارساز باشند. همچنین، از بردبوردها برای پروژه‌های جذاب الکترونیکی، از ربات‌ها تا یک درام الکترونیکی و سنسورهای مختلف نیز استفاده می‌شود.

کاربرد برد بورد

نام برد بورد از کجا آمده است؟

در اصل، بردبورد یک واژه انگلیسی (Breadboard)، به معنی تخته‌ای چوبی برای برش نان است. در اوایل گسترش علم الکترونیک، قطعات مدارها روی یک تخته برش نان نصب و با پیچ محکم می‌شدند. دلیل استفاده از تخته نان، ارزان بودن، استحکام و فراوانی آن بود. شکل زیر، یکی از این مدارها را نشان می‌دهد که روی تخته برش نان بسته شده است.

یک برد بورد قدیمی

انواع بردبوردها

بردبوردهای مدرن از پلاستیک ساخته شده‌اند و در شکل‌ها، اندازه‌ها و حتی رنگ‌ها مختلف نیز وجود دارند. بردبوردهایی که می‌بینید، احتمالاً در اندازه‌های بزرگ، متوسط و کوچک هستند. اغلب بردبوردها دارای شکاف‌ها و زبانه‌هایی نیز هستند که این امکان را به ما می‌دهند تا آن‌ها را به یکدیگر وصل کنیم. یک برد بورد متوسط برای بسیاری از پروژه‌های ابتدایی کافی است.

انواع برد بورد

بردبوردهای بدون لحیم‌کاری

از نظر فنی، بردبوردهایی که درباره آن‌ها بحث کردیم، بردبوردهایی هستند که برای برقراری اتصال بین اجزای مختلف مدار نیازی به لحیم‌کاری ندارند. لحیم‌کاری، فرایندی است که در آن، یک فلز (قلع) با گرما ذوب شده و اتصالات اجزای مدار را برقرار می‌کند. در ساده‌ترین حالت، می‌توان قطعات الکترونیکی را به یکدیگر لحیم کرد که مشکلات زیادی را در پی خواهد داشت. اما، معمولاً‌ قطعات را روی بوردهای مدار چاپی (Printed Circuit Boards)‌ یا PCB نصب و لحیم می‌کنند. اگر جعبه و محفظه بسیاری از وسایل الکترونیکی را باز کنید، مشاهده خواهید کرد که قطعات روی PCBها نصب شده‌اند.

دو نوع PCB

شکل بالا، سه مدار یکسان را نشان می‌دهد که به ترتیب، از راست به چپ، روی بردبورد با لحیم‌کاری، به صورت اتصال مستقیم و بردبورد بدون لحیم پیاده‌سازی شده‌اند. مهندسان الکترونیک، در بسیاری از مواقع، برای آزمایش اولیه مدار، از بردبوردهای بدون لحیم‌کاری استفاده کرده و پس از دریافت نتایج مطلوب، مدار نهایی را روی PCB پیاده‌سازی می‌کنند.

چه قطعاتی را می‌توان روی برد بوردها نصب کرد؟

اغلب قطعات الکترونیکی را که پایه فلزی دارند، می‌توان روی بردبوردها نصب کرد. برخی اوقات، قطعات الکترونیکی (مانند آی‌سی‌ها) به جای پایه‌های بلند، پین دارند و آن‌ها را نیز به سادگی می‌توان در برد بوردها به کار برد، به‌طوری که پایه‌های آن‌ها در دو طرف خط میانی بردبورد قرار می‌گیرد.

 

قطعات الکترونیکی

سوراخ بردبوردها به گونه‌ای است که وقتی پایه قطعات درون سوراخ آن‌ها قرار گیرد، محکم در آن قرار می‌گیرند و اگر بردبورد را برعکس کنیم، هیچ‌ یک از آن‌ها از سوراخ بیرون نمی‌آیند. همچنین، به راحتی می‌توان قطعات را با دست جدا کرد.

برد بورد

آیا برای استفاده از برد بورد به ابزار خاصی نیاز داریم؟

برای نصب قطعات روی بردبورد، معمولاً به به ابزار خاصی نیاز نیست. البته، تعدادی از قطعات الکترونیکی بسیار کوچک هستند و به سختی می‌توان آن‌ها را در دست گرفت و با آن‌ها کار کرد. در این مواقع، یک دَم‌باریک یا موچین کار مونتاژ قطعات را ساده‌تر خواهد کرد.

ساختار درون یک برد بورد چگونه است؟

تصویر متحرک زیر، ساختار درونی بردبورد را به خوبی نشان می‌دهد.

ساختار برد بورد

پایه قطعات به این دلیل به خوبی درون سوراخ‌های بردبورد قرار می‌گیرند که درون آن‌ها ردیف‌هایی از گیره‌ها تعبیه شده است. وقتی یک بردبورد را باز کنیم، گیره‌هایی به شکل زیر را خواهیم دید.

گیره درون برد بورد

مطابق شکل زیر، وقتی قطعه‌ای را فشار می‌دهیم، پایه‌های آن بین دو لبه گیره‌ها قرار می‌گیرند.

گیره برد بورد

برخی بردبوردها از پلاستیک شفاف ساخته شده‌اند و گیره‌های فلزی درون آن‌ها را می‌توان به راحتی مشاهده کرد.

برد بورد شفاف

اغلب بردبوردها یک لایه زیرین دارند که از گیره فلزی آن‌ها محافظت می‌کند. این لایه، معمولاً‌ چسبناک است و با برداشتن لایه‌ نازکی از آن، می‌توان بردبورد را در محل مورد نظر مانند (یک ربات، یک سطح ساکن و…)‌ چسباند. در برد‌بورد سمت راست شکل زیر، لایه محافظ زیرین به طور کامل برداشته شده و در سمت چپ، تنها لایه نازک برداشته شده تا بردبورد روی سطح مورد نظر چسبانده شود.

لایه زیرین برد بورد

علائم روی برد بورد

اغلب بردبوردها تعدادی عدد، حرف و علامت مثبت و منفی دارند که روی آن‌ها نوشته شده است. هرچند ممکن است این علائم روی بردبوردها برای انواع مختلف متفاوت باشد، اما هدف نهایی آن‌ها یکی است. این نوشته‌ها کمک می‌کنند سوراخ‌های معینی را روی بردبورد پیدا کرده و هنگام ساخت مدار، آن را ردیابی کنیم. در این مورد، بردبوردها دقیقاً شبیه نرم‌افزار اکسل هستند. اعدادِ ردیف‌ها و حروفِ ستون‌ها کمک می‌کنند سوراخ منحصر به فردی را در یک بردبورد مشخص کنیم. برای مثال، ستون C در شکل زیر مشخص شده است.

ستون برد بورد

در شکل زیر نیز همه سوراخ‌های ردیف ۱۲ مشخص شده‌اند.

ردیف برد بورد

بنابراین، سوراخ C12 تقاطع ستون C و ردیف ۱۲ است.

سوراخ برد بورد

خطوط طویل رنگی روی بردبوردها با دو رنگ قرمز و آبی (یا قرمز و مشکی) به ترتیب با علامت‌های مثبت و منفی مشخص می‌شود. این خطوط، باس (Bus) یا شین نامیده می‌شوند و معمولاً برای اتصال باتری یا منبع تغذیه به مدار مورد استفاده قرار می‌گیرند. ترمینال قرمز با علامت مثبت و ترمینال آبی (یا سیاه) با علامت منفی نشان داده می‌شود. لازم به ذکر است که بین باس‌های مثبت و منفی تفاوت فیزیکی وجود ندارد و تعیین علامت آن‌ها تنها برای مدیریت ساده‌تر مدار است.

هر یک از ردیف‌های درون بردبورد به صورت مجموعه‌های پنج‌تایی به هم متصل هستند. این بدین معنی است که هر پنج سوراخ، یک نیم ردیف را تشکیل می‌دهند (نیم‌ردیف‌های A تا E و نیم‌ردیف‌های F تا J). برای مثال، سوراخ A1 به صورت الکتریکی به سوراخ‌های D1 ،C1 ،B1 و E1 متصل است و به سوراخ A2 متصل نیست، زیرا ردیف آن‌ها با هم فرق دارد و دارای گیره‌هایی جدا از هم هستند. همچنین، سوراخ A1 ارتباط الکتریکی با سوراخ‌های I1 ،H1 ،G۱ ،F1 یا J1 ندارد، زیرا آن‌ها در نیم ردیف دیگر قرار دارند.

شکل زیر، ارتباط الکتریکی سوراخ‌ها با یکدیگر را نشان می‌دهد.

ارتباط الکتریکی سوراخ‌ها

شین‌ها در دو طرف مقابل بردبورد با یکدیگر اتصال الکتریکی ندارند. معمولاً برای اتصال منبع و زمین در هر دو سمت بردبورد، باید، مطابق شکل زیر، دو باس با علامت مشابه را با یک سیم جامپر به یکدیگر متصل کنیم.

جامپر

علائم و نوشته‌های روی بردبورها ممکن است با یکدیگر تفاوت داشته باشد. برای مثال، نوشته‌های برخی بردبوردها در عرض و برخی در طول است. برخی بردبوردها در طول به دو بخش تقسیم شده‌اند؛ این نوع بردبوردها برای مدارهایی با منابعی با سطوح ولتاژ مختلف کاربرد دارند. اغلب بردبوردهای کوچک علائمی برای شین‌ها ندارند.

بردبوردهای مختلف

همچنین، گاهی ممکن است تفاوت‌هایی در علامت‌گذاری باس‌ها وجود داشته باشد. برخی بردبوردها فقط خطوط رنگی دارند و علامت مثبت یا منفی ندارند. برخی انواع دیگر، علامت منفی در سمت راست و علامت مثبت در سمت چپ دارند و برخی دیگر برعکس.

شین بردبوردها

نقشه برد بورد

نمودار یا دیاگرام بردبورد، نقشه‌ای است که با کمک رایانه برای بردبورد مربوط به یک مدار رسم می‌شود. برخلاف یک نمودار یا شماتیک مداری (شامل نمادهای قطعات الکترونیکی مختلف)، نمودارهای بردبوردها برای نوآموزان بسیار ساده هستند و آن‌ها به راحتی می‌توانند از آن استفاده کنند، زیرا دقیقاً مشابه نمونه اصلی رسم شده‌اند. برای مثال، نمودار زیر (که با استفاده از برنامه آزاد Fritzing رسم شده است)، یک مدار پایه را نشان می‌دهد که از باتری‌ها، یک LED، یک مقاومت و یک کلید فشاری تشکیل شده است و بسیار شبیه مدار واقعی آن است.

مدار رسم شده و اصلی

جامپر چیست؟

سیم‌های جامپر (Jumper)، سیم‌هایی هستند که برای برقراری اتصالات در برد بوردها از آن‌ها استفاده می‌شود. انتهای سیم‌های جامپر محکم است و می‌توان آن را به راحتی در سوراخ‌های برد بورد قرار داد. سیم جامپرهای منعطف را به راحتی می‌توان خم کرد و پین‌های محکم آن‌ها را در سوراخ‌های دلخواه قرار داد. جامپرها معمولاً در بسته‌هایی با رنگ‌های مختلف در بازار موجود هستند.

جامپر