برد بورد چیست و ساختار داخلی آن چگونه است؟

اگر به تازگی به جمع مهندسین برق پیوستید یا علاقه به علوم الکترونیک و رباتیک دارید و
دلتان می خواهد قطعات را به طور عملی آزمایش کنید و
ساز و کار یک مدار را شبیه سازی نمایید، بهترین روش برای انجام اینگونه آزمون و خطاها استفاده از انواع بردبورد هاست.

بردبورد ها در آموزش مدار به نوآموزان الکترونیک کاربرد فراوانی دارند.

در این آموزش می خواهیم شما را با تمام اطلاعات درباره این تخته نرد الکترونیکی آشنا سازیم.

#1 تاریخچه برد بورد (Breadboard)

بدون شک شما هم با شنیدن واژه انگلیسی (Breadboard) چیزی شبیه به یک تخته برش نان را در ذهنتان متصور خواهید شد و
متوجه ارتباط میان آن با الکترونیک و چیزی که در حال حاضر از آن با عنوان بردبورد یاد می شود، نشوید.

بگذارید برایتان از چگونگی پیدایش این نام گذاری بگوییم.

در ابتدای گسترش علوم فنی و الکترونیک، قطعات مربوط به مدار بر روی یک تخته برش نان نصب و با پیچ محکم می‌شدند.

ارزان بودن، استحکام و فراوانی دلیل استفاده از تخته نان به منظور ساخت برد الکترونیکی بود.

با پیشرفت علم، قطعات الکتریکی کوچک تر شدند و
روش های بهتری برای اتصال آن ها بدون نیاز به لحیم کاری و پیچ کردن، به وجود آمد و
مادرها در سرتاسر جهان توانستند با خوشحالی از این اختراع تخته های نان آشپزخانه خود را پس بگیرند.

نمونه ای از این مدارها را در شکل زیر می توانید ببینید که بر روی تخته برش نان بسته شده است.

تاریخچه ساخت اولین بردبوردها به شکل امروزی به سال 1960 میلادی باز میگردد.

تا پیش از آن اگر شما می‌خواستید یک مدار را طراحی و مورد آزمون قرار دهید حتما می بایست از روشی به نام Wire-Wrap (سیم‌پیچ کردن) استفاده می‌کردید.

در این روش شما صفحه‌ ای مانند شکل زیر در اختیار داشتید به نام perfboard یا protoboard که
روی آن تعدادی میله‌ی رسانای عمود بر صفحه قرار داشت،

در این مدل از بستن مدار شما باید برای اتصال دو میله‌ی مورد نظرتان دور آن دو سیم می‌پیچیدید.

واضح است مدارهایی که به این روش ساخته می‌شدند بسیار پیچیده و غیر قابل فهم بودند.

اگرچه امروزه نیز در برخی موارد از این روش استفاده می‌شود اما اکنون ابزاری در اختیار داریم که
تست و طراحی مدارها را برایمان بسیار آسان کرده است.

#2 تعریف برد بورد 

بردبورد ابزاری بسیار ساده و مناسب برای پیاده سازی مدارهای آزمایشی است که
نیاز به هیچ گونه لحیم‌ کاری ندارد.

این وسیله در حقیقت یک پیش ‌نمونه‌ساز (Prototyping) است یعنی
به کمک آن می توانیم یک نمونه‌ی ابتدایی از آنچه که قرار است در نهایت ساخته شود ایجاد کنیم.

هرگاه درباره چگونگی عملکرد یک مدار تحت شرایط خاص مطمئن نیستید، به
تر است یک پیش‌نمونه (Prototype) از آن تهیه کنید و بر روی آن آزمایش انجام دهید.

ویژگی مهم و اصلی بردبوردها این است که شما می‌توانید از ساده‌ ترین تا پیچیده‌ ترین مدارها را روی آن مونتاژ کنید.

هم چنین اگر مدار مورد نظر شما از یک حدی بزرگ‌تر بوده و قابل پیاده ‌سازی روی یک بردبورد نباشد،
شما می‌ توانید تعدادی بردبورد را به هم متصل کنید و مدار خود را هر چقدر هم که بزرگ و پیچیده باشد روی آن پیاده ‌سازی نمایید.

عیب‌ یابی مدارات الکترونیکی نیز به کمک بردبورد بسیار راحت تر انجام می شود.

به این ترتیب تعمیر کاران برد های الکترونیکی می توانند مداری مشابه همان مدار را روی بردبورد پیاده کنند و
سپس به آزمایش، تحلیل و عیب یابی آن بپردازند.

#3 ساختار داخلی بردبورد

اگر یک بردبورد کوچک را باز کرده و به داخل آن نگاه بیندازیم، درخواهیم یافت که
یک برد بورد دارای ساختاری ساده می باشد که شامل موارد زیر است:

#1-3 نوارهای ترمینال

پس از باز کردن برد اولین چیزی که توجه شما را جلب خواهد کرد چندین ردیف نوار فلزی است که
در حقیقت آنها همان نوارهای ترمینال مدار هستند.

در ابتدای هر نوار فلزی درست در زیر سوراخ های بردبورد حالتی شبیه به گیره وجود دارد که
باعث می‌شود تا پایه‌ های یک قطعه‌ی الکترونیکی در داخل سوراخ‌ محکم سر جای خود بماند.

به ستون های عمودی بردبورد ترمینال و ردیف های طولانی افقی (در بالا و پایین بردبورد) را به این دلیل که بیشتر برای اتصال منبع تغذیه به بردبورد استفاده می شود، ریل برق می نامند.

خطوط قرمز نشانگر ریل های مثبت و ریل های منفی توسط خطوط آبی یا مشکی نشان داده می شوند.

همانگونه که در برنامه ای مانند اکسل شما سلول، ردیف و ستون دارید و
شماره ردیف و ستون مربوطه به شما می گوید که
در کدام سلول باید چه مقداری قرار بگیرید در بردبورد نیز شما حداکثر می‌توانید 5 پایه را در یک ردیف به هم وصل کنید و
هر ردیف دارای 10 سوراخ است.

این تعداد ردیف و سوراخ در تمامی بردبوردها ثابت است.

نکته اساسی اینجاست که فقط 5 گیره (سوراخ متصل به هم) در یک نوار وجود دارد.

به دلیل اینکه شیاری در وسط بردبورد وجود دارد که یک نیمه از بردبورد را از نیمه‌ی دیگر از لحاظ الکتریکی ایزوله می‌کند، فقط می توانید 5 پایه را به هم وصل کنید.

#2-3 جایگاه اتصال منبع تغذیه

به خطوط عمودی هر بردبورد که در کنار ردیف های افقی واقع شده، خطوط تغذیه می گویند.

این خطوط طویل رنگی بر روی بردبوردها با دو رنگ قرمز و آبی (یا قرمز و مشکی) مشخص می شوند.

خطوط منابع تغذیه که به ترتیب با علامت‌های مثبت و منفی مشخص می‌شوند، باس (Bus) یا شین نامیده می‌شوند.

جایگاه باس 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.

البته این نکته را بدانید که بین باس‌های مثبت و منفی تفاوت فیزیکی وجود ندارد و تعیین علامت آن‌ها تنها برای مدیریت ساده‌تر مدار است.

هم چنین لازم به ذکر است که باس ها در دو طرف مقابل بردبورد با یکدیگر اتصال الکتریکی ندارند.

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

#3-3 سیم‌های جامپر (Jumper)

معمولا از این نوع سیم‌ها که در بسته‌هایی با رنگ‌های مختلف در بازار موجود هستند،
برای برقراری اتصالات در برد بوردها استفاده می‌شود.

ابتدا و انتهای سیم‌های جامپر پین دار و محکم است و می‌توان آن را به راحتی در سوراخ‌های برد بورد قرار داد.

سیم جامپرهای انعطاف پذیری بالایی دارند و به راحتی می‌توان آن ها را خم کرد و
پین‌های محکم آن‌ها را در سوراخ‌های دلخواه قرار داد.

#4 قطعاتی که می‌توان روی برد بورد ها نصب کرد

حالا که همه چیز را درباره ساختار و کارکرد بردبوردها می دانید ممکن است این سوال برایتان پیش بیاید که
چه قطعاتی را یم توان بر روی برد بوردها سوار کرد؟

اکثر قطعات الکترونیکی که پایه فلزی دارند را می‌توان روی بردبوردها نصب کرد.

برخی قطعات الکترونیکی (مانند آی‌سی‌ ها) نیز که به جای پایه‌های بلند، پین دارند هم به سادگی می‌توان در برد بوردها به کار برد، به‌طوری که پایه‌های آن‌ها در دو طرف خط میانی بردبورد قرار می‌گیرد.