درسنامه آموزشی طراحی و ساخت مدار چاپی کلاس دهم الکترونیک

واحد یادگیری 7:‌ مونتاژ یک نمونه برد ساده کاربردی الکترونیکی

آیا تا به حال فکر کرده‌اید:

- گام‌های طراحی و نقشه اجرایی کارهایی که باید انجام شود چه مفهومی دارد؟
- اجرای فعالیت‌ها در یک زمان محدود، با هزینه مشخص و کیفیتی معین بیانگر چه مفهومی است؟
- قوانین و استانداردهای محلی و بین‌المللی برق و الکترونیک چه نقشی در پروژه دارند؟
- برنامه ریزی و زمان‌بندی اجرای کارها در پروژه چه ویژگی را رشد می‌دهد؟
- فعالیت تحقیقی، شبیه‌سازی و نمونه سازی چه اثری در اجرای پروژه دارند؟
- ویژگی‌های فردی و شایستگی‌های فنی چه تأثیری در فرایند اجرایی کار و محصول نهایی دارند؟
- برای ارائه و دفاع از پروژه چه اقداماتی باید صورت گیرد؟

استاندارد عملکرد

اجرای پروژه و راه‌اندازی یک نمونه برد الکترونیکی ساده با رعایت استاندارد

معرفی پروژه

اجرای پروژه می‌تواند موجب ارتقاء سطح علمی هنرجویان شود و زمینه مناسبی را برای ارتباط آنان با بازار کار فراهم آورد. پروژه باید به گونه‌ای باشد که حتماً به نتیجه برسد و اجرایی شود. تنها در این شرایط است که حس اعتماد و پشتکار را در فراگیرنده افزایش می‌دهد و آن‌ها را برای اجرای پروژه‌های کاربردی پیچیده‌تر در سال‌های بعد آماده می‌کند.

اجرای پروژه‌های کاربردی عملی سبب می‌شود که هنرجویان از اجرای کار عملی هراسی نداشته باشند و به راحتی بتوانند در محیط‌های متنوع و گسترده بازار کار به صورت فعال و خلاق عمل کنند. در این واحد یادگیری هنرجو باید در بازه زمانی تعیین شده سه پروژه را به اجرا درآورد. پروژه‌ها می‌توانند، همان پروژه پیشنهادی در کتاب یا پروژه‌هایی باشد که به تأیید هنرآموز کارگاه برسد.

در تمام مراحل ساخت پروژه، توجه به شایستگی‌های غیرفنی مانند، مدیریت منابع، ارتباط مؤثر، کار تیمی، ویژگی‌های شخصی و اخلاقی و تفکیک و معدوم کردن زباله‌های تولید شده اهمیت ویژه‌ای دارد و باید مورد توجه قرار گیرد.

- نقشه پروژه انتخابی باید به تأیید مربی کارگاه برسد.
- قبل از شروع کار باید مدار پروژه در حد نیاز تحلیل شود.
- شبیه‌سازی پروژه با نرم‌افزار مناسب مواردی است که در به نتیجه رسیدن پروژه اثرگذار است.
- بعد از تأیید پروژه باید قطعات تهیه و برای خرید به بازار مراجعه شود.
- تمام قطعات باید آزمایش شود و مدار روی برد برد به اجرا درآید.
- پس از دریافت پاسخ پروژه باید فیبر مدار چاپی طراحی و ساخته شود.
- نصب (مونتاژ) قطعات روی برد مدار چاپی پس از طی مراحل بالا صورت می‌گیرد.
- پس از نصب قطعات پروژه راه‌اندازی می‌شود.
- چنانچه پروژه راه‌اندازی نشد باید براساس استانداردهای تعریف شده، عیب‌یابی و رفع عیب شود.
- تهیه گزارش کار از پروژه و مستند سازی آن از مواردی است که نمی‌شود از آن صرف نظر کرد. این گزارش کار به صورت الکترونیکی تهیه می‌شود.
- پس از تهیه گزارش کار باید یک یا دو پرینت تهیه کنید و طی یک ارائه کوتاه، نتایج را ارائه دهید.

ساخت پروژه 1 

مراحل اجرای پروژه

1- نقشه پروژه مورد نظر را تهیه کنید و به تأیید معلم خود برسانید؛ سپس نقشهٔ پروژه را بررسی کنید و نقش قطعات و اجزای آن و ارتباط قطعات آن را باهم به طور خلاصه شرح دهید و نتایج را بنویسید.

2- با استفاده از نرم‌افزار مولتی‌سیم (یا هر نرم‌افزار مرتبط دیگر) مدار شکل 1-7 را در نرم‌افزار ببندید.
مدار را به طور کامل اجرا و شبیه‌سازی کنید و نتایج حاصل را به طور خلاصه ثبت کنید.

3- فهرست قطعات مورد نیاز را تهیه کنید و برای خرید به بازار مراجعه کنید.

4- نقشه فنی مدار را در نرم‌افزار PCB Wizard رسم کنید. با کلیک کردن روی Tools مسیر: Report > Insert of Materials Report را انتخاب کنید. ماوس را از گوشه سمت چپ بالا و به طور کامل روی نقشه مدار بکشید، تا یک فهرست خرید برای قطعات ایجاد شود.

5- مدار پروژه انتخاب شده را بر روی بردبرد ببندید و آن را آزمایش کنید، شکل 4-7.

6- با مراجعه به راهنمای کاربرد دستگاه پرینتر لیزری کلیهٔ دستورهای حفاظتی و ایمنی مربوط به آن را رعایت کنید.

7- با قرار دادن کاغذ گلاسه از نوع مرغوب در دستگاه چاپگر، طرح مدار چاپی پروژه چشمک زن را چاپ کنید، شکل 5-7. چاپ طرح باید کاملاً با کیفیت و پر رنگ باشد.

8- فیبر را به اندازه مناسب طرح برش دهید، آن را بشویید تا سطح آن کاملاً تمیز، براق و شفاف شود. در شکل 6-7 مراحل برش و شست‌وشوی فیبرمدار چاپی را به ترتیب مشاهده می‌کنید.

یادآوری: روش‌های متفاوتی مانند استفاده از قیچی اهرمی، خط کشی روی فیبر- خط انداختن با تیغه تیز و ضربه زدن به آن و استفاده از دستگاه‌های خاص وجود دارد. ساده‌ترین روش خط انداختن روی فیبر و قرار دادن محل برش روی لبه تیز و ضربه زدن است.

9- قسمت طرح مدارچاپی را با قیچی از کاغذ جدا کنید، شکل 7-7.

10- کاغذ طرح مدار چاپی را برعکس (وارونه) مطابق شکل 8-7 روی فیبر آماده شده بگذارید. به منظور جلوگیری از جابجایی طرح با یک لایه نوار چسب شفاف، نقطه‌ای از طرح را به فیبر مدار چاپی گیر دهید؛ سپس یک کاغذ ${A_4}$ روی آن قرار دهید.

11- مجموعه را روی میز چوبی یا آهنی قرار دهید.

12- طبق شکل 9-7 اتو را با درجه حرارت نسبتاً بالا روی کاغد ${A_4}$ قسمتی که فیبر مدار چاپی قرار دارد بکشید. فرایند اتوکشی را آنقدر ادامه دهید که رنگ کاغذ کمی تیره شود و کاغذ حالت چسبیده به فیبر را پیدا کند، توجه داشته باشید که اتو باید به طور یکنواخت به تمامی نواحی فیبر گرما برساند، برای این منظور لازم است اتو را به آرامی حرکت دهید.

13- فیبر مسی گرم را با کاغذ برای مدتی کمتر از 10 دقیقه در آب جوش قرار دهید، (شکل 10-7)

14- بعد از خیس شدن کامل کاغذ چسبیده به فیبر، آن را به آرامی جدا کنید. انگشت خود را به آرامی روی کاغذ ها حرکت دهید تا فقط قسمت‌های مدار که روی برد چاپ شده است باقی بماند، (شکل 11-7).

15- محلول اسید را برای حل کردن مس‌های اضافی فیبر مدار چاپی تهیه کنید. اسید مورد استفاده معمولاً پرکلروردوفر است. این اسید به صورت مایع و جامد در بازار عرضه می‌شود.

16- برای اسید کاری موارد زیر را حتماً رعایت کنید.

- از دستکش، ماسک و پیش بند استفاده کنید، (شکل 12-7).
- اسید را در ظروف شیشه‌ای، لعابی، چینی یا پلاستیکی آماده بریزید، (شکل 13-7).

- میزان حجم اسید به اندازه‌ای باشد تا با قرار دادن فیبر در داخل آن، محلول حدود 2 میلی‌متر بالاتر از سطح فیبر قرار گیرد، شکل 14-7.

- به پرکلروردوفر به اندازه‌ای آب اضافه کنید که محلول تقریبا غلیظ به دست آید.
- حتماً آب را گرم کنید یا آب گرم را در ظرف بریزید. اگر از ظرف پیرکس استفاده می‌کنید ظرف را روی حرارت خیلی کم اجاق برقی نگه دارید، شکل 15-7.

- فیبر مدار چاپی را در داخل محلول قرار دهید و محلول را به آرامی تکان دهید، شکل 16-7.

- پس از خورده شدن مس‌های اضافی، فیبر را از محلول خارج کنید و آن را با آب بشویید تا اسیدهای آن پاک شود شکل 17-7.

16- پس از آماده نمودن فیبر مدار چاپی باید جای پایه قطعات را با دریل، و مته‌ای با قطر مناسب یک تا دو میلی‌متر، سوراخ کنید، شکل 18-7.

- مته مناسب برای پایه قطعاتی مانند مقاومت، خازن، دیود و ترانزیستورو آی‌سی مته شماره یک است.
- هنگام سوراخ کاری زیر فیبر یک چوب یا یونولیت فشرده قرار دهید.

17- نصب قطعات طی مراحل زیر صورت می‌گیرد.

- فهرست قطعات که قبلاً تهیه کرده‌اید را در اختیار بگیرید.
- فهرست قطعات را با نقشه فنی مدار مطابقت دهید و از نظر تعداد، ابعاد و اندازه فیزیکی و پایه کنترل کنید. در شکل 19-7 قطعات تهیه شده یک نمونه برد الکترونیکی را برای مونتاژ مشاهده می‌کنید.

همچنین نمونه‌ای از فهرست وارسی قطعات برد مدار پشمک زن در شکل 20-7 آمده است.

- به وسیله نرم‌افزار فهرست قطعات را تهیه کنید.

- از گیره نگه دارنده فیبر مدار چاپی برای نگه داری فیبر استفاده کنید، شکل 21-7.

- قطعات را به ترتیب از کوچک‌ترین قطعه شروع کنید و در محل خود قرار دهید و پایه‌های آن‌ها را لحیم کنید.

- این فرایند را ادامه دهید تا به بزرگ‌ترین قطعه برسید.

18- پس از مونتاژ قطعات، با راهنمایی هنرآموز مدار را راه‌اندازی کنید.

19- تهیه گزارش کار پروژه:
گزارش کار پروژه عبارت از مستنداتی است که می‌تواند در آینده برای هنرجویان مورد استفاده قرار گیرد و پلی برای ارتباط با دنیای کار باشد. در ادامه مشخصات گزارش پروژه بیان می‌شود. ضمناً زمانی پروژه قابل ارائه خواهد بود که گزارش آن بر مبنای دستورالعملی که در ادامه می‌آید تنظیم شود.

روی جلد پروژه باید نام پروژه، نام هنرجو، نام استاد پروژه، نام هنرستان و سال تحصیلی مربوطه قید شود، شکل 22-7.

- در صفحهٔ اول پروژه «بسم الله الرحمن الرحیم» با فونت مناسب آورده شود.

- در صفحهٔ دوّم پروژه، طرح روی جلد تکرار شود.

- صفحات سوم و چهارم به فهرست پروژه اختصاص داده شود، شکل 23-7.

- در صفحه ششم مقدمه‌ای راجع به پروژه و سبب انتخاب موضوع، کاربرد و مشکلات مرتبط با آن آورده شود. در این مقدمه می‌توانید از کسانی که با آنان همکاری کرده‌اند، تشکر نمایید و حتی می‌توانید آن را به اعضای خانواده یا فرد مورد علاقه خود تقدیم کنید، مثلاً بنویسید.

این پروژه را به پدر و مادرم تقدیم می‌کنم تا شاید توانسته باشم جزئی از زحمات آنان را قدردان شوم.

- بعد از مقدمه، تشریح نقشه‌ی پروژه می‌آید که باید نقشه‌ی پروژه نیز در آن ترسیم شود.

- مراحل ساخت پروژه به طور دقیق بیان می‌شود. لازم است در فرآیند نوشتن گزارش پروژه مسئلهٔ صفحه بندی و رعایت فونت‌ها و تیترها رعایت شود. به عنوان الگو می‌توانید از روش فهرست بندی و تیتربندی کتاب‌های درسی استفاده کنید.

- مشکلات ناشی از فرآیند ساخت پروژه در عنوانی مستقل می‌آید و باید به طور دقیق تشریح شود.

- طراحی مدار چاپی و نحوهٔ ساخت آن نیز عنوان بعدی خواهد بود. تصاویری از مراحل ساخت مدار چاپی، همچنین تصویر مدار چاپی نهایی ساخته شده را در این قسمت درج نمایید.

- به مراحل مونتاژ و آماده کردن مجموعه نیز عنوان جداگانه‌ای اختصاص دهید و ضمن تشریح مراحل مونتاژ، تصویری از برد مونتاژ شده را بیاورید.

- راه‌اندازی و عیب یابی نیز از عناوینی است که در گزارش پروژه به صورت مستقل می‌آید و کلیه‌ی فرایندها در آن بیان می‌شود.

- در عنوان پایانی موارد و کاربرد آن به طور دقیق بحث می‌شود.

- در صفحهٔ آخر گزارش پروژه، منابع و مآخذ استفاده شده با ذکر نام مؤلف و ناشر و سال چاپ به طور دقیق می‌آید.

20- بردپروژه مدار و گزارش آن را جهت ارزشیابی به معلم خود نشان دهید و برای ارائه پروژه آماده شوید.

- راجع به چگونگی ارائه پروژه، به توضیحات معلم آزمایشگاه به دقت گوش دهید و نکات اجرایی آن را یادداشت کنید.

مراحل اجرای پروژه

فرایند اجرای پروژه مشابه مراحل اجرای پروژه یک (1) است.

ارائهٔ دو نمونه پروژهٔ پیشنهادی:

مدارهای الکترونیکی که در شکل 26-7 نشان داده شده است را می‌توانید به عنوان پروژه انتخاب کنید.