الدليل النهائي لمكونات لوحات الدوائر الكهربائية - النوع والاختيار والتجميع

لوحات الدوائر الكهربائية هي أساس معظم الإلكترونيات في السوق. وعند تصنيعها، يجب أن نختار النوع المناسب من مكونات لوحات الدارات الكهربائية لتحقيق الأداء المطلوب.

لهذا السبب فإن معرفة طريقة عملها أمر بالغ الأهمية لفهم الإلكترونيات وتجميعها بنفسك.

سيوضح لك الدليل التالي كيفية اختيار مكونات لوحة الدارات الكهربائية المناسبة لاستخدامك المقصود.

أنواع مكونات لوحات الدوائر الكهربائية

تشكل المكونات المختلفة لوحات الدارات الكهربائية، والتي تختلف من حيث التعقيد. فيما يلي نظرة عامة على أكثر أنواع مكونات لوحات الدارات الكهربائية شيوعًا:

1. المكونات السلبية

أنواع مكونات لوحات الدوائر الكهربائية المكونات الإلكترونية الخاملة

المكونات الخاملة هي تلك المكونات التي ليس لها مصدر طاقة. وهي تستهلك الطاقة من مصدر الطاقة ولكنها لا تولد جهداً أو تياراً. قد تكون المكونات الخاملة مصنوعة من أشباه موصلات أو عوازل.

الغرض

هناك ثلاثة أغراض للمكونات السلبية:

يؤدي تقليل التيار المار في الدائرة الكهربية إلى زيادة مقاومتها.
تحديد جهد الدائرة الكهربي.
تخزين الطاقة في شكل مجال كهربائي أو مجال مغناطيسي.

المواد الشائعة

النحاس
نيكل
الفضة
البلاديوم

المزايا

تشمل مزايا مكونات لوحات الدارات الكهربائية السلبية ما يلي:

وهي غير مكلفة نسبياً.
خفيفة الوزن وصغيرة الحجم.
يمكن دمج شريحة واحدة أو لوحة واحدة مع مكونات أخرى.
نظرًا لانخفاض خسائرها، يمكن استخدام المكونات الخاملة على نطاق واسع من الترددات (10 هرتز إلى 100 كيلو هرتز)، على عكس الأجهزة النشطة.

التطبيقات

مزودات الطاقة: تُستخدم في المقومات والمكثفات والمرشحات.
مضخمات الصوت: تُستخدم في المرشحات والمكثفات والمحاثات.
الفلاتر: تستخدم في المكثفات والمحاثات والمقاومات لإزالة الترددات غير المرغوب فيها.
الأجهزة الطبية: تُستخدم في أجهزة الاستشعار ومعدات المراقبة.
تكنولوجيا الفضاء الجوي: تُستخدم في أجهزة الاستشعار وأنظمة الملاحة ومعدات الاتصالات.
الأتمتة الصناعية: تُستخدم في المستشعرات والمفاتيح وأنظمة التحكم.

الأنواع الشائعة

تشمل الأنواع الأكثر شيوعًا من المكونات السلبية ما يلي:

المقاومات تُستخدم للحد من تدفُّق التيار عبر دائرة كهربائية عن طريق إنتاج حرارة أو مقاومة عند مرور التيار خلالها.
المكثفات تخزين الطاقة الكهربائية عن طريق بناء شحنة معاكسة على لوحين موصلين يفصل بينهما عازل، مثل الهواء أو البلاستيك.
المحاثات تولد مجالًا كهرومغناطيسيًّا حول نفسها عندما يمر بها تيار كهربائي.

2. المكونات النشطة

أنواع مكونات لوحات الدارات الكهربائية المكونات النشطة

المكونات النشطة هي أجزاء الدائرة التي تفعل شيئاً ما. يمكن أن تكون ترانزستورات أو دايودات أو مضخمات.

في الدائرة البسيطة، يكون للمكوِّن النشط طرفان، طرف موجب وطرف سالب. عادةً ما يتم تمييز الطرف الموجب على المكوّن بعلامة +، بينما يتم تمييز الطرف السالب بعلامة -. سيكون للطرف الآخر من المكوّن أيضاً نقطة اتصال تسمى قاعدته. يحتوي هذا عادة على ثلاثة مسامير:

واحد لمصدر الطاقة
واحد للأرض
وواحد محدد بسهم يشير إلى طرف التوصيل +.

تُستخدم المكونات النشطة في معظم الدوائر لأداء بعض الوظائف، مثل التضخيم أو التبديل.

الغرض

تعمل هذه الأجهزة على تضخيم أو التبديل الإشارات الكهربائية بسرعات عالية. بالإضافة إلى تغيير تدفق الكهرباء، يمكنها التبديل بين المسارات.

المواد الشائعة

تتضمن المواد المستخدمة في المكونات النشطة للوحة الدارة ما يلي:

رقائق النحاس أو الصفائح المكسوة بالنحاس (النحاس)
يتم طلاء موصلات الألومنيوم إما مباشرة على الركيزة أو طباعتها بطبقة سميكة من النحاس باستخدام الطلاء الكهربائي.
قناع اللحام لتغطية الآثار والوسادات النحاسية المكشوفة لمنع التآكل والتقصير
مقاوم للضوء يستخدم كطبقة واقية أثناء الحفر وكقناع لحام أثناء اللحام.

المزايا

هذه بعض مزايا المكونات النشطة:

أصغر من المكونات غير الفعالة
اترك مساحة أكبر على ثنائي الفينيل متعدد الكلور للمكونات الأخرى.
تستهلك طاقة منخفضة
كفاءة تحويل الطاقة عالية. لذا يمكنها تحويل طاقة إلى كهرباء أكثر مما تستهلكه من المصادر الخارجية.

التطبيقات

فيما يلي تطبيقات المكونات النشطة للوحة الدارة الكهربائية:

التحكم في التردد: تلعب المكونات النشطة دوراً مهماً في التحكم في التردد. يعمل الجهاز أو يعمل بتردد معين نتيجة لذلك.
التضخيم: التضخيم هو تطبيق آخر للمكونات النشطة. يحدث هذا لأنه يزيد من سعة الإشارة.
تنظيم الجهد: تطبيق آخر لدوائر المكونات النشطة هو تنظيم الجهد. بغض النظر عن التقلبات في جهد الدخل، فهي تساعد على تنظيم جهد الخرج.
عملية التحويل: عملية التبديل هي تطبيق آخر لدوائر المكونات النشطة حيث نستخدمها لتشغيل/إيقاف تشغيل حمل يظل متصلاً عبر مصدر (مصدر) تيار متردد.

الأنواع الشائعة

هناك العديد من الأنواع المختلفة من المكونات النشطة المتاحة اليوم. وتشمل بعض الأمثلة على ذلك:

الترانزستورات: ويمكن استخدامها للتضخيم والتبديل. يتكون الترانزستور من باعث وقاعدة ومجمع.
الثنائيات: وهي تسمح بتدفق التيار في اتجاه واحد فقط. لها ثلاثة أسلاك (أنود ومهبط وبوابة).

الدوائر المتكاملة (ICs): تحتوي رقائق السيليكون هذه على ترانزستورات متعددة. تستخدمها معظم أجهزة الكمبيوتر للتحكم في وحدة المعالجة المركزية (CPU).

3. المكونات الكهروميكانيكية

أنواع مكونات لوحات الدارات الكهربائية المكونات الكهروميكانيكية

عندما يتم إحداث تغيير ميكانيكي، مثل دوران المحرك، عن طريق إشارة كهربائية، يكون المكون كهروميكانيكيًا. هذه عادةً ما تولد مجالاً مغناطيسياً باستخدام تيار كهربائي، مما يؤدي إلى حركة فيزيائية. وتشمل هذه الفئة المرحلات والمفاتيح الكهربائية من كل وصف.

الغرض

في لوحة الدارة الكهربائية، تعمل المكونات الكهروميكانيكية كمسارات موصلة بين الجانبين.

المواد الشائعة

هناك العديد من المواد المختلفة المستخدمة في تصنيع المكونات الكهروميكانيكية. وفيما يلي بعض أكثرها شيوعاً:

السبائك المعدنية
بلاستيك
المطاط واللدائن المطاطية
زجاج

المزايا

تتمتع المكونات الكهروميكانيكية بالمزايا التالية:

تتمتع بدرجة عالية من الدقة في تحديد المواقع والسرعة.
ذات ضوضاء منخفضة.
عمر خدمة طويل ويمكن أن يدوم لسنوات دون صيانة أو استبدال.
سهلة التركيب وخفيفة الوزن.

التطبيقات

محولات الطاقة: تستخدم المستشعرات والميكروفونات ومكبرات الصوت هذه الأجهزة لتحويل الحركة الميكانيكية إلى إشارات كهربائية.
المستشعرات: يمكن قياس درجة الحرارة والضغط والحركة باستخدام هذه الأجهزة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل السيارات والفضاء والطب.
المولدات: توجد المولدات الكهروميكانيكية في محطات توليد الطاقة وتوربينات الرياح ومحطات الطاقة الكهرومائية، وهي تعمل على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

الأنواع الشائعة

تتضمن بعض الأنواع ما يلي:

المرحلات: الأجهزة التي تسمح لدائرة الجهد المنخفض بالتحكم بدائرة الجهد العالي، وتستخدم عادة في تطبيقات الطاقة والتطبيقات الصناعية.
مفاتيح التبديل: يمكن استخدامها لتوصيل الدوائر الكهربائية أو فصلها وتتضمن مفاتيح الضغط والتبديل والدوارة والانزلاق.
الموصّلات: توصيل دائرتين كهربائيتين أو أكثر. متوفر في أنواع USB والصوت والفيديو والطاقة. لا يمكن للأجهزة الإلكترونية أن تعمل بشكل صحيح بدونها.

كيف تختار مكونات لوحة الدوائر الكهربائية؟

أول شيء عليك القيام به هو تحديد ما تريد أن تقوم به لوحة الدارة الخاصة بك. هل تقوم ببناء مؤقت بسيط أم مستشعر متقدم؟

سيساعدك ذلك في تضييق نطاق أنواع المكونات التي تحتاجها.

الوظيفة: اختيار المكونات التي تتطابق مع الوظائف المطلوبة للوحة الدارة.
الحجم: حدد المكونات التي تتناسب مع الأبعاد المادية للوحة.
الطاقة: اختيار المكونات التي يمكنها التعامل مع متطلبات الطاقة للدائرة.
التوفر: التأكد من سهولة الوصول إلى المكونات المطلوبة وتوفرها في المخزون.
التكلفة: موازنة تكلفة المكونات مع الميزانية الإجمالية للمشروع.
الموثوقية: اختر مكونات معروفة بأنها موثوقة وذات عمر افتراضي طويل.
سمعة الشركة المصنعة: عند اختيار قطع غيار لوحات الدارات الكهربائية الخاصة بك، انظر إلى المدة التي قضتها الشركة في العمل وعدد المنتجات التي شحنتها بنجاح. لأولئك الذين يبحثون عن شركة مصنعة لمكونات لوحات الدارات الكهربائية يمكن الاعتماد عليها وذات خبرة لانجير خياراً ممتازاً.

تصميم وتخطيط لوحة الدائرة الكهربائية

يعد اختيار المكونات المناسبة لتصميم لوحات الدارات الكهربائية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الأداء الأمثل والموثوقية والفعالية من حيث التكلفة. كما يضمن الاختيار المناسب للمكونات أيضًا توافق المكونات وتوافرها.

من الضروري التشاور مع مزود متمرس للحصول على إرشادات في اختيار المكونات المناسبة لتصميم لوحة الدارات الكهربائية الخاصة بك.

أفضل الممارسات لتخطيط لوحات الدارات الكهربائية مع أنواع المكونات المختلفة

فيما يلي بعض أفضل الممارسات لتخطيط لوحات الدارات الكهربائية مع أنواع المكونات المختلفة:

المكوّنات السلبية:

ضع المكونات الخاملة بالقرب من IC أو الموصل الذي تتصل به.
يتم استخدام المكونات السلبية للمجموعة، مثل الترشيح أو اقتران الإشارة، لنفس الوظيفة.

المكونات النشطة:

ضع المكونات النشطة في منتصف لوحة الدارة لتقليل تداخل الإشارة.
استخدم مكثفات الفصل بالقرب من مكونات لوحة الدارة النشطة لتقليل التشويش.

الموصّلات:

ضع الموصلات على حافة لوحة الدارة لسهولة الوصول إليها.
قم بتوجيه الموصلات في اتجاه ثابت لضمان المحاذاة الصحيحة.
تأكد من وجود مسافات مناسبة بين الموصلات لمنع التداخل.

الطاقة والأرضية:

استخدم مستوى منفصل للطاقة والأرض لتقليل الضوضاء.
مسارات الطاقة والمسارات الأرضية عريضة بما يكفي للتعامل مع التيار المطلوب.

مكونات عالية التردد:

ضع المكونات عالية التردد في موقع يمكنها فيه تقليل تأثير السعة الطفيلية والحث.
استخدم مسارات قصيرة للمكونات عالية التردد لتقليل فقدان الإشارة.
استخدم مستوى أرضي مخصص لتقليل تداخل الإشارة.

تجميع لوحة الدائرة الكهربائية

تجميع لوحة الدارات الكهربائية هو ملء لوحة دارة بمكونات إلكترونية لصنع جهاز إلكتروني يعمل. وتتضمن العملية عدة خطوات، بما في ذلك اختيار المكونات، وتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وعملية التجميع.

أنواع طرق التجميع

هناك طريقتان أساسيتان لتجميع لوحات الدارات الكهربائية:

عبر الفتحة

طريقة تجميع لوحة الدارات الكهربائية من خلال الفتحة

التجميعات عبر الفتحات هي الأكثر شيوعًا والأبسط. ويمكن تجميعها يدوياً أو بواسطة معدات آلية.

التركيب على السطح

طريقة تجميع لوحة الدارات الكهربائية بطريقة التركيب على السطح

تكون التجميعات المثبتة على السطح أكثر صعوبة في التجميع بسبب صغر حجمها وضيق المسافة بين الخيوط. وغالباً ما يتم لحامها آلياً باستخدام اللحام الموجي أو اللحام بإعادة التدفق.

يعد الاختبار المركب للمكونات قبل التجميع وتجنب الصدمات الحرارية أثناء اللحام أمرًا بالغ الأهمية للتركيبات المركبة على السطح لأن تحملها للإجهاد الحراري أقل من المكونات ذات الفتحات.

اختبار المكونات قبل التجميع

يضمن اختبار مكونات لوحات الدارات الكهربائية قبل التجميع مطابقتها للمواصفات وعملها بشكل صحيح. استخدام هذه العملية يمنع الأخطاء المكلفة التي قد تؤدي إلى فشل المنتج.

تجنب الصدمة الحرارية أثناء عملية اللحام

يمكن أن تحدث صدمة حرارية أثناء عملية اللحام عندما تتغير درجة حرارة المكون بسرعة كبيرة. يمكن أن يتسبب ذلك في تلف المكون أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور. لمنع حدوث صدمة حرارية، يجب تسخين ثنائي الفينيل متعدد الكلور والمكونات وتبريدها تدريجياً لتقليل خطر التلف.

تقنيات اللحام ومعدات التجميع

تشمل تقنيات ومعدات اللحام اللحام الموجي واللحام بإعادة التدفق واللحام اليدوي. وتختلف المعدات حسب حجم الإنتاج ونوع المكونات التي يتم لحامها حسب حجم الإنتاج ونوع المكونات التي يتم لحامها.

استكشاف أخطاء مكونات لوحة الدائرة الكهربائية وإصلاحها

يمكن أن تواجه مكونات لوحات الدارات الكهربائية مشكلات مختلفة، مثل الفشل والتلف والتركيب غير الصحيح ومشكلات التوافق. يتطلب استكشاف هذه المشكلات وتشخيصها معرفة أنواع المكونات المختلفة وأدوات التشخيص.

المشكلات الشائعة في مكونات لوحات الدوائر الكهربائية

تكون لوحات الدوائر ومكوناتها عرضة للمشاكل التالية:

فشل: يمكن أن يتسبب الجهد الزائد أو السخونة الزائدة أو المعالجة غير السليمة في تعطل مكونات لوحة الدارات الكهربائية.
الضرر: يمكن أن تتعرض المكونات للتلف أثناء المناولة أو التجميع أو التشغيل، مما يتسبب في تعطل لوحة الدارات الكهربائية.
تركيب غير صحيح: يمكن أن تنشأ مشاكل مثل انعكاس القطبية أو المحاذاة الخاطئة بسبب التركيب غير الصحيح.
مشكلات التوافق: قد لا تكون بعض مكونات لوحة الدارات الكهربائية متوافقة مع لوحة الدارات الكهربائية متعددة الكلور أو المكونات الأخرى.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها وتشخيص أنواع المكونات المختلفة

تتوفر أدوات تشخيصية مختلفة لاستكشاف المشكلات المتعلقة بالمكونات الخاملة والنشطة وإصلاحها، بما في ذلك أجهزة القياس المتعددة، وراسمات الذبذبات، وأجهزة التحليل المنطقي. تحدد مثل هذه الأدوات السبب الجذري، مثل المكونات المعيبة أو الآثار المكسورة.

تقنيات إعادة الصياغة

تتضمن تقنيات إعادة العمل إصلاح أو استبدال المكونات التالفة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تشمل التقنيات إزالة اللحام ومحطات إعادة العمل بالهواء الساخن ومكاوي اللحام. من الضروري اتباع تقنيات إعادة العمل المناسبة لمنع حدوث المزيد من التلف لثنائي الفينيل متعدد الكلور أو المكونات.

مستقبل مكونات لوحات الدوائر الكهربائية

الأتمتة, التصغيروالذكاء الاصطناعي (AI) على التطورات المستقبلية في مكونات لوحات الدارات الكهربائية.

هناك حاجة إلى مكونات إلكترونية أصغر حجماً وأكثر فعالية مع ارتفاع الطلب على الأجهزة الإلكترونية الأكثر تعقيداً. تلعب تكنولوجيا النانو دوراً حاسماً هنا. وتستخدم تكنولوجيا النانو مواد تقاس بالنانومتر (نانومتر) أو جزء من المليار من المتر.

تتعدد فوائد تقنيات التصنيع النانوية النانومترية، بما في ذلك

تحسينات في الأداء والكفاءة مرتبطة بالحجم الأصغر
تحسين المتانة والموثوقية بسبب قلة العيوب
واستهلاك أقل للطاقة.

تم تطوير أنظمة الذكاء الاصطناعي لاستخدامها في النقل والرعاية الصحية وغيرها من الصناعات. على مدى السنوات العديدة الماضية، تم استخدام الأنظمة القائمة على الذكاء الاصطناعي بشكل متزايد في مهام معقدة مثل التعرف على الصور، والتعرف على الأشياء، والتعرف على الكلام، والترجمة دون الحاجة إلى تدخل بشري. تقدم رؤى حول مجموعات البيانات الهائلة من خلال تحديد الأنماط التي لا يمكن للبشر فهمها.

أصبح حجم المعدات أصغر، ومع ذلك فإن الأداء يتسارع بوتيرة أسرع من أي وقت مضى، وذلك بفضل الاتجاه نحو التصغير. ونتيجة لهذا الاتجاه، يمكن للمنتجين الآن إنتاج منتجات عالية الأداء بأقل تكلفة ممكنة.

الخاتمة

يعد الاختيار السليم للمكونات والتصميم والتجميع السليم أمرًا بالغ الأهمية لتشغيل مكونات لوحات الدارات الكهربائية بنجاح. ولضمان استيفاء لوحات الدارات الكهربائية لهذه المتطلبات، من الضروري التشاور مع مزود خدمات ذي سمعة طيبة وخبرة مثل لانجير.

بفضل خبرتهم في مفاتيح اللوحات، ولوحات التحكم، وحماية الدوائر الكهربائية, لانجير مساعدتك في كل مرحلة من مراحل عملية تطوير لوحات الدارات الكهربائية.