Yksi monista tuotteista, joita me Hallmark Nameplate -yhtiössä pystymme luomaan, on piirilevykokoonpano (PCB), ja totuus on, että tämä saattaa olla juuri se, mitä tarvitset yrityksellesi. Mutta jotta todella ymmärtäisit painetun piirilevyn tarkoituksen, sinun on ymmärrettävä hyvin perustavaa laatua oleva tekniikka tuotteen takana.
Sähköpiirin perusteet
Sähköpiirit koostuvat johdoista ja muista komponenteista, kuten hehkulampuista, transistoreista, tietokonesiruista ja moottoreista. Johtavat materiaalit muodostavat johdot, jotka yhdistävät piirien komponentit toisiinsa. Johtimina käytetään useimmiten kuparia ja alumiinia, mutta joskus myös kultaa käytetään pienten elektroniikkasirujen johtojen kiinnittämiseen, koska se kestää paremmin korroosiota.
Erilaisia piirityyppejä
Tehopiirit työskentelevät suurten sähkömäärien siirtämisen ja ohjaamisen kanssa. Esimerkkejä virtapiireistä ovat voimalinjat ja asuin- tai yritysjohtojärjestelmät. Tehopiirien pääkomponentit ovat generaattorit toisessa päässä ja valaistusjärjestelmät, lämmitysjärjestelmät tai kodinkoneet toisessa päässä, ja näiden kahden välissä on voimajohtoja, muuntajia ja katkaisijoita. Elektroniset piirit puolestaan vastaavat tiedon käsittelystä ja välittämisestä. Näitä ovat enemmänkin tietokoneet, radiot, televisiot, tutkat ja matkapuhelimet.
Tässä on joitakin muita virtapiirien komponentteja:
- Jos työskentelet suljetun virtapiirin kanssa, työskentelet täydellisen virran kulkureitin kanssa.
- Avoimessa piirissä tätä ei ole, mikä on osoitus siitä, että se ei ole toimiva.
- Oikosulku on pienen vastuksen polku, ja se voi syntyä, kun piirin kaksi paljasta johtoa koskettaa toisiaan.
- Sarjapiirissä sama virta kulkee jokaisen komponentin läpi – ajattele jouluvalojohtoa! Jos yksi sammuu, kaikki sammuvat; virta ei kulje, eikä yksikään valoista syty.
- Kun ajattelet rinnakkaispiiriä, ajattele verisuonia, jotka haarautuvat valtimosta ja yhdistyvät suoneen. Se on sama ajatus johtojen kanssa; toinen toimii ”valtimona” ja toinen ”suonena”, johon on liitetty pienempiä johtoja. Pienimpiin johtimiin kohdistuu sama jännite, mutta niiden läpi virtaa eri määrä virtaa, riippuen yksittäisestä johdotuksesta.
Piirien luokittelut
Yksi tapa, jolla piirejä luokitellaan, on virran kulun suhteen. Jotkin varhaisimmista koskaan olemassa olleista piiristä saivat virtansa paristosta, mikä mahdollisti virran kulkemisen tasaisesti yhteen suuntaan. Tätä pidetään tasavirtana eli DC:nä.
Vaihtovirran eli AC:n keksi insinööri Nikola Tesla, jotta virta kulkisi pitkiä matkoja. Vaihtovirrat ovat aina muuttuvia ja kääntävät suuntaa koko ajan. Tämäntyyppisellä virralla on mahdollista käyttää muuntajia jännitetason muuttamiseen, mikä on välttämätöntä elektronisissa piireissä.
Mitä tekemistä tällä on painettujen piirilevyjen kanssa?
Painetun piirilevyn tarkoitus on pitää elektroninen piiri kasassa. Kun kaikki eri komponentit on kiinnitetty siihen, sitä kutsutaan painetun piirilevyn kokoonpanoksi eli PCBA:ksi. Monikerroksinen piirilevy voi sisältää jopa kymmenen päällekkäistä piirilevyä, mikä mahdollistaa kolmiulotteisen elektroniikkapiirin muodostamisen.
Transistorit ovat elektroniikkapiirin tärkein osa, ja niitä voidaan kuvata pieniksi kytkimiksi, jotka laukeavat sähköisillä signaaleilla. Ne ovat mikrosirujen perusrakennuspalikoita. Niiden rinnalla toimivat passiivisemmat elementit, kuten vastukset ja kondensaattorit. Vastuksen tehtävänä on antaa tietty määrä vastusta virralle, ja kondensaattori varastoi sähkövarauksen. Induktori, toinen komponentti, varastoi energiaa magneettikenttänä. Pienissä piireissä, joita yleisesti kutsutaan ”mikrosähköisiksi”, ei käytetä induktoreita kovin usein. Niitä käytetään useammin suuremmissa piireissä.
Kehittyneimmät piirilevyjen suunnittelijat käyttävät tietokoneavusteisia suunnitteluohjelmia eli CAD-ohjelmia. Ne ovat realistisin tapa suunnitella piirilevyjä, koska digitaaliset tietokoneet ovat monimutkaisia – niissä käytetään miljoonia transistoreja.
Yksi parhaista tavoista ymmärtää tuotteita, joita luomme jokaiseen tarpeeseesi, on tutkia peruskomponentteja. Piirien ja piirilevyjen maailma on laaja, ja aina on jotain uutta opittavaa, olipa kyseessä sitten edistysaskel tai vielä yksi piirilevyprojektisi elementti. Jos olet valmis aloittamaan seuraavan projektisi, ota yhteyttä Hallmark Nameplateen jo tänään!