آموزش مهندسی معکوس و تعمیرات بردهای الکترونیکی

مهندسی معکوس PCB به چه معناست؟

مهندسی معکوس PCB یک فرایند چند لایه ای است که شامل بررسی هدفمند PCB، آنالیز معکوس و بازتولید تکنولوژی طراحی PCB  می شود. از این فرایند برای شناسایی و رسیدن به طراحی مشخصه های عملکردی و ساختاری محصولات و نیز جریان پردازش استفاده می شود. کمپانی ها با به دست آوردن این اطلاعات می توانند محصولاتی با کارکرد و امکانات مشابه با نسخه های رقیب بسازند.

مهندسی معکوس در وهله اول برای تعیین و آنالیز اصول طراحی پشت یک محصول استفاده می شود. این کار به ویژه زمانی که یک کمپانی نمیتواند اطلاعات طراحی یک محصول خاص را به دست آورد، مفید است.

متداول ترین روش مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی، باز کردن یک PCB نمونه و آنالیز آن است. کمپانی ها با استفاده از این آنالیز اسنادی را درباره PCB نمونه تهیه کرده و برای بررسی به تک تک اعضای تیم تولید می دهند. این اسناد اغلب شامل اطلاعاتی درباره نحوه طراحی و عملکرد محصول هستند.

کمپانی ها از این اطلاعات به دست آمده از PCB نمونه برای تولید PCB های مشابهی که ممکن است حتی نسبت به محصولات رقبا عملکرد بهتری داشته باشند، استفاده می کنند. 

مزایای مهندسی معکوس برد الکترونیکی چیست؟

مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی مزایای زیادی دارد و بسیاری از کمپانی ها از این فرایند برای اهداف مختلفی استفاده می کنند. برای مثال، در مواقعی که هیچگونه اسنادی درباره یک برد الکترونیکی نداریم یا برد الکترونیکی قدیمی است و تولید آن متوقف شده اما هنوز به آن نیاز داریم، مهندسی معکوس PCB به کمک ما می آید. مهندسی معکوس برد الکترونیکی همچنین میتواند در فرایند تولید نسخه های مقرون به صرفه تر و موثر تر PCBهای رقبا به ما کمک کند.

• حفظ بردهای الکترونیکی واجب: گاهی اوقات ممکن است یک برد الکترونیکی قدیمی شود اما هنوز برای ما حیاتی باشد. در این مواقع ممکن است این برد از کار بیفتد و نیاز به تعویض داشته باشد اما نتوانیم یک قطعه جایگزین برایش پیدا کنیم یا نحوه تعمیر آن را ندانیم. مهندسی معکوس برد های قدیمی می تواند در هر دو این شرایط به ما کمک کند. یعنی با کمک مهندسی معکوس میتوانیم بردهای قدیمی را برای مدت زمان طولانی تری حفظ کنیم یا در صورتی که نیاز به تعویض بود و قطعه جایگزین موجود نبود، یک نسخه کپی از آن ها تولید کنیم.
• کسب اطلاعات بیشتر درباره بردهای الکترونیکی بدون داشتن اسناد آن ها: بسیاری از برد های الکترونیکی امروزی دارای اسناد راهنما یا اطلاعات کامپیوتری طراحی هستند و می توانیم از این اطلاعات استفاده کنیم. اما گاهی اوقات اطلاعات بعضی برد ها به دلایل مختلف در دست نیست. در این مواقع برای به دست آوردن شماتیک و اطلاعات ضروری طراحی آن برد الکترونیکی باید از مهندسی معکوس استفاده کنیم. مهندسی معکوس به ما کمک می کند خودمان اطلاعات لازم را جمع آوری کرده و نحوه تعمیر یا بازتولید یک برد الکترونیکی را متوجه شویم.
• کاهش وابستگی به متخصصین: پس از خرابی یک قطعه یا برد اولین کاری که می کنیم کمک گرفتن از متخصصین تعمیرات برد است. اما بعضی برد ها هستند که شاید کسی نتواند آن ها را تعمیر کند. این فقدان دانش درباره انواع برد های الکترونیکی مشکل ساز است. از آنجایی که با یادگیری مهندسی معکوس میتوانید به نقشه و طراحی ساخت یک برد دست پیدا کنید، میتوانید برد هایی که کسی از عهده تعمیرات آن ها بر نمی آید را هم تعمیر کنید.
• شناسایی نقاط ضعف در طراحی رقبا: اگر کار شما تولید برد الکترونیکی است یا در این حیطه فعالیت دارید، مهندسی معکوس به شما کمک می کند که به نقاط ضعف و ایرادات طراحی در محصولات رقیب پی ببرید. 
• تولید بردهای الکترونیکی مقرون به صرفه: اگر رقیب شما برد الکترونیکی را با قیمت بالایی می فروشد، شما می توانید با مهندسی معکوس هزینه واقعی تولید برد را به دست آورید. معمولا اگر یک شرکت رقیبی نداشته باشد، محصولاتش را با قیمت بالاتری می فروشد. شما می توانید نسخه کپی همان برد را تولید کرده و با قیمت پایین تری بفروشید.

روش مهندسی معکوس PCB

مهندسی معکوس برد الکترونیکی می تواند یک فرایند طولانی باشد اما ارزش زمانی که صرف آن می شود را دارد. مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی چند مرحله اصلی دارد که هر کس بخواهید یک PCB را مهندسی معکوس کند، باید از این مراحل پیروی کند. این مراحل شامل طراحی اولیه، اسکن و عکاسی از برد، و سپس آپلود طرح ها در نرم افزار ها و برنامه های مهندسی معکوس هستند. پس از آپلود، کاربر باید لایه برد را ساخته و از این لایه برای کشیدن شماتیک استفاده کند.

بعد از اجرای این مراحل اولیه، می توانید به نحوه کارکرد PCB پی ببرید و با استفاده از اطلاعات به دست آمده، به هدف اولیه خود برسید. مراحل مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی و تعمیر برد های الکترونیکی به روش مهندسی معکوس در دوره آموزشی زانکو تدریس می شود.

1. طراحی، اسکن یا عکاسی از PCB

اولین گام در مهندسی معکوس برد الکترونیکی، تهیه یک طراحی، اسکن یا عکس از PCB است. اگر می خواهید از روش عکاسی استفاده کنید، حتما از دو طرف برد عکس بگیرید. همچنین عکس ها باید حتما روی یک زمینه تیره گرفته شوند. چون بردهای الکترونیکی دارای سوراخ های زیادی هستند، استفاده از پس زمینه روشن ممکن است شما را گمراه کند. پس زمینه تیره از این سردرگمی ها درباره ساختار برد جلوگیری می کند.

یک مرحله مهم دیگر برای عکاسی صحیح از برد های الکترونیکی استفاده از دوربین با کیفیتی است که بتواند همه جزئیات را ثبت کند. دوربین های دیجیتال یا دوربین گوشی های هوشمند معمولا برای این کار کافی هستند. علاوه بر این، باید از نورپردازی مناسب اطمینان حاصل کنید. پس از عکاسی یا اسکن عکس ها، باید عکس ها را ویرایش کنید که مرحله زمان بری است. این مراحل اغلب در برد های پیچیده کاربرد دارند.

برای PCBهای ساده تر می توانید طرح برد را روی یک کاغذ طراحی کنید. اگر می خواهید طرح PCB را به صورت دستی روی کاغذ بکشید، توجه کنید که مقیاس طرح باید دقیق باشد و برای هر قطعه باید از نماد دقیق استفاده کنید. با وجودی که کشیدن دستی طرح می تواند کار سختی بشد، اما مراحل ویرایش عکس و تغییر رنگ روش های قبلی را ندارد و شما می توانید بلافاصله آماده سازی شماتیک را شروع کنید.

2. آپلود عکس 

بعد از تهیه عکس ها، می توانید آن ها را در برنامه مهندسی معکوس مناسب آپلود کنید. قبل از آپلود تصاویر، عکس را طوری برش دهید که فقط PCB در آن باشد نه هیچ چیز اضافه ای. 

نرم افزارهایی مثل GIMP، Inkscape، Dia و  AutoTrace نرم افزارهایی هستند که می توانند به شما کمک کنند.

همه این برنامه ها در ساخت شماتیک و پروسه ساخت لایه ها مفید و کاربردی هستند. 

3. ساخت لایه

بعد از آپلود عکس ها در برنامه مهندسی معکوس PCB باید یک لایه سه بعدی از برد بسازید. لایه PCB به شما نحوه چینش مدار الکترومغناطیسی مدار و نحوه عملکرد مدارها را نشان می دهد. این لایه همچنین نشان دهنده بخش هایی از برد مدار است که در شماتیک قابل نمایش نیستند، مثل قطعات رسانا، ترتیب خطوط و طرح هر لایه.

اگر یک PCB ساده را مهندسی معکوس می کنید، معمولا می توانید طرح کشیده شده به صورت دستی را اسکن کرده و آن را در برامه AutoTrace یا برنامه های مشابه آپلود کنید تا لایه ساخته شود. این نوع از برنامه ها عکس بیتمپ را گرفته و آن را به یک وکتور گرافیکی تبدیل می کنند که به شما کمک می کند به سرعت شماتیک PCB را بسازید.

در PCB های پیچیده تر برای رسیدن به شماتیک باید مراحل بیشتری را طی کنید. ساخت لایه معمولا ساعت ها زمان می برد و نیازمند تخصص و مهارت است. 

• رنگ کردن حفره ها و پدر های لحیم
• حذف trackpad های PCB
• نشانه گذاری سوراخ های خالی
• تنظیم رنگ و لایه ها
• سیاه و سفید کردن و معکوس کردن عکس
• تکرار این پروسه برای سمت دیگر

4. ساخت شماتیک

در این مرحله باید دیاگرام شماتیک مدار را طراحی کنید. پس از طراحی دیاگرام می توانید همه مدارات و قطعات برد را ببینید. این دیاگرام معمولا دو بعدی است. این طرح دو بعدی به مهندسین کمک می کند تا نحوه اتصال قطعات مختلف و کارایی آن ها را ببینند. همه این اطلاعات برای تعمیر یا بازتولید برد های الکترونیکی ضروری هستند.

برای ساخت شماتیک می توانید از برنامه هایی مثل AutoTrace یا Target 3001 استفاده کنید. این مرحله معمولا از مرحله ساخت لایه راحت تر است چرا که همه طراحی ها یا ویرایش عکس های لازم را قبلا انجام داده اید.

بعد از ساخت شماتیک، باید دو سمت PCB را ترکیب کرده و مسیرها و برچسب قطعات را با استفاده از نماد آن ها بچینید. استفاده از مسیر و برچسب تقسیر شماتیک را راحت تر می کند. اگر از مهندسی معکوس برای تعمیر یک برد استفاده می کنید، می توانید با کمک شماتیک برد را عیب یابی کنید.