Merhaba Arkadaşlar,
Bugün mikroişlemci kartında biraz uzaklaşarak farklı bir konuya değinmek istiyorum. Başlıktan anlayabileceğiniz gibi Altium Desginer programında nasıl esnek PCB tasarımı yapacağımızı öğreneceğiz. Bunu eğlenceli bir şekilde öğrenmek için tavşan şeklinde bir USB LED aydınlatma cihazı tasarlamanın iyi bir fikir olacağını düşündüm. Evet tavşanları çok sevdiğimi daha önce söylemiştim. 😉
Öncelikle LED’leri tanıyarak yazımıza başlayalım. Açılımı Işık Yayan Diyot (Light Emitting Diode) olan LED’ler isminden anlaşılabileceği gibi bir diyot türüdür. Diyotlarda olduğu gibi tek yönlü olarak akımı belirli bir eşik gerilimden sonra iletmektedir. Led’lerin yaydığı ışığa göre eşik gerilimleri değişmektedir. Şekil 1’de birkaç tane LED’in akımlarının gerilime göre değişim grafikleri verilmiştir.
Grafiklerde görüldüğü gibi eşik geriliminden sonra LED’den geçen akım miktarı hızlı bir şekilde artmaktadır. Eğer bu akımı sınırlanmaz ise maalesef LED’lerimiz yanarak etrafa çok kötü bir koku yayacaktır. Gerçi bunları tecrübe etmek için bir kere yakmanızda fayda olacaktır. 🙂
Şimdiki sorumuz “Akımı sınırlandırmak için bağlayacağımız direnci nasıl seçmeliyiz?”. Bunu tasarladığımız mikroişlemci kartında seçtiğimiz LED’ler üzerinden örneklendirerek anlatalım. İlk olarak “17-21/R6C-AP1Q2L/3T” kodlu LED’in datasheet’ine girerek “Forward Voltage” ve “Forward Current” değerlerine bakıyoruz. Baktık ve sırasıyla 1.7 V, 25 mA değerlerini gördük. Devremizi USB üzerinden besleyeceğimiz için besleme gerilimimiz 5 V olacak. Bu durumda LED’lere seri bağlayacağımız direncin üzerine düşecek olan gerilim aşağıdaki gibi hesaplanır.
Bir direnç için üç adet LED’i birbirine paralel bağlayarak tasarımı gerçekleştirdim. Bu durumda üç LED’den akacak toplam akım (75 mA) üzerinde 3.3 V gerilim olan bir dirençten geçmelidir. Buna göre direnç değeri meşhur Ohm Yasası ile kolaylıkla hesaplanabilir.
Direncin gücü ise aşağıdaki gibi hesaplanabilir.
Bu bizim dirençte oluşacak olan ısıl kaybımızı da göstermektedir. Bu değeri düşürmek için direncin üzerine düşen gerilimi azaltmak bir çözüm olabilir. Örneğin iki adet seri ve bu seri gruptan üç tane birbirine paralel LED dizisi kullanarak aynı işlemleri yapsaydık eşik gerilimi 3.4 V, direncin üzerine düşen gerilim 1.6 V, direnç değeri 21.3 Ω ve dirençte harcanan güç ise 120 mW olacaktı. Yani ilk durumda 1/4 W’lık bir direnç seçimi yapmamız gerekirken (tam sınırda seçmek pek doğru değil ama olsun), ikinci durumda 1/8 W’lık bir direnç işimizi görecektir.
Şekil 2’de Altium Designer’de oluşturduğum şematik çizimi yer almaktadır. Görüldüğü gibi tavşanın her bir kulağı için üç adet olmak üzere toplam altı LED kullanılmıştır. Toplam çekilen akım 150 mA olduğu ve USB’den çekebileceğimiz toplam akım 500 mA olduğu için besleme açısından da bir sorun bulunmamaktadır.
Şimdi gelelim tasarımın eğlenceli kısmına. 🙂 Öncelikle kartımızın üzerine istediğimiz şekilleri nasıl ekleyeceğimiz üzerinde duralım. Bunun çok basit bir yöntemi var. Eklemek istediğiniz tek renk fotoğrafı yani sadece siyah ve beyazdan oluşan Word’e aktarın. Daha sonra orada kopyalayıp Altium Designer programında istediğiniz katmana yapıştırın. Bu kadar basit. 🙂 Benim Word’de yaparak Altium’a aktardığım çizim Şekil 3’de görülmektedir.
Çizimi “Top Overlay” katmanına aktardım çünkü iletken olarak ortalığı karıştırmasını istemiyorum. Sırada ise kart şeklini bu çizime göre belirlemek. Bunu daha kısa bir yolla yapmanın bir yolu olduğunu biliyorum, ancak ben daha o yöntemi denemedim. Bu nedenle biz kart boyutunu manuel olarak belirleyeceğiz. Bunun için ilk olarak “View>Board Planning Mode” yolunu izleyerek veya kısa yol olarak “1” tuşuna basarak kart tasarım moduna geçiş yapıyoruz. Daha sonra ise “Design>Modify Board Shape” aracını seçerek tavşan çizimine göre kartımızı şekillendiriyoruz. (Şekil 4)
Daha sonra kulaklarımızı hareket ettirebilmek için esnek PCB katmanı tanımlamamız gerekmektedir. Bunun için “Design>Layer Stack Manager…” yolunu izleyerek Şekil 5’de görüldüğü gibi “Flex” isimli bir katman ekliyoruz.
Sonraki adımda kartı bölümlere ayırarak hangi kısmının esnek hangi kısmının ise normal PCB olduğunu belirtmemiz gerekmektedir. Bunun için “Design>Define Split Line” aracını kullanarak kartımızı parçalıyoruz (Şekil 6’daki mavi çizgiler). Daha sonra bölünen parçalara tıklayarak hangi parçanın esnek olacağını belirliyoruz, ancak esnek parçaların hareket edebilmesi için referans bir parçanın belirlenmesi gerekmektedir. Bunun için Şekil 6’da görüldüğü gibi “Yuz” isimli tavşanımızın yüzünü oluşturan parçayı kilitlememiz gerekmektedir.
Şekil 6’da (a) ile gösterilmiş sarı bölüm kartın ne şekilde kıvrılacağını, (b) ile gösterilen bölüm ise kıvrılma miktarını ayarlamanızı sağlayacaktır. Bu ayarlamaları yaptıktan sonra PCB çizimini yaparak tasarımımızı tamamlıyoruz. Bu kısımları burada anlatmayacağım çünkü hem yazı çok uzadı hem de bunu ilerleyen yazılarda mikroişlemci kartımız üzerinden anlatacağım. O zaman tasarımımızın son halini görerek yazımızı sonlandırabiliriz.
Böylelikle artık sevimli tavşan bu zor ve karamsar günlerde bizi aydınlatabilir. Sonraki yazılarda görüşmek üzere efendim kendinize iyi bakınız. 🙂