Gömülü Sistemler ve Kart Tasarımı

Ekibimizin Gömülü Sistemler Grubu araçta bulunan düşük voltajlı devre kartlarının tasarımı, dizgilenmesi ve gerekli yazılımların tasarlanan devre kartlarına gömülmesi üzerine çalışmaktadır. Gömülü sistemlerin en temel yapı taşlarından biri olan baskılı devre kartları (PCB-Printed Circuit Board), yalnızca donanım bileşenlerini taşıyan bir yapı değil, aynı zamanda gömülü yazılımın çalıştırıldığı fiziksel platformdur.

PCB (Baskılı Devre Kartı) Nedir ve Neden Önemlidir?

PCB (Printed Circuit Board - Baskılı Devre Kartı), tasarlanan elektronik devrenin bileşenlerini birbirine bağlayan bakır yollar ve yalıtkan katmanlardan oluşan bir karttır. Bu kart devrenin bileşenlerinin tasarlanan şekilde birbirine bağlanmasını ve bu sayede geleneksel kablo bağlantılarına kıyasla daha kompakt, güvenilir ve verimli elektronik devreler oluşturulmasını sağlar. Güneş Arabası'nda kullanılan PCB’ler, mikrodenetleyicilerden haberleşme modüllerine, güç yönetiminden sensörlere kadar birçok kritik bileşeni barındırır. Bu nedenle kart tasarımı sırasında hem elektriksel hem de mekanik tasarım gereksinimleri göz önünde bulundurulmalıdır.

PCB (Baskılı Devre Kartı) Tasarım Süreci Nasıl İlerler?

1. İhtiyaç Analizi ve Planlama

Kart tasarım süreci aracın elektriksel sistem gereksinimleri, aracın katılacağı yarışmaların regülasyonlarına uyumluluk, güç tüketimi, araçta kullanılacak haberleşme protokolü gibi birçok parametre göz önünde bulundurularak, bu parametreleri sağlayacak bir tasarım fikrinin oluşturulması ile başlar. Bu aşamada, hem elektrik-elektronik prensiplerini hem de mekanik tasarımdan gelebilecek olası kısıtlamalar dikkate alınır. Bu ölçütler doğrultusunda kartlarda kullanılacak uygun ‘komponentler’ seçilir. Tasarım sürecinde devreleri, devre simülasyonları uygulamalarıyla test ederiz.

2. Şematik Hazırlanması ve PCB Tasarımı

Belirlenen tasarım sınırları ve ihtiyaçları doğrultusunda tasarlanacak karta ait bir devre şematiği oluşturulur. Bu aşamada şematiğin doğru oluşturulması, bağlantıların PCB üzerinde kullanılacak entegrelerin ‘datasheetlerinde’ belirtilen tasarım önerileri dikkate alınarak yapılması büyük öneme sahiptir. Şematik oluşturulduktan sonra PCB tasarıma başlanır. Tasarım sürecinde devre elemanlarının uygun yerleşimi, güvenilir sinyal hatları oluşturulması, kart üzerinde oluşabilecek gürültü gibi istenmeyen faktörlerin engellenmesini sağlamak amacıyla yüksek frekanslı bileşenlerin doğru yönetimi, yüksek voltaj ve akım taşıyacak bağlantı yollarının hesaplamaları ve daha birçok kriter kritik öneme sahiptir. Aynı zamanda, Güneş Arabası'nın yarışta maruz kalabileceği titreşim ve yüksek sıcaklık gibi zorlu koşullar da tasarım sürecini doğrudan etkiler.

3. Kartların Basılması, Yazılım Entegrasyonu ve Test Süreci

Kart tasarımının tamamlanmasının ardından, kartlar baskıya gönderilir. Baskıdan gelen kartlar atölyede lehimlenir ve kart üzerinde bulunan mikro denetleyicilere kartın işlevi doğrultusunda sensörlerden alınan verileri işlemek, belirlenen haberleşme protokolleri (CAN, UART, SPI, I2C) doğrultusunda haberleşmeyi sağlamak ve kartın tasarım amacına uygun işlevlerini yerine getirmesi amacıyla yazılmış kodlar karta gömülür ve test süreci başlar. Test süreci araç dışında ve araç üzerinde birçok parametre ve yarış koşulu göz önünde bulundurularak ilerletilir. Bu adım, sistemin teoride tasarlanan şekilde çalıştığını doğrulamak, kartın sahada güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak açısından büyük öneme sahiptir.

4. Sürekli İyileştirme ve Takım Çalışması

Diğer gruplarla sürekli etkileşim içerisinde kalarak geri bildirimlerle kart tasarımımızın daha iyi hale gelmesini ve sistemin genel performansının arttırmayı amaçlarız.

Her aşamada profesyonel bir yaklaşım ve titiz bir planlama gerektiren bu süreç, bizi sadece yarışlarda rekabetçi kılmakla kalmaz, aynı zamanda geleceğin enerji çözümlerine katkıda bulunma yolculuğunda önemli bir adım atmamızı sağlar.