علم الکترونیک علمی است که موتور و نیروی محرکه علم و صنعت به شمار می رود. تصور دنیای بدون علم الکترونیک در حال حاضر، مانند تصور دنیای بدون آب است! همانطور که بدون آب نمی توان زندگی را بیش از سه روز ادامه داد، با دنیای صنعتی و وابسته به الکترونیک، ادامه زندگی محال است. در سلسله آموزش های شناخت مدارهای الکترونیکی قصد داریم تا به معرفی مدارهای الکترونیکی به صورت پایه ای بپردازیم. همچنین قصد داریم تا قطعات الکترونیک را مورد بررسی قرار دهیم. این بررسی شامل معرفی قطعه، کاربرد آن، شماتیک و قرار گیری در مدار و…. خواهد بود. در قسمت اول این سلسه آموزش به معرفی کلی مدارهای الکترونیکی و اطلاعات پایه های آن می پردازیم. سپس در ادامه با باز کردن مباحث، اطلاعات بیشتری را بررسی خواهیم کرد. در ادامه با مرجع تخصصی الکترونیک به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.
تعریف مدار الکترونیکی
در اولین قسمت از آموزش سلسله ای مدارهای الکترونیکی، ابتدا به تعریف مدار می پردازیم. یک مدار الکترونیکی مجموعه از قطعات بوده که با ارتباط با هم، عملکرد مد نظر کاربر را فراهم می کنند. به عبارت دیگر یک مدار الکترونیکی را می توان شبکه ای از قطعات دانست که با ارسال پیغام های الکتریکی به یکدیگر، به اجرای فرامین کاربر می پردازند. به عنوان نمونه برد یک پکیج دیواری شامل انواع مقاومت ها، خازن ها، دیودها و…. بوده که در کنار پردازنده، به کنترل دمای محیط و آب می پردازند.
بردهای الکترونیکی را می توان به دو دسته پردازشی و غیر پردازشی تقسیم بندی نمود. بردهای پردازشی بردهایی هستند که از میکروکنترلر بهره می برند، حال آن که بردهای غیر پردازشی بدون واحد پردازنده می توانند اجرا شوند. به عنوان مثال برد یک هود آشپزخانه از نوع پردازشی و برد یک دیمر از نوع غیر پردازشی است. در هود آشپزخانه داده ها از کاربر دریافت شده و مطابق دمای تنظیم شده، فن هود عمل خواهد نمود.
در مقابل این مورد بردهایی وجود دارند که بدون نیاز به میکروکنترلر می توانند فعال باشند. به عنوان مثال دیمرها جهت کنترل نور لامپ، مدارهای ساده چشمک زن و… بدون میکروکنترلر عملیات مد نظر کاربر را اجرا می کنند. اما دو این دو دسته مدار در یک قسمت دارای وجه اشتراک هستند. این قسمت در قطعات الکترونیکی نظیر خازن هافف مقاومت ها، دیودها و…. هستند. این قطعات را در این سلسله آموزش به طور کامل شرح می دهیم. اما در ادامه این آموزش به معرفی یک مدار ساده خواهیم پرداخت.
اجزای یک مدار ساده الکترونیکی
پس از معرفی کلی مدارات الکترونیکی، این قسمت را به بررسی و معرفی یک مدار ساده اختصاص می دهیم. یک مدار الکترونیکی از منبع تغذیه و سایر المان ها نظیر خازن، دیود و… تشکیل شده است. اجازه دهید در اینجا این قطعات را مصرف کننده مدار بنامیم. این مصرف کننده ها به منبع تغذیه متصل شده و به اندازه نیاز خود جریان از منبع تغذیه مصرف می کنند. در زیر شکل یک مدار ساده را می بینیم.
مطابق تصویر فوق، یک منبع تغذیه در مدار و یک مصرف کننده مشاهده می شود. مطابق مدار فوق، به مصرف کننده ولتاژ مورد نظر اعمال شده و سپس مصرف کننده شروع به جریان کشی به اندازه نیاز خود از منبع تغذیه، می نماید. هر مصرف کننده با توجه به ویژگی های خود به جریانی از منبع تغذیه نیاز دارد. این جریان می بایست توسط منبع تغذیه قابل تامین باشد. در طرف دیگر ولتاژ اعمال شده به مصرف کننده نباید بیشتر از آستانه تحمل آن باشد. این موضوع شاید در نگاه اول کمی گنگ به نظر برسد. در قسمت بعدی بیشتر راجع به این موضوع صحبت خواهیم نمود. اما پیش از آن به مفهوم جریان و ولتاژ در مدارهای الکترونیکی می پردازیم.
مفهوم ولتاژ و جریان در مدارهای الکترونیکی
همانطور که اطلاع دارید، هر منبع تغذیه دارای یک ولتاژ و جریان مشخصی است. این دو پارامتر از پارامترهای تعیین کننده و اساسی در منابع تغذیه به شمار می روند. برای روشن شدن موضوع جریان و ولتاژ، مثالی را در نظر می آوریم. فرض کنید یک منبع آب با ظرفیت ۳۰۰ لیتر در اختیار داریم. در کنار این، جهت خروج آب از این منبع یک پمپ تعبیه شده است. این پمپ هم با یک توان مشخص می تواند آب را به بیرون هدایت نماید.
مطابق تصویر فوق، یک منبع آب را به همراه یک پمپ آب در نظر بگیرید. دراین منبع مقدار مشخصی آب جای می گیرد. در ظرف دیگر پمپ آب نیز می تواند با سرعت مشخصی، آب را از درون منبع به بیرون هدایت نماید. در طرف دیگر آب از دهانه پمپ یا یک قطر مشخص خارج می گردد. البته توجه داشته باشید که برای این منبع یک قانون ویژه نیز در نظر بگیرید؛ حجم آب موجود در این منبع پس از تخلیه هیچ گاه کم نمی شود. در این منبع، ولتاژ را می توان به عنوان قطر دهانه خروجی آب و سرعت انتقال آب توسط پمپ را به عنوان جریان الکتریکی در نظر گرفت. همانطور که در یک منبع آب مصرف کننده با توجه به قطر دهانه خروجی آب، به مقدار نیاز خود شیر آب را چرخانده و آب دریافت می کند، در یک منبع تغذیه نیز ولتاژ مانند قطر دهانه و جریان نیز به صورت سرعت انتقال آب به خروجی تفسیر می شود. در این حالت هر مصرف کننده بسته به نیاز خود، جریانی را از منبع تغذیه می طلبد. در این حالت سه صورت وضعیت رخ می دهد
- مصرف کننده جریانی کمتر از جریان منبع تغذیه نیاز دارد.
- مصرف کننده جریانی تقریبا برابر جریان منبع تغذیه نیاز دارد.
- مصرف کننده جریانی بیش از جریان منبع تغذیه نیاز دارد.
برای روشن تر شدن موضوعات فوق، فرض کنید یک قطعه در اختیار دارید. این قطعه به ولتاژ ۱۲ ولت و جریان ۱ آمپر نیاز دارد. از طرفی منبع تغذیه شما دارای ولتاژ ۱۲ و جریان ۵ آمپری است. به عبارت دیگر این منبع تغذیه می تواند تا ۵ آمپر بار را به خروجی تحویل دهد. از آنجاییکه مصرف کننده ما تنها به یک آمپر جریان نیاز دارد، بنابراین به سادگی این یک آمپر توسط منبع تغذیه تامین می شود. در صورتیکه منبع تغذیه جریان کمتری نسبت به مصرف کننده داشته باشد، مصرف کننده نمی تواند به درستی عمل کند. در صورتیکه جریان مصرفی مصرف کننده تقریبا با جریان منبع برابر باشد، مصرف کننده به سادگی جریان خود را دریافت می نماید.
نکته بسیار مهم در این جا، ولتاژ منبع تغذیه است. در صورتیکه ولتاژ منبع تغذیه با ولتاژ مورد نیاز مصرف کننده برابر نباشد، مصرف کننده راه اندازی نخواهد شد. به عبارت دیگر مصرف کننده باید ولتاژ مورد نیاز خود را از منبع تغذیه دریافت کند. در صورتیکه بخواهیم این مطالب را به طور خلاصه نکته برداری کنیم، به صورت زیر خواهیم داشت.
۱-جریان زیاد یک منبع تغذیه برای یک مصرف کننده آسیبی در بر نخواهد داشت.
۲- ولتاژ منبع تغذیه باید برابر با ولتاژ مصرف کننده باشد.
لوازم مورد نیاز
جمع بندی
در مجموعه آموزش های سلسله ای مدارهای الکترونیکی، قسمت اول به شناخت مدار و نکات اولیه یک مدار الکترونیکی پرداختیم. همانطور که در این آموزش گفته شد، مدارهای الکترونیکی لازمه وجود یک دستگاه الکترونیکی به شمار می روند. این مدارها از قطعات مختلف نظیر خازن، دیود، مقاومت و…. تشکیل می شوند. در این سلسله آموزش قصد داریم تا ضمن معرفی مدارات الکترونیکی، به تشریح نقش و وظیفه هر قطعه در مدار بپردازیم. قسمت های بعدی این سلسله آموزش به این موارد می پردازد.
چنانچه مطالب این آموزش را گنک یافتید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در مطالب درج شده وجود دارد می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.
از جناب مهندس معین صابری کمال تشکر و قدردانی را داریم
با سلام
از همراهی شما سپاسگزاریم.