با عرض سلام مجدد خدمت همه ی دوستای عزیز...
یک خبر خوب:
ما قبل از شروع دوره ی الکترونیک دیجیتال،
جلسات آزمایشگاه خواهیم داشت. در این جلسات ما نحوه ی کار با قطعاتی که تا
حالا به صورت تؤری با انها آشنا شدیم رو به صورت عملی توضیح خواهیم داد.
دوستانی که علاقه مند هستند تا این آزمایشها را در منزل خودشون تکرار کنند
باید یک سری وسایل اولیه برای کار رو در منزل فراهم کنند. وسایلی که برای
کار نیاز هست نیز در جلسات آینده معرفی خواهیم کرد.
در جلسات پیش به یک قطعه ی الکترونیکی به نام رگولاتور اشاره کردیم ، می خواهیم در مورد کارکرد و انواع این قطعه در این جلسه توضیح دهیم.
رگولاتور: |
ما برای راه اندازی بسیاری از قطعات و اِلِمان های الکترونیکی مدارها، نیاز به یک ولتاژ ثابت و بدون نوسان، مثل V5 داریم. ما برای این منظور در جلسه ی پنجم دیود زنر را به صورت سطحی معرفی کردیم که این دیود توسط مدارهای جانبی می توانست این عمل را برای ما انجام دهد، اما گفتیم به خاطر محدودیت هایی که این قطعه دارد، از جمله محدودیت جریان، و همچین مدارهای جانبی آن که موجب پیچیدگی کار می شود، به جای آن از قطعه ای به نام رگولاتور استفاده می کنیم.
رگولاتورهای ولتاژ، نوعی از نیمه رساناها هستند که برای تنظیم ولتاژ طراحی شده اند.
رگولاتورها در یک دسته بندی کلی به 3بخش زیر تقسیم میشوند:
1- رگولاتورهای ولتاژ خروجی ثابتِ مثبت: که خروجی انها یک عدد ثابت و غیر قابل تغییر + می باشد که نام گذاری انها هم به صورت 78XX یا L78XX یا M78XX می باشد.2 رقم سمت راست که به صورت XXنشان داده شده نشان دهنده ی ولتاژ خروجی است. مثلاً ولتاژ خروجی رگولاتور 7805 ، 5 ولت می باشد. L یا Mهم نشان دهنده ی حداکثر جریان دهی آن است(L= تا 1 آمپر،=Mتا 1.5 امپر)
2- رگولاتورهای ولتاژ خروجی ثابتِ منفی: که خروجی آنها یک عدد ثابت منفی و غیر قابل تغییر – می باشد که نامگذاری انها به صورت 79XX می باشد.
3- رگولاتورهای ولتاژ خروجی متغیر: به وسیله ی این رگولاتورها می توان ولتاژ خروجی را کنترل کرد. معروف ترین و پر کاربردترین نوع خروجی + آنها LM317 و LM138 وLM338 و خروجی
– انهاLM337 می باشد. این قطعه برای ره اندازی نیاز به یک مدار جانبی
مختصر دارد که در جلسات آزمایشگاه در این مورد توضیح کامل داده می شود.
این رگولاتورها 3 پایه دارند.مثبت + ، خروجی، زمین یا - ( قطب – منبع تغذیه را زمین نیز می گوییم(Gnd)). به شکل نگاه کنید.

در رگولاتورهای سری 78XX ولتاژ ورودی باید حداقل 2.3 ولت بیشتر از خروجی
آنها باشد. حداقل ولتاژ ورودی و همچنین ولتاژ خروجی آنها در جدول زیر آمده
است:
حداقل ولتاژ ورودی | ولتاژخروجی | شماره مدل |
7.3 | 5 | 7805 |
11.5 | 9 | 7809 |
14.6 | 12 | 7812 |
21 | 18 | 7818 |
27.1 | 24 | 7824 |
تقویت کننده های تفاضلی( OP-AMP): |
این قطعه معمولاً به صورت IC ساخته شده وبا مدارهای مجتمع ترانزیستوری
طراحی می شود.کار کردن با این قطعه نسبتاً ساده می باشد و همین موضوع باعث
استقبال فراوان از این قطعه شده است.

این قطعه کاربردهای فراوانی از جمله مقایسه، تقویت، فیلترینگ، اسیلاتور
و.... دارد که ما در اینجا فقط به بحث مقایسه کنندگی ان می پردازیم. در
بحث تقویت کنندگی ما ترجیحاً از ترانزیستورها استفاده می کنیم زیرا کار
کردن با آتها به مراتب ساده تر از OP-AMP می باشد.
| مقایسه کنندگی: |
OP-AMP دارای 2 پایه ی تغذیه ی + و – و 2 پایه ی ورودی + و – و یک پایه ی خروجی می باشد.
در
مُد مقایسه کنندگی، ولتاژ 2 پایه ی ورودی با هم مقایسه شده و اگر ولتاژ
ورودی + بیشتر باشد، بر روی پایه ی خروجی ولتاژ + و در غیر این صورت بر
روی پایه ی خروجی ولتاژ – قرار خواهد گرفت.
نحوه ی استفاده از این قطعه نیز در جلسات آزمایشگاه ، به صورت کامل توضیح داده خواهد شد.
منتظر سوالات دوستای خوبم هستم
ا
سلام به دوستای عزیزم
از مبحث دیود ها، دیود نوری، 7Segment و گیرنده
فرستنده ی مادون قرمز باقی مونده که در این جلسه ابتدا به توضیح این
قطعات خواهیم پرداخت.
| دیود نوری(LED): |
همان طور که از اسم پیداست، این نیز نوعی دیود است که زمانیکه در بایاس
مستقیم قرار گیرد و جریان مناسب باشد، از خود نور تولید می کند.
بایاس کردن یعنی اتصال پایه های قطعه(دیود، ترانزیستور،...) به منبع
تغذیه. بایاس مستقیم به معنای اتصال صحیح به منبع تغذیه(اتصال پایهی + به
قطب + و پایه ی - به قطب - منبع تغذیه) و بایاس معکوس به معنای اتصال
برعکس می باشد.
LEDها مزایای بسیاری نسبت به لامپ های معمولی کوچک
دارند، از جمله: مصرف بسیار پایین، طول عمر بالا، سرعت قطع و وصل بالا
هنگام قطع و وصل شدن منبع تغذیه و... LEDها در رنگهای مختلفی ساخته
میشوند (زرد، سبز، قرمزو...).
| نمایشگر LED هفت قسمی(7Segment): |
این قطعه نوعی نمایشگر است که برای نشان دادن عددها و بعضی از حروف کاربرد
دارد. طبیعتاً اگر چند 7Segment در کنار هم قرار گیرند می توانند اعداد و
جملات طولانی تری را نمایش دهند.
ساختار داخلی این قطعه بسیار ساده
است، این قطعه از 8 LED (7تا برای حروف، یکی هم برای نقطه)ساخته شده که با
کنترل پایه های آن می توان با روشن و خاموش کردن LEDهای مختلف، اعداد و
حروف گوناگون را بر روی آن نمایش داد.

این قطعه به 2 صورت کاتد مشترک و آند مشترک ساخته می شود. در کاتد مشترک
پایه ی – همه ی LEDها به یکدیگر وصل شده (طبق شکل) و یک پایه به عنوان
پایه ی – همه ی LEDها در اختیار کاربر قرار می گیرد. کاربر این پایه را به
قطب – وصل می کند. حال برای کنترل هر LED کافیست کاربر پایه ی متناظر با
آن را به + وصل کند. این کار علی رغم پیچیدگی ظاهری بسیار کار ما را ساده
خواهد کرد.
در 7Segmentهای آند مشترک روند کار دقیقاً برعکس کاتد مشترک است. یعنی
کاربر باید پایه ی متناظر با LED مورد نظر را به – وصل کند تا LED روشن
شود. یک پایه هم به عنوان پایه ی + همه ی LEDها وجود دارد.
| دیود گیرنده و فرستنده ی مادوم قرمز: |
دیودهای مادون قرمز از نظر ساختمانی تفاوت زیادی با دیودهای دیگر ندارند.
گیرنده ی مادون قرمز یاIR (InfraRed) معمولاً در بایاس – مورد استفاده
قرار می گیرد. این دیود زمانیکه مادون قرمز از محیط دریافت می کند، جریان
دهی آن در جهت معکوس افزایش می یابد و زمانیکه مادون قرمز دریافت نکند،
جریان دهی آن در جهت معکوس کم می شود. البته این جریان بسیار کوچک می باشد
و برای استفاده از آن باید آنرا به نوعی تقویت کرد. سنسورهای نوری ما در
ساخت ربات ها معمولاً همین دیودهای نوری می باشند. روش استفاده از این
دیودها به عنوان سنور (با جریان دهی مناسب) در جلسات آتی توضیح داده خواهد
شد.
فرستنده ی مادون قرمز به صورت مستقیم بایاس می شود(به منبع
تغذیه وصل می شود). البته برای جلوگیری از سوختن آن باید جریان عبوری را
با یک مقاومت که به صورت سری با آن بسته می شود، کنترل کرد.
دیود
های مادون قرمز انواع و اشکال گوناگونی دارند، اما مدلی که ما بیشتر با آن
سر و کار داریم از نظر ظاهری کاملاً مشابه LEDهای سرگِرد می باشد.
| ترانزیستور: |
این قطعه پرکاربردترین قطعه در دنیای الکترونیک می باشد. ساز و کار آن نیز
بسیار پیچیده و نیازمند مقدماتی بسیار فراتر از بحث ما دارد که ما از آن
ها گذشته و این قطعه را به صورت کاربردی و سطحی معرفی می کنیم.
اصلی ترین کاربرد ترانزیستور در کار ما سویچینگ(کلید الکترونیکی)و تقویت کنندگی آن است.
ترانزیستورها با 2 ساختار PNP و NPN ساخته می شوند. این 2 ساختار از
نظر کارای در بحث ما تفاوت زیادی ندارند و تنها تفاوت در ترتیب پایه های
آنها برای ما مشهود خواهد بود.
ترانزیستور 3 پایه دارد: بیس(Base)، کلکتور(Collector)، امیتر(Emitter)
ترانزیستور در حالت کلی به 3 دسته ی قدرت، نیمه قدرت و معمولی تقسیم می
شوند. ترانزیستورهای قدرت و نیمه قدرت برای سوییچینگ به کار می روند و
ترانزیستورهای معمولی برای تقویت جریان.
بایاسینگ ترانزیستور: |

ترانزیستورها در تقویت جریان خروجی از ICها برای انتقال به دیگر قطعات مانند موتور و رله و.... کاربرد بسار زیادی دارند.
ادامهی مطلب در جلسهی آینده...
منتظر سوالات دوستای خوبم هستم
فعلاً خدا نگهدار
با عرض سلام مجدد خدمت همه ی دوستای عزیز
اجازه بدید بحث جلسه ی پیش رو بدون هیچ مقدمه ای دنبال کنیم، یعنی دیود:
همانطور که می دانید دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور میدهند و در جهت مخالف در مقابل عبور جریان از خود مقاومت نشان میدهند(این مقاومت آنقدر زیاد است که تقریباً عایق می شوند و جریانی عبور نمی دهند).جالبه که بدانید به همین دلیل در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه(Valve )هم می گفتند.
هنگامی که پایه ی مثبت دیود به قطب + منبع تغذیه(باطری یا هر مولد دیگر) و پایه ی منفی آن به قطب – متصل شود، دیود جریان را عبور داده و اگر برعکس وصل شود تقریباً جریان قطع می شود.
برای فعال شدن دیود باید بین 2 سر آن حداقل 0.6 الی 0.7 ولت اختلاف پتانسیل برقرار شود، یعنی اگر کمتر از این مقدار ولتاژ بر روی آن قرار گیرد، دیود هیچ جریانی را از خود عبور نمی دهد. این ولتاژ را ولتاژ آستانه (Forward Voltage Drop) می گویند.
هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می کنید(- به + ، + به -)، دیود جریانی بسیار کوچک و در حدA ? یا حتی کمتر از آن را از خود عبور می دهد، ولی این مقدار آنقدر کم است که هیچ تاثیری بر مدارهای ما نخواهد داشت.
نکته ی مهم: دیودها یک آستانه(Limit) برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس از آن بالاتر رود، دیود بر اثر پدیده ی فروشکست میسوزد و جریان را در هر دو جهت عبور میدهد. این ولتاژ را آستانه شکست (Break Down) می گویند. |
پایه ی منفی دیودها را با یک نوار سفید یا خاکستری رنگ در کنار آن مشخص می کنند.(به شکل دقت کنید)
دیود را در مدارهای شماتیک به شکل نشان می دهند که ترتیب + و - پایه های آن نیز روی شکل مشخص شده.
دسته ی دیگری از دیود ها به نام دیودهای زنر(Zener) وجود دارند که از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده می کنیم. به عنوان مثال با استفاده از این دیودها می توان ولتاژ را روی 5V ثابت نگه داشت. ولی ما برای تثبیت ولتاژ از این قطعه استفاده نخواهیم کرد، زیرا محدودیت هایی دارد که بهتر است به جای آن از قطعات دیگری مثل رگولاتور استفاده شود. در مورد رگولاتور در جلسات آینده توضیح کاملتری داده خواهد شد.
بحث دیود در اینجا به پایان رسید، به ادامه ی بحث توجه کنید:
خوب ، وقت این رسیده که ببینیم این مطالبی که تا حالا کم و بیش یاد گرفتیم
چه ارتباطی با کار ما داره، آیا این مطالبی که یاد گرفتیم همشون ضروری و
مهم بودند ؟ از این به بعد چه چیزایی یاد می گیریم؟ و در نهایت قراره بعد
از اموختن این مطالب به کجا برسیم؟
ما
میخواهیم در ادامه یک دید کلی از یک ربات داشته باشیم تا متوجه بشویم که
مطالبی که الآن ارایه می شوند، هر کدام در چه بخش هایی کاربرد دارند.
شاید اولین سوالی که باید جواب داده بشه این هستش که ما می خواهیم در نهایت چه رباتی بسازیم؟
:
ما قصد داریم به لطف خدا یک ربات آتش نشان را در پایان این دوره ها طراحی
کرده و بسازیم. پس بد نیست ساختار یک ربات آتش نشان ساده رو با هم بررسی
کنیم.
در حالت کلی یک ربات شامل 3 بخش زیر می باشد:
1- ورودی ها: شامل همه ی سنسورهای مختلف ربات که اطلاعات محیط رو اعم از میزان نور، میزان گازهای مختلف، درجه حرارت محیط و.... دریافت و در در اختیار بخش پردازش گر ربات قرار می دهند
2- پردازش گر: اطلاعات ورودی ربات را دریافت و توسط مدارهای کنترلی(اعم از میکرو کنترولرها و مدارهای الکترونیکی دیگر) آنرا پردازش و تصمیم گیری می کند و تصمیمات رو در اختیار بخش های اجرایی ربات قرار می دهد.
3- خروجی ها(بخش های اجرایی): شامل موتورها، پمپ آب، LEDهای هشدار دهنده، آژیر خطر و...
ابتدا ربات به وسیله ی سنسورهای نوری(نوعی مقاومت نوری) و بخش پردازشگر ابتدا مکان آتش را بر روی زمین مشابقه پیدا می کند.
| الگوریتم پیدا کردن آتش:(الگوریتم در اینجا به معنای راهکار حل مسآله می باشد) |
همان طور که میدونید یکی از مهمترین مشخصات آتش تابش نور و گرمای زیاد می
باشد. مقاومت های نوری هم هر زمانی که نور بیشتری از محیط دریافت کنند
مقاومت آنها کمتر می شود(در اینجا از مقاومت نوری به عنوان حسگر
نور استفاده کردیم). ربات برای پیدا کردن آتش در ابتدا به صورت ثابت به
دور خود می چرخد. یک مقاومت نوری نیز در جلوی ربات قرار دارد . هنگامیکه
جلوی ربات در حین چرخش در مقابل آتش قرار بگیرد، نوری که به مقاومت نوری
میرسد افزایش یافته و مقاومت آن کاهش می یابد. در نتیجه ربات توسط بخش
پردازشگر وجود آتش را تشخیص می دهد. بخش پردازشگر دستور توقفِ چرخش و حرکت
به سوی آتش را صادر می کند. این دستور توسط مدارهای واسط(در اینجا منظور
مدارهایست که برای تقویت و کنترل جریان طراحی می شوند) به موتورها منتقل و
اجرا می شود و ربات به سوی آتش حرکت می کند.
| الگوریتم خاموش کردن آتش: |
ربات در حال حرکت به سوی آتش می باشد،پس باید در یک فاصله ی مناسب از آتش
که در آن فاصله به ربات اسیب نرسد بایستد و پمپ آب روشن کرده و آتش را
خاموش کند. برای این کار یک مقاومت نوری دیگر را جوری بر روی ربات قرار می
دهیم تا فقط هنگامیکه ربات در بالا سر آتش قرار میگیرد این سنسور آتش را
ببیند. (سنسور به صورت عمود بر زمین مسابقه و در ارتفاع حدود
20،10سانتیمتری سطح زمین قرار می گیرد). پس هنگامیکه این مقاومت نوری در
مقابل آتش قرار گرفت، بخش پردازشگر به موتورها دستور توقف و به پمپ آب
دستور پاشیدن آب را می دهد. به این ترتیب آتش خاموش می شود.
این ساختار یکی از ساده ترین ساختارها برای ساخت ربات آتش نشان می باشد که الآن به صورت بسیار مختصر ارایه شد.
ما بعد از پایان این بخش وارد بخش دیجیتال شده و با طراحی های دیجیتال و بحث هایی از مدارهای منطقی آشنا می شوید که قطعاً جذابیت های بسیار زیادی برای دوستای عزیز خواهد داشت. در حقیقت بخش فعلی شاید کسل کننده ترین بخش کار ما می باشد، چون مطالب ارایه شده بیشتر قالب کلاسیک و سنتی دارد و هنوز به معنی واقعی وارد بخش های پژوهشی و عملی کار نشدیم!
منتظر سوالات و نظرات دوستای خوبم هستم...
فعلاً خدا نگه دار...
با سلام مجدد خدمت دوستای عزیز
خوب، بدون مقدمه ادامه ی بحث خازن ها رو شروع می کنیم.
کد خوانی خازن ها:
ظرفیت خازن و ولتاژ مناسب برای خازن ها را کارخانه های سازنده معمولاً روی بدنه ی آنها می نویسند. معمولاً 3 سیستم کد گذاری برای خازن ها وجود دارد:
1- بر
روی خازن های بزرگ (معمولاً الكترولیتی) ظرفیت و ولتاژ به صورت مستقیم و
واضح نوشته شده، مثلاً خازن زیر 10V و(1000میكروفاراد)1000?F است.
?(میکرو)= 0.000,001= 6- ^10
n (نانو) = 0.000,000,001 =9- ^10
p یا?? (پیکو) = 0.000,000,000,001=12- ^10

| نکته ی مهم: همان طور که می بینید روی بدنه ی خازن های الكترولیت، یک نوار کشیده شده که به وسیله ی آن پایه ی – مشخص شده، در این خازن های اگر جای + و - را اشتباه وصل کنیم در اثر پدیده ی فرو شکست خازن می ترکد! در خازن های الكترولیتی نیز، خازن ذوب میشود! |
2-
در خازن های کوچک مثل خازن های عدسی به خاطر کمبود جا اطلاعات رو به صورت
خلاصه تر می نویسند. مثلاً روی یك خازن عدد 103J را می بینید، این سیستم
مشابهت زیادی با سیستم کد گذاری مقاومت ها دارد، یعنی 2 رقم اول از سمت چپ
، ارقام اول و دوم ،و رقم سوم نیز یک ضریب طبق جدول زیر می باشد.
حرف
لاتینی که در آخر نوشته می شود نیز تلورانس یا ضریب خطا می باشد(در خیلی
از مقاومت ها اصلاً نوشته نمی شود). در زیر این اعداد گاهی ممکنه یک ولتاژ
مثل 10V نوشته شود که ولتاژِ کاری خازن است.
رقم سوم (Third Digit) | ضریب (Multiplier) |
0 | 1 =100 |
1 | 10 =101 |
2 | 100 =102 |
3 | 1000 =103 |
4 | 10000 =104 |
5 | 100000 =105 |
6 یا 7 | استفاده نمی شوند |
8 | 0.01 |
9 | 0.1 |

و 3- این
سیستم کد گذاری خازن ها دقیقاً مشابه همان مقاومت هاست، یعنی ظرفیت خازن
با حلقه ها رنگی نمایش داده می شود. این سیستم بسیار کم کاربرد می باشد و
لذا ما وارد جزئیات بیشتر آن نمی شویم.
انواع به هم بستن خازن ها خازن ها نیز مانند مقاومت ها به 2 صورت به هم بسته می شوند: سری و موازی |
خازن های سری |
در به هم بستن خازن ها به صورت متوالی یا سری ظرفیت معادل مجموعه از فرمول زیر محاسبه می شود نکته:
در خازن های سری ، باری که روی همه ی خازن ها ذخیره می شود با هم برابر
است(ظرفیت خازن اهمیتی ندارد). توضیح این مطلب نیاز به مقدمات زیادی دارد
که فعلاً ما نیازی به آن نداریم.
:به عنوان مثال ظرفیت معادل مجموعه ی روبرو برابر است با
خازن های موازی
در به هم بستن موازی خازن ها، ظرفیت خازن ها به صورت مستقیم با هم جمع می شوند، یعنی:
C=4+3+12=19: برای مثال مقاومت معادل مجموعه ی زیر برابر است با
| نکته: همونطور که می بینید در حالت سری، ولتاژی که بر روی پایه های همه ی خازن ها قرار می گیرد مساویست. |
اگر
در یک مدار چندین خازن به صورت سری و موازی قرار گرفته بودند، ابتدا خازن
های موازی را حذف و آنگاه ظرفیت معادل بقیه ی خازن ها را محاسبه می کنیم.
به مثال دقت کنید:

یكی
از كاربردهای بسیار مهم خازنها در كار ما حذف Noiseها و امواج زاید
میباشد، این روش نسبتاً پیچیده میباشد ، در جلسات آتی در بارهی این روش
نیز توضیح خواهیم داد.
دیود:
یكی دیگر از پر مصرفترین قطعات الكترونیكی در مدارها دیود میباشد.
احتمالاً با این قطعه نیز دوستان یك آشنایی مختصری دارند. در مورد این
قطعه جلسهی آینده توضیح داده خواهد شد.
اگر دوستای عزیز در مورد بحثهای ارائه شده سوال یا پیشنهاد یا انتقادی دارند حتماً با ما درمیون بذارید!!!
فعلاً خدا نگهدار
با سلام خدمت دوستای عزیز
خوب، بدون مقدمه به ادامه ی بحث مقاومت و بعد از اون ،خازن ها می پردازیم
مقاومت ها را در مدار بر حسب نوع کاربرد می توانیم به 2 صورت سری و موازی ببندیم:
مقاومت های سری یا متوالی:
اگر
چند مقاومت را در مدار به صورت پشت سرهم ببندیم، یعنی هر2مقاومت متوالی در
یک سر با هم مشترک باشند (به شکل دقت کنید)، آنگاه می گوییم مقاومت ها را
با هم سری کرده ایم
"مقاومت معادل" یعنی مقاومت نهایی کل مجموعه.
برای به دست آوردن مقاومت معادل جند مقاومت که به صورت سری بسته شده اند، کافیست اندازه ی هر مقاومت را با بعدی جمع کنیم یعنی: (Totمخفف کلمه یTotal به معنای کل می باشد)
مثال: مقاومت معادل مجموعه ی زیر بدین صورت است: ? 19=12+4+3
مقاومت های موازی:
اگر
چند مقاومت را در مدار به شکلی ببندیم که ابتدا و انتهای همه ی آنها به
همدیگر متصل باشند(به شکل دقت کنید)، آنها را با یکدیگر موازی کرده ایم.
برای بدست آوردن مقاومت معادل در این حالت از این فرمول استفاده می کنیم:
مثال: مقاومت معادل مجموعه ی زیر بدین صورت است:
?
مدارهای الکترونیکی ممکنه ترکیبی از مقاومت های سری و موازی باشند، در این صورت برای به دست آوردن مقاومت معادل باید سعی کنیم مساله را به قسمت های کوچکتر تبدیل کنیم و مقاومت هر قسمت را جداگانه محاسبه و با قسمت دیگر جمع کنیم. به مثال دقت کنید:
| خازن: |
خازن
یک قطعه ی الکتریکی می باشد که می تواند مقداری بار الکتریکی در خود ذخیره
کند و در هنگام نیاز به مدار باز گرداند(میزان عبور بار الکتریکی در واحد
زمان از یک نقطه را همان جریان الکتریکی آن نقطه می گویند.بار الکتریکی
همان الکترون هایی آزادی هستند که وقتی بین 2 قطب حرکت می کنند موجب به
وجود آمدن جریان الکتریکی می شوند ). خازن ها انواع گونگونی دارند، از
جمله خازن های عدسی، الکترولیتی، سرامیکی و... .

خازن ها از پرکابردترین قطعات الکتریکی هستند که در مدارهای مختلف مورد
استفاده قرار می گیرند. اگر مایلید که در باره ی خازن ها اطلاعات جامع
تری تری داشته باشید می تونید به کتاب « فیزیک 3 و آزمایشگاه» مراجه کنید.
خازن را در طراحی های شماتیک به شکل نمایش می دهند.
میزان باری که در خازن ها ذخیره می شود به ظرفیت انها بستگی دارد.
ظرفیت خازن:
ظرفیت خازن عبارتست از نسبت بار ذخیره شده در خازن به اختلاف پتانسیل 2 سر خازن : که (C)نماد ظرفیت خازن و (q) هم همان بار الکتریکی ذخیره شده در خازن می باشد.
به پاس خدمات فراوان مایکل فارادی ، فیزیکدان انگلیسی، یکای ظرفیت «فاراد» نامیده شده.
نکته ی مهم اینکه خازن ها بعد از پر شدن(قرار گرفتن بار الکتریکی تا حد ظرفیت در آنها را پر شدن می گوییم) دیگر هیچ جریانی را از خود عبور نمی دهند. ما از این خاصیت خازن استفاده های فراوانی خواهیم کرد.
در مورد خازن ها مطالب فراوونی برای گفتن وجود داره که تا حد نیاز در جلسات آینده درباره ی آن خواهیم گفت.
خدا نگه دار
سلام مجدد خدمت دوستای عزیزیم
از این جلسه دیگه به طور جدی کار ما شروع می شه و وارد قسمت های مهم کار خواهیم شد. دوستان سعی کنن مطالب رو به صورت متوالی و منظم دنبال کنند، چون مطالبی که ارایه می شوند کاملاً به هم مرتبط اند و اگر مطلبی رو متوجه نشوید، در بحث های بعدی نیز احتمالاً دچار مشکل خواهید شد.
خوب، می دونم شما هم مثله من عجله دارید که زودتر وارد بحث اصلی بشیم، پس بدون حاشیه ی بیشتر شروع می کنیم.
ما آنالوگ رو با معرفی 3 کمیت "اختلاف پتانسیل(V)"(Voltage)، "جریان(I) "(Current)و "مقاومت(R)"(Resistor) شروع می کنیم. البته این کمیت ها رو احتمالاً بخش زیادی از دوستان می شناسند زیرا هر 3 کمیت در بخش" الکتریسیته" ی "فیزیک 1 و ازمایشگاه" به تفصیل معرفی شده اند.
اختلاف پتانسیل(V):
ساده
ترین تعریفی که برای (V) وجود دارد این است که اختلاف پتانسیل را عامل
برقرار شدن جریان الکتریکی در مدار می دانند. برای اینکه شما این کمیت رو
بهتر لمس کنید یک مثال ساده می زنم (البته این مثال در همه ی قسمت های بحث
صادق نیست).
فرض کنید 2 سطل آب در اختیار داریم با نام های "A"و"B" . سطل Aپر از آب و با اختلاف ارتفاع 1 متر بالاتر از سطل B قرار دارد. 2 سطل رو با یک شیلنگ به همدیگه وصل می کنیم. در این حالت مشاهده خواهیم کرد که اب از سطل A به درون B جاری می شود. حالا اگر جای 2 سطل رو با هم عوض کنیم جریان آب عکس می شود و از سطل B به سطل A جاری خواهد شد و اگر 2 سطل را هم ارتفاع کنیم ، هیچ جریانی نخواهیم داشت. یعنی این اختلاف ارتفاع عامل جاری شدن آب بین 2 سطل می باشد.
در
حقیقت در این مثال آب نقش الکترونها رو بازی میکنه و شیلنگ نقشه سیم، و
AوB هم 2 قطب +و- باطری یا مولد الکتریکی. و در نهایت اختلاف ارتفاع بین 2
سطل هم نقش اختلاف پتانسیل بین 2 قطب رو بازی می کنند.
یکای اختلاف پتانسیل "ولت" می باشد.
جریان الکتریکی(I):
برای
تعریف جریان از مثال قبلیمون کمک می گیریم. در مثال بالا جریان آب نقش
جریان الکتریکی را بازی میکنه (دقت کنید که سرعت الکترونها ثابت و تقریباً
برابر سرعت نور می باشد ولی همونطور که می دونید سرعت آب در این مثال
تابعی از شتاب جاذبه ی زمین(g) است.) . در حقیقت حرکت الکترونها بین 2قطب
مولد را جریان الکتریکی می نامیم.
یکای جریان به پاس خدمات علمی فیزیک دان فرانسوی "ماری آمپر" ،"آمپر(A)" نام گذاری شده است.
مقاومت(R):
مقاومت
در حقیقت عاملی مزاحم برای جریان می باشد، یعنی هر چه مقاومت بیشتر باشد
جریان کمتر است. برای مثال فرض کنید شما با عجله در حال دویدن در یک پیاده
روی شلوغ هستید ، به طبع هر چی پیاده رو شلوغتر باشه حرکت برای شما سخت تر
و کندتر خواهد بود. این شلوغی مزاحم مشابه همون مقاومت الکتریکی در یک سیم
عمل میکنه.
مقاومت الکتریکی رساناها (موادی که جریان الکتریکی را از خو
عبور می دهند) ی مختلف با یکدیگر متفاوت است و مقاومت هر ماده فقط بستگی
به مشخصات ساختمانی و دمای اون ماده دارد. در رساناهای معمولی، هر چه دما
بالاتر برود، مقاومت بیشتر می شود.(افزایش دما موجب افزایش بی نظمی در
ساختار مولکولی رسانا می شود)
یکای اندازه گیری آن به پاس خدمات علمی "گئورگ زیمون اهم"، "اهم" نامیده شده که آنرا با (?) نمایش می دهیم. (امگا? از حروف یونانی می باشد)
مقاومت در مدارهای شماتیک به شکل نمایش داده می شود.
قانون اهم:
در
همون مثال سطل ها اگر اختلاف ارتفاع 2 سطل را بیشتر کنیم، مشاهده خواهیم
کرد که شدت جریان آب نیز بیشتر می شود. تجربه نیز نشان می دهد که هرچه
اختلاف پتانسیل دو سر رسانا بیشتر شود ، شدت جریان عبوری نیز بیشتر می
شود. اما اهم برای اولین بار کشف کرد که نسبت V به I (V / I) همواره
مقداری ثابت است که این مقدار ثابت همان مقاومت الکتریکی است. یعنی: V / I =R ? V=I R
برای مثال اگر در مدار روبه رو V=10 باشد و امپرسنج عدد 2 را نشان دهد و مقاومت سیم ناچیز باشد انگاه طبق رابطه خواهیم داشت:
V=10 و V / I =R ? I=2. پس این مقاومت 5? می باشد.
مطالب تکمیلی مقاومت ها:
مقاومت
شاید پرکاربردترین قطعه ی مدارهای ما خواهد بود. چون ما بوسیله ی این قطعه
می توانیم شدت جریان را در قسمت های مختلف مدار کنترل کنیم. مقاومت ها در
حالت کلی به 2 دسته ی ثابت و متغیر تقسیم می شوند. مقاومت های نوری دسته
ای از مقاومت های متغیر هستند که نسبت به نور محیط مقاومت انها تغییر می
کند، یعنی در محیط های پر نور مقاومت آنها کمتر و در محیط های کم نور
مقاومت آنها بیشتر می شود.
دسته ی دیگری از مقاومت های متغیر وجود دارند که به صورت دستی مقاومت آنها تنظیم می شود که به آنها پتانسیومتر نیز گفته می شود.
کدخوانی مقاومت ها:
کارخانه
های سازنده مقاومت ها برای سهولت در تولید، اندازه های استانداردی را برای
ساخت مقاومت ها تعیین می کنند و با نوار های رنگی دور آنها اندازه ی
مقاومت ها را مشخص می کنند. در انتها نیز با یک نوار نقره ای یا طلایی
درصد خطا را مشخص می کنند. چون ماده ی اصلی ساخت این مقاومت ها کربن می
باشد ،به انها مقاومت کربنی نیز گفته می شود.
برای خواندن میزان مقاومت کربنی،آن را جوری دست می گیریم که حلقه ی طلایی یا نقره ای در سمت راست قرار بگیرد. حالا به ترتیب رنگ اولین حلقه از سمت چپ کد رقم اول، دومین حلقه از سمت چپ رقم دوم، و سومین حلقه از سمت چپ رقم n می باشد که n توان دهی است که ضریب 2 عدد قبلی می باشد.(اگر 5 حلقه داشتیم، حلقه ی سوم رقم سوم می باشد و حلقه ی چهارم n است، حلقه ی پنجم هم همون درصد خطاست)
جدول کد رنگ ها بدین صورت می باشد:
رنگ حلقه | عدد مربوط به آن |
سیاه | 0 |
قهوهای | 1 |
قرمز | 2 |
نارنجی | 3 |
زرد | 4 |
سبز | 5 |
آبی | 6 |
بنفش | 7 |
خاكستری | 8 |
سفید | 9 |
به
عنوان مثال اگر روی یک مقاومت به ترتیب از چپ به راست نوار قهوه ای، سیاه
و قرمز باشد اندازه ی مقاومت عبارتست از: یعنی این مقاومت 1000 اهم یا 1
کیلواهم (1K ?)می باشد.
حلقه ی آخر که معمولاً طلایی یا نقره ایست حلقه ی تلورانس نیز نام دارد که در کار ما خیلی اهمیت زیادی ندارد.
به شکل زیر دقت کنید:

نقره ای 4 7 2 به مثال زیر توجه کنید:
پس این مقاومت 270k? یا 270000? می باشد.
بحث در مورد مقاومت بازم ادامه داره ، جلسه ی بعد این بحث رو دنبال خواهیم کرد...
منتظر سوالات دوستای خوبم هستم
فعلاً خدا نگه دار
روش کار به این صورتست که ما هر هفته یک یا دو جلسه از کلاس را به صورت متن و عکس و فلش و فیلم و.... در همین قسمت ارائه می کنیم، شما مطالب ارائه شده را می خونید و سوالات خودتونو مطرح می کنید، ما بعد از پاسخ به سوالات شما، قسمت بعدی درس (جلسهی بعد) را ارائه میکنیم.
1_دانش آموزای پیش دانشگاهی اصلا سراغ این بخش نَیان. 2_دانش آموزای سوم هم ترجیحان این طرفا نَیان. 3_این
بخش برای دانش جویان وهر کسی که به رباتیک علاقه منده هم قابل استفاده است
و فقط ویژهی دانشآموزا نیست. البته ما مجبوریم بنا رو بر سطح علمی
دانشآموزای دبیرستانی بذاریم، ولی اگه شما حس کردید قسمتی از مطالب رو از
قبل بلدید، ترجیحاً یه بار دیگه سری و گذرا مرورش کنید...چندتا توصیه مهم:
تذکر: ما هر مطلبی رو که آموزش بدیم سطح علمی مخاطب رو دانشآموز «اول دبیرستان» فرض میکنیم. هر چند که این امر اهمیت زیادی ندارد چون ما به جز بخش «خازن و مقاومت» دیگه خیلی کار زیادی با درسهای دبیرستانی نداریم.
تذکر خیلی مهم: به نظر من مهمترین بحثی که در رباتیک وجود دارد انجام پروژه به صورت تیمی و گروهی (Team Working) است. این امر اهمیت فوق العاده زیادی دارد که متا سفانه در مدارس، زیاد به این موضوع اهمیت نمیدهند .
چند تا از مهمترین فواید کار تیمی رو به صورت خیلی خلاصه میگویم تا متوجه اهمیت این موضوع بشوید:
1_ کسب مهارت های لازم برای انجام پروژههای بزرگ که باید با مشارکت چندین فرد اجرا شوند.
2_ استفاده از فکر و توانایی چند نفر به جای یک نفر و در نتیجه اتخاذ تصمیم مناسب تر.
3_ تقسیم وظایف بین افراد تیم و کاهش فشار کار بر روی فرد.
4_ تقسیم هزینه های پروژه بین افراد تیم .
5_افزایش انگیزه و روحیه افراد تیم .
6_ استفاده از ایدههای بکری که هر یک از اعضا ممکنه در روند کار به ذهنشون برسه. وقتی یک مسئله مطرح می شود، هر فرد از یک زاویهی خاص به مسائله نگاه میکند و همین امر موجب ارائهی ایدههای متفاوت برای حل مسئله خواهد شد!
و ......
اجازه بدید حالا یه کم شمارو با دنیای رباتیک بیشتر آشنا کنم ...
رباتیک در حالت کلی به 2 بخش شبیه سازی (Simulation)، و ربات حقیقی (Real) تقسیم بندی میشود. در شبیهسازی در حقیقت رباتی به صورت فیزیکی ساخته نمیشود و ساخت ربات در یک محیط مجازی شبیه سازی شده که در آن بعضی از قوانین دنیای واقعی وجود دارد صورت میگیرد. در این بخش مسابقاتی در رشته های «شبیه سازی امداد ونجات» (Rescue Simulation) و «شبیه سازی فوتبال» (Soccer Simulation) و... هرسال در جهان برگزار میشود. در بخش Real مسابقات بسیار متنوع تری نسبت به Simulation وجود دارد که مهمترین اونها عبارتند از: رباتهای فوتبالیست(در چندین سطح مختلف)، رباتهای امدادگر، رباتهای مسیریاب (Path Finder)، رباتهای آتش نشان (Fire Fighter)، ربات های مین یاب (Deminer)، رباتهای لابیرنت، رباتهای انسان نما (Humanoid)، سگها (Four legged Robot)، ربات های خانگی(At home) و... .
فدراسیون جهانی رباتیک هر ساله جام جهانی روباتها (Robocup) را در بخشهای مختلفی برگزار میکند. هدف آرمانی این فدراسیون این است که سال 2050، قهرمانRobocup، تیم منتخب فوتبال جهان را شکست دهد...!!! (خدا میدونه!!!)
کمیتهی
Robocup برای گسترش رباتیک در سطح دانشآموزی، بخشی ویژهی دانشآموزان
(Junior) در نظر گرفته است که در این بخش تمام تیم های شرکت کننده دانش
آموز هستند و رباتهای ساخته شده نیز پیچیدگی رباتهای بخش بزرگسالان را
ندارند...
خوب، برگردیم سراغ کار خودمون...
مطالبی که قراره اینجا در غالب رباتیک ارائه شود شامل 3 بخش کامپیوتر، الکترونیک و مکانیک هستند.
البته فکر میکنم در زمینه ی مکانیک ما بحث زیادی نخواهیم داشت چون مهارتهای لازم برای کار را در درس حرفهوفن و کارهای روز مره تا حد زیادی بدست آوردید.
ما کارمون رو در زمینه ی الکترونیک به 2 بخش آنالوگ و دیجیتال تقسیم میکنیم و با آنالوگ بحث را شروع میکنیم.
ادامه ی بحث در جلسهی بعد....
منتظر سوالها و پیشنهادای دوستای عزیزم هستم....
فعلاً خدا نگهدار
تبلیغات
