آبشاران

معرفی دستگاه دیجیتالی -اینورتر چیست؟

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

در دستگاه های دیجیتالی ما با دو مقدار سر و کار داریم که 0 و 1 می باشد.عدد یک عنی ولتاژ وجود دارد (معمولا 5 ولت) و عدد 0 یعنی ولتاژ صفر است.

اینورتر یکی از دستگاه های دجیتال اسای در الکترونیک مدرن است.اینورتر یا معکوس کننده همانطور که از نامش پیداست خروجی را بر عکس یا متضاد با ورودی کند.برای مثال اگر ورودی 0 باشد خروج 1 خواهد شد و اگر 1 باشد صفر خواهد شد.

مدار ترانزیستوری که قبلا ساختیم می تواند یک اینورتر باشد.برای واضح شدن طرز کار اینورتر ما مداری با دو ترانزیستور می سازیم.در شکل زیر می توانید اینورترها را مشاهده کنید:

برای ساخت مدار,از مدار ترانزیستوری که قبلا ساخته ایم به عنوان اینورتر اول استفاده کنید.ورودی اینورتر اول سر مقاومت 100 اهمی می باشد که به سیم پرشی زرد متصل شده است.اینورتر دوم را هم همانند اینتوتر اول بسازید.فقط سیم پرشی زرد را به مقاومت 100 اهمی (ورودی اینورتر) وصل نکنید.

حال خروجی اینورتر اول را به ورودی اینورتر دوم با قرار دادن یک سر سیم پرشی در سطری یکسان با مقاومت 2.2 کیلو اهمی و کلکتور ارنزیستور (خروجی اینورتر اول) و  سر دیگر سیم را در سطری یکسان با مقاومت 1200 اهمی اینورتر دوم (ورودی اینورتر دوم) قرار دهید.

حالا ورودی اینورتر اول را (سیم زرد پرشی)به منبع 12 ولت (سطر مثبت)متصل کنید.ال ای دی اینورتر اول باید روشن شود و ال ای دی اینورتر دوم خاموش باقی بماند.حالا ورودی اینورتر اول را به 0 ولت (سطر زمین) متصل کنید.ال ای دی اول باید خاموش و ال ای دی دوم روشن شود.اگر این اتفاق نیافتد بدون لمس کردن قسمت های فلزی و رسانا مدار را بررسی کنید.

ورودی اینورتر می تواند 12 ولت یا 0 ولت باشد.هنگامی که ورودی اینورت 12 ولت است,ترانزیستور اول روشن شده و ال ای دی اول نیز روشن می شود و ولتاژ خروجی اینورتر 0.2 ولت خواهد بود.خروجی اینورتر اول به ورودی اینورتر دوم متصل است پس 0.2 ولت ولتاژ ورودی اینورتر دوم است و این ولتاژ برای روشن نمودن ترانزیستور اینورتر دوم کافی نیست و ترانزیستور آن خاموش خواهد ماند.به مدار زیر توجه کنید:

هنگامی که ورودی اینورتر اول 0 ولت شود,ترانزیستور اول خاموش شده و ال ای دی نیز بسیار کم نور خواهد شد.در اینجا هنوز مقدار کمی جریان وجود دارد که از ال ای دی به اینورتر دوم جاری می شود.ولتاژ در خروجی اینورتر اول افزایش می یابد و تر انزیستور اینورتر دوم را روشن می کند و با روشن شدن ترانزیستور اینورتر دوم ال ای دی آن نیز روشن خواهد شد.برای پیدا کردن مقدار ولتاژ در خروجی اینورتر اول (که 10.4 ولت است) از قانون اهم استفاده کنید.در اینجا جریانی از ترانزیستور جاری نمی شود و جریان از مسیر ال ای دی و مقاومت 2.2 کیلو اهمی و 100 اهمی به ترانزیستور دوم و زمین می آید.ولتاژ در طرف منفی ال ای دی 10.6 ولت است و ولتاژ در بیس ترانزیستور دوم 0.6 ولت می باشد.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

ترانزیستور چیست؟

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

ترانزیستورها یکی از قطعات اساسی در الکترونیک هستند.ترانزیستور ها سوئیچ هایی هستند که برای خاموش و روشن کردن بکار می روند.اگر چه ترانزیستور ها یک قطعه ی ساده هستند اما یکی از مهم ترین قطعات الکترونیکی هستند.مثلا ترانزیستور تنها قطعه ای است که در ساخت یک پردازشگر پنتیوم استفاده می شود.یک چیپ پنتیوم تقریبا 3.5 میلیون ترانزیستور دارد.ترانزیستور هایی که در پنتیوم وجود دارند کوچکتر از ترانزیستوری هستند که ما استفاده خواهیم کرد اما عملکرد آن ها یکسان است.شکا زیر ترانزیستوری که ما استفاده خواهیم کرد را نشان می دهد:

ترانزیستور دارای سه پایه به نام های کلکتور (Collector) و بیس (Base) و امیتر (Emitter) می باشد.معمولا کلکتور با حرف C و بیس با حرف B و امیتر با حرف E نمایش داده می شود.گاهی اوقات این پایه ها در طرف مسطح ترانزیستور مشخص شده اند.ترانزیستور دارای یک طرف صاف و یک طرف گرد می باشد.اگر طرف گرد آن رو به روی شما باشد پایه ی کلکتور سمت چپ,بیس در وسط و امیتر در سمت راست خواهد بود.

از نماد زیر برای رسم یا نمایش ترانزیستور در مدار استفاده می شود.

بیس,سوئیچ خاموش و روشن ترانزیستور می باشد.اگر جریان به سمت بیس جاری شود,جریان از کلکتور به سمت امیتر جاری خواهد شد (سوئیچ روشن است) و اگر جریانی به سمت بیس نداشته باشیم,جریان نمی تواند از کلکتور به سمت امیتر جاری شود (سوئیچ خاموش است).در شکل زیر مدار پایه ای را که ما برای ترانزیستور ها داریم مشاهده می کنید:

برای ساخت مدار ما باید ترانزیستور را همراه یک مقاومت دیگر به مداری که قبلا ساخته ایم اضافه کنیم.قبل از هرگونه تغییری در بردبورد (BreadBoard) منبع قدرت خاموش یا قطع کنید.برای قرار دادن ترانزیستور ابتدا پایه های آن را به آرامی جدا کنید و هر پایه را در سطری جداگانه در بردبورد قرار دهید.پایه ی کلکتور ترانزیستور باید با پایه ی مقاومتی که زمین شده است (با سیم مشکی) در یک سطر باشد.حالا یک سیم پرشی از مین به مقاومت 2.2 کیلواهمی و به امیتر ترانزیستور ببرید.سپس یکی از پایه های دیگر مقاومت را در یک سطر خارجی قرار دهید,حالا بردبورد شما باید شبیه شکل زیر باشد:

حال یک سر سیم پرشی زرد را در سطر مثبت (کنار خط قرمز) و سر دیگر آن را در همان سطر مقاومت 100 کیلو اهمی قرار دهید (به بیس متصل نشود).با روشن کردن منبع قدرت ال ای دی نیز رو شن خواهد شد.حال یک سر سیم پرشی زرد را از سطر مثبت به سطر زمین (کنار خط آبی) جابجا نمایید.با اینکار دیگر جریان به سمت پایه ی بیس ترانزیستور جاری نمی شود.

حال می خواهیم با استفاده از قانون اهم جریان وارد شده به ترانزیستور و جریانی که از ال ای دی عبور می کند را محاسبه کنیم.برای اینکار ما باید دو نکته را در مورد ترانزیستور ها در نظر داشته باشیم:

1)اگر ترانزیستور روشن باشد ولتاژ بیس آن 0.6 ولت بیشتر از ولتاژ امیتر خواهد بود.

2)اگر ترانزیستور روشن باشد ولتاژ کلکتور 0.2 ولت بیش تر از ولتاژ امیتر خواهد بود.

پس هنگامی که مقاومت 100 کیلو اهمی  به منبع جریان مستقیم 12 ولت (12VDC) متصل باشد,مدار مانند شکل زیر خواهد بود:

بنابراین جریان جاری شده در مقاومت 100 کیلو اهمی برابر است با :

(12 – 0.6) / 100000 =
0.000114 A = 0.114 mA.

جریان جاری شده در مقاومت 2.2 کیلو اهمی برابر است با:

(10.6 – 0.2) / 2200 = 0.0047
A = 4.7 mA

اگر بخواهیم جریان جاری شدخ در ال ای دی افزای ش یابد,می توانیم از مقاومت کوچکتری نسبت به جای مقاومت 2.2 کیلو
اهمی استفاده کنیم و از این طریق ما بدون اینکه جریان ورودی را تغییر دهیم افزایش جریان در ال ای دی را خواهیم داشت.این یعنی اینکه ما می توانیم وسایلی را که با
قدرت بالایی کار می کنند (مانند موتورهای الکتریکی) را توسط مدارهایی با قدرت پایین و سبک کنترل کنیم.اگر چه میکرو کنترلر در نمی تواند جریان کافی برای روشن و خاموش کردن لامپ و موتور را  تامین کند اما قادر است که ترانزیستور را خامنوش و روشن کند و ترانزیستور می تواند جریان زیاد لامپ ها و موتورها را کنترل کند.

همچنین بخاطر داشته باشید که وقتی که ترانزیستور خاموش است جریانی در آن جاری نمی شود.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

می توان با داشتن مقدار مقاومت از قانون اهم برای یافتن جریان استفاده نمود.در مدار قبل هنگامی که ای ای دی روشن است 1.4 ولت افت ولتاژ وجود خواهد داشت.یعنی هنگامی که پایه ی مثبت به 12 ولت متصل است,ولتاژ پایه ی منفی 10.6 ولت خواهد بود.حال با توجه به اینکه ولتاژ دو سر مقاومت را داریم با استفاده از قانون اهم می توانیم مقدار جریان عبوری را محاسبه نماییم:

(10.6 – 0) / 2200 = 0.0048
Amperes = 4.8 mA

این جریان در تمام مسیر از سمتی که ولتاژ بیشتری دارد (12 ولت) به طرف زمین جاری می شود.این یعنی اینکه جریان جاری شده در مقاومت و ال ای دی نیز برابر 4.8 میلی آمپر است.اگر بخواهیم جریان جاری شده در ال ای دی را تغییر دهیم (اینکار موجب تغییر روشنایی ال ای دی می شود) می توانیم با تغییر مقدار مقاومت اینکار را انجام دهیم.یک مقاومت کوچکتر موجب جاری شدن جریان بیشتر و یک مقاومت بزرگتر موجب عبور جریان کمتری می شود.هنگام استفاده از مقاومت های کوچکتر احتیاط کنید چون آن ها گرم می شوند.

حال اگر بخواهیم بدون تغییر این مدار ال ای دی را خاموش و روشن کنیم باید از قطعه ی دیگری بنام ترانزیستور استفاده کنیم.در در س بعدی به معرفی ترانزیستور خواهیم پرداخت.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

قانون اهم

رابطه ای میان جریان,ولتاژ و مقاومت وجود دارد که قانون اهم نامیده می شود و فرمول آن را به صورت زیر است:

اختلاف ولتاژ=جریان * مقاومت

V=RI

این حالت اول نمایش قانون اهم است.حالت زیر برای پیدا کردن جریان و مقاومت می تواند استفاده شود.فرمول زیر همان فرمول بالاست که تنها حالت نمایش آن تغییر کرده است:

مقاومت/اختلاف ولتاژ = جریان

I = V / R

R = V / I

این رابطه این امکان را فراهم می آورد که یکی از این پارامترها را با در اختیار داشتن دو پارامتر دیگر محاسبه کنید.معمولا از این رابطه برای محاسبه ی جریان استفاده می شود.اندازه گیری ولتاژ ساده بوده و مقدار مقاومت را نیز می توان پیدا کرد.سپس با استفاده از این دو می توان جریان را محاسبه نمود.

برای مثال شکل زیر را در نظر بگیرید,با استفاده از مولتی متر و قرار دادن پروب مشکی در سمت راست و پروب قرمز در سمت چپ ,ولتاژ یک طرف 0 و.لت و ولتاژ یک طرف دیگر 5 ولت بدست می آید.

اختلاف ولتاژ بین دو نقطه ی A و B برابر 5 = 0 – 5  می باشد و یک مقاومت 500 اهمی بین این دو نقطه قرار دارد.ما می دانیم که جریان از نقطه ای که ولتاژ بیشتری دارد به سمت نقطه ای که ولتاژ کمتری دارد جاری می شود.بنابراین یک پیکان به سمت نقطه ای که ولتاژ کمتری دارد رسم می کنیم.

حالا ما می توانیم با استفاده از قانون اهم جریان را محاسبه کنیم.

I = DV / R

DV / R = 5/ 500

5 / 500 =0.01 Amps

0.01 Amps= 10 milliAmps

یعنی جریان برابر 10 میلی آمپر است I=10 mA حالا برای بررسی جواب می توانیم از شکل های دیگر فرمول استفاده نماییم.برای اینکار مقدار جریان و مقاومت را
جایگذاری کرده و ولتاژ را محاسبه می کنیم.

DV = I * R

I * R =0.01 * 500

0.01 * 500= 5 volts

ولتاژ بدست آمده 5 ولت می باشد که با مقدار اندازه گیری شده برابر است پس جواب ما درست می باشد.

همچنین می توانیم مقاومت را مجهول قرار دهیم.

R = DV / I

DV / I = 5/ 0.01

5 / 0.01 =500 ohms.

R = 500 ohms

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

برد بورد

برد بورد Bread Board از تعداد زیادی سیم ردیف شده ی فلزی (معمولا مسی) ساخته شده است,که در زیر بورد ردیف شده اند.ردیف های فلزی همانند شکل زیر با هم موازی هستند.این ردیف ها سوراخ های روی بورد را به هم متصل می نمایند که باعث آسان تر شدن اتصال قطعات برای ساخت مدارها می شود.برای استفاده از برد بور (Bread Board ) پایه های قطعات را در حفره های آن فرو کنید.هر حفره به یکی از ردیف های زیر بورد متصل شده است.

هر سیم تشکیل یک گره می دهد,گره نقطه ای از مدار است که دو قطعه به هم اتصال می یابند.

اتصال بین قطعات مختلف با قرار دادن پایه ی آن ها در گره مشترک تشکیل می شود.روی برد بورد,گره سطری از حفره هایی است که توسط ردیف فلزی اتصال یافته است.سطر های بالا و پایین معمولا برای اتصال منابع تغذیه استفاده می شود.باقی مدار توسط قرار دادن قطعات و اتصال آن ها با یکدیگر توسط سیم ها تشکیل می شود.

چیپ هایی که پایه های زیادی دارند (آی سی ها) را در وسط بورد قرار دهید و نیمی از پایه ها را روی یک طرف و نیمی دیگر را روی طرف دیگر قرار دهید.مانند شکل

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام