الکترونیک(البته بیشتر میکرو)

سطح( 2)
نویسنده : مهدی کامرانیان نجف ابادی - ساعت ۱۱:٥٠ ‎ب.ظ روز جمعه ٢۸ فروردین ،۱۳۸۸
 

سطح (2): در این سطح به معرفی اکثر وسایل الکترونیکی می پردازیم.

این وسایل عبارتند از:

1)     بلندگو ها (Speakers)

2)     لامپ ها

3)     باتری ها (مثل باتری های خورشیدی)

4)     مولتی متر(فرکانس متر و خازن سنج)

5)     میکروفن ها

6)     سلف و ترانس (ترانسفورمر و ترانسفورماتور)

7)     منبع تغذیه

8)     موتورهای الکتریکی

9)     رله (Rellay)

10)اسیلسکوپ

11)کریستال

12)وسایل متفرقه (مانند: خنک کننده ها، پُل دیود، بیزر، هد ضبط، فیوز و...)

 


نکته: اتصال کوتاه یعنی وصل کردن دو شیء الکتریکی به هم. (مثلاً وصل کردن دو سر یک مقاومت ویا خازن به هم) و مدار باز یعنی جدا کردن دو شیء الکتریکی از هم. (مثلاً قطع کردن یک سیم به طوری که سیم دو قسمت شود) شکل زیر را ببینید:


 

1) بلندگوها:

انواع صدا:

الف) صدای مونو (Mono): به صدایی که از یک بلندگو پخش می شود و یا چند بلندگو آن را به طور همزمان پخش می کنند که به این نوع پخش صدا مونو می گویند.

 

ب) صدای استریو (Streeo): در این نوع پخش صدا دو بلندگوی چپ (L) و راست (R) برای واقعی تر کردن صدا، هر کدام بخشی از صدا را پخش می کنند و یا با فاصله ی چند هزارم ثانیه صدا را پخش می کنند.

سال 1958 صدای استریو ابداع شد و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. در آن زمان صدایی که دو بلندگوی L و R پخش می کردند، هر کدام به طور مجزا روی دو شیار صوتی مغناطیسی ضبط شده بودند و این دو شیار روی صفحه ی مغناطیسی قرار داشت و این صفحات کیفیت پخش خوبی نداشتند؛ تا اینکه پیشرفت صنعت الکترونیک باعث ظهور کاست صوتی در سال 1970 شد که کیفیت بهتری نسبت به صفحات مغناطیسی داشت.

ج) صدای سارند (Surround): این نوع صدا علاوه بر دو بلندگوی L و R یک بلندگو در مرکز نیز دارد که هر کدام از بلندگوها قسمتی از صدا را پخش می کنند.

در اواخر دهه ی 1970 بود که متخصصین شرکتهایی مثل فیلیپس و سونی به فکر دیجیتالی کردن صدا افتادند و در سال 1980 انقلاب بزرگی در صنعت الکترونیک و ابداع دیسک لیزری توسط این دو شرکت بود.

شرکت دالبی (Dolby) که از همان سالها به فکر گسترش صدای دالبی سارند بود که این صدا را در سال 1982 به سینماهای جهان عرضه کرد که مورد استقبال شرکتهای فیلم سازی و تماشاچیان قرار گرفت.

دالبی سارند به صورت سه شیار صوتی آنالوگ که بر روی لبه خارجی فیلمهای 7 میلی متری تعبیه شده بود، ضبط می شد که با پخش فیلم سه تراک خوانده می شد.

توسط شرکتهای فوق صداهای دیگری نیز ابداع شده است که به شرح آنها نمی پردازیم.

 

د) صدای Hi−Fi (High−Fidelity): به صدایی Hi−Fi می گویند که کیفیت پخش آن بسیار عالی است؛ یعنی صدا را با همان کیفیت ورودی پخش می کند.

در کیفیت صدای بلندگوها اوّل مرغوب بودن بلندگوها نقش دارد و سپس قطعات تشکیل دهنده ی مدار صوتی؛

این قطعات باید مرغوب باشند.

طراحی فیبر مدار چاپی و مسیر کشی آن نیز باید دقیق باشد تا مدار صوتی بتواند صدای Hi−Fi تولید کند.

 

سؤال: توان در بلندگوها چیست؟

حداکثر قدرت پخش صدای بلندگو را نشان می دهد به عبارتی هرچه توان بلندگو بیشتر باشد، صدای پخش شده ی آن بلندگو بلند تر است و اندازه ی بلندگو بزرگتر می شود. در واقع به حداکثر ولتاژ اعمال شده به دو سر بلندگو با توجّه به جریان مصرفی بلندگو توان می گویند که هرچه این توان بیشتر باشد، می توانیم ولتاژ بیشتری را به بلندگو اعمال کنیم به طوری که در بلندگو های بزرگ این ولتاژ به V110 و بیشتر میرسد.

 

سؤال: امپدانس بلندگو چیست؟

بدانید که امپدانس بلندگو نوعی از مقاومت بلندگو است که مقدار متداول آن برای بلندگوها Ω4، Ω8، Ω16 و Ω32 می باشد.

همانطور که می دانید بلندگو از آهنربای دائمی ثابتی تشکیل شده است که یک سیم پیچ متحرک در مجاورت این آهنربای ثابت قرار دارد. هنگامی که جریان برق از این سیم پیچ عبور می کند (این جریان باید متناوب باشد)، سیم پیچ موقتاً به آهنربا تبدیل می شود و آهنربای دائمی سیم پیچ را به طور پیوسته جذب و دفع می کند و در نتیجه این سیم پیچ که به صفحه ی پلاستیکی یا کاغذی نازکی متصل است، ارتعاش کرده و صدا تولید می کند. این سیم پیچ دارای مقاومتی است که مقدار آن در فرکانس های مختلف فرق می کند که به این مقاومت امپدانس می گویند. امپدانس مقاومت معمولی همان مقدار مقاومت بر حسب اهم است ولی برای خازن و سلف این مقدار با فرکانس تغییر می کند که در آینده با آن آشنا خواهید شد.

بلندگو را در مدار با نماد  نشال می دهند.

 

بهم بستن بلندگوها: بلندگوها را می توان با دو حالت سری (پشت سرهم) و موازی به هم بست.

 

الف) حالت سری: اگر مثلاً دو بلندگوی 4  اهمی 30 وات را به هم به طور سری ببندیم، امپدانس و توان آن دو بلندگو با هم جمع می شود.

تصویر 1 در زیر را ببینید:


ب) حالت موازی: اگر مثلاً دو بلندگوی 8  اهمی 30 وات را به طور موازی به هم ببندیم، توان دو بلندگو با هم جمع می شود ولی امپدانس بلندگوها نصف می شود. تصویر 2 در زیر را ببینید:


سؤال: نوییز چیست؟

به صداهایی که در اثر ضعف عایق کاری وارد بلندگو شده و صداهای ناخواسته ای را توسط بلندگو تولید می کند.

 

سؤال: اعوجاج (دیستورسیون) چیست؟

اعوجاج یعنی انحراف سیگنالهای صوتی تقویت شده از سیگنالهای اصلی که نشانه ی مرغوب بودن یا مرغوب نبودن مدار صوتی است.

 

سؤال: سیم شیلد چه کابردی دارد؟

در سیستم های صوتی برای کمتر وارد شدن نوییز به مدار و افزایش کیفیت سیم ها، سیم های ورودی و خروجی مدار صوتی را از نوع سیم شیلد انتخاب میکنند. این نوع سیم شبیه سیم آنتن تلویزیون یا کابل کواکسیال بوده که از دو قسمت تشکیل شده است: 1) مغزی، 2)قسمت زره مانند که مغزی این سیم که دارای روکش پلاستیکی است به قطب مثبت و یا سیگنال مورد نظر وصل شده و قسمت زره مانند به شاسی (یعنی بدنه فلزی) مدار صوتی و یا سر منفی مدار صوتی و یا زمین وصل می شود.

 

سؤال: ولوم (Volume) چیست؟

ولوم همان پتانسیومتر (مقاومت متغیر) است که با چرخاندن آن (و در نتیجه افزایش یا کاهش مقاومت آن) صدای بلندگوها را کم یا زیاد می کند.

 

سؤال: ولوم دوبل (Double Volume) چیست؟

بعضی از کارخانه های سازنده ولوم، دو ولوم را در یک ولوم ادغام کرده اند که محور مشترکی دارند و با چرخاندن آن محور، مقدار دو ولوم با هم کم یا یاد می شود.

کاربرد این ولوم در تقویت کننده های استریو است و با آن می توان صدای دو کانال چپ و راست را با هم کم یا زیاد کرد.

 

سؤال: تقویت کننده ی صدا(Amplifier) چیست؟

تقویت کننده صدا، سیگنال های صوتی بسار ضعیف را هزاران برابر تقویت می کند به طوری که یک بلندگو بتواند آنها را پخش کند. به طور مثال یک میکروفن صداهای پیرامون خود را به سیگنالهای ضعیف صوتی تبدیل می کند، بنابراین اگر یک میکروفن را به تنهایی و بدون مدار صوتی به یک بلندگو وصل کنیم، مشاهده می کنیم که بلندگو هیچ صدایی را پخش نمی کند چون سیگنال آن تقویت نشده است.

 

یک تقویت کننده صدا از دو بخش ساخته شده است:

1)پیش تقویت کننده (Pre-Amplifier): این قسمت از تقویت کننده، سیگنالهای ضعیف را دها برابر تقویت می کند و آن را برای تقویت بیشتر به قسمت دوم تقویت کننده می دهد.

 

نکته: اگر پیش تقویت کننده را به یک بلندگو ببندیم، بلندگو سیگنال های نسبتاً قوی شده را یااصلاً پخش نمی کند و یا با صدای ضعیف آن را پخش می کند.

 

2) تقویت کننده قدرت: این بخش از تقویت کننده، سیگنال های نسبتاً قوی را از پیش تقویت کننده دریافت و آن را هزاران برابر تقویت می کند به طوری که بلندگو به راحتی آنها را پخش میکند.

این قسمت از تقویت کننده می تواند به صورت تمام ترانزیستوری، تمام آی سی و یا ترازیستوری-آی سی باشد.

 

سؤال: تقویت کننده استریو چیست؟

تقویت کننده استریو شامل دو دستگاه تقویت کننده می باشد (یعنی دو دستگاه تقویت کننده مونو) که هر کدام از این دستگاه ها کار تقویت دو بلندگوی چپ و راست را انجام می دهند.

 

سؤال: میکسر صوتی چیست؟

نوعی پیش تقویت کننده است که می تواند سیگنال های خروجی از چند وسیله ی صوتی (مثل میکروفن، هد ضبط صوت، رادیو و...) را دریافت کند و همه ی آن سیگنال ها را به صورت مخلوط به تقویت کننده قدرت و در نتیجه بلندگوها تحویل دهد.

 

نکته: شدت بلندی هر کدام از سیگنال های دریافت شده توسط میکسر صوتی قابل تنظیم می باشد.

 

سؤال: پتانسیومتر پری ست (Preset) چیست؟

نوعی پتانسیومتر است که صدای تقویت کننده را مستقل از پیش تقویت کننده کم یا زیاد می کند. پری ست یعنی پیش تنظیم.

 

نکته: در داخل جعبه وسایل صوتی برای جلوگیری از ایجاد نوییز باید حتی الامکان ترانسفورمر منبع تغذیه را دور از فیبر مدار چاپی پیش تقویت کننده و تقویت کننده قدرت نصب کنید تا نوییز کمتری به مدار وارد شود.

 

انواع بلندگوها:

الف) بلندگوی ووفر (Woofer):

دهانه ی این بلندگو معمولاً پهن است و برای پخش فرکانس های پایین (KHz150 تا KHz250 مناسب می باشد که به طول موج متناظر با این فرکانس، امواج بلند می گویند. شکل زیر را ببینید. به فرکانس های پایین، باس (Bass) می گویند. هرچه توان این بلندگو بیشتر شود،  اندازه ی دهانه ی آن نیز پهن تر و بزرگتر می شود (مثلاً در ضبط صوت معمولاً بلندگویی که خیلی بزرگ است، بلندگوی ووفر است.


ب) بلندگوی مید رنج (Mid-Range):

این نوع بلندگو برای پخش فرکانس های متوسط (از KHz250 تا KHz1600 که طول موج متناظر با این فرکانس، امواج متوسط می گویند) ایده آل می باشند. بیشتر بلندگوهای موجود در بازار از این نوع می باشند. شکل زیر را بینید:

 

 

پ) بلندگوی توویتر (Tweeter):

این نوع بلندگو دهانه ی کوچک و کاغذ غیر قابل انعطاف دارد و برای پخش فرکانس های بالا (از KHz 1600تا MHz26/1 که به طول موج این فرکانس امواج بلند می گویند) مناسب می باشد و به فرکانس های بالا تریبل (Teribble) می گویند. هرچه توان این بلندگو بیشتر شود، اندازه اش چندان بزرگ نمی شود. معمولاً بلندگوی کوچک در ضبط صوت توویتر است. در زیر یک بلندگوی توویتر در کنار نمونه ی باز شده ی آن را مشاهده می کنید.

 

چگونه یک بلندگوی Hi-Fi درست کنیم؟اگر مانند شکل زیر یک بلندگوی توویتر را از طریق یک یا دو خازن الکترولیتی به یک بلندگوی ووفر وصل کنیم، یک بلندگوی مرکب Hi-Fi خواهیم داشت که صداهای باس و تریبل را با کیفیت عالی پخش می کند. با دو خازن µF10 می توان فیلتر مناسبی برای فرکانس های زیر بدست آورد. شکل 17 راببینید.

 

2)لامپ ها:

در دنیای الکترونیک، لامپ ها انواع بسیار گوناگونی دارند و در شکل ها، اندازه ها و ولتاژ های گوناگونی ساخته می شوند. متداول ترین نوع لامپ ها لامپ معمولی است که از یک فنر که به پایه های نگه دارنده اش وصل است و در درون حباب شیشه ای قرار دارد تشکیل شده است و در داخل این حباب معمولاً گاز هلیوم وجود دارد.

متداول ترین لامپ معمولی لامپ 220 ولتی 100 وات می باشد.

انواع لامپ ها: لامپ حبابی (معمولی)، لامپ نئون، لامپ زنون، لامپ آرگون، لامپ هالوژنی، لامپ های UV (=Ultra Violet)، لامپ اشعه ی کاتدی، لامپ اشعه X و LED از انواع لامپ ها هستند.

 

الف)لامپ حبابی (معمولی):

همانطور که گفته شد این لامپ از یک فنر که به آن رشته می گویند و به پایه های نگه دارنده اش وصل است و در درون حباب شیشه ای قرار دارد تشکیل شده است و جنس این فنر از تنگستن است.

علت فنری بودن رشته کاهش طول آن می باشد (اگر این فنر به صورت سیمی شکل بود، طول آن زیاد می شد و در نتیجه اندازه ی لامپ بزرگ می شد و لامپ نمی توانست نور زیادی تولید کند) و علت اینکه این لامپ از جنس تنگستن است نقطه ذوب بالای تنگستن و مقاومت زیاد آن می باشد (˚C3380 تنگستن بالاترین نقطه ی ذوب را در میان فلزات دارد) چون وقتی لامپ روشن است دمای رشته فنر آن به حدود C25000 می رسد و بیشتر فلزات در این دما ذوب می شوند و یا اینکه مقاومت کافی ندارند تا به این دما برسند و علت اینکه داخل شیشه لامپ گاز هلیوم می باشد این است که تنگستن در دمای C25000 به راحتی با اکسیژن هوا واکنش داده و تبدیل به اکسید تننگستن که پودری خاکستری رنگ است، می شود و برای جلوگیری از این واکنش آن را در درون محفظه ی نسبتاً خلاء مانند قرار می دهند و گاز هلیوم می تواند گرمای فنر لامپ را به بیرون شیشه لامپ منتقل کند.

لامپ حبابی در ولتاژهای گوناگونی عرضه می شود. متداول ترین این ولتاژها عبارتند از:

V5/1، V3، V6، V12 و V220 و طول فنر لامپ در هریک از این ولتاژ ها متفاوت است (کم یا زیاد است).

لامپ معمولی را در نقشه های شماتیک با نماد  یا  نشان می دهند و با حرف L یا Lamp آن را مشخص می کنند.

 

ب)لامپ های گازی دیگر:

لامپ نئون: این نوع لامپ را می توانید در فازمتر ها و در داخل بعضی از کلید های برق مشاهده کنید. همچنین در بعضی از مغازه ها نوعی نوار نورانی قرمز قرار دارد که نوعی لامپ نئون است!

این لامپ در محفظه ای شیشه ای قرار دارد و در این محفظه دو الکترود و گاز نئون وجود دارد.

اگر ولتاژ دو سر این الکترود ها به حدود 100V برسد، گاز نئون از خودش نور تولید می کند و لامپ نئون روشن خواهد شد.

هرچه این ولتاژ بیشتر باشد، نور تولید شده ی این لامپ بیشتر می شود و اگر جریانی که از داخل گاز نئون در داخل شیشه عبور می کند، با افزایش ولتاژ زیاد شود، در این صورت لامپ به شدت داغ می شود و می سوزد به همین دلیل برای محدود کردن عبور این جریان از داخل لامپ، لامپ را با یک مقاومت سری می کنند (که این مقاومت را در فازمتر ها می بینید) که مقدار این مقاومت را می توان از رابطه ی زیر بدست آورد:

 (جریان عبوری از لامپ)÷ [(ولتاژ مورد نظر)- 100V]= مقدار مقاومت

 

مقدار این مقاومت در فازمتر ها از 150KΩ به بالا است و شما می توانید برای ایمنی مقاومت 10MΩ (که رنگ های حلقه های آن به ترتیب برابر قهوه ای، سیاه، آبی می باشد) را با لامپ نئون موجود در فازمتر ها سری کنید و از آن به عنوان فازمتر استفاده کنید. شکل زیر یک لامپ نئون که به یک مقاومت 10MΩ وصل است ،نشان می دهد:

 

هرچه این لامپ نئون بزرگتر باشد باید مقاومتی که با آن سری است، مقاومتی با توان بیشتر انتخاب کرد (چون در لامپ های گازی بزرگ مانند لامپ نئونی که به صورت نوار قرمز در ورودی در بعضی از مغازه ها می بینید، جریان بیشتری از داخل لامپ عبور می کند و در نتیجه مقاومت داغ می شود).

 

نکته: لامپ مهتابی منزل شما نیز نوعی لامپ گازی می باشد که اگر ولتاژ دو سر این لامپ به حدود چند صد ولت برسد، روشن خواهد شد و برای محدود کردن جریان عبوری از لامپ مهتابی آن را با یک مقاومت سری می کنند که این مقاومت همان ترانس مهتابی می باشد.

 

سؤال: ترانس مهتابی چیست و چه کاربردی دارد؟

ترانس مهتابی نوعی سیم پیچ است که اوّلاً جریان عبوری از ترانس را کاهش می دهد و ثانیاً هنگام خاموش و روشن شدن استارت، ولتاژ بالایی تولید می کند که این ولتاژ باعث می شود بخار جیوه در داخل مهتابی به گاز تبدیل شده و مهتابی روشن شود.

 

سؤال: چگونه مهتابی را ببندیم؟

به شکل زیر نگاه کنید:


 

سؤال: فیلامان چیست؟

اگر به دو طرف یک لامپ مهتابی نگاه کنید، در داخل لامپ دو رشته فنر در این دو طرف قرار دارد که به آن فیلامان می گویند.

 

نکته: یکی از علل سری کردن مقاومت با لامپ گازی این است که در اثر عبور جریان زیاد از فیلامان ها، باعث سوختن فیلامان می شود و در لامپ های گازی بدون فیلامان (مانند لامپ نئون موجود در فازمتر) علت سری کردن این مقاومت در درجه ی اوّل کاهش مصرف می باشد چون وقتی جریانی که از لامپ می گذرد تا چند میلی آمپر زیاد شود، نور لامپ زیادتر می شود و اگر این جریان را افزایش دهیم دیگر تغییر محسوسی در نور لامپ مشاهده نمی شود و جریان اضافی به صورت گرما هدر می رود و دلیل دوم سری کردن مقاومت با لامپ های فیلامانی این است که در صورت عبور جریان بالا از لامپ، آنچنان گرمایی تولید می شود که می تواند شیشه ی لامپ را ذوب کند و در نتیجه لامپ بسوزد.

 

از سیم نول برق 220V نترسید:

کاربرد فازمتر این است که سیم فاز برق را نشان می دهد ولی چون سیم نول برق هیچ ولتاژی ندارد کاملاً بی خطر است و شما می توانید سیم نول برق را با اطمینان کامل و بدون برق گرفتگی در دست بگیرید. (مجموع مدت زمانی که سیم نول برق در دست نویسنده ی این وبلاگ بوده، چند ساعت است!!!)

 

نکته: شما می توانید لامپ نئونی را که در آخرین شکل بالا آمده است و همراه مقاومت 10MΩ است را به عنوان فازمتر استفاده کنید (این لامپ در داخل بعضی از کلید های برق و فازمتر ها قرار دارد) و با اطمینان و بدون برق گرفتگی یک سر آن را بگیرید و سر دیگر آن را به سیم فاز بزنید تا لامپ روشن شود.

 

نکته: علت روشن شدن لامپ فازمتر این است که وقتی فازمتر را به سیم فاز می زنید، ولتاژ یک طرف لامپ نئون (که 220V است) از طرف دیگری که در دست شما است (یعنی حدوداً 0V) بیشتر است و این اختلاف ولتاژ باعث روشن شدن لامپ می شود.

 

سؤال: اتصال به زمین چیست؟

نوعی از اتصال به زمین وصل کردن مستقیم سیم برق به زمین است که به آن زمین واقعی می گویند و این وصل به زمین کردن به این صورت است که یک میله ای نسبتاً ضخیم را در عمق 3 تا 4 متری خاک دفن می کنند به این صورت که یک طرف این میله در خاک و طرف دیگر آن به سیم برق مورد نظری که می خواهیم آن را زمین کنیم وصل است و هرچه عمق این سیم در زمین بیشتر باشد، اتصال به زمین بهتر می شود (علت اینکه هرچه عمق خاک بیشتر باشد، اتصال به زمین بهتر می شود، کاهش مقاومت خاک می باشد به طوری که اتصال به زمین ایده آل دارای مقاومت 0Ω می باشد. این خاک ترکیبی از آهک و... می باشد که رطوبت آن نیز نقش مهمی در مقاومت زمین دارد).

 

نکته: مقاومت خاک را دمای خاک، ترکیبات خاک، رطوبت و میزان املاح و مواد معدنی تععین می کنند. زمین واقعی از میله ی آهنی تشکیل شده است که در درون بتن قرار دارد. این بتن در عمق زمین قرار دارد به طوری که انتهای بتن خاک رس قرار دارد و قسمت میانی آن (دو سوم میانی) سنگ و شن ریزه قرار دارد و قسمت بالایی آن را خاک معمولی می پوشاند. مقاومت این زمین از Ω1/0 تا Ω2 تغییر می کند.

 

نکته: چهار دلیل عمده برای زمین کردن وجود دارد:

1)     زمین کردن قسمت هایی از مدار که از آنها جریان عبور نمی کند.

2)     برای از بین بردن اضافه ی ولتاژ در ترانس (در ادامه ی همین سطح با ترانس آشنا خواهید شد).

3)  برای انتقال بارهای الکتریکی ساکن (مثلاً آی سی های CMOS به الکتریسیته ساکن حساس هستند و با الکتریسیته ی ساکن آسیب می بینند به همین دلیل هنگام دست زدن به این آی سی ها باید مچ بند اتصال به زمین به دستتان بزنید تا بارهای ساکن دستتان به زمین منتقل شود)

4)  برای دفع صاعقه (برق گیر ها برای این کار استفاده می شوند) و یا ولتاژ های ضربه (به ولتاژ هایی ضربه می گویین که مقدارشان آناً زیاد شود و مجدداً به مقدار اولیّه برسد مثل نوسانات برق شهر).

 

نکته: یک فازمتر را به سیم فاز بزنید در حالی که ایستاده اید و زیر پایتان یک عایق مانند کفش یا روزنامه قرار دارد و به نور لامپ فازمتر دقت کنید و حالا به طور مستقیم پای خود را به زمین بگذارید. در این صورت مشاهده می کنید که نور لامپ نسبت به حالت اوّل بیشتر می شود چرا؟ چون مقاومت بدن شما کمتر می شود و در نتیجه اتصال به زمین بهتر می شود و اگر لامپ نئون را از یک طرف به سیم فاز و از طرف دیگر به سیم نول وصل کنید، بازهم مشاهده می کنید که نور لامپ بیشتر از دو حالت قبل می شود چون باز هم مقاومت سیم نول که همان زمین است کمتر می شود.

 

نکته: اگر در حالتی که فازمتر را به سیم فاز زده اید و پایتان بر روی زمین است یکی از پاهای خود را بلند کنید نور لامپ کمتر می شود چون مقاومت بدن شما بیشتر می شود.

 

نکته: آزمایش هایی که در دو نکته ی بالا گفته شد را در اتاقی نسبتاً تاریک انجام دهید تا نور لامپ به راحتی قابل مشاهده باشد.

 

نکته: علت برق گرفتگی به دو دلیل است: دلیل اوّل این است که ولتاژ بالا است و همانطور که در مقدمه گفته شد ولتاژ یعنی نیرویی که جریان را از درون مقاومت عبور می دهد و این ولتاژ بالا به راحتی جریان لازم برای برق گرفتگی (که همان 10mA گفته شده در مقدمه است) را از بدن عبور می دهد به طوری که این جریان برای شخص آنقدر زیاد است که شخص نمی تواند سیم برق را رها کند و در بدترین حالت دچار ایست قلبی شده و اگر تا چند دقیقه به آن شخص کمک نرسد، باعث مرگ خواهد شد پس هنگام کار با ولتاژ های بالا کمال دقت را داشته باشید و از فازمتر برای مشخص کردن ولتاژ های بالاتر از 100V استفاده کنید.

دلیل دوم برق گرفتگی کاهش مقاومت پوست شخص می باشد به طوری که هر ولتاژی می تواند جریان 10mA (که همان جریان لازم برای برق گرفتگی است) را از بدن عبور دهد. مثلاً اگر شما سیم برقی که دارای ولتاژ 12V می باشد را در دست بگیرید هیچ احساس برق گرفتگی نمی کنید (چون جریانی که در این حالت از بدن عبور می کند در حد چند میکرو آمپر است) ولی اگر دست خود را در درون آب نمک بزنید و همان سیم 12V را بگیرید کمی احساس برق گرفتگی می کنید چون مقاومت پوست شدیداً کاهش می یابد.

 

نکته: از پایه های فلزی (ستون) نگه دارنده یک ساختمان که در پی ساختمان فرو رفته است می توان به عنوان اتصال به زمین استفاده کرد.

 

نکته: اتصال به زمین واقعی مخصوص ولتاژهای بالا است ولی اتصال به زمین مجازی برای ولتاژهای پایین است.

 

اتصال به زمین مجازی چیست؟ وصل کردن یک سیم برق به مکانهایی که اوّلاً رسانا باشند و ثانیاً به هیچ ولتاژی وصل نشده باشند، اتصال به زمین خوانده می شود (این مکانها مانند بدنه ی وسایل برقی مانند بدنه ی فلزی یک کامپیوتر [یا بدنه اتومبیل] و... است) که در مدار های الکترونیکی با این اتصال به زمین زیاد برخورد می کنیم.

 

سؤال: چرا از اتصال به زمین در مدارهای الکترونیکی استفاده می کنیم؟ برای جلوگیری از تجمع بارهای الکتریکی نا خواسته در مدار و برای افزایش عمر یک مدار از اتصال به زمین مجازی استفاده می کنیم.

 

سؤال: از چه قسمتی از مدارهای الکتریکی به عنوان اتصال به زمین استفاده کنیم؟ از قسمتی که دارای پتانسیل کمتر است. مثلاً قطب منفی یک باتری که به یک مدار وصل است دارای پتانسیل کمتری از قطب مثبت آن باتری است که باید قطب منفی را به عنوان اتصال به زمین مجازی استفاده کرد و آن را به بدنه یا شاسی یا هر قسمت فلزی دیگر بدون ولتاژ وصل کرد.

 

نکته: شما در بسیاری از کتب مشاهده می کنید که سر منفی منبع تغذیه را با علامت صفر ولت مشخص می کنند مثلاٌ باتری قلمی V5/1 را در نظر می گیریم، سر منفی آن را با صفر نشان می دهیم و سر مثبت آن را با V5/1 نشان می دهیم و این بدان معناست که سر مثبت نسبت به سر منفی v5/1 اختلاف دارد.

 

خب بعد از کمی منحرف شدن از موضوع لامپ ها مجدداً به شرح لامپ نئون می پردازیم:

لامپ نئون را در نقشه های شماتیک با  نمایش می دهند.

 

نکته: همه ی گازها از جمله گاز نئون و بخار جیوه (که در لامپ مهتابی وجود دارد) و حتی بخار فلزاتی مانند آهن، مس و... اگر در محفظه ی شیشه ای قرار بگیرند که در دو طرف آن محفظه دو فیلامان وجود داشته باشد، به شرطی که ولتاژ دو سر فیلامانها کافی باشد، شروع به گسیل نور می کنند و هر بخار عنصر نور مخصوص به خود را دارد مثلاً بخار جیوه رنگ بنفش دارد و یا بخار مس رنگ سبز و بخار آهن رنگ قرمز دارد.

 

سؤال: چرا در لامپ مهتابی از بخار جیوه استفاده می شود؟ چون در داخل شیشه ی مهتای ماده ی شیری رنگی وجود دارد که از بورات کادمیوم، سیلیکات روی و  تنگستات کلسیم تشکیل شده است و اگر نور ماورای بنفش به صورت تکفام به آن بتابد (همانطور که نور رنگی شامل هفت رنگ قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش است، نور ماورای بنفش نیز به سه نوع A،B و C تقسیم می شود و منظور از تابش نور ماورای بنفش تکفام این است که فقط یکی از این سه نوع نور ماورای بنفش به این ترکیب بتابد)، این ماده از خود نور سفید تولید می کند و بخار جیوه مقداری نور آبی+ مقدار زیادی نور ماورای بنفش تکفام از خود تولید می کند که با ساختار این ماده ی سیری رنگ منطبق است و در ضمن ولتاژی که لامپ بخار جیوه برای روشن شدن لازم دارد نسبتاً پایین است و همچنین بخار فلزاتی مثل آهن در اکسیژن خالص به صورت خود به خود با حالت انفجاری واکنش می دهد و اگر در درون لامپ مهتابی بخار آهن باشد، در صورت شکسته شدن شیشه ی مهتابی، بخار آهن منفجر می شود.بخار اکثر عناصر نور رنگی تولید می کند که خوشایند نیست و در ضمن ولتاژ استارت بعضی از گازها مثل گاز زنون بسیار بالا است (در حدود 10000V).

 

نکته: بخار جیوه سمی است پس هرگز شیشه ی مهتابی را در محیط بسته نشکنید.

 

سؤال: نقش استارت مهتابی چیست؟ استارت مهتابی برای مدت کوتاهی مانند یک کلید دو سر فیلامانها را اتصال کوتاه می کند و ناگهان قطع می شود و این عمل موجب می شود که ولتاژ زیادی در حد چند صد ولت ایجاد شود که این ولتاژ اوّلیه می تواند جریان را از داخل مهتابی عبور دهد و بخار جیوه را تحریک می کند و وقتی که مهتابی روشن شد این کلید (استارت) قطع می شود و مهتابی در این حالت با ولتاژ کمتری (همان 220V) روشن می ماند (وقتی استارت مهتابی روشن و خاموش می شود، باعث می شود ولتاژ ترانس مهتابی ناگهان زیاد شده و در اثر این افزایش ولتاژ بخار جیوه داخل مهتابی به کاز تبدیل می شود و در نتیجه مهتابی روشن می شود).

 

نکته: لامپ های فراوان دیگری وجود دارند که کاربرد کمتری دارند. از جله ی این لامپ ها لامپ هالوژنی، لامپ زنون، لامپ آرگون، لامپ های UV (فرا بنفش)، لامپ اشعه ی کاتدی (که در لامپ تصویر تلویزیون استفاده می شود) و لامپ اشعه ی X هستند.

 

نکته: لامپ کم مصرف نوعی لامپ مهتابی می باشد.

 

لامپ زنون و لامپ آرگون: نوعی از لامپ ها هستند که در محفظه ی فیلامانی قرار دارند و ولتاژ استارت این دو لامپ بسیار بالا و در حد چند هزار ولت است. یکی از کاربرد های این دو لامپ در لامپ دوربین عکاسی است.

 

سؤال: استربوسکوپ چیست؟ وسیله ای است که بتواند در یک ثانیه نوری قوی خیره کننده تولید کند (مانند فلاش دوربین عکاسی) که یکی از کاربرد های لامپ زنون و آرگون در استربوسکوپ ها است که در بعضی از مغازه ها مشاهده می کنید.

 

سؤال: فلاشر چیست؟ وسیله ای که اگر چند عدد لامپ فنری به آن وصل کنیم، این لامپ ها شروع به چشمک زدن می کنند که در چراغانی ها لامپ های چشمک زن به یک دستگاه فلاشر وصل است. فلاشر دارای چند خروجی است.

 

سؤال: رفلکتور چیست؟ وسیله ای است که نور لامپ را منعکس می کند مانند محفظه ای که لامپ چراغ قوه یا لامپ اتومبیل در آن قرار دارد.

 

سؤال: دیمر چیست؟ وسیله ای که به ولتاژ برق شهر وصل می شود و می توان با پتانسیومتری ولتاژ برق شهر را از 0V تا 220V تنظیم کرد.

 

سؤال: آیا یک لامپ 100W نور بیشتری تولید میکن یا ده لامپ 10W؟ ده لامپ 10W نور بیشتری تولید می کند چون لامپ 100W گرمای بیشتری تولید می کند ولی ده لامپ 10W نور بیشتر و گرمای کمتر تولید می کند.

 

سؤال: ارگ نوری چیست؟ به رقص نور ارگ نوری می گویند.

 

سؤال: VU متر چیست؟ وسیله ای است که شدت بلندی صدا را با ردیفی از LED نشان می دهد.

 

نکته: علت ایجاد نور در لامپ فنری دمای بالای لامپ است درست در حالتی که یک تکه آهن را بر روی آتش بگذارید، از خودش نور قرمز تولید می کند.

 

نکته: دوباره مبحث لامپ ها را بخوانید (برای باز آموزی). به شرح بقیه ی لامپ ها نمی پردازیم.


 

3) باتری ها:

باتری ها انواع گوناگونی دارند. باتری خشک، باتری نیکل کادمیوم (Ni-Cd)، باتری نیکل متال هایدرید (Ni-MH)، باتری لیتیوم (Li)، باتری اسیدی، سلول های الکترو شیمیایی و باتری خورشیدی از انواع باتری ها هستند. کاربرد باتری ها برای فعّال کردن مدار است (یعنی روشن کردن و به کار افتادن مدار)؛ به طوری که تمام مدارهایی که با باتری کار می کنند، بدون باتری باید دور انداخته شوند (مثل ساعت، تلفن همراه و...).

 

نکته: منظور از شارژ باتری، پر شدن باتری و منظور از دشارژ باتری، خالی شدن باتری می باشد.

 

الف) باتری های خشک:

این نوع باتری ها قابل شارژ نیستند. یکی از پر کاربردترین نوع باتری ها هستند و انواع گوناگونی دارند. باتری های لکلانشه و بعضی از باتری های قلیایی از انواع باتری خشک محسوب می شوند. باتری قلمی معروف ترین نوع این باتری ها است که در اکثر وسایل الکترونیکی از قبیل ساعت دیواری، کنترل تلویزیون و... بکار می رود. باتری های خشک معمولاً برای مدارهایی که جریان کمی مصرف می کنند و ایده آل هستند.

 

قطب مثبت در باتری های خشک لکلانشه یک میله ی گرافیتی در مرکز باتری است و قطب منفی آن، لایه ی نازکی از فلز روی در اطراف باتری است که معمولاً زیر پوششی از پلاستیک و یک لایه ی حلبی قرار دارد و تا هنگامی که قطب منفی باتری (که همان فلز روی است)، خورده نشود، از باتری می توان جریان کشید و وقتی که قطب منفی باتری کاملاً از بین رفت، باتری کار نمی کند.

 

نکته:با تعویض فلز روی در اطراف باتری، می توان باتری را دوباره استفاده کرد ولی معمولاً کسی این کار را انجام نمی دهد.

 

اگر جریان زیادی از باتری خشک کشیده شود، به سرعت دشارژ می شود و ولتاژ باتری شروع به کم شدن می کند در این صورت عمر مفید باتری کاهش می یابد.

 

نکته: علت این کاهش ولتاژ این است که در درون باتری و در اطراف کاتد (قطب مثبت) و آند (قطب منفی) گازهایی مانند هیدروژن (H2) و آمونیاک (NH3) تولید می شود که لایه ای عایق در داخل باتری ایجاد می کنند و مانع از عبور جریان می شوند.

 

نکته: یکی از معایب باتری های لکلانشه، تولید گازهایی در داخل باتری و وقوع واکنش های نا خواسته است.

 

در باتری های قلیایی هیچ واکنش نا خواسته ای در داخل باتری رخ نمی دهد به همین دلیل می توان از این باتری ها برای مدت بیشتری استفاده کرد.

قطب مثبت در این باتری ها مخلوطی از گرافیت (C) و اکسید منگنز (MnO2) است که در اطراف باتری و زیر پوششی یک لایه ی پلاستیکی و یک لایه ی حلبی قرار دارد و قطب منفی این نوع باتری یک میله ی برنجی در وسط باتری است که با خورده شدن آن باتری از کار می افتد.

 

نکته: در همه ی باتری ها، تا هنگامی که قطب منفی باتری خورده نشود، باتری کار می کند.

 

ب) باتری Ni-Cd (نیکل کادمیوم):

نوعی از باتری های قابل شارژ هستند که قیمت بالاتری نسبت به باتری های خشک دارند. این نوع باتری ها در شکل ها، اندازه ها و ولتاژ های گوناگونی ساخته می شوند. این نوع باتری ها در وسایلی کاربرد دارند که دائماً استفاده می شوند زیرا این باتری ها باید حداقل هفته ای یک بار شارژ کامل و دشارژ کامل شوند زیرا در غیر این صورت روزانه 1% از توان آنها کم می شود و در صورتی که این باتری ها برای چند روز در حالت شارژ بمانند، آسیب می بینند. نوع قلمی این باتری ولتاژ 1/25V تولید می کند.

جریان دهی باتری های نیکل کادمیوم را با میلی آمپر ساعت (mAh) مشخص می کنند و جریان دهی بیشتر باتری های نیکل کادمیوم بین 500mAh تا 1000mAh می باشد. آمپر ساعت به این معنا است که یک باتری در یک ساعت چقدر جریان می تواند به مدار بدهد؛ مثلاً اگر جریان دهی یک باتری 500mAh باشد، به این معناست که آن باتری می تواند در یک ساعت 500mA جریان به مدار بدهد و اگر در یک ساعت از این مقدار جریان بیشتری از باتری کشیده شود، در این صورت ولتاژ باتری رو به کاهش می گذارد و در یک ثانیه می توان جریان 500mAh÷60min=8/34mA از این باتری کشید که جریان بسیار کمی است ولی بعضی از باتری های نیکل کادمیوم بزرگ می توانند تا 14/4Ah جریان تولید کنند (در هر ثانیه 240mA).

 

پ) باتری نیکل متال هایدرید (Ni-MH):

این نوع باتری جریان دهی بیشتری نسبت به باتری نیکل کادمیوم دارد. مثلاً نوع قلمی باتری نیکل کادمیوم تا حدود 1200mAh جریان تولید می کند ولی نوع قلمی باتری Ni-MH تا حدود 4800mAh جریان تولید می کند!

 

هشدار خیلی مهم: کادمیوم یک فلز بسیار سمّی است.

 

هشدار: هرگز باتری های Ni-Cd و Ni-MH را اتصال کوتاه نکنید چون ممکن است آسیب ببینند (چون هنگام اتصال کوتاه کردن این باتری ها جریان بسیار زیادی از باتری کشیده می شود. عبور این جریان زیاد از باتری می تواند به باتری آسیب برساند و باعث گرم شدن باتری می شود).

 

ت) باتری لیتیوم (Li):

باتری لیتیوم در دو نوع قابل شارژ و غیر قابل شارژ وجود دارد. نوع غیر قابل شارژ این باتری که به آن باتری لیتیوم می گویند، عمر طولانی دارد و خیلی کم دشارژ می شود بنابراین از آن در ساعت مچی، باتری ماشین حساب و وسایل مشابه استفاده می کنند.  باتری لیتیوم نمونه ای از باتری های قلیایی است. اگر بر روی یک باتری کلمه ی Li درج شده باشد به این معناست که آن باتری، باتری لیتیوم خشک (غیر قابل شارژ) می باشد.

به نوع قابل شارژ باتری لیتیوم، لیتیوم-آیون (Li-ion) می گویند. باتری Li-ion در تلفن های همراه، لپ تاپ ها و وسایل مشابه استفاده می شود چون این وسایل دائماً در حال استفاده هستند. این باتری ها بسیار حساس می باشند و با کوچکترین تغییرات ناگهانی ای مانند افزایش و یا کاهش دما و یا کشیده شدن جریان بیش از حد، منفجر می شوند!!! (در بعضی از لپ تاپ ها این اتفاق رخ داده است!). تا هنگامی که صفحات داخلی این نوع باتری خورده نشود، می توان این باتری را مورد استفاده قرار داد و آن را شارژ کرد.

 

ث) باتری های اسیدی:

همانطور که از نام این باتری ها پیداست، این باتری ها از صفحات فلزی و اکسید فلزی ساخته شده اند که این صفحات در محلولی از اسید ضعیف و آب قرار دارند. باتری اتومبیل و باتری موتور نمونه هایی از این باتری ها هستند. باتری های اسیدی قابل شارژ می باشند و می توان آنها را شارژ کرد. روش شارژ همه ی باتری های قابل شارژ از جمله باتری های اسیدی بعداً گفته خواهد شد.

 

باتری خودرو: باتری خودرو نوعی باتری سربی-اسیدی است که از صفحات نازک سرب و اکسید سرب IV تشکیل شده است که این صفحات با فاصله ی کمی از هم در داخل محلول رقیقی از اسید سولفوریک (H2SO4) قرار دارند و این مجموعه در درون محفظه ی پلاستیکی واقع شده است که به این محفظه ی پلاستیکی، سلول می گویند.

 

باتری اتومبیل از به هم بسته شدن 6 سلول به وجود می آید که هرکدام از این سلولها 2V برق تولید می کنند و در مجموع 12V برق توسط این سلولها تولید می شود. در هر سلول کاتد (قطب منفی باتری) فلز سرب است و آند (قطب مثبت باتری) سرب IV اکسید است. وقتی از باتری جریان کشیده می شود، کاتد شروع به خورده شدن توسط اسید می کند و به سولفات سرب که به صورت گرد سفید رنگی است، در اطراف الکترودها (کاتد و آند) تجمع پیدا می کند تا هنگامی که این گرد سفید مانع از خورده شدن کاتد بشود، ولتاژ سلول شروع به کاهش می کند (با خورده شدن کامل آند هم این اتفاق تکرار می شود) و در این صورت باید باتری را شارژ کرد به این صورت که یک ولتاژ خارجی در حد13V باید به باتری اعمال کرد تا مجدداً آن گرد سفید رنگ به فلز سرب تبدیل شود و اسید سولفوریک دوباره تولید شود. عملیات شارژ و دشارژ هر سلول را می توان بارها تکرار کرد.

 

نکته: همانطور که قبلاً هم گفته شد، همیشه تا کاتد باتری به طور کامل خورده نشود، از باتری می توان جریان کشید.

 

ج) سلول های الکترو شیمیایی:

در حالت کلی دو نوع سلول الکترو شیمیایی وجود دارد:

1) سلولهای گالوانی (ولتایی):

سلول های گالوانی به دو دسته تقسیم می شوند:

الف) سلول های گالوانی نوع اوّل: تمام باتری های خشک و سلول های سوختی (که در ادامه ی این مبحث آمده است) از جمله سلول های گالوانی نوع اوّل هستند زیرا با تمام شدن واکنش دهنده های آن (یعنی خورده شدن قطب منفی در باتری های خشک و تمام شدن گاز در سلول های سوختی) دیگر نمی توان از آنها استفاده کرد.

ب) سلول های گالوانی نوع دوم: مانند سلول های سوختی که در این سلول ها از واکنش دادن دو گاز در داخل محفظه ای بسته، می توان انرژی الکتریکی بدست آورد. این دو گاز می توانند اکسیژن و هیدروژن و یا گاز شهری (متان=CH4) باشد. کاربرد سلولهای سوختی در فضاپیماها و... می باشد.

 

نکته: باتری 9V نیز نوعی باتری است که به صورت قابل شارژ و غیر قابل شارژ وجود دارد. در شکل زیر یک باتری 9V را مشاهده می کنید:


2) سلولهای الکترولیتی:

این سلول ها شامل دو الکترود کاتد و آند می باشد که در درون محلول الکترولیتی قرار دارند.

 

سؤال: محلول الکترولیت چیست؟ محلول الکترولیت از دو قسمت مجزا تشکیل شده است که این دو قسمت در درون دو ظرف پلاستیکی قرار دارند که در داخل هرکدام از این ظروف ترکیب آب، یک الکترود فلزی و همان فلز به صورت یون وجود دارد (وقتی یک فلز به صورت یون در می آید که با اسید واکنش بدهد)؛ وقتی که این دو الکترود را با یک پل نمکی به هم متصل کنیم، به شرط آنکه در درون هریک از یون های فلزی، یک قطعه فلز از همان فلزی که به صورت یون است قرار دهیم، در این صورت اگر وسیله ی الکتریکی مناسبی بین این دو قطعه فلز قرار دهیم، جریان از آن عبور می کند. تمام موارد بالا را در شکل زیر مشاهده می کنید:


نکته: پل نمکی از یک کاغذ صافی آغشته شده به KCL [پتاسیم کلرید] و... ساخته می شود که برای راحت جابجا شدن بارهای الکتریکی بین دو محلول الکترولیتی استفاده می شود.

 

نکته: کاربرد سلول های الکترولیتی چندان زیاد نیست ولی در سطوح بعدی روشی را خواهیم گفت که بتوان با این روش اسید فیبر مدار چاپی (که در سطح 5 معرفی شده است) را برای بارها مورد استفاده قرار داد و مس های حل شده در اسید را از اسید پس گرفت.

 

نکته: آب را به عناصر سازنده اش تجزیه کنید:

اگر دو الکترود را (مثلاً دو میله ی گرافیتی که این دو میله را می توانید از باتری قلمی بدست بیاورید) در یک ظرف آب قرار دهید، وقتی برق مستقیمی به الکترودها اعمال بشود که ولتاژ بالایی با جریان مناسب داشته باشد (از 20V به بالا)، در این صورت در اطراف الکترود منفی (میله ی گرافیتی متصل شده به قطب منفی) هیدروژن با گرفتن الکترون به گاز تبدیل می شود و در اطراف الکترود مثبت اکسیژن با گرفتن پروتون به گاز تبدیل می شود. باید این دو الکترود غیر فلزی و رسانا باشند چون وقتی برق مستقیم به این الکترودها اعمال شود، در این صورت در پیرامون الکترودها محیط  اسیدی و بازی به وجود می آید که باعث می شود الکترودها خورده شوند. پس از مدتی آب موجود در ظرف خاصیت قلیایی (بازی) پیدا می کند.

 

نکته: سلول های الکترولیتی در یکی از گرایش های رشته ی شیمی به نام الکترو شیمی، بررسی می شوند که قصد وارد شدن بیش از حد به این شاخه را نداریم.

 

نکته: همه ی سلول های گالوانی برق مستقیم (DC=Direct Current) تولید می کنند.

 

چ) باتری های خورشیدی:

این نوع از باتری ها از عناصر نیمه هادی تشکیل شده اند به طوری که اگر نور به آنها بتابد، از خود برق تولید می کنند. باتری های خورشیدی گران هستند و هرچه جریان دهی این باتری ها بیشتر باشد (یعنی جریان بیشتری تولید کنند) در این صورت اندازه ی این باتری ها بزرگتر شده و قیمتش هم بیشتر می شود. یک باتری خورشیدی به ابعاد یک صفحه ی کتاب، حدود 50000 تومان و بیشتر می ارزد!

لازم به ذکر است که باتری های خورشیدی برق مستقیم تولید می کنند و این برق مستقیم با مدارات الکترونیکی که در سطوح بعدی آنها را معرفی می کنیم، به برق AC (=Alternate Current) تبدیل می شود.

به باتری های خورشیدی به عنوان یکی از منابع انرژی در آینده ی نزدیک نگاه می شود. این نوع از باتری ها را در ماشین حساب ها و... مشاهده می شوند. در شکل زیر یک باتری خورشیدی مشاهده می کنید:

 

 

 

نکته: یک باتری را در نقشه های شماتیک با  نمایش می دهند و چند باتری سری شده را با  نمایش میدهند. باتری خورشیدی را با  نمایش می دهند.


 

4) مولتی متر (Multimeter):

این وسیله برای اندازه گیری ولتاژ، جریان، مقاومت، دما و... ساخته شده است و گاهی برای اندازه گیری دیود و ترانزیستور به کار می رود. مولتی متر ها به دو دسته ی آنالوگ (مولتی متر عقربه ای) و دیجیتال (مولتی متر رقمی) تقسیم می شوند که قیمت های بسیار متفاوتی دارند (ار 3000 تومان تا بیش از 300000 تومان!!!) علّت این اختلاف قیمت، نوع کار و دقت اندازه گیری مولتی متر است.

مولتی متر آنالوگ: در مولتی متر آنالوگ از عقربه ای برای نشان دادن مقدار عدد خوانده شده توسط مولتی متر (که ممکن است ولتاژ، جریان و... باشد) استفاده می شود. با مولتی متر آنالوگ نمی توان  تغییرات بسیار کوچک در حد چند دهم و یا چند صدم را اندازه گیری کرد که یکی از مشکلات رایج در مولتی متر آنالوگ است و محاسبه ی مقادیر حک شده بر روی این نوع مولتی متر، وقت زیادی را طالب است و خواندن این مقادیر دشوار است و باید با ذره بین آن را خواند!. عقربه ی مولتی متر آنالوگ بسیار حساس است و با ضربه وارد شدن به مولتی متر، این عقربه آسیب می بیند. در شکل زیر یک مولتی متر آنالوگ مشاهده می کنید:


مولتی متر دیجیتال: در این نوع مولتی متر از نمایشگر کریستال مایع (LCD=Liquid Crystal Displays) برای نشان دادن عدد خوانده شده توسط مولتی متر استفاده می شود که با ضربه وارد شدن به مولتی متر، این نمایشگر آسیب نمی بیند و مقدار خوانده شده توسط مولتی متر را بسیار دقیق و در حد چند صدم ولت اختلاف نشان می دهد. در شکل زیر یک مولتی متر دیجیتال را که به یک باتری  9Vمتصل است، مشاهده می کنید:


نکته: مقاومت ورودی ولت متر در داخل آن قرار دارد به این صورت که این مقاومت مقدار زیادی دارد (از نظر اهم) و نقش آن کم کردن جریان و افت پتانسیل بالا است تا ولت متر بتواند ولتاژ اندازه گیری شده را بخواند. در حالت ایده آل باید این مقاومت بی نهایت باشد. در آمپر متر مقاومت ورودی در حد صفر اهم می باشد. مقاومت ورودی مولتی متر دیجیتال برای اندازه گیری ولتاژ در حد 10MΩ است که ولتاژ خوانده شده را با چند صدم ولت خطا نشان می دهد در حالی که مقاومت ورودی مولتی متر آنالوگ در حد 10KΩ است که مقدار خوانده شده را با اختلافی در حد 2 تا 3 ولت نشان می دهد.

 

نکته: در مولتی متر های دیجیتال خوب (در حد 50000 تومان) عدد خوانده شده توسط آن، پس از جدا شدن از عنصر (مثلاً مقاومت، ولتاژ و...) همچنان نشان داده می شود ولی در مولتی متر آنالوگ پس از جدا شدن مولتی متر از عنصر، مولتی متر عدد صفر را نشان می دهد.

 

محدوده ی اندازه گیری برای مولتی متر آنالوگ خوب به صورت زیر می باشد:

1) ولتاژ:

DC: 1KV-300V-100V-30V-10V-3V-1V (مقاومت ورودی 20KΩ/V است)

AC: 1KV-300V-100V-10V-3V (مقاومت ورودی 5KΩ/V است)

2) جریان:

DC: 3A-300mA-30mA-3mA-300µA

AC: 3A-300mA-30mA-3mA

3) مقاومت: 50KΩ-5KΩ-500Ω-50Ω

 

و محدوده ی اندازه گیری برای مولتی متر دیجیتال خوب به صورت زیر می باشد:

1) ولتاژ:

DC: 1KV-200V-20V-2V-200mV (مقاومت ورودی (10MΩ

AC: 750V-200V-20V-2V-200mV (مقاومت ورودی 10MΩ/V است که با یک خازن 100pF موازی است)

2) جریان:

DC: 2A-200mA-20mA-2mA-200µA

AC: 2A-200mA-20mA-2mA-200µA

3) مقاومت: 20MΩ-2MΩ-200KΩ-20KΩ-2KΩ-200Ω

 

نکته: هرچه مقاومت ورودی در مولتی متر بیشتر باشد، دقت اندازه گیری آن هم بیشتر خواهد شد.

 

نکته: در بیشتر مولتی متر ها فیوزی در قسمت ورودی مولتی متر قرار دارد که کار محافظت مولتی متر را انجام می دهد. مثلاً اگر مولتی متر را بر روی 200mA تنظیم کرده باشیم و اشتباهاً با آن 2A را اندازه بگیریم، ورودی مولتی متر می گذرد که با ذوب شدن فیوز، به مولتی متر آسیبی نمی رسد. در شکل زیر یک نوع از این فیوزها را می بینید:

 

نکته: در مولتی متر های ارزان قیمت، حتی با سوختن فیوز محافظ، آی سی های بکار رفته در مولتی متر می سوزد و دیگر مولتی متر به درد نمی خورد.

سؤال خیلی مهم: مولتی متر را چگونه باید به مدار ببندیم و مورد استفاده قرار دهیم؟ برای بستن مولتی متر سه حالت وجود دارد:

 

1) بخواهیم مقدار مقاومتی را توسط مولتی متر اندازه گیری کنیم که در این صورت باید مولتی متر را به طور موازی به مقاومت وصل کرد یعنی باید دو سر مولتی متر را به دو سر مقاومت وصل کرد و باید دقت کرد که مقاومت یا بیرون مدار باشد (یعنی به طور کامل از مدار جدا باشد) و یا اگر مقاومت در مدار قرار دارد، باید مدار خاموش باشد (یعنی از مقاومت هیچ جریانی عبور نکند) چرا؟ چون مولتی متر ها ولتاژ کوچکی را به درون مقاومت تزریق می کنند و با تغییر این ولتاژ مقدار مقاومت را نشان می دهند و اگر از مقاومت جریان عبور کند، مولتی متر نمی تواند مقدار مقاومت را بخواند. البته باید دقت کنید که درجه ی مولتی متر بر روی مقاومت تنظیم شده باشد. شکل زیر مطالب گفته شده را نشان می دهد:


2) بخواهیم ولتاژی را اندازه گیری کنیم که در این صورت ابتدا باید مطمئن شویم که این ولتاژ در محدوده ی اندازه گیری مولتی متر وجود دارد مثلاً اگر می خواهیم ولتاژ برق شهر را با مولتی متر اندازه گیری کنیم، باید مولتی متر در محدوده ی 750V-AC قرار بگیرد تا آسیب نبیند و سپس باید مولتی را به طور موازی به ولتاژ مورد نظر وصل کرد و برای برق DC یک سر مولتی متر (سری از مولتی متر که معمولاً مشکی است) را به قطب منفی و سر دیگر آن (یعنی سری که معمولاً قرمز است) را به قطب مثبت وصل کرد و اگر برق AC باشد، در این صورت یک سر مولتی متر را به سیم نول [صفر ولت] و سر دیگر را به سیم فاز وصل کنید و یا یکی از سر ها را به سیم فاز1 و سر دیگر را به سیم فاز2 وصل کنید. شکل زیر نحوه ی این کار را نشان می دهد:


3) بخواهیم جریانی را اندازه گیری کنیم که در این صورت اگر آن جریان مسقتیم بود مولتی متر را در قسمت اندازه گیری جریان مستقیم قرار می دهیم و اگر آن جریان متناوب بود، مولتی متر را در قسمت اندازه گیری جریان متناوب قرار می دهیم و سپس باید مولتی متر را به صورت متوالی به مدار بست به صورت شکل زیر:


برای اندازه گیری مقاومت بایاس مستقیم دیود شما مولتی متر را در قسمت دیود سنج که با نماد دیود  مشخص شده است، قرار دهید و سیم مشکی مولتی متر را به کاتد دیود و سیم قرمز مولتی متر را به آند دیود وصل کنید (تعریف کاتد و آند در یک دیود، در سطح 1 گفته شد) و عدد نشان داده شده بر روی مولتی متر، مقاومت داخلی دیود را نشان می دهد. که این عدد باید در حد صفر باشد.

 

نکته: برای اندازه گیری مقاومت بایاس معکوس، شما باید سیم مشکی مولتی متر را به آند دیود و سیم قرمز مولتی متر را به کاتد آن وصل کنید و در این صورت مولتی متر نباید عددی را نشان دهد یعنی مقاومت بایاس معکوس باید در حد بی نهایت باشد.

 

نکته: اگر مقاومت بایاس معکوس و مقاومت بایاس مستقیم با هم برابر بود به این معناست که دیود آسیب دیده است.

 

برای اندازه گیری بهره ی جریان ترانزیستور(hFE یا همان ß) (که در سطح 7 گفته می شود) باید مولتی متر را در قسمت ترانزیستور سنج قرار دهید و با دانستن اینکه ترانزیستور NPN یا PNP است و با دانستن چیدمان پایه های ترانزیستور این کار را انجام دهید.

 

برای اندازه گیری دما مولتی متر را در این حالت تنظیم کنید و برای اندازه گیری فرکانس نیز همینطور که نحوه ی آن بعداٌ گفته خواهد شد.

 

نکته: وسایل اندازه گیری دیگری وجود دارند. مانند فرکانس متر، خازن سنج، کریستال سنج، وات متر، ولت سنج و آمپر سنج که هریک به ترتیب مخصوص اندازه گیری فرکانس، ظرفیت خازن، فرکانس کاری کریستال، توان مدار، ولتاژ مدار و جریان مدار است که به صورت مجزا عرضه می شوند. با نحوه ی کار اینگونه وسایل به غیر از ولت سنج و آمپر سنج در سطح 8 آشنا می شوید. چون بیشتر این وسایل در تعمیر مدار کاربرد دارند.

 

 

5) میکروفن ها (Microphones):

سؤال: میکروفن چیست؟ وسیله ای است که صداهای پیرامون خود را دریافت می کند و این صداها را به سیگنالهای الکتریکی ضعیفی تبدیل می کند.

 

انواع میکروفن ها:

1) میکروفن کربنی (که در تلفن های قدیمی و I phone ها بکار می رود. شکل زیر را ببینید)


2) میکروفن خازنی (شکل روبرو را ببینید)

 

3) میکروفن دینامیکی (شکل زیر را ببینید)


 

4) میکروفن بلوری (کریستالی)

 

سؤال: موج کاریر (Carrier) چیست؟ هر فرستنده ی رادیویی و تلویزیونی، موج الکترومغناطیسی با فرکانس های خاص تولید می کند که اگر جریان صوتی بر روی این موج سوار نشده باشد، به آن اصطلاحاً موج کاریر (یعنی موج حامل جریان) می گویند.

 

سؤال: مدولاسیون چیست؟ در میکروفن ها و فرستنده ها صداهای دریافت شده به جریان صوتی (که جریان متغیری است) تبدیل می شود. سوار کردن این جریان صوتی بر روی موج های الکترومغناطیسی کاریر را مدولاسیون می گویند.

 

سؤال: مدولاسیون پهنای باند (مدولاسیون دامنه) چیست؟ در این نوع مدولاسیون فرکانس ثابت می ماند ولی پهنای باند (دامنه ی) این فرکانس با تغییر جریان صوتی، تغییر می کند. به مدولاسیون پهنای باند مدولاسیون AM (Amplitute Modoulation) می گویند. باند AM بر روی رادیو ها نشان دهنده ی مدولاسیون دامنه است.

 

سؤال: مدولاسیون فرکانس چیست؟ در این مدولاسیون فرکانس با ثابت بودن پهنای باند تغییر می کند که به آن مدولاسیون FM (Frequency Modoulation) می گویند.

 

نکته: مدولاسیون فاز (PM=Phase Modoulation) و مدولاسیون موج متوسط (MW=Medium Wave) از انواع دیگر مدولاسیون هستند.

 

نکته: میکروفن را در نقشه های شماتیک با  نمایش داده و با حرف mic مشخص می کنند.

 

سؤال: دمولاتور چیست؟ تبدیل دوباره ی موج الکترومغناطیسی به جریان متغیر صوتی را دمولاتور می نامند.

 

نکته: میکروفن دینامیکی به مکیروفن الکترت معروف است که امپدانس (مقاومت ظاهری) بالایی بین 47KΩ تا 100KΩ دارند.


 
comment نظرات ()