وظیفه ی قطعات الکترونیک در مدار الکتریکی چیست؟

لیست قطعات الکترونیک

مقاومت های الکتریکی، خازن های الکتریکی، دیود ها، دیود های نوری، سوئیچ ها، ترانزیستور ها، سیم ها، منابع تغذیه، فیوز، ترنسفورماتور، میکروفون، بلندگو، تقویت کننده ها، آنتن ها، ولتمتر، آمپرسنج، گالوانومتر، اهم سنج، ایسلوسکپ، لامپ، هیتر، موتور و القاگر.

مقاومت الکتریکی برای کاهش جریان در مدار الکتریکی به کار میرود مقاومت ها به صورت موازی یا سری به هم متصل می شوند و می توان آن ها را از هر طرف روی برد مدارچاپی مونتاژ کرد. مقاومت ها نسبت به حرارت و دما آسیب پذیر است. مقدار مقاومت الکتریکی با اهم Ω عنوان می شود، مقادیر مقاومت الکتریکی از 1Ω شروع می شود و تا حد مگا اهم وجود دارد. مقادیر مقاومت های الکترونیکی با رنگ های روی آن مشخص می شود.نحوه خواندن مقاومت های الکتریکی:

• گروه رنگ اول، نشان دهنده رقم اول
• گروه رنگ دوم، نشان دهنده رقم دوم
• گروه رنگ سوم، نشان دهنده رقم سوم
• گروه رنگ چهارم، نشان دهنده تلورانس مقاومت الکتریکی

با پیروی از 4 مرحله بالا طبق الگوریتم نشان داده شده می توان مقدار هر مقاومت الکتریکی را بدون اهم متر تشخیص داد.

مقاومت الکتریکی و انواع آن

مقاومت های الکتریکی از مهم ترین و اصلی ترین اجزای هر مدارالکتریکی هستند که برای کاهش جریان مدار به مقدار مشخص و یا افت میزان ولتاژ به مقدار معینی به کار می روند.مقاومت ها به دو دسته اصلی زیر تقسیم می شوند:

• مقاومت الکتریکی ثابت
• مقاومت الکتریکی متغییر

مقاومت فیلم کربنی (Carbon Film Resistor)

رایج ترین و ارزانترین مقاومت ها، مقاومت های کربنی هستند که معمولا اکثر افراد مقاومت را با این نوع می شناسند. مقاومت کربنی معمولا با توان های 1/8 وات، 1/4 وات و 1/2 وات و تلورانس 5% و حداکثر مقدار 100مگااهم در مدارات استفاده می گردند.این نوع مقاومت ها به علت داشتن ضریب حرارتی بالا و تولید اغتشاش زیاد و ثبات کم در مدارات با حساسیت ودقت بالا کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

مقاومت فیلم فلزی (Metal Film Resistor)

این نوع مقاومت بسیار به مقاومت های کربنی شباهت دارد و عمده تفاوت آن با مقاومت کربنی در میزان دقت آن است، این نوع مقاومت ها با تلرانس های %0.5، 1%، 2% دقت بیشتری نسبت به مقاومت های کربنی دارند و به علت نویز کم و کمی تأثیر دما بر آن ها می توانند برای زمان طولانی با دقت قابل قبولی کار کنند.

مقاومت سیمی (Wire Wound Resistor)

مقاومت های سیمی دارای دو دسته قدرتی و دقیق هستند.دسته قدرتی (Power Wire wound Resistors) با رنج توانی 2-300 وات می تواند محدوده جریانی بسیار زیادی را از خود عبور دهد و دسته دقیق (Precision Resistors) که دارای توان های زیر 2 وات (رنج 0.25-2 وات) و در نتیجه دارای تلرانس پایین تری هستند و نمی توانند میزان جریان بالایی را عبور دهند.

این نوع مقاومت ها به دلیل ماهیت سیم پیچی که دارند نباید در مدارات فرکانس بالا استفاده شوند چرا که ممکن است دارای خاصیت سلفی شده و عملکرد مدار را مختل کنند.(البته در بعضی از انواع این نوع مقاومت ها با تغییر مدل پیچش سیم این اشکال هم رفع شده است روش پیچیدن به صورت دولایی یا بی فیلار (bifilar).

مقاومت های سیمی قدرتی معمولا با یک محفظه سرامیکی پوشیده می شوند که در این حالت به آن ها مقاومت های آجری نیز گفته می شود (Cement Resistors).گاها از مقاومت های سیمی در مدارات به عنوان یک مقاومت فیوزی استفاده می شود (Fusible Resistor) چرا که در حالت عادی مانند یک مقاومت عمل می کند و درصورتیکه جریان بیش از حد مجازی به آن وارد شود مانند یک فیوز عمل کرده و قطع می شود.

مقاومت لایه ای

مقاومت لایه ای ترکیبی از مقاومت های سیمی و کربنی است، که گزینه مقدار دقیق تر همراه با هزینه مناسب تر را پیش روی طراح قرار می دهد.امروزه کاهش هرچه بیشتر فضای طراحی مدارات از اولویت های هر طراحی است، این نوع مقاومت ها شامل چند مقاومت در یک پکیج است دقیقا به منظور کاهش فضا، که معمولا یک پایه مشترک بوده و هر پایه دیگر دارای مقدار مقاومت مشخصی است در بعضی از انواع آن نیز هر دو پایه تشکیل یک مقاومت متفاوت را می دهد.

مقاومت متغییر (Variable Resistor)

پتانسیومتر و رئوستا هر دو از خانواده مقاومت های متغییر محسوب می شوند، با این تفاوت که از پتانسیومتر برای کنترل ولتاژ یا پتانسیل و از رئوستا برای کنترل جریان الکتریکی استفاده می شود به عبارت دیگر رئوستا همان پتانسیومتر است با این تفاوت که در رئوستا یکی از پایه های ثابت آزاد می ماند.

پتانسیومتر (Potentiometer)

پتانسیومتر یک مقاومت سه پایه است که با یک اهرم متحرک جهت تنظیم ولتاژ دلخواه در مدار استفاده می شود.اگر تنها دو پایه از آن استفاده شود می توان از آن به عنوان یک مقاومت متغیر یا رئوستا هم استفاده کرد. پتانسیومترها برای توان 2 وات کربنی و برای توان های بالاتر سیمی است.

رئوستا (rheostat)

رئوستا دارای یک المان مقاومتی، یک کنتاکت متحرک و یک کنتاکت ثابت می باشد که در مدارهای الکتریکی جهت تغییر جریان (دست یابی به جریان دلخواه) به کار می رود.

مقاومت وابسته

مقاومت های وابسته هم نوعی مقاومت متغیر هستند با این تفاوت که همانند مقاومت های معمولی دارای 2 پایه بوده اما مقاومت آنها با توجه به یکی از پارامتر های محیطی مانند دما، رطوبت، نور، مغناطیس، ولتاژ وتغییر می کند که انواع آن به شرح زیر می باشد.مقاومت وابسته به حرارت (Temperature Dependent Resistor) یا ترمیستور (Thermistor):

مقدار مقاومت های وابسته به حرارت یا ترمیستور، با تغییرات دما تغییر می کند، این نوع مقاومت ها خود دارای دو نوع PTC و NTC هستند.

PTC

به معنی ضریب دمای مثبت ( Positive Temperature Coefficient) می باشد که مقاومت این قطعه با افزایش دما، افزایش می یابد. مقدار مقاومت های PTC را در دمای 25 درجه سانتی گراد مشخص کرده و علاوه بر آن، دمایی را که در آن مقاومت PTC دو برابر می شود، قید می کنند. به این دما، دمای سوئیچ می گویند.

NTC

بر خلاف PTC دارای ضریب دمای منفی ( Negative Temperature Coefficient) می باشد که مقاومت آن با افزایش دما، کاهش می یابد.

مقاومت وابسته به نور Light Dependent Resistor) یا LDR

مقاومت های وابسته به نور و یا فتورزیستور، با شدت نور تغییر مقدار می دهند یعنی هرچه نور بیشتری به آن تابیده شود مقدار مقاومت کمتری خواهند داشت و هر چه نور کمتری به آن برسد به مقدار مقاومت بیشتری حتی تا صدبرابر خواهد رسید، برای اینکه نور بتواند بر این نوع مقاومت اثر بگذارد سطح آن را با شیشه و یا پلاستیک شفاف می پوشانند. معمولا از این مقاومت در ساخت فوتوسل ها و یا به عنوان تشخیص دهنده نور در برخی مدارها استفاده می شود.

مقاومت وابسته به ولتاژ ( Voltage Dependent Resistor) یا VDR

مقاومت وابسته به ولتاژ یا واریستور معمولا برای برای ثابت نگه داشتن ولتاژ و محافظت مدار در مقابل ولتاژ استفاده میشو ند البته واریستورها به پلاریته ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این موجب می شود برای استفاده در مدارات AC مناسب باشند. مقاومت وابسته به ولتاژ با افزایش ولتاژ اعمالی کاهش می یابد.

مقاومت های وابسته به میدان مغناطیسی (Dependent Resistor Magnetic) یا MDR

مقدار این نوع از مقاومت ها همراه با اعمال میدان مغناطیسی به شیوه ای تغییر می کند که اگر دما افزایش یابد، مقاومت آن ها کاهش می یابد چراکه در ساخت این نوع از مقاومت ها از نیمه هادی هایی با ضریب حرارتی منفی استفاده شده است.

خازن الکتریکی

دسته دوم قطعات الکترونیک، خازن های الکتریکی هستند که برای ذخیره سازی بار الکتریکی استفاده می شود. معمولا این ها در کنار مقاومت های الکتریکی در مدار های الکتریکی استفاده می شود خازن های الکتریکی کاربرد های زیادی در مدارهای الکتریکی دارند به عنوان مثال در مدار های فیلتر، خازن الکتریکی به عنوان عبور دهنده سیگنال AC و مانع از عبور سیگنال DC عمل می کند. خازن های الکتریکی 2 نوع دارند که یک نوع پایه + و - آن مشخص شده است باید مطابق با آن ها در مدار قرار بگیرد و در نوع دیگر خازن الکتریکی از هر طرفی می تواند روی برد مدارچاپی مونتاژ شود.

واحد اندازه گیری خازن، فاراد F، است و 1F مقدار بسیار ارزشمند و بالایی از ظرفیت خازنی می باشد.بنابراین برای نشان دادن مقدار خازن الکتریکی از پیشوند های کوچک کننده استفاده می شود. سه پیشوند معروف میکرو (u)، نانو (n) و پیکو (p) هستند.

انواع خازن های الکتریکی

• خازن های قطبی: خازن های الکتریکی معمولا در مدار های الکتریکی DC استفاده می شوند و برای ذخیره انرژی الکتریکی به کار میروند. به این نوع خازن های الکتریکی، قطبی میگویند به این معنا که پایه های آن ها باید دقیقا روی برد مدارچاپی (PCB) مونتاژ کرد.
• خازن های غیر قطبی: خازن های الکتریکی غیر قطبی معمولا در مدارات AC استفاده می شوند برای حذف هارفونیک ها از سیگنال AC جهت عبور یک فرکانس خاص.
• خازن الکتریکی متغیر: این نوع از خازن ها در مدارات تیونر رادیو برای تغییر فرکانس کانال استفاده می شود. در درایو هنگامی که پیچ را برای انتخواب کانال مورد نظر میپیچانید دارید مقدار خازن الکتریکی متغییر مدار را تغییر میدهید.
• خازن الکتریکی قابل تنظیم: این نوع خازن ها قبل از مونتاژ روی برد مدارچاپی مناسب با نیاز ما تنظیم شده و بعد روی برد مدارچاپی مونتاژ می گردد.

دیود ها

یکی دیگر از انواع قطعات الکترونیک، دیود ها هستند. دیود در مدار های الکتریکی اجازه حرکت جریان را فقط از یک طرف می دهد و به همین علت یک سو کننده نیز نامیده می شود.

دیوید ها در مدار های الکتریکی کاربرد های فراوانی دارد به عنوان مثال Rectifier Diode برای تبدیل سیگنال AC به سیگنال DC استفاده می شوند. Zener Diode (دیود زنر) نیز در مدار های الکتریکی به عنوان تنظیم کننده ولتاژ به کار می رود.دیود های الکتریکی به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

• دیود زنر: در مدار های الکتریکی به عنوان تنظیم کننده ولتاژ به کار میرود.
• دیود نوری: نوعی مبدل انرژی الکتریکی به انرژی نور می باشد.
• دیود حساس به نور: نوعی مبدل انرژی نور به انرژی به انرژی الکتریکی می باشد. از همین خاصیت این قطعات الکترونیک در سلول های خورشیدی استفاده می شوند.

سوئیچ ها

• Push Switch: این نوع سوئیچ اجازه برقراری جریان در مدار الکتریکی را زمانی می دهد که سوئیچ فشار داده شده باشد مانند زنگ در، روشن شدن چراغ شارژ و....
• Push To Break Switch: این نوع نیز مانند Push Switch فقط اجازه ی برقراری مدار الکتریکی در یک جهت را می دهد ولی با این تفاوت که مدار الکتریکی فعال است تا زمانی که این نوع سوئیچ فشرده نشده باشد، زمانیکه اسن سوئیچ فشار داده شود مدار الکتریکی قطع خواهد شد.
• SPST) Single Pole Single Through Switch): این نوع کلید هم مانند دو نوع قبلی فقط اجازه ی برقراری مداردر یک حالت را می دهد اما فشاری نبوده و دارای دو حالت ON و OFF می باشد که در حالت ON جریان مدار الکتریکی برقرار می شود.کاربرد این نوع از قطعات الکترونیک در وسایل خانگی و صنعتی بسیار زیاد است.
• SPOT) Single Pole Double Through Switch): این نوع سوئیچ اجازه برقرای مدار الکتریکی را در یک فاز و در دو مسیر می دهد و در حالت یک مسیر یک و در حالت درگیری مسیر دیگر برقرار خواهد بود.
• DPST) Double Pole Single Through Switch): این نوع کلید اجازه عبور جریان الکترونیکی را در یک مسیر و یک فاز می دهد.
• DPST) Double Pole Single Through Switch): برای جریان معکوس موتور استفاده می شود.

رله

این دسته نیز نوعی کلید الکترومکانیکی است که با منبع قدرت خارجی عمل می کند و در مدار های الکتریکی High Voltage و High Power بکار میرود و گاهی هم از مدارات الکتریکی ولتاژ پایین DC

توانزیستور

ترانزیستورها دارای سه نوع هستند:

• توانزیستور NPN: از ترانزیستور NPN به عنوان سوئیچ، تقویت کننده و تقویت کننده جریان در مدارات استفاده می شود
• ترانزیستور PNP: عملکرد توانزیستور PNP مانند ترانزیستور NPN است و فقط جهت جریان آن خلاف جهت جریان ترانزیستور NPN است
• فوتو توانزیستور: این ترانزیستور بر اساس نور و شدت آن عمل می کند و کاربرد های فراوانی دارد چراغ های اتوماتیک خیابان ها و کنترل خودکار شدت نور خیابان ها.