تبلیغات
مرجع الکترونیک - مطالب ابر الکترونیک
منوی اصلی
مرجع الکترونیک
آموزش الکترونیک از مقدماتی تا پیشرفته
  • سید محمد صدر شنبه 29 اسفند 1394 06:20 ب.ظ نظرات ()

    خازن (capacitor)

          

    نماد فنی                                                         نماد حقیقی

    خازن (capacitor) یا انباره عنصری دوسر و پسیو است که انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند. انواع مختلفی از خازنها وجود دارد اما همه آنها حداقل دو هادی که توسط یک عایق از یکدیگر جدا شده اند را در ساختار خود دارند. هادی ها می توانند از جنس فلز یا الکترولیت باشند. عایق دی الکتریک نیز که برای افزایش ظرفیت خازن استفاده می شود می تواند از جنس شیشه، سرامیک، پلاستیک، میکا، کاغذ و … باشد. خازنها به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند. همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می‌شود. از خازن‌ها در مدارات به‌عنوان فیلتر هم استفاده می‌شود. زیرا خازن‌ها به راحتی سیگنالهای متناوب را عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم می‌شوند.

    خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند.

    با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود؛ برای ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجم‌های کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد.

    ظرفیت خازن

    ظرفیت معیاری برای اندازه‌گیری توانایی نگهداری انرژی الکتریکی است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است. باید گفت که ظرفیت خازن‌ها یک کمیت فیزیکی‌ست و به ساختمان خازن وابسته‌است و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد.

    واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است. ۱ فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می‌باشد. بنابراین استفاده از واحدهای کوچک‌تر نیز در خازنها مرسوم است. میکروفاراد (µF)،نانوفاراد (nF) و پیکوفاراد (pF) واحدهای کوچک‌تر فاراد هستند.

    نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن (C) گویند؛ که مقداری ثابت است.

    C=K(A/D)

    در این رابطه:

    • C = ظرفیت خازن بر حسب فاراد

    نام واحدعلامت واحدمقدار واحد بر حسب فاراد
    میلی فارادmF0.001
    میکرو فارادµF0.000001
    نانو فارادnF0.000000001
    پیکو فارادpF0.000000000001

    • V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت
    • k (بدون یکا) = ثابت دی‌الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن ۱
    • A = سطح خازن بر حسب m2
    • d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب متر(m)

    چند نکته

    • آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت یک خازن به اندازه بار (q) و به اختلاف پتانسیل دو سر خازن (V) بستگی ندارد بلکه به نسبت q/v بستگی دارد.
    • بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم دارد.
    • ظرفیت خازن با فاصله بین دو صفحه نسبت عکس دارد.
    • ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی‌الکتریک (K) نسبت مستقیم دارد.
    ساختمان خازن

    ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:

    • صفحات هادی
    • عایق بین هادیها (دی‌الکتریک)

    هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولاً صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم، روی و نقره با سطح نسبتاً زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی‌الکتریک) از جنس هوا، کاغذ، میکا، پلاستیک،سرامیک، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی‌الکتریک یک ماده عایق بزرگ‌تر باشد آن دی‌الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال، ضریب دی‌الکتریک هوا ۱ و ضریب دی‌الکتریک اکسید آلومینیوم ۷ می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم ۷ برابر خاصیت عایقی هوا است.

    ضریب دی الکتریک نوع عایق
    1هوا
    3 - 8میکا
    800 - 1200سرامیک
    2.5پلی استر
    7اکسیدآلومینیوم
    26اکسید تانتالیوم
    2 - 6کاغذ
    5.5 - 10شیشه
    2 - 5روغن
    3 - 5فیبر
    3.4 - 4.2کوارتز
    2 - 2.2پارافین

    شارژ خازن

    وقتی که یک خازن بی‌بار را به دو سر یک باتری وصل کنیم؛ الکترون‌ها در مدار جاری می‌شوند. بدین ترتیب یکی از صفحات بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا می‌کند. آن صفحه‌ای که به قطب مثبت باتری وصل شده؛ بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا می‌کند. خازن پس از ذخیره کردن مقدار معینی از بار الکتریکی پر می‌شود. یعنی وجود اینکه کلید همچنان بسته‌است، ولی جریانی از مدار عبور نمی‌کند و در واقع جریان به صفر می‌رسد. یعنی به محض اینکه یک خازن خالی بدون بار را در یک مدار به مولدمتصل کردیم؛ پس از مدتی کوتاه عقربه گالوانومتر دوباره روی صفر بر می‌گردد. یعنی دیگر جریانی از مدار عبور نمی‌کند. در این حالت می‌گوییم خازن پرشده‌است.

    دشارژ خازن

    ابتدا خازنی را که پر است در نظر می‌گیریم. دو سر خازن را توسط یک سیم به همدیگر وصل می‌کنیم. در این حالت برای مدت کوتاهی جریانی در مدار برقرار می‌شود و این جریان تا زمانی که بار روی صفحات خازن وجود دارد برقرار است. پس از مدت زمانی جریان صفر خواهد شد. یعنی دیگر باری بر روی صفحات خازن وجود ندارد و خازن تخلیه شده‌است.

    خلاصه ای درباره خازن

    خازن: خازن یه قطعه است که کارش ذخیره ولتاژ میباشد. انواع مختلفی هم دارند که در زیر بهشون اشاره میکنم.
    شارژ خازن: اگه به خازن منبع تغزیه وصل کنی یا در مدار قرارش بدی شارژ میشه ؛ یعنی بار الکتریکی درش ذخیره میشه.(بهش منبع ولتاژ وصل میکنیم)
    نحوه دشارژ خازن(خالی کردن خازن از ولتاژ): منبع تغذیه رو از مدار جدا میکنیم.
    AC & DC : خازن در جریان متناوب (AC) جریان را عبور می دهد و شارژ و دشارژ می شود ولی در جریان مستقیم(DC) سریعا شارژ شده و جریان را عبور نمی دهد.

    فیلمی از کاربرد خازن

    آخرین ویرایش: دوشنبه 17 دی 1397 05:28 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • سید محمد صدر پنجشنبه 1 بهمن 1394 07:47 ب.ظ نظرات ()

    مقاومت الکتریکی (Resistor)

    مقاومت الکریکی عملاً هر عاملی که باعث مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی شود را مقاومت الکتریکی می گویند و آن را با حرف R نشان می دهند، واحد ان اهم میباشد و با Ω (امگا الفبای یونانی) نشان می دهند. هر زمانی که یک خط راست فلش دار را روی نماد فنی هر قطعه مشاهد کردید به معنای متغییر می باشد.

    نماد فنی آن  در استاندارد بین المللی می باشد و ما بیشتر از این نماد استفاده می کنیم .

    مقاومت ثابت (Resistor)

    مقاومتی که مقدار آن ثابت می باشد و نمی توانیم مقدارش را تغییر بدهیم و تابع هیچ عاملی هم نمی باشد. مانند: کربنی، آجری، سیمی، مقاومت با گرما گیر و نصب سطحی ...

    مقاومت های کربنی که خیلی کاربرد دارن البته برای ما و آزمایش های خودمون، برای خواندن مقدار آنها از نوار های رنگی استفاده می کنیم. و معمولاً رنگ آخری هم خطای آنها نشان می دهند.

      

    کربنی

    سیمی

     

    آجری

    مقاومت با گرما گیر

    مقاومت نصب سطحی (Surface mount Device) SMD

    این مقاومت ها دیگر نیازی به لحیم کاری پشت برد ندارن و همان طور که از اسمش پیداست، روی برد مدار چاپی لحیم می شوند و از تکنولوژی خاصی برای مونتاژ و دمونتاژ آنها استفاده می شود. مقدار آنها روی آنها نوشته شده به صورت 3 یا 4 عدد. اگر چن عدد از این مقاومت ها را در کنار هم یا به هم چسبیده بسازن به آنها مدار مجتمع یا آی سی (IC) می گویند. خیلی ریز هستن!!!

                                 

    مقاومت نصب سطحی یا SMD                                   آی سی

    اگر روی این مقاومت ها هم چند عدد صفر پشت سر هم دیدید این مقاومت ها را جمپر یا اتصال کوتاه می نامند (Jumper). مثال: 0 یا 00 یا 000 .

    مقاومت صفر اهم (جمپر یا اتصال کوتاه) (Jumper)

    مقاومت صفر اهم یا پیوند صفر اهم سیمی است که برای ردیابی اتصالات در مدارهای چاپی استفاده می‌شود که در قالبی مشابه یک مقاومت بسته‌بندی شده‌است. این قالب اجازه می‌دهد که این پیوند با استفاده از ابزارهای مشابهی که برای قراردادن سایر مقاومت‌ها بر روی برد مدار استفاده می‌شوند (همانند دستگاه مونتاژ اتوماتیک) به جای نیاز به استفاده از جامپر یا سیم‌ قرار گیرد. مقاومت‌های صفر اهمی می‌تواند به مانند مقاومت‌های استوانه‌ای یا مقاومت‌های نصب سطحی بسته‌بندی شوند.

    معمولاً بعنوان سیم پل (جامپر) استفاده می شوند در مدارات دیجیتال، همچنین می شود از آنها بعنوان فیوز fuse استفاده نمود.

    کربنی SMD                        

    مقاومت های سیمی

    مقاومت های سیمی نسبت به مقاومت های دیگر در وات بالا ساخته می شود. مثلا گرم کن ها و آب گرم کن ها.

    خطا (Tolerance)

    این مقاومت ها مقدار دقیق مثلاً (56 کیلو اهم)، دقیق 56 کیلو نمی باشد و باید با اهم متر مقدار دقیقش را اندازه گرفت ضمنا مقدار خطا در مقاومت را تلرانس یا تولرانس می گویند.

    تلرانس را با یک نوار رنگی هم روی مقاومت نشان می دهند و معمولاً از رنگ های طلایی و نقره ای استفاده میشه.

    توان مجاز (wattage)

    توان مجاز یا در اصطلاح واتیج می گویند. مقاومت های آجری را در وات بالا می سازند. از این رابطه توان مجاز محاسبه می شود:

    P=V×I

    I جریان عبوری برحسب آمپر A و R مقدار مقاومت بر حسب اهم Ω و P توان مجاز مقاومت بر حسب وات W

    اگر بخواهیم جریان را بدست بیاوریم از این رابطه استفاده می کنیم:

    مثلا یک مقاومت 100 اهم  W4/1 با یک مقاومت 100 اهم 5 w از نظر مقدار جریان عبوری با هم تفاوت دارن یعنی مقاومت W 4/1 جریان خیلی کمی می توانیم نسبت به مقاومت w 5  بگذرانیم . ضمناً از نظر فیزیکی هم خیلی نسبت به هم تفاوت دارن ها!!!

    مقاومت های متغییر (Variable resistors)

    مقاومت های که می توانیم مقدار آنها را تغییر دهیم و یا تابع عوامل فیزیکی هستند. راستی هر وقت این علامت را روی نماد هر قطعه الکترونیکی مشاهده کردید

    پتانسیومتر و رئوستا (Potentiometer)

       

    این مقاومت های متغییر (پتانسیو متر – رئوستا) مقاومت های هستند که ما می توانیم با دست مقدار آنها را تغییر دهیم. سه پایه دارد و پایه وسطی پایه محرک و دوپایه دیگر پایه های ثابت می باشد. نماد فنی آن در شکل زیر آمده است.

     

    خب حالا این مقاومت های متغییر دو نوع خطی (B) و غیر خطی (A) دارن از کجا بفهمیم خطی هست یا نه؟

    ابتدا یک اهم متر تهیه کنید بعد دو سیم سیاه و قرمز (پراب) رو به پایه های ثابت وصل کنید مقدار مقاومت کل را اندازه بگیرید مثلاً 50 کیلو، بعد یکی از سیم های اهم متر را به پایه محرک وصل کنید محور پتانسیومتر را به قدری بچرخوانید تا اهم متر 25 کیلو را نشان دهد. حال سیم را جابجه و مقدار دو سر دیگر را هم اندازه بگیرید اگر اون دو سر هم 25 کیلو را نشان داد خب خطی است، در غیر این صورت غیر خطی می باشد.

    پتانسیومتر خطی (B)

    زاویه چرخش این مقاومت ها معمولاً 270 درجه می باشد. ساختمان داخلی این مقاومت ها را در شکل های زیر می بینید.

    شماره گذاری پایه های این مقاومت را در شکل زیر می بینید

    مقاومت های متغییر کشویی یا سیمی

     

    اسم این مقاومت ها به دلیل همون مقاومت داخلشون، اسم گذاری شدند. این مقاومت ها خطی هستند

    مقاومت های متغییر چند طبقه

    این مقاومت ها همون پتانسیومتر هستند که یک محور گردان برای چند مقاومت قرار دادند یعنی محور گردانشون مشترکه. چیز عجیبی هم نداره.

    ولوم (Volume)

    روی بعضی از مقاومت های متغییر یک کلید خاموش/روشن هم نصب میشه، مثل کلید ولوم.

    اینا که تا این جا خوندید همه پتانسیومتر بود، اما رئوستا چیه؟

    رئوستا همون پتانسیومتر هست ولی پتانسیومتر برای کنترل ولتاژ به کار میره ولی رئوستا برای کنترل جریان به کار می رود، مثلاً لامپ.


    مقاومت های متغییر چند دور یا مولتی تِرِن (Multiturn variable Resistor)

      

    این مقاومت ها اولاً خیلی کاربرد دارن، دوماً زاویه چرخش آنها 360 درجه می باشد، یعنی خیلی بیشتر از مقاومت های متغییر معمولی. به این مقاومت های متغییر مقاومت های چند دور می گویند.

     مقاومت تابع حرارت (ترمیستور) (Temperature Dependent Resistor)

    همان طور که از اسمش پیداست تابع گرما می باشد یا به عبارتی دیگر دمای اطرافش (خیلی نزدیک) روی آن اثر می گذارد.

    در دو نوع PTC (ضریب حرارتی مثبت) یا (Positive Temperature Coefficient) و NTC (ضریب حرارتی منفی) یا (Negative Temperature Coefficient).

    PTC یعنی این مقاومت با افزایش دما مقاومت بیشتر می شود و NTC با کافزایش دما مقاومت کم می شود.

    از PTC برای کنترل و تشخیص درجه حرارت یا حفاظت دستگاه های که موتور الکتریکی دارند  استفاده می شوند.

    مقاومت های تابع نور (Light Dependent Resistor) (فتو ریزیستیور) Photo Resistor

    این مقاومت تابع نور می باشد و هرچه قدر نور به آن تابیده شود مقاومت ان تغییر میکند (کم می شود) و با ان ها نیز فتو ریزیستور نیز می گویند.

                      

    حقیقی                                                          فنی

    مقاومت های تابع ولتاژ :

    مقدار اهم این نوع از مقاومت ها با ولتاژ رابطه معکوس دارد. یعنی با افزایش ولتاژ، مقدار اهم آن ها کاهش می یابد. به این نوع از مقاومت ها واریستور ( Varistor ) و همچنین VDR نیز می گویند. VDR از حروف اول کلمات عبارت Voltage Dependent Resistor به معنای مقاومت تابع ولتاژ گرفته شده است. نکته قابل توجه در مورد واریستورها این است که واریستورها به پلاریته ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. در شکل زیر از یک نمونه VDR و علامت اختصاری آن نمایش داده شده است .

                      

    مقاومت تابع میدان مغناطیسی :

    در اثر اعمال میدان مغناطیسی بر این مقاومت ها ، مقدار اهم آنها تغییر می کند. به این مقاومت ها MDR نیز می گویند که این واژه از حروف اول کلمات عبارت Dependent Resistor Magnetic به معنای مقاومت تابع میدان مغناطیسی گرفته شده است . نکته قابل توجه در مورد این مقاومت ها این است که چون در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی با ضریب حرارتی منفی استفاده شده است بنابراین در صورت افزایش دما، مقدار اهم این مقاومت ها کاهش می یابد. در شکل زیر علامت اختصاری MDR نمایش داده شده است .

      

    منبع: IEEE - سایت http://learn.m32.ir/ 


    آخرین ویرایش: پنجشنبه 23 اسفند 1397 09:21 ب.ظ
    ارسال دیدگاه