تریستور (SCR)چيست؟

این قطعه (تریستور)  به عنوان کلید به کار میرود. کلیدی که حرکت مکانیکی ندارد درنتیجه عمر آن طولانی تر است.
تریستور دارای سه پایه به نامهای (آندa) (کاتدk) و (گیتg) میباشد.
پایه های آند وکاتد در واقع دو سر یک کلید هستند و پایه ی گیت هم نقش شستی کلید را دارد که با زدن آن جریان الکتریکی قطع و وصل می شود.تریستور فقط از یک سو میتواند جریان الکتریکی را هدایت کند. یعنی آند همیشه باید به طرف مثبت وکاتد به طرف منفی باشد.
باید به این نکته توجه کرد که اگر تریستور در ولتاژ AC به کار برده شود فقط نیم سیکل را عبور میدهد.این قطعه در واقع کلیدی است که فقط در جریان DC دقیقآ مثل کلید معمولی عمل میکند و در جریان های AC مثل کلید معمولی عمل نمیکند.
اگر پایه ی گیت را با یک مقا ومت یک لحظه به پایه ی آند وصل کنیم تریستور مثل کلید بسته عمل میکند (روشن می شود) و بعد از جدا کردن پایه ی گیت از مقاومتی که طرف دیگر آن به آند خورده بود تریستور همچنان روشن خواهد ماند.
تریستور یک قطعه چهار لایه P-N-P-N است که مطابق شکل دارای پایه سومی به نام گیت
می باشد. یک تریستور 2000V‌ ، 300A بطور نمونه دارای یک برش سیلیکونی به قطر mm 30
و ضخامت 0.7mm است
تریستور را در این شرایط می توان به صورت اتصال سری سه دیود در نظر گرفت که مانع هدایت جریان در هر دو جهت می شوند . مشخصه معکوس یعنی حالتی که کاتود ، مثبت است ،

ولتاژ اعمال شده

از ولتاژ شکست پیوند کنترل مرکزی بیشتر نشود ، فقط جریان نشتی عبور خواهد کرد . ولتاژهای شکست مستقیم و معکوس از نظر اندازه مساوی هستند . چون در حالت انسداد معکوس تقریباً همه ولتاژ روی پیوند P-N آنود ظاهر می شود ، پیوند P-N کاتود در ولتاژی حدود10V‌می شکند . هنگامی در جهت مستقیم شکست اتفاق می افتد ،‌ جریان لایه مرکزی P توسط الکترون های کاتود خنثی می شود و قطعه مانند یک دیود در حال رسانایی عمل می کند که دارای دو پیوند با افت ولتاژ مستقیم دو برابر یک دیود است . برای این که تریستور به حالت روشن رفته و در آن حالت باقی بماند ،‌ جریان آنود باید به سطح جریان تثبیت کننده برسد و از جریان نگهدارنده کمتر نشود . معمولاً جریان نگهدارنده است ،‌اما هر دو جریان نگهدارنده کمتر نشود . معمولاً جریان تثبیت کننده دو برابر جریان نگهدارنده است ، اما هر دو جریان مقدار کمی دارند و کمتر از یک درصد مقدار نامی در بار کامل می باشند  .

مشخصه بایاس معکوس تریستور:

مشخصه معکوس یعنی حالتی که کاتود ، مثبت است ، تا زمانی که ولتاژ اعمال شده از ولتاژ شکست پیوند کنترل مرکزی بیشتر نشود ، فقط جریان نشتی عبور خواهد کرد . ولتاژهای شکست مستقیم و معکوس از نظر اندازه مساوی هستند . چون در حالت انسداد معکوس تقریباً همه ولتاژ روی پیوند P-N آنود ظاهر می شود ، پیوند P-N کاتود در ولتاژی حدود10V‌می شکند . هنگامی در جهت مستقیم شکست اتفاق می افتد ،‌ جریان لایه مرکزی P توسط الکترون های کاتود خنثی می شود و قطعه مانند یک دیود در حال رسانایی عمل می کند که دارای دو پیوند با افت ولتاژ مستقیم دو برابر یک دیود است . برای این که تریستور به حالت روشن رفته و در آن حالت باقی بماند ،‌ جریان آنود باید به سطح جریان تثبیت کننده برسد و از جریان نگهدارنده کمتر نشود
معمولاً جریان تثبیت کننده دو برابر جریان نگهدارنده است ، اما هر دو جریان مقدار کمی دارند و کمتر از یک درصد مقدار نامی در بار کامل می باشند  .

 خاموش کردن تریستور:

اگر پایه ی گیت منفی شود تریستور خاموش می شود. برای این کار میتوانیم یک پالس منفی به آن بدهیم. اگر پایه ی گیت را با یک مقا ومت به پایه ی کاتد وصل کنیم تریستور خاموش خواهد شد. در ضمن تریستور حداقل جریانی دارد و اگر جریان از آن حداقل کمتر شود آنگاه نیز تریستور خاموش میشود.
پس اگر تریستور را با دادن پالس مثبت به گیت آن روشن کردیم و سپس پایه ی گیت را جدا کردیم (به هیچ جا وصل نبود) تا زمانی که گیت را منفی نکردیم یا جریان عبوری از
تریستور (آند_ کاتد تریستور) از حداقل کمتر نشده تریستور خاموش نمیشود.{7}
هشدار:
1- هیچگاه نباید ولتاژی که تریستور در آن کار میکند بیش از ولتاژ تعریف شده ی( آند- کاتد) باشد.
2- نباید بیش از جریان تعریف شده ی تریستور از آن جریان عبور داد.
3- جریان گیت نباید از حد مجاز بیشتر شود.{7}
تشخیص پایه های تریستور:
گیت به کاتد در گرایش مستقیم راه می دهد . ودر گرایش معکوس راه نمی دهد و در حالت معمولی آند به کاتد راه نمی دهد . از همین روش برای تشخیص پایه های آن می توان استنفاده کرد .
یعنی دنبال پایه ای می گردیم که مانند یک دیود در حالت گرایش مستقیم عمل کند . در این حالت ترمینال قرمز مولتی متر کاتد و ترمینال مشکی G را نشان می دهد . و پایه باقیمانده آند است .

 

خازن‌های حالت جامد

خازن‌ها یكی از عناصر اصلی در هر مدار الكترونیكی می‌باشند.این قطعات با تنوع بسیار زیاد در نوع، شكل و اندازه،دارای وظایف گوناگونی در قطعات الكترونیكی مختلف هستند.

خازن‌های الكترولیت یكی از انواع مهم خازن‌ها است كه از آن برای انجام وظایفی چون ذخیره موقت الكتریسیته ،فیلترینگ و... استفاده می‌شود. ساختمان این خازن‌ها بسیار ساده است. این خازن‌ها از دو ورقه آلومینیومی‌كه به دور هم پیچیده شده‌اند و یك لایه عایق الكترولیت که میان آنها قرار گرفته ، تشكیل شده است این خازن‌ها علاوه بر مزایای مهم ، دارای معایبی نیز هستند.

خازن‌های الكترولیت معمولا نمی‌توانند شدت جریان بالایی را تحمل كنند. این خازن‌ها دارای مقاومت ظاهری بالایی هستند كه همین امر سبب می‌شود هنگام استفاده از آنها در جریان‌های بالا حرارت زیادی تولید شود.

حرارت بالا می‌تواند سبب بروز تغییرات در ماده الكترولیت شده و علاوه بر ایجاد تغییر در مشخصات الكتریكی خازن باعث نشت و یا باد كردگی خازن شود و ثبات عملكرد آن را از بین ببرد. بعلاوه مقاومت ظاهری این خازن‌ها هنگام كار در فركانس‌های بالا افزایش یافته و همین امر باعث افزایش هرچه بیشتر تلفات توان و در نتیجه افزایش حرارت در آنها می‌گردد.

به دلیل افزایش فركانس و مصرف توان قطعاتی چون پردازنده‌ها، حافظه و كارت‌های توسعه، مشكلات ایجاد شده توسط خازن‌های الكترولیت در كامپیوتر‌ها روز به روز بیشتر می‌شوند. از همین رو طراحان و تولید كنندگان شروع به استفاده از خازن‌های حالت جامد (Solid Capacitor ) در قطعات مختلف كامپیوتر نموده‌اند.

شکل 1: نمونه‌ای از خازن‌های الكترولیت

خازن‌های حالت جامد در حقیقت نوع جدیدی از خازن‌های الكترولیت هستند كه با ارایه تمهیداتی مشكلات موجود در خازن‌های الكترولیت معمولی را برطرف كرده‌اند. ساختمان این دو نوع خازن تا حد زیادی شبیه به هم است. مهمترین تفاوت میان خازن‌های حالت جامد و خازن‌های الكترولیت معمولی ، در ماده الكترولیت به كار رفته در آنها است. ورقه جدا كننده در خازن‌های معمولی از یك صفحه كاغذی كه به ماده الكترولیت آغشته شده است تشكیل شده در حالی كه در خازن‌های حالت جامد ورقه جدا كننده از تركیب ماده الكترولیت با یك پلیمر رسانا تشكیل می‌شود.

خازن‌های حالت جامد تقریبا تمامی ‌مشكلات موجود در خازن‌های الكترولیتی معمولی را برطرف كرده‌اند. این خازن‌ها دارای مقاومت ظاهری كمی‌ در فركانس‌های بالا بوده و به همین دلیل حرارت كمتری را تولید می‌كنند.

ظرفیت خازن‌های حالت جامد با تغییر درجه حرارت تغییر نمی‌كند به همین دلیل می‌توان از آنها در محدوده حرارتی وسیع‌تری استفاده نمود.

این خازن‌ها توانایی كار در جریان‌های بالا را داشته و دارای طول عمر بیشتری نیز می‌باشند. طول عمر متوسط این خازن‌ها بین 60 تا 300 درصد بیش از خازن‌های الكترولیت معمولی است. در این نوع خازن‌ها، مشكلاتی چون بروز نشتی و یا باد كردگی به طور كلی از میان رفته است.

خازن‌های حالت جامد دارای ایمنی بالایی می‌باشند و هنگام استفاده از آن‌ها ثبات سیستم به نحو چشمگیری افزایش می‌یابد. علاوه بر این، این خازن‌ها فاقد مواد آلاینده بوده و زیانی را به محیط زیست وارد نمی‌آورند.

به علت توانایی كار در فركانس‌های بالا، این خازن‌ها برای استفاده در منابع تغذیه سوییچینگ، مانند مدارهای تغذیه پردازنده بر روی مادربردها، ایده آل هستند.مشخصات منحصر به فرد و طول عمر بالای خازن‌های حالت جامد آنها را برای استفاده در سیستم‌هایی كه به طور پیوسته و در مدت زمان طولانی مورد استفاده قرار می‌گیرند مناسب می‌سازد.

شکل 2 : نمونه‌ای از خازن‌های Solid Capacitor

به خاطر مزایای غیر قابل انكار خازن‌های حالت جامد، سازندگان قطعات مختلف الكترونیكی و كامپیوتری، شروع به استفاده گسترده از آنها در محصولات خود نموده‌اند.در این میان شركت GIGABYE به عنوان یكی از بزرگترین تولید كنندگان مادربرد و دیگر سخت افزارهای كامپیوتری در جهان اقدام به ارایه مادربردهایی نموده است كه به طور كامل از خازن‌های حالت جامد استفاده می‌نمایند. در حال حاضر سری مادربردهای DS و DQ این شركت كه بر پایه چیپ ست‌های سری P965 و G965 تولید می‌شوند تماما از این خازن‌ها استفاده می‌كنند.

این مادربردها برای كار به صورت مداوم و برای مدت طولانی ایده‌آل هستند.كافی نت‌ها، گیم نت‌ها و مكان‌هایی كه مدت زمان زیادی از كامپیوترهای خود به صورت مداوم استفاده می‌كنند می‌توانند از مزایای این مادربرد‌ها بهره ببرند.

علاوه بر این به خاطر توانایی این خازن‌ها برای كار در فركانس‌های بالا، مادربرد‌هایی كه از این خازن‌ها استفاده می‌كنند دارای توانایی‌های بالایی در زمینه Overclocking هستند كه همین مساله آنها را برای مشتاقان بازی‌ها و كاربرانی كه می‌خواهند از حداكثر توانایی‌های سیستم خود استفاده كننده مناسب می‌سازد.

 

ارزش و مقدار RMS ( ولتاژ مؤثر)

ارزش و مقدار  RMS  ( ولتاژ مؤثر)

در ولتاژ غير مستقيم ، ولتاژ از صفر شروع و به پيك مثبت مي رسد و دوباره به صفر رسيده و سپس به پيك منفي مي رسد و لذا در بيشتر اوقات ، ولتاژ از مقدار پيك ولتاژ كمتر است . لذا از يك مقدار موثر استفاده مي كنيم كه همان RMS  است . مقدار ولتاژ RMS برابر است با 0.7 ولتاژ پيك

VRMS = 0.7 × Vpeak   and   Vpeak = 1.4 × VRMS

 ارزش يا معيار RMS  يك ارزش موثر ولتاژ يا جريان متغيير مي باشد ، بدين معني كه اين ولتاژ تاثير اصليش در مدار معادل آن مقدار است . بعنوان مثال يك لامپ كه به ولتاژ 6 ولت RMS  متصل شده ، همان مقدار روشنائي را دارد كه اگر به يك ولتاژ 6 ولت مستقيم متصل مي شد .به هر حال نور لامپي كه با ولتاژ 6 ولت RMS  روشن شود ، كمتر است از نور لامپي كه با 6 ولت مستقيم روشن شود . چون ولتاژ موثر 6 ولت غير مستقيم برابر است با 2/4 ولت يعني برابر با 2/4 ولت مستقيم نور مي دهد .

 

بحث ولتاژ مؤثر اين فكر را بوجود مي اورد كه مقدار RMS  نوع ديگري از ميانگين است ولي بخاطر داشته باشيد كه اين مقدار قطعاً ميانگين نيست . در واقع ولتاژ يا جريان ميانگين غير مستقيم ، صفر خواهد بود . چون بخش هاي مثبت و منفي سيگنال هم را خنثي مي كنند و وقتي ميانگين مي گيريم ، ميانگين براببر با صفر خواهد بود . بنابراين ولتاژ RMS  قطعاً يك ولتاژ ميانگين نيست .

اينك اين سوال پيش مي ايد كه يك ولتمتر AC  چه مقداري را نشان مي دهد ، مقدار مؤثر يا مقدار پيك ولتاژ ؟

 

پاسخ اين است كه ولتمترهاي AC  مقدار موثر ولتاژ يا جريان را نشان مي دهند در ولتاژهاي مستقيم هم مقدار مؤثر DC نشانداده مي شود .

 

سؤال ديگري كه مطرح است اين است كه بطور مثال  6 ولت مستقيم دقيقاً چه معنائي دارد ، مقدار مؤثر يا مقدار پيك ولتاژ معني دارد ؟

 

در اين موارد اگر منظور پيك ولتاژ باشد معمولاً قيد مي شود و در غير اينصورت منظور مقدار مؤثر خواهد بود . براي مثال وقتي مي گوئيم 6 ولت AC  به معني 6 ولت مؤثر است كه پيك ولتاژ آن 8/6 ولت است .

 

در ايران ولتاژ 220 ولت براي مصارف عمده الكتريكي مورد استفاده قرار مي گيرد ، اين به معني 220 ولت موثر بوده  و پيك آن حدود 320 ولت است .

سيگنالهاي DC , AC

سيگنالهاي  DC , AC

 AC به معني جريان متناوب و DC  به معني جريان مستقيم مي باشد . اين دو مولفه گاهي به سيگنالهاي الكتريكي ( مثلاً ولتاژ ) هم كه جريان نيستند اطلاق مي شود . بنابراين سيگنالهاي الكتريكي جريان يا ولتاژي هستند كه منتقل كننده اطلاعات ( كه معمولا ولتاژ ميباشد ) هستند .

 

جريان متناوب AC

 

 سيگنالهاي متناوب در يك مسير منتشر ميشوند و سپس تغيير مسير مي دهند و اين عمل دائماً تكرار مي شود . يعني ابتدا يك سيكل مثبت و بعد يك سيكل منفي و به همين ترتيب تكرار مي شوند .

 

يك ولتاژ  متناوب  دائماً بين مثبت و منفي تغيير ميكند و بصورت موجي تكرار ميشود .

 

به هر تغييرات بين مثبت و منفي ، يك سيكل گفته مي شود و واحد آن هرتز مي باشد . در ايران وسائل الكتريكي با فركانس 50 هرتز كار مي كنند .

 

شكل بالا شكل موج يك منبع تغذيه متناوب است كه به آن موج سينوسي اطلاق مي شود و به شكل پائين از آنجا كه مستقيماً بين مثبت و منفي تغيير مي كند ، شكل موج مثلثي اطلاق مي شود .

 

سيگنالهاي متناوب براي راه اندازي وسائلي از قبيل لامپ ها و گرم كننده ها بكار مي روند ولي اكثر مدارهاي الكتريكي براي كار نياز به يك ولتاژ مستقيم دارند كه در زير به آن اشاره شده است .

 

جريان مستقيم  DC

  

جريان مستقيم هميشه در يك مسير جاري مي شود ( هميشه مثبت و يا هميشه منفي است ) ولي ممكن است ميزان آن كاهش يا افزايش پيدا كند .

 

باتري ها و رگولاتورها ولتاژ مستقيم مي دهند و اين ولتاژ براي مدارهاي الكترونيكي مناسب است . اكثر منابع تغذيه شامل يك تبديل كننده ترانسفورماتوري هستند كه جريان اصلي غير مستقيم را به يك جريان غير مستقيم كم و بي خطر تبديل مي كنند .

 

سپس اين جريان كم و بي خطر توسط مدارات يكسو كننده جريان از غير مستقيم به مستقيم تبديل مي شود . البته اين ولتاژ مستقيم يك ولتاژ متغيير مي باشد و براي مدارهاي الكترونيكي مناسب نيست و لذا براي صاف كردن سطح ولتاژ مستقيم از يك خازن استفاده مي شود تا ولتاژ مستقيم براي مدارات الكترونيكي حساس قابل استفاده شود .

 

در شكل مقابل بالا شكل موج يك ولتاژ مستقيم ثابت و يكنواخت كه از طريق باتري تامين ميشود نشانداده شده است .

 

شكل وسط يك ولتاژ مستقيم با صاف كننده سطح ولتاژ ( خازن )  است كه مناسب بعضي از مدارهاي الكترونيكي مي باشد .و شكل پائين يك ولتاژ مستقيم بدون استفاده از خازن را نشان مي دهد

مشخصات سيگنال هاي الكتريكي

 

 همانطور كه بيان شد ، سيگنالهاي الكتريكي ولتاژ يا جرياني هستند كه انتقال دهنده اطلاعات كه معمولا ولتاژ است ، هستند .

 

در نمودار مقابل مشخصات مختلفي از سيگنال الكتريكي نشان داده شده است . يكي از اين مشخصات فركانس است كه به تعداد سيكل ها در ثانيه اطلاق مي شود .

 

Amplitude  ماكزيمم ولتاژي است كه سيگنال دارد و Peak voltage  نام ديگري براي Amplitude  است .

 

  پيك تو پيك ( Peak-peak voltage ) دو برابر مقدار پيك ولتاژ مي باشد .

 

 دوره تناوب ( Time period )  زماني است كه براي طي شدن يك سيكل كامل نياز است . اين زمان بر حسب ثانيه اندازهگيري مي شود و در زمانهاي خيلي كوتاه از واحد هاي ميكروثانيه هم استفاده مي شود .

 

فركانس ( Frequency   ) به تعداد سيكل ها در هر ثانيه اطلاق مي شود و واحد آن هرتز است . در اندازه گيري فركانس هاي بالا از واحد هاي كيلوهرتز و مگاهرتز نيز استفاده مي شود .

 

در ايران فركانس شبكه برق 50 هرتز است بنابراين دوره تناوب برابر است با 20 ميكروثانيه .

 

1/50 = 0.02s = 20ms.

 

هر كيلو هرتز برابر با هزار هرتز و هر مگاهرتز برابر را يك ميليون هرتز است .

 

1kHz = 1000Hz    و   1MHz = 1000000Hz.

 فركانس  =         

        1             

     و                 

دوره تناوب  =     

        1       

 دوره تناوب         

فركانس

چند دستگاه اندازه گیری

تعریف گالوانومتر :

سته به مقدار جریان اثرهای آن به میزان متفاوت بروز می کنند. بنابر این برای اندازه گیری جریان می توان از هر یک از اثرهای شیمیای ، گرمایی یا مغناطیسی آن استفاده کرد وسایلی که برای اندازه گیری جریان به کار می روند، گالوانومتر نامیده می شود.

گالوانومتر ساده :

ساده ترین نوع گالوانومتر با استفاده از اثر گرمایی جریان ساخته شده است. این گالوانومتر دارای دو سیم نازک است که یکی از سیم ها در دو انتهایش ثابتند. و جریان گذرنده از آن اندازه گیری می شود. سیم نازک و محکم دوم دور محور عقربه پیچیده شده است. وسط سیم کشیده اول را به فنر کشیده ای وصل می کنند که سر دیگرش به بدنه گالوانومتر متصل است.

 

بر اثر جریان ، سیم اول گرم و دراز می شود. رشته سیم که توسط فنر کشیده می شود عقربه گالوانومتر را به اندازه زاویه معینی می چرخاند که بستگی به دراز شدن سیم یعنی شدت جریان الکتریکی دارد. صفحه گالوانومتر برای جریان بر حسب آمپر ، میلی آمپر مدرج می شود. در این صورت گالوانومتر آمپرسنج یا میلی آمپر سنج نامیده می شود.

آمپرسنج برای اندازه گیری جریان:

برای اندازه گیری جریان گالوانومتر یا آمپرسنج باید طوری اتصال داده شود که جریان کل مدار بتواند از آن عبور کند. برای این منظور باید در نقطه ای مدار را قطع و دو انتهایش را به قطب آمپر سنج وصل کرد. به عبارت دیگر آمپرسنج را باید به طوری متوالی در مدار قرار داد. چون جریان حالت ثابت را اندازه می گیریم. اینکه وسیله را به کدام قسمت از مدار وصل کنیم اهمیتی ندارد در صورتیکه در جریانهای متغییر چنین نیست.

ولت سنج برای اندازه گیری ولتاژ :

با استفاده از گالوانومتر نه فقط جریان بلکه ولتاژ را نیز می توان اندازه گرفت. زیرا بنابر قانون اهم این کمیت ها متناسبند. اگر دو کمیت با یکدیگر متناسب باشند با وسیله ای که به طور مناسب مندرج شده باشد می توان هر دو کمیت را اندازه گرفت. مثلاً تاکسی متر که فاصله طی شده را اندازه می گیرد، می توان برحسب کیلومتر مدرج کرد. ولی چون کرایه با فاصله متناسب است، درجات شمارنده را بطور مستقیم به پول پرداختی مدرج می کنند. به طوری که مستقیماً کرایه را نشان می دهد.

 

به همین ترتیب صفحه گالوانومتر را می توان طوری مدرج کرد که بتواند بطور مستقیم هم جریان برحسب آمپر عبور کرده از وسیله و هم ولتاژ دو سر آن را برحسب ولت اندازه بگیرد. بنابر این گالوانومتری که برای جریان مدرج می شود آمپرسنج ، در حالی که وسیله ای که برای ولتاژ مدرج می شود و لت سنج نام دارد .

دستگاه ها ی مرکب :

در حالت کلی اگر جریان I از گالوانومتر عبور کند، باید بین قطب های ورودی و خروجی آن ولتاژ معین U وجود داشته باشد. فرض کنید که مقاومت داخلی گالوانومتر یعنی مقاومت قسمت هایی از آن که جریان از آنها عبور می کند، R باشد (برای گالوانومتر ها با مغناطیس دائمی R مجموع تاب و سیم های رابط است، در حالی که برای گالوانومترهای با سیم افروزشی R مجموع مقاومت سیم گرم شده و رابط هاست).

 

بنابر قانون اهم U=IR می باشد. پس برای یک گالوانومتر معین ، هر مقدار از جریان با مقدار معینی از ولتاژ در دو سر قطب های آن متناظر است. بنابر این جای قرار گرفتن عقربه می تواند هم جریان و هم ولتاژ را نشان دهد. یعنی دستگاه را می توان هم به عنوان آمپرسنج و هم به عنوان ولت سنج مدرج کرد.

 چگونگی قراردادن ولت سنج در مدار :

با استفاده از یک ولت سنج مدرج می توان اختلاف پتاسیل الکتریکی بین هر دو نقطه از مدار را اندازه گرفت. مثلا اگر اختلاف پتاسیل دو سر یک لامپ رشته ای را که از چشمه جریانی تغذیه می کند بخواهید اندازه گیری کنید. باید دو سر ولت سنج را به دو سر لامپ ببندید. به عبارتی ولت سنج جهت سنجش اختلاف پتاسیل (ولتاژ) دو نقطه از مدار یا یک عنصری از مدار بصورت موازی در مداز گذاشته می شود.

 به عبارتی ولتاژ گذرنده از ولت سنج همان ولتاژ تمامی قسمت هایی از مدار است که آرایش موازی با ولت سنج دارد. در صورتیکه در مورد آمپر سنج قرارگیری در مدار بصورت متوالی است. و با اندازه گیری جریان گذرنده از یک تکه از مدار جریان کل مدار را می دهد، که باید با جریان المان مداری اندازه گیری شده ، برابر باشد

مقاومت درونی ولت سنج:

ولت سنج را به جزئی از مدار که ولتاژ دو سر آن باید اندازه گیری شود به طور موازی می بندند. و از این رو جریان معینی ازمدار اصلی از آن می گذرد. پس ازاینکه ولت سنج وصل شد، جریان و ولتاژ درمدار اصلی قدری تغییر می کند. به طوری که حالا مداری متفاوت از رساناها داریم، که شامل رساناهای قبلی و ولت سنج است. مثلا با اتصال ولت سنج با مقاومت Rv به طوری موازی با لامپی که مقاومتش Rb است مقاومت کل مدار بصورت

 

(R= Rb/(1+Rb/Rv خواهد بود. هر چه مقاومت ولت سنج در مقایسه با مقاومت لامپ بزرگتر باشد، اختلاف بین مقاومت ولت سنج باید تا حد امکان بزرگ اختیار شود. برای این منظور یک مقاومت اضافی را که ممکن است مقاومتش به چند هزار اهم برسد، گاهی به طور متوالی به قسمت اندازه گیر ولت سنج می بندند.

مقاومت درونی آمپرسنج :

برخلاف ولت سنج، آمپرسنج همیشه در مدار به طور متوالی بسته می شود اگر مقاومت آمپرسنج Ra و مقاومت مدار Rc باشد، مقاومت کل مدار با آمپرسنج برابر می شود با :

(R=Rc(1+Ra/Rc

بنابر این در صورتیکه مقاومت وسیله در مقایسه با مقاومت مدار کوچک باشد بر طبق رابطه اخیر وسیله مقاومت کل مدار را زیاد تغییر نمی دهند. بنابر این مقاومت آمپرسنج ها را خیلی کوچک انتخاب می کنند (چنددهم یاچندصدم اهم) .

 

 

عناوین دروس تخصصی رشته الکترونیک همراه با اهداف کلی هر درس به شرح زیر می باشد:

دروس تخصصی سال دوم :

۱-- مبانی برق: درک اصول الکتریسیته به منظور فراگیری موضوعات علمی وعملی برق 2- رسم فنی: ترسیم سه نما، مجهول یابی- برش وپرسپکتیو و پلان ساختمان و سیم کشی آپارتمان یک طبقه3- اصول اندازه گیری الکتریکی: آشنایی با دستگاه های اندازه گیری و طریقه استفاده از آنها4- الکترونیک عمومی 1: آشنایی با مبانی الکتریسیته و اصول الکترونیک، شناسایی قطعات والملن های الکترونیکی مدارات دیودی و تقویت کننده های ترانزیستوری5- کارگاه مقدماتی مکانیک: ساخت وسایل فلزی ساده6- کارگاه سیم کشی 1: خواندن نقشه های تاسیسات الکتریکی ساختمانهای کوچک و اجرای آنها7- کارگاه الکترونیک مقدماتی: انجام ترانس پیچی- تهیه مدارچاپی و مونتاژ مدارهای الکترونیکی ساده

8- آزمایشگاه اندازه گیری الکتریکی: شناخت قطعات الکترونیکی و کار برد صحیح دستگاه های اندازه گیری متداول.

دروس تخصصی سال سوم:

 9- مدارهای الکتریکی: تحلیل مدارهای جریان مستقیم و مدار های  RLC در جریان متناوب یک فاز وسه فاز10- الکترونیک عمومی 2: آموزش مدارهای پایه الکترونیک و قطعات الکترونیک صنعتی11- مبانی مخابرات و رادیو: آموزش مبانی مخابرات و گیرنده های رادیویی

12- مبانی دیجیتال: آشنایی با اصول مدار های دیجیتال و تحلیل مدارهای ساده دیجیتالی و کاربرد آنها در دیگر مدارهای الکترونیکی

13- کارگاه الکترونیک عمومی: آموزش مفاهیم عملی و مدار های کاربردی در رشته الکترونیک

14- آزمایشگاه مبانی مخابرات ورادیو: توانایی تعمیر گیرنده های رادیو یک موج- چند موج و تلفن و نصب و راه اندازی سیستم های آنتن مرکزی وتقویت کننده های صوتی(PA)

موتورهای القايی يا آسنكرون ( Induction motors)

كاربرد آسان و ساختمان ساده ، قابليت كنترل آسان ، كنترل از راه دور و مصرف برق كمتر و هزينه نگهداری كمتر باعث شده است كه موتورهای آسنكرون (خصوصاً موتور آسنكرون با روتور قفسه ای) اهميت و كاربرد فراوانی داشته باشد. فهرست زیر با شرح و به صورت تصویری برای دوستان تهیه کرده ام امیدوارم مفید واقع شود.

 

ساختمان موتور آسنكرون

-          روتور قفسه سنجابی

-         روتور سيم پيچی شده

 

موتور آسنكرون با روتور قفسه ای (Squirrel Cage Rotor)

روتور قفسه سنجابی (Squirrel Cage Rotor)

 

مزايای موتور آسنكرون با روتور قفسه ای

معايب موتور آسنكرون با روتور قفسه ای

موارد استفاده و كاربرد موتورهای آسنكرون

 

موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده ( روتور رينگی )

مزايای موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده

معايب موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی شده

موارد استفاده و كاربرد موتورهای آسنكرون  با روتور سيم پيچی شده

مار ماهی الکتریکی

عظمت خلقت نشان از این است که راه علم  و کشفیات انسان بسیار ناچیز بوده و راه مسیر بسیار، ما هنوز در تولید الکتریسیته با مشکلات بسیاری همراه هستیم چطور از یک موجود زنده این مقدار ولتاژ تولید شده آن هم در مواردی حدود یک ساعت ، درعلم نجوم که بسیار فراتر از آن تمامًا حیرت  این مطالب همه و همه نشان از عظمت خداوند است خداوندا ما را در طلب علم یاری فرما..

مار ماهی الکتریکی ضربانهای الکتریکی منحصر بفرد خود را به گونه‌ای شبیه باتری بوجود در می‌آورد که در آن توده‌ای از بشقابک‌ها جریان برق تولید می‌کنند. این ماهی‌ها به‌وسیله توده صفحات الکتریکی (حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰ صفحه) قادر است شوک‌های الکتریکی با ولتاژ ۵۰۰ و جریان یک آمپر تولید کند. اگر چه گزارشها نشان می‌دهد که جانورانی هم وجود دارند که قادرند ولتاژهای بالا تری تولید کنند ولی این موضوع اصلاً مهم نیست چرا که همین مقدار جریان می‌تواند هر جانوری را بی حس و یا از حمله منصرف کند.برای مطالعه بیشتر ادامه مطالب را بخوانید..

كتابهاى فنى برق

 

سیستم خودکار کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور

 

قرائت کنتور و ثبت مصرف برق مشتریان به روشهای متداول کاری است وقت گیر، خسته کننده و توام با خطا که از دغدغه های اصلی هر شرکت توزیع برق به حساب می آید.Automatic Meter Reading) AMR) یا قرائت خودکار کنتور راه کاری است برای حل این معضل. دریک سیستم AMR ایده آل تمامی کنتورهای برق یک شهر از یک مرکز واز راه دور بطور خودکار قرائت می شود و صورتحساب مشتریان نیز بدون خطا وبطور خودکار تولید می گردد. مضاف بر آن، جریان برق مشتریان بدحساب هم از راه دور قطع و وصل می گردد.
چه چیزی بیش از این یک شرکت توزیع برق را به وجد می آورد که بتواند در تمامی ساعات شبانه روز، مصرف برق یکایک مشترکین خود را از راه دور و از یک مرکز از مسیری مطمئن، سریع، گسترده، از پیش نصب وراه اندازی شده و همواره در دسترس قرائت نماید. تکنیک Power Line Carrier) PLC) یا انتقال اطلاعات از طریق جریان برق این امکان را فراهم آورده است.
سیستم AMR ابدائی شرکت پویا از تمامی ویژگیهای پیش گفته برخوردار است. این سیستم با استفاده از شبکه برق شهری اطلاعات کنتور های برق مشترکین را بطور اتوماتیک واز راه دور در زمانهای دلخواه قرائت می کند، صورتحساب بدون خطا تولید می کند و برق مشترکین بد حساب را قطع و وصل می کند.  

مزایای  این سیستم :
• استفاده از شبکه برق شهری جهت انتقال اطلاعات مصرف مشترکین
• کاهش هزینه و سرعت قرائت کنتور با توجه به دردسترس بودن شبکه سیم کشی برق شهری
• از بین بردن خطای قرائت
• قرائت در تمامی ساعات شبانه روز
• امکان اعمال چند تعرفه بر اساس میزان مصرف مشترک در ساعات مختلف
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان پیش فروش برق
• امکان کنترل و بهینه سازی منحنی مصرف
• امکان متعادل سازی بار فازها

قطع شدگى فاز در موتورها و حفاظت

قطع شدگى فاز در موتورها و حفاظت

بررسى قطع شدگى فاز در موتورها و نحوه حفاظت آنها   

- قطعى فاز در موتورهاى انوكسيونى

- بررسى حالت تكفازه شدن موتورها در وضعيت هاي مختلف :

 1 - حالت بار كامل

 2 - حالت بار ناچيز

 3 - در حالت استارت و راه اندازى

- مقايسه قطع شدن فاز در موتورها با روتور سيم پيچى شده و قفسه اى

- روشهاى مختلف حفاظت

 1 – رله تعادل فازها

 2 – رله مولفه منفى جريان زياد لحظه اى

 3 – رله جريان زياد

 4 –رله حرارتى و ..

راهنمای استفاده از کنتور سه تعرفه دیجیتال

- در کنتورهای مکانیکی تعین میزان مصرف برق از طریق نمراتور کنتور وبا کسر عدد فعلی از قبلی به دست می آید و مصرف به دست آمده را کلا مطابق با یک نرخ (ساعات میان باری روز )محاسبه وبهای برق مشترک بدست میاید :

به طور مثال اگر مشترک در24ساعت شبانه روزی 20کیلو وات ساعت  برق مصرف کند (با فرض هر کیلو وات ساعت 200 ریال) مبلغ (400=20×20) ریال می شود

 

                     (كنتور مكانيكى)

 

2- در کنتور دیجیتالی سه تعرفه ،مصرف در 24ساعت شبانه روز به سه بازه زمانی شامل ساعات میان باری (روز) ،ساعات اوج بار(شب) ،وساعات کم باری (آخر شب) تقسیم شده ونرخ هر کدام متفاوت وبه ترتیب با ضرایب 1، 5/2، 25 /0نسبت به نرخ ساعات میان باری مساحبه می گردد

 

             (كنتور ديجيتال)

 

 ساعات بازه زمانی در6ماه اول ودوم سال در جدول زیر می باشد

 

به طور مثال اگر یک مشترک در 24 ساعت شبانه روز 20کیلو وات ساعت برق مصرف کند ودارای کنتور دیجیتالی باشد کنتور مصرف برق فوق را فرضا به سه بخش تقسیم می کند

 مصرف ساعات میان باری (روز ) =10کیلو وات ساعت

مصرف ساعات اوج بار (اول شب ) =  3کیلو وات ساعت

مصرف ساعات کم باری (آخر شب ) =  7 کیلو وات ساعت

ضریب×نرخ×مصرف = بهای برق مصرفی با کنتور دیجیتال

3850= (25/0×200×7) +(5/2×200×3) + (1×200×10) ریال

بهای برق مصرفی این مشترک معادل 3850ریال در یک شبانه روز می باشد

استاندارد پایه های لامپ

 

قانون بقاي بار الكتريكي

يك توپ را با ميله ي پلاستيكي و ديگر را با ميله ي شيشه اي باردار كنيد. سپسپ آنها را به هم بچسبانيد. گاهي دو بار ناپديد مي شوند و همديگر را از بين مي برند.براي بيان اين مساله مي توان از يك قانون رياضي مبني بر اينكه اگر حاصل جمع دو كميت صفر شود يكي از آن دو مثبت و ديگري منفي است، استفاده نمود.طبق قرار داد به ميله ي پلاستيكي بار منفي و به شيشه بار مثبت نسبت داده اند.

بيان ساده اي از قانون بقاي بار

وقتي ميله ي پلاستيكي را با خز مالش مي دهيم ميله بار منفي و خز بار مثبت پيدا مي كند.آزمايش را با دو جسم خنثي شروع مي كنيم، يعني مجموع بار آن دو برابر صفر است. بعد از مالش دادن يكي بار مثبت و ديگري بار منفي مي يابد كه باز هم بار كل برابر صفر مي شود. همچنين وقتي ميله اي بار مثبت بيايد، بار جسم پلاستيكي كه ميله ي شيشه اي را با‌ آن مالش مي دهيم، منفي مي شود.

هيچ كس نمي تواند يكي از اين دو بار(منفي يا مثبت) را خلق كند.، بدون آنكه هم زمان ديگري را نيز توليد كرده باشد در يك چنين فرآيندي ميزان كل بار تغيير نمي كند.اي مطلب بيانگر قانون بقاي بار الكتريكي است. اين قانون همانند قوانين پايستگي جرم و تنرژي، اندازه ي حركت خطي، اندازه ي حركت زاويه اي و ... در فيزيك يك قانون بنيادي است.

مبادله ي بار و قانون بقاي بار الكتريكي

گاهي يك بيان ساده ميان اجسام ممكن است باعث شود كه تعدادي الكترون از يك جسم به جسم ديگر منتقل شود.وقتي ميله ي پلاستيكي را با خز مالش داده مي شود،برخي الكترون ها ازخز به ميله ي پالستيكي منتقل مي شوند.ممكن ايت تعداد الكترو ناهيي كه به ميله ي پلاستيكي منتقل مي شوند، در حدود( 10  ̂ 9)باشد كه ظاهرا زياد است.

تعداد كل الكترون هاي موجود در ميله ي پلاستيكي در حدود (24 ̂ 10) است.

در فلزات بستگي الكترون ها به هسته ضعيف است و الكترون ها مي توانند آزادانه در داخل ماده حركت كنند.چون بار را به راحتي در ميله ي فلزي به هم وصل مي نماييم، هر دو كره خنثي مي شوند. ماده اي كه بار الكتريكي را از خود عبور مي دهد رسانا ناميده مي شود. در جامدات، فقط الكترون ها مي توانند حركت كنند.اما محلول الكتروليت، آب شور يا گاز داخل لامپ فلوئور سانس رساناهاي بسيار خوبي هستند. زيرا حاملين بار مثبت و منفي هر دو تحت تاثير نيروي الكتريكي مي توانند آزادانه حركت كنند. در تمام فرآيند مبادله ي بار و انتقالات اخيرقانون بقاي بار الكتريكي به دقت ملاحظه مي شود. به عبارتي نحوه ي مبادله ب بار توسط قانون بقاي بار صورت مي گيرد. در واكنش هاي شيميايي اين قانون همانند قانون بقاي جرم ظاهر مي شود و واكنش را از نظر الكتريكي مجاز مي دارد كه در طرفين واكنش مجموع با هاي الكتريكي برابر باشند.

خواص بار هاي الكتريسيته

با بررسي خواص بار هاي الكتريكي بهتر به ماهيت ماده پي مي بريم. مثلا اين خاصيت كه بار هاي الكتريكي ممنوع همديگر را مي رانند و بار هاي الكتريكي با نوع مخالف همديگر را مي برايند، اين واقعيت را نشان مي دهد كه درون ماده نيرو هاي الكتريكي موجود است. نيرو هاي پيوستگي بين مولكول هاي اجسام جامد با مايع سبب وجود نيرو هاي جاذبه ي الكتريكي بين بار هاي الكتريكي از نوع مخالف است.

توليد الكتريسيته ي ساكن به وسيله ي مالش

ميدانيد هرگاه شانه  بيا ميله ي پلاستيكي را با لباس خود يا با يك تكه پارچه ي پشمي خشك مالش دهيد، ذره هاي گرد و غباريا خرده هاي كاغذ را جذب مي كند. هم چنين اگر در هواي خشك ، سطح آيينه يا شيشه ي پنجره را با يك تكه پارچه ي خشك تميز كنيد اين پديده اتفاق مي افتد و ذره هاي گرد و غبار معلق در هوا و كركها جدا شده از پارچه به سطح آيينه يا شيشه مي چسبند. به طوري كه پاك كردن سطح آنها از اين ذره ها دشوار است.عاملي كه سبب جذب اي ذرات مي شود جاذبه ي الكتريكي نام داردو اجسامي كه در اثر ملش اين خاصيت را پيدا مي كنند داراي الكتريسيته ي ساكن مي شوند.

خطوط ميدان الكتريكي

به نظر ميرسد نقشه اي كه بتواند جهت و شدت مي دان را در هر نقطه اي نشان دهد ، بسيار مفيد باشد.مايكل فارادي يك ايده براي چنيني نقشه اي ارائه داد و نام آن را خطوط ميدان الكتريكي نهاد. از آنجا كه شدت ميدان الكتريكي برابر نيرو  وارد بر واحد بار مي باشد، لذا گاهي به خطوط ميدان الكتريكي ، خطوط نيرو نيز گفته مي شود.

سنسورهاي آنالوگ

سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند.

در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد .

معمولا خروجي تقويت كننده تفاضلي را به ترانزيستور پوش-پول مي د هند.

سنسور آنالوگ اثر هال

سنسورهاي هال ديجيتال

در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند.