تاریخچه الکترونیک

الکترونیک علم مطالعه ی عبور جریان الکتریکی از مواد مختلف - مانند نیمه هادی‌ها, مقاومت‌ها, القاگرها و خازن‌ها - و آثار آن است. الکترونیک همچنین به عنوان شاخه‌ای از فیزیک نظری شناخته می‌شود. طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی برای حل مشکلات عملی, قسمتی از مباحث موجود در مهندسی الکترونیک و را تشکیل می‌دهد.

در برخی موارد مطالعه المان‌های جدید نیمه‌هادی و فن‌آوری‌‌ها نزدیک به آن, شاخه‌ای از فیزیک در نظر گرفته می‌شود. این مقاله بیشتر به مفاهیم مهندسی الکترونیک می‌پردازد.

ارتباطات الکترونیک بین موسسات تجاری چیز تازه‌ای نیست، بلکه سالها به شکل تبادل الکترونیکی اطلاعات (EDI=Dlectronic Data Interchange) که توسط شبکه‌های (VAN=value added networks) پشتیبانی می‌شدند و از طریق خطوط تلفن اختصاصی عمل می‌کردند، وجود داشته است.

غالباً به منظور جابجایی الکترونیکی اسناد تجاری مرسوم (فاکتور و ...) استفاده می‌شود. در واقع منظور از EDI تجارت بدون کاغذ می‌باشد. تعریفی که برای EDI ارایه شده است چنین است: «انتقال اطلاعات تجاری سازماندهی شده توسط استانداردهای اطلاع‌رسانی مورد توافق از یک سیستم کامپیوتری به سیستم کامپیوتری دیگر از طریق تجهیزات الکترونیکی». ارایه توضیح مختصری درباره این تعریف، به درک موضوع کمک قابل توجهی خواهد کرد.

 منظور از «اطلاعات تجاری سازماندهی شده» استفاده از روشی دقیق، قابل فهم و مورد قبول برای جمع‌آوری اطلاعات است. این قبیل اطلاعات شامل: کد کالا، قیمت پایه، محل تحویل کالا و سایر مواردی می‌باشد که یک سفارش خرید یا یک صورتحساب را تشکیل می‌دهد. صورتحسابهای دو شرکت مختلف، معمولاً با هم تفاوت دارند. ممکن است جای قرار گرفتن اسم مشتری و یا آدرس او تفاوت داشته باشند و یا تاریخ به شکلهای مختلفی نوشته شود. عبارت «استانداردهای اطلاع‌رسانی مورد توافق» بیان می‌کند که اختلافهای موجود بین صورتحسابها با تعیین یک روش مورد توافق و ثابت برای ارایه اطلاعات به حداقل خواهد رسید. تاکنون تلاشهای گسترده‌ای برای تدوین این استانداردها در سطح بین‌المللی انجام شده است.

  مختصری بر سیستم‌ها و مدارهای الکترونیکی

مدارهای الکترونیکی برای ایفا کردن وظایف مختلفی استفاده می‌شوند. کاربردهای اصلی مدارهای الکترونیکی عبارتند از:

1) کنترل و پردازش داده‌ها

2) تبدیل و توزیع توان الکتریکی

هر ردی این کاربردها با ایجاد و آشکارسازی میدان الکترومغناطیسی و جریان الکتریکی سرو کار دارند. گرچه از انرژی الکتریکی در سال‌های انتهایی قرن 19 برای انتقال پیام به وسیله تلگراف و تلفن استفاده می‌شد اما بیشتر پیشرفت‌های مربوط به علم الکترونیک پس از ساخت رادیو شکل گرفت. در یک نگاه ساده, یک سیستم الکترونیکی را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد:

    * ورودی‌: حسگرهای الکترونیکی و مکانیکی (یا مبدل‌های انرژی) . این تجهیزات سیگنال‌ها یا اطلاعات را از محیط خارج دریافت کرده و سپس آنها را به جریان, ولتاژ یا سیگنال‌های دیجیتال تبدیل می‌کنند.

    * پردازشگر سیگنال: این مدارها در واقع وظیفه اداره کردن, تفسیر کردن و تبدیل سیگنال‌های ورودی برای استفاده آنها در کاربرد مناسب را بر عهده دارند. معمولاً در این بخش پردازش سیگنال‌های مرکب بر عهده پردازشگر سیگنال‌های دیجیتال است.

    * خروجی: فعال کننده‌ها یا دیگر تجهیزات (مانند مبدل‌های انرژی) که سیگنال‌های ولتاژ یا جریان را به صورت خروجی مناسب در خواهند آورد (برای مثال با ایفای یک وظیفه فیزیکی مانند چرخاندن یک موتور).

برای مثال یک تلویزیون دارای هر سه بخش بالا است. ورودی تلویزیون سیگنال‌های پراکنده شده را دریافت کرده (به وسیله یک آنتن یا کابل) و آنها را به ولتاژ و جریان مناسب برای کار دیگر تجهیزات تبدیل می‌کند. پردازشگر سیگنال پس از دریافت داده‌ها از ورودی اطلاعات مورد نیاز مانند میزان روشنایی, رنگ و صدا را از آن استخراج می‌کند. در نهایت قسمت خروجی این اطلاعات را دویاره به صورت فیزیکی در خواهد آورد این کار به وسیله یک لامپ اشعه کاتدیک و یک بلندگوی آهنربایی انجام خواهد شد.

  انواع مدارها

مدارهای آنالوگ

بیشتر دستگاه‌های الکترونیکی آنالوگ مانند رادیو از تعدادی مدار اساسی تشکیل شده‌اند. مدارهای آنالوگ بر خلاف مدارهای دیجیتال از یک دامنه مداوم ولتاژ استفاده می‌کنند. تعداد مدارهای مختلف آنالوگ بسیار زیاد است به دلیل که یک مدار آنالوگ می‌تواند از یک مدار تشکیل شده از یک قطعه تا یک مدار متشکل از هزاران قطعه مختلف باشد.

مدارهای آنالوگ مدارهای خطی نیز می‌نامند گرچه از بسیاری از عوامل غیر خطی مانند آشکارسازها, تلفیق‌کننده‌ها و ... در آنها استفاده می‌شود. به عنوان مثال‌های خوب برای مدارهای آنالوگ می‌توان از تقویت کننده‌های ترانزیستوری یا لامپ خلاء, تقویت کننده‌های عملیاتی و نوسان‌سازها نام برد.

امروزه برخی از مدارهای آنالوگ از المان‌های دیجیتال و یا حتی ریزپردازنده‌ها برای بهبود عملکرد مدار استفاده می‌کنند. این مدارهای معمولا مدارهای «سیگنال مرکب» می‌نامند. برخی موارد ممکن است تشخیص مدارهای آنالوگ از دیجیتال سخت باشد چراکه در برخی از مدارها از هر دو نوع عناصر خطی و غیر خطی استفاده شده است.

مدارهای دیجیتال

مدارهای دیجیتال مدارهایی هستند که بر پایه چند سطح ولتاژ مجزا طراحی شده‌اند. مدارهای دیجیتال رایج‌ترین مثال برای معرفی سیستم‌های جبر بول هستند و اصول پایه همه رایانه‌های دیجیتال را تشکیل می‌دهند. در بیشتر موارد تعداد حالت‌های ولتاژ در یک مدار دیجیتال دوتا هستند که با بالا (High) و پایین (Low) نمایش داده می‌شوند. که در این حالت ولتاژ پایین ولتاژی نزدیک به صفر و ولتاژ بالا ولتاژی غیر صفر است که با توجه به نوع تغذیه متفاوت است.

رایانه‌ها, ساعت‌های الکترونیکی و کنترل کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر (PLC) بر پایه مدارهای دیجیتال ساخته می‌شوند.

 

دیود

دیود ها :

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

فلش جهت جریان در مدار الکتریکی را نشان میدهد.

دیوید ها در مدار های الکتریکی کاربرد های فراوانی دارد به عنوان مثال Rectifier Diode برای تبدیل سیگنال AC به سیگنال DC استفاده میشوند . 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 میشوند :

 

• دیود زنر : در مدار های الکتریکی به عنوان تنظیم کننده ولتاژ به کار میرود.

 

• دیود نوری : نوعی مبدل انرژی الکتریکی به انرژی نور میباشد.

 

• دیود حساس به نور : نوعی مبدل انرژی نور به انرژی به انرژی الکتریکی میباشد. از همین خاصیت این قطعات الکترونیک در سلول های خورشیدی استفاده میشوند.

خازن الکتریکی

خازن الکتریکی :

دسته دوم قطعات الکترونیک ، خازن های الکتریکی هستند که برای ذخیره سازی بار الکتریکی استفاده میشود. معمولا این ها در کنار مقاومت های الکتریکی در مدار های الکتریکی استفاده میشود 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 میکند . 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 میتواند روی برد مدارچاپی مونتاژ شود.

واحد اندازه گیری خازن ، فاراد F ، است و 1F مقدار بسیار ارزشمند و بالایی از ظرفیت خازنی میباشد.

بنابراین برای نشان دادن مقدار خازن الکتریکی از پیشوند های کوچک کننده استفاده میشود. 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 میشوند 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 میشوند 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 میشود . 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 میگردد.

انواع مقاومت

انواع مقاومت

مقاومت ثابت : این نوع از مقامت ها مقدار ثابتی دارند!!! و در مدار مقدارشون تغییر نمیکنه.

مقاومت متغیر : این نوع از مقاومت ها در مدار مقدار مقاومتشون بسته به نوع مقاومت(مقاومت ها انواع مختلفی دارند) ممکن است در اثر تغییر ولتاژ ، جریان ، نور محیط  ، توسط خودمون و… مقدار مقاومتشون تغییر کنه.

مقاومت الکتریکی چیست؟

مقاومت الکتریکی چیست؟به مقاومتی که الکترون ها در مسیر حرکت خود در جسمی رسانا با آن مواجه اند، مقاومت الکتریکی می گویند.

به عبارت دیگر در مدار جریان الکتریسیته، الکترون ها با ذرات مثبت درون جسم رسانا مواجه می شوند  و مقاومتی به نام مقاومت الکتریکی بین آن ها ایجاد می گردد که سرعت الکترون را کم کرده و انرژی جنبشی آن را می گیرد.

واحد مقاومت الکتریکی چیست؟

مقاومت الکتریکی را با R  نشان داده و واحد یا یکای آن اهم نام دارد و به وسیله دستگاهی به نام اهم سنج اندازه گیری می شود.

قانون اهم چیست؟

دانشمندی به نام زیمون اهم با انجام آزمایشاتی روی مدارهای الکتریکی به قانونی ثابت در مقاومت الکتریکی پی برد که به نام خودش، قانون اهم نامیده می شود.

بر اساس قانون اهم، مقاومت الکتریکی برابر است با نسبت اختلاف پتانسیل رسانا به شدت جریانی که از آن می گذرد.

اهم بیان کرد که اگر دمای رسانا تغییر نکند، این نسبت همواره ثابت است.

فرمول قانون اهم:

با توجه به قانون اهم، می توان برای محاسبه مقاومت الکتریکی از فرمول زیر استفاده کرد:

R: مقاومت الکتریکی

V: اختلاف پتانسیل

I: شدت جریان

عوامل موثر بر مقاومت الکتریکی کدام اند؟

میزان مقاومت الکتریکی در یک مدار به عوامل زیر وابسته است:

• جنس رسانا
• مقاومت ویژه رسانا
• دما
• طول سیم
• سطح مقطع سیم

رابطه جنس رسانا و مقاومت الکتریکی:

مهمترین عامل در میزان بروز مقاومت الکتریکی، جنس رسانا است. اگر چه فلزات بهترین رسانا هستند ولی باز هم رسانای صد در صد محسوب نمی شوند و در هنگام عبور جریان الکتریسیته مقداری مقاومت بروز می کند. هر چه میزان ناخالصی فلزات بیشتر باشد، مقدار بروز مقاومت الکتریکی بیشتر است.

بهترین رساناها کدام اند؟

نقره، مس، طلا، آلومینیم و آهن بهترین فلزات رسانا هستند که به ترتیب کم ترین میزان مقاومت الکتریکی را دارند.

تعریف مقاومت ویژه رسانا:

به مقاومت سیمی به طول یک متر و سطح مقطع یک متر مربع، مقاومت ویژه می گویند.

میزان مقاومت ویژه به جنس رساناو دمای آن بستگی دارد و در رساناهای مختلف متفاوت است.

رابطه دما و مقاومت الکتریکی:

بین افزایش دما و مقاومت الکتریکی چه رابطه ای وجود دارد؟

همان طور که می دانیم، افزایش دما میزان جنبش ذرات ماده را افزایش می دهد. از این رو در دمای بالا احتمال برخورد الکترون ها با ذرات مثبت رسانا بیشتر می شود و پیامد آن افزایش مقاومت الکتریکی است. بالعکس با کاهش دما، میزان مقاومت الکتریکی کاهش می یابد.

با توجه به همین اصل در دستگاه های کامپیوتری از فن جهت وزش باد و خنک کرن استفاده می شود.

رابطه طول سیم و مقاومت الکتریکی:

میان میزان مقاومت الکتریکی و طول سیم رسانا رابطه ای مستقیم وجود دارد.بدیهی است که هر چه طول سیم رسانا بیشتر باشد، الکترون ها با تعداد اتم های بیشتری در مسیر خود برخورد می کنند و مقاومت بیشتری به وجود می آید.

رابطه سطح مقطع سیم و مقاومت الکتریکی:

میان میزان مقاومت الکتریکی و مساحت قاعده سیم، رابطه معکوس وجود دارد یعنی هر چه سیم نازک تر باشد، الکترون ها فضای کمتری برای عبور دارند. در نتیجه برخورد الکترونی بیشتر و مقاومت بیشتری پدیدار می شود.

بنابراین هر چه سطح مقطع سیم بیشتر باشد، مقاومت الکتریکی کم تر است.

مثلا اگر سیمی را با دستگاهی بکشیم و طولش را دوبرابر کنیم، مقاومت الکتریکی آن سیم ۴ برابر می شود چرا که با کشیدن سیم، طولش افزایش یافته ولی سطح مقطع آن نصف شده است.

الکترونیک چیست؟

الکترونیک چیست؟

الکترونیک یه علم میشه گفت جدید هستش که با توجه به جدید بودنش سرعتی فراتر از دیگر علوم داشته( از لحاظ پیشرفت).علم الکترونیک به برسی قطعات الکترونیک, کاربرد های اونا در صنعت و زندگی روزمره میپردازه. با توجه به شناخت تمام قطعات و نحوه عملکرد اونا ما میتونیم مدارهای مختلفی بسازیم که به دنبال اون دستگاههای جدید و پیشرفته به وجود میان. مثل همین کامپیوتر! 
در الکترونیک ما چند تا تعریف داریم که لازم میدونم که اونا رو بگم: 
1- تعریف ولتاژ 
ولتاژ رو اسمشو حتما شنیدید! ولتاژ به طور عامیانه تعداد الکترون های موجود در یک سیم رو میگن, اما تعریف علمیش میشه عاملی که باعث به وجود آمدن جریان الکتریکی میشه! با حرف لاتین v هم علامت گذاری میشه 
2- جریان الکتریکی یا آمپر 
آمپر یا شدت جریان عبارت است از سرعت عبور الکترون ها از سیم! تعریف علمیش میشه: به یک کولن الکتریسیته که از یک نقطه از سیم عبور میکنند یک آمپر میگیم و با حرف i هم مشخص میشه 
3- توان یا وات 
وات با ولت فرق میکنه بیشتر کسانی رو که من میبینم(عوام) اشباها ولت را با وات یکی میدونند که این اشتباست! وات یا همان توان عبارت است از مقدار کاری که دستگاه میتونه انجام بده- به طور عامیانه همون انرژی یا (زور) بهش میگن با حرف لاتین p هم مشخصسش میکنن! 
4-مقاومت الکتریکی 
مقاومت الکتریکی همون طور که از اسمش پیداست عبارت است از مخالفت در برابر عبور جریان الکتریکی! همه عناصر طبیعت یه مقاومتی دارنئ که عایق ها دارای بیشترین مقاومت هستند و رسانا ها دارای کمترین مقاومت مقاومت را با اهم نشان میدهند 
رابطه بین مقاومت الکتریکی با ولتاژ الکتریکی و جریان الکتریکی رو قانون اهم میگن که بنیادی ترین قانون در رشته برق هست! 

r=v/i

از رابطه فوق تمام مسایل مداری حل و فصل میشن!