جلسه دوم

خازن

قطعه اي است که براي ذخيره انرژي الکتريکي (ولتاژ) در مدار استفاده مي شود و با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می شود می توان از آن ها برای ایجاد میدان الکتریکی یکنواخت استفاده کرد. از خازن ها برای صاف کردن سطح ولتاژ مستقیم نیز استفاده می شود. از خازن ها به عنوان فیلتر نیز استفاده می کنند چرا که سیگنال های متناوب را به راحتی عبور می دهند ولی مانع عبور سیگنال های مستقیم می شوند.

خازن را با حرف C که اول کلمه Capacitor می باشد نشان می دهند. ظرفیت خازن بر اساس واحد فاراد می باشد و معیاری برای اندازه گیری توانایی خازن در نگهداری انرژی الکتریکی می باشد.

ظرفیت خازن با توجه به فرمول زیر بدست می آید.

خازن از دو صفحه فلزی موازی (هادی از جنس روی، آلومنیوم، نقره) که در بین صفحات هوا یا عایق (دی الکتریک مانند کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومنیوم، اکسید تانتالیوم) وجود دارد تشکیل شده است.

نکته

ظرفيت خازن بر اساس فاراد مي باشد اما فاراد واحد بزرگی است و به این خاطر از واحد های کوچکتر زیر در ظرفیت های خازن استفاده می شود.

ميلي فاراد	3-^10 فاراد
میکرو فاراد	6-^10 فاراد
نانو فاراد	9-^10 فاراد
پیکو فاراد	12-^10 فاراد

 

يک ميلي فاراد	1000 میکرو فاراد
یک میکرو فاراد	1000 نانو فاراد
یک نانو فاراد	1000 پیکو فاراد

انواع خازن

انواع خازن شامل موارد زیر است.

• الکتروليتي
• عدسي
• سراميکي

خازن سراميکي

معمولترین خازن غیر الکترولیتی می باشد (خازن خشک) که در آن دی الکتریک به کار رفته از جنس سرامیک می باشد.

• ثابت دی الکتریک سرامیک بالاست یعنی عایق بسیار خوبی است و امکان ساخت خازن های کوچک در ظرفیت زیاد را فراهم می کند.
• ظرفیت خازن سرامیکی بالا است و بین 1 میکرو فاراد تا 5 پیکو فاراد می باشد.
• ولتاژ کار خازن های سرامیکی بالا است.

تست بوق خازن با مولتی متر

در حالی که خازن روی بورد است سلکتور مولتی متر را روی بازر قرار دهید و یک تست بوق انجام دهید و اگر صدای بوق شنیده شد خازن خراب شده است.

اندازه گيري ظرفیت خازن سراميکي

در ابتدا خازن سرامیکی را از بورد جدا کنید سپس سلکتور مولتي متر را روي خازن قرار داده و پراب هاي قرمز و سياه را به دو پایه خازن وصل کرده و عددي که مولتي متر نمايش مي دهد را يادداشت کنيد. مشاهده مي شود که ظرفيت خازن برابر 0.13 نانو فاراد بود که اندازه درستي نمي باشد و براي اندازه گيري اين نوع خازن نيز بايد از lc متر استفاده کرد و مولتي متر جوابگو نيست.

نکته

برای صفر کردن مولتی متر دکمه REL را فشار دهید.

خازن عدسی

در کل مانند خازن سرامیکی می باشند. خازن عدسي به شکل زير است.

تست بوق خازن با مولتی متر

در حالی که خازن روی بورد است سلکتور مولتی متر را روی بازر قرار دهید و یک تست بوق انجام دهید و اگر صدای بوق شنیده شد خازن خراب شده است.محاسبه ظرفیت خازن عدسی از روی عدد درج شده روی آن

در اينجا مشاهده مي شود که روي خازن عدد 103 نوشته شده است که بصورت زير ظرفيت خازن عدسي محاسبه مي شود. دو رقم اول را نوشته و به اندازه عدد سوم صفر جلوي دو عدد اول مي گذاريم و بدين ترتيب ظرفيت خازن بر اساس پيکو فاراد بدست مي آيد. بنابراين ظرفيت اين خازن برابر 10000 پيکو فاراد يا 10 نانو فاراد مي باشد.

اندازه گيري ظرفیت خازن عدسی با مولتی متر

براي بدست آوردن ظرفيت خازن با استفاده از مولتي متر در ابتدا خازن را از مدار خارج کنید سپس سلکتور آن را روي خازن قرار داده و پراب هاي قرمز و سياه را به دو پایه خازن وصل کنيد و عدد نمايش داده شده توسط مولتي متر را يادداشت کنيد. در اينجا ظرفيت خازن عدسي 103 برابر 10 نانو فاراد مي باشد.

خازن الکتروليتي

این نوع خازن ها معمولا در رنج میکرو فاراد می باشند. نام دیگر این خازن ها خازن شیمیایی است. بر خلاف خازن های عدسی این خازن ها دارای پایه مثبت و منفی می باشند. مقدار واقعی ولتاژ و ظرفیت قابل تحمل خازن روی آن نوشته شده است. خازن های الکتریکی در دو نوع خازن های آلومنیومی و تانتالیومی ساخته می شود. یکی از کاربرد های فراوان آن در مدار یکسوساز دیودی به عنوان فیلتر می باشد.

به شکل زير توجه کنيد.

خازن الکتروليتي داراي پلاريته مثبت و منفي مي باشد. دقت کنيد که براي اتصال خازن روي بورد قبل از لحيم کاري سري از خازن که پلاريته منفي دارد در جاي درست خود قرار بگيرد.

اگر به شکل زير دقت کنيد روي خازن الکترولیتی نواري با رنگ روشن با علامت صفر روي خازن الکتروليتي وحود دارد که نشان دهنده اين است که اين طرف خازن پلاريته منفي دارد و پایه مربوط به قطب منفي خازن مشخص مي شود.

براي اتصال خازن روي بورد به شکل زير دقت کنيد.

دقت کنيد که پلاريته منفي روي بورد با يک نيم دايره سياه مشخص مي شود. براي نصب خازن پلاريته منفي مشخص شده روي بدنه خازن الکتروليتي را با پلاريته منفي مشخص شده روي بورد تطبيق دهيد سپس خازن را روي بورد لحيم کنيد.

نکته

روي بدنه خازن الکتروليتي دو عدد نوشته شده است.

• ظرفيت خازن الکتروليتي بر حسب ميکرو فاراد
• حداکثر ولتاژي که خازن در خود ذخيره مي کند.

تست بوق خازن با مولتی متر

در حالی که خازن روی بورد است سلکتور مولتی متر را روی بازر قرار دهید و یک تست بوق انجام دهید و اگر صدای بوق شنیده شد خازن خراب شده است.

اندازه گيري ظرفيت خازن الکتروليتي با مولتي متر

در ابتدا خازن را از مدار خارج کنید سپس سلکتور مولتي متر را روي خازن بگذاريد سپس پراب قرمز را به يک پايه خازن و پراب منفي را به پايه ديگر خازن وصل کنيد. عددي را که مولتي متر نمايش مي دهد يادداشت کنيد. اما عددي که نمايش داده مي شود عدد درستي نيست چون از آنجايي که مدار مولتي متر توانايي محاسبه مقدار خازن هاي الکتروليتي که بر حسب ميکرو فاراد هستند را ندارد ار دستگاه ديگري به نام lc متر استفاده مي شود.

 

اندازه گيري ولتاژ خازن با مولتي متر

برای اندازه گیری ولتاژ دو سر خازن روی بورد، لازم است خازن با بارهای الکتریکی پر شود بنابراین مدار باید روشن باشد و ولتاژ به خازن برسد سپس سلکتور مولتی متر را روی ولتاژ مستقیم قرار دهید و پراب قرمز را به قطب مثبت خازن و پراب مشکی را به قطب منفی خازن وصل کنید (اگر پراب ها را برعکس کنید اتفاقی نمی افتد فقط عدد مولتی متر منفی می شود) سپس عدد مولتی متر را بخوانید.

نکته

دقت کنید به هیچ عنوان بعد از خاموش شدن مدار (برای مثال خاموش کردن پاور کامپیوتر) پایه های خازن را لمس نکنید یا اشتباها بین پایه های خازن اتصال کوتاه نشود چرا که خازن بعد از خاموش شدن مدار پر از ولتاژ می باشد و دقایقی طول می کشد این ولتاژ را از دست بدهد.

انواع تست هاي خازن

• تست ظاهری

   

   

   

  • سياه رنگ شدن خازن
  • تکه اي از خازن خراشيده شود.
  • باد کردن و ترکيدن
• تست با lc متر براي خازن هاي الکتروليت و سراميکي
• تست حرارت که در هنگامي که قطعه در مدار قرار دارد و مدار روشن است اگر قطعه داغ باشد (دست خود را روي خازن بگذاريد) نشان از نشتي خازن مي باشد.
• از تست حرارت براي تست ic هم استفاده مي شود.
• با يک تست بوق مي توان فهميد که خازن سالم است يا خراب می باشد. مولتي متر را روي بازر قرار دهيد و پراب هاي قرمز و سياه را به خازن وصل کنيد اگر مولتي متر بوق ممتد کشيد نشان دهنده خرابي خازن مي باشد يعني لايه عايق يا بخشي از خازن خراب شده است.
• تست بوق که خازن نبايد بوق بزند.

ديود

دیود یک قطعه الکتریکی می باشد که جریان الکتریکی را تنها در یک جهت از خود عبور می دهد به عبارتی ساده تر جریان الکتریکی را از یک طرف از خود عبور می دهد ولی از طرف دیگر اجازه عبور هیچ جریانی را نمی دهد. از دیود با نام دریچه هم یاد می شود. از ديود براي يک سو کردن جريان استفاده مي شود. ديود داراي دو بخش آند و کاتد مي باشد. بخش آند بصورت يک مثلت افقي و بخش کاتد بصورت يک خط عمودي کشيده مي شود. آند مثبت يا Positive مي باشد و کاتد منفي يا Negative مي باشد. ديود را با علامت D که حرف اول کلمه Diode می باشد نمايش مي دهند.

مقدار ولتاژی که باعث می شود دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی کند ولتاژ آستانه یا Forward Voltage Drop گفته می شود که چیزی در حدود 0.6 تا 0.7 ولت می باشد اما هنگامی که به دیود ولتاژ معکوس (مثبت به کاتد و منفی به آند) داده می شود جریانی از دیود عبور نخواهد کرد به جز جریان نشتی که مقدار بسیار کمی می باشد و از آن در مدارهای الکتریکی صرف نظر می کنند. دقت کنید که هر دیود یک مقدار آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارد که اگر ولتاژ بیشتر از آن شد دیود می سوزد که به آن ولتاژ آستانه شکست دیود گفته می شود.

هرچه جنس کریستال ساخته شده در دیود از نظر ساختار منظم تر باشد دیود مرغوب تر و جریان نشتی کمتر خواهد بود.

مهم‌ترین کاربرد عملی دیود یکسو کردن جریان متناوب است. در بسیاری از آداپتورها جریان برقی که بوسیله ترانس کاهش پیدا کرده ‌است به کمک یک دیود (یکسو سازی نیم موج)، دو دیود ( در ترانس با ثانویه سه سر ) و با چهار دیود (یکسو سازی تمام موج) انجام می شود . توجه داشته باشید که ولتاز یکسویه پس از این دیود ها، فرکانس ریپل به میزان دو برابر فرکانس متناوب ( در حالت تمام موج ) را دارد و جهت مستقیم شدن کامل ولتاژ بایستی خازن صافی با ولتاژ مجاز، ظرفیت بالا ( با توجه به مقدار جریان مصرفی ) و با رعایت پلاریته و بعد از پل دیود نصب شود.

انواع ديود

شامل موارد زیر است.

• ديود معمولي
• ديود زنر
• دیود LED
• ديود شاتکي
• پل دیود

ديود معمولي

ديود های معمولي بصورت زير هستند.

نوار سفيد رنگ روي ديود مشخص کننده کاتد مي باشد.

تست بوق در دیود

در حالی که دیود روی بورد است از آن تست بوق بگیرید اگر صدای بوق شنیده شد دیود خراب شده است.

تست دیود با مولتی متر

در ابتدا دیود را از مدار جدا کنید.

سلکتور مولتي متر را روي ديود قرار داده و پراب قرمز را به سر آند وصل کرده و پراب مشکي را به سر کاتد (با نوار سفيد روي ديود مشخص شده است) وصل کنيد در اين حالت مولتي متر مقداري را نشان مي دهد.

حال جاي پراب ها را عوض کرده و پراب مشکي را به آند و پراب قرمز را به کاتد ديود وصل کنيد که بايد مولتي متر مقدار بينهايت را بصورت 1 یا 0L نشان دهد يعني ديود جرياني را در جهت عکس از خود عبور نمي دهد.

در کل بصورت زیر عمل می شود.

پابه 1 (آند)	پایه 2 (کاتد)	مقدار مولتی متر
پراب قرمز	پراب مشکی	عدد
پراب مشکی	پراب قرمز	1 یا 0L

با برقرار شدن اين دو شرط ديود سالم است.

نکته

دقت کنید عدد 1 یا 0L در مولتی متر یعنی اینکه مولتی متر راه نمی دهد و یا نشان دهنده بینهایت می باشد.

ديود زنر

از ديود زنر براي تثبيت ولتاژ استفاده مي شود. نوار مشکي روي ديود زنر معرف بخش کاتد ديود است. ولتاژ دو سر دیود زنر تقریبا ثابت بوده و تغییر جریان در آن تاثیری ندارد. از این دیود ها در ناحیه شکست معکوس استفاده می شود. ولتاژ شکست این دیود ها را ولتاژ زنر می نامند و آن را با Vz نمایش می دهند. دیود های زنر تجاری با ولتاژ شکست 2.4 ولت تا 200 ولت ساخته می شوند.

چون دیود زنر باید بصورت معکوس بایاس شود کاتد آن به قطب مثبت منبع ولتاژ و آند آن به قطب منفی منبع ولتاژ وصل می شود، در این صورت جهت جریان از کاتد به آند خواهد بود.

تست بوق در دیود

در حالی که دیود روی بورد است از آن تست بوق بگیرید اگر صدای بوق شنیده شد دیود خراب شده است.

تست دیود زنر

در ابتدا دیود را از بورد جدا کنید. سلکتور مولتي متر را روي ديود قرار داده و پراب قرمز را به آند و پراب مشکي را به کاتد وصل کنيد در اينصورت مولتي متر مقدار عددي را نشان مي دهد يا به اصطلاح راه مي دهد.

حال جاي پراب ها را عوض کنيد و پراب مشکي را به سر آند بزنيد و پراب قرمز را به سر کاتد وصل کنيد در اینصورت مولتي متر مقدار 0L يا 1 (بينهايت) را نشان مي دهد.

در کل بصورت زیر عمل می شود.

پابه 1 (آند)	پایه 2 (کاتد)	مقدار مولتی متر
پراب قرمز	پراب مشکی	عدد
پراب مشکی	پراب قرمز	1 یا 0L

نکته

دقت کنيد که روي بورد جهت آند و کاتد براي ديود نمايش داده شده است.

دیود LED

دیود های LED دقیقا مانند دیود های معمولی هستند و بصورت مستقیم بایاس می شوند یعنی قطب مثبت منبع تغذیه به آند و قطب منفی آن به کاتد وصل می شود.

تست دیود LED

برای تست دیود LED آن را از مدار خارج کرده و پراب قرمز را به سر آند و پراب قرمز را به سر کاتد وصل کنید سپس دیود LED باید روشن شود. دقت کنید اگر جای پراب ها را عوض کنید مولتی متر باید مقدار 1 یا 0L (بینهایت) را نشان دهد.

ديود شاتکي

یک دیود نیمه هادی با افت ولتاژ پایین در حالت بایاس مستقیم و سرعت کلید زنی بسیار بالا می باشد. در دیود های معمولی هنگام عبور جریان الکتریکی مقدار افت ولتاژ در حدود 0.6 تا 1.7 ولت می باشد در حالی که در دیود شاتکی افت ولتاژ در حدود 0.15 تا 0.45 ولت می باشد. ديود شاتکی ترکيب دو ديود معمولي مي باشد.

ديود شاتکي بصورت زير است.

ملاحظه می شود که طرح پایه های آند و کاتد دیود شاتکی معمولا روی آن کشیده می شود.

تست بوق در دیود شاتکی

براي تست ديود شاتکی روي مدار با تست بوق، سلکتور مولتی متر را روی بازر قرار دهید سپس پراب ها را یکی یکی به پایه های دیود وصل کرده و اگر بوق زد ديود خراب است.

تست دیود شاتکی

در ابتدا دیود شاتکی را از مدار خارج کنید سپس سلکتور مولتي متر را روي ديود قرار داده و پراب قرمز را به پایه 1 (آند) و پراب مشکي را به پایه 2 (کاتد) وصل کنيد که در اين حالت مولتي متر مقداري عددي را نشان مي دهد.

جاي پراب هاي قرمز و مشکي را عوض کنيد و پراب قرمز را به پایه 2 (کاتد) قرار داده و پراب مشکي را به پایه 1 (آند) وصل کنید که در اين حالت مولتي متر راه نمي دهد و مقدار 0L يا 1 (بينهايت) را نشان مي دهد.

پراب مشکي را به پایه 2 (کاتد) و پراب قرمز را به پایه 3 (آند) وصل کنيد که در اين حالت مولتي متر راه مي دهد و مقدار عددي را نشان مي دهد.

حال جاي پراب ها را عوض کنيد و پراب قرمز را به پایه 2 (کاتد) و پراب مشکي را به پایه 3 (آند) وصل کنید که در اين حالت مولتي متر راه نمي دهد و مقدار بي نهايت نشان داده مي شود.

در کل بصورت زیر عمل می شود.

پابه 1 (آند)	پایه 2 (کاتد)	پایه 3 (آند)	مقدار مولتی متر
پراب قرمز	پراب مشکی		عدد
پراب مشکی	پراب قرمز		1 یا 0L
	پراب مشکی	پراب قرمز	عدد
	پراب قرمز	پراب مشکی	1 یا 0L

اگر اين شرط ها برقرار باشد ديود شاتکي سالم است.

پل ديود

مداری است که با تغییر دادن پلاریته تغذیه ورودی آن، پلاریته خروجی تغییر نمی کند و معمولا برای یکسو سازی جریان متناوب و بدست آوردن جریان مستقیم تمام موج استفاده می شود.

نکته

مي دانيم که ديود جريان متناوب (AC) را یکسو مي کند و قسمت منفي نمودار سينوسي جريان زمان يا ولتاژ زمان را حذف مي کند یعنی بصورت کامل جریان یکسو نمی شود یا به اصلاح نیم موج می گویند.

ولي پل ديود جریان یا ولتاژ را کاملا یکسو مي کند و فاصله سينوس ها را از بين مي برد و يک جريان يا ولتاژ کاملا یکسو داريم یا به اصطلاح تمام موج می گویند.

سپس می توان با استفاده از یک خازن بعد از پل دیود یک جریان یا ولتاژ صاف (DC) ایجاد کرد.

مدار پل ديود روي بورد به صورت زير است.

پل دیود دارای 4 پایه می باشد. اتصال دو سر کاتدی تشکیل پلاریته مثبت و اتصال دو سر آندی تشکیل پلاریته منفی را می دهند.

پل دیود می تواند به جای یک دیود چهار پایه از ترکیب 4 دیود معمولی ایجاد شود.

و نمای پشت بورد پل دیود با 4 دیود معمولی بصورت زیر است.

تست پل ديود (ترکیب 4 دیود) بوسيله تست بوق

سلکتور مولتي متر را روي بازر قرار داده اگر پراب های قرمز و منفی به دو پایه ای که در آند مشترک هستند وصل شوند مولتی متر بايد بوق ممتد بزند که نشان دهنده اتصال دو پایه آندي هستند. (خروجي منفی) و اگر پراب های قرمز و منفی به دو پایه ای که در کاتد مشترک هستند وصل شوند مولتی متر بايد بوق ممتد بزند که نشان دهنده اتصال دو پایه کاتدی هستند. (خروجي مثبت)

• در اتصال پراب های قرمز و منفی به پایه های دیگر که در آند و کاتد مشترک نیستند نباید صدای بوق شنیده شود.

تست پل ديود 4 پایه روي بورد بوسيله تست بوق

پل ديود بصورت ديود شاتکر 4 پايه مي باشد که دو پايه وسط برق متناوب يا شهري اتصال دارد و پايه هاي کناري پلاريته + و – هستند و در تست بوق نبايد نسبت به همديگر بوق بزنند.

نکته

در تست ظاهري ديود نبايد دچار خراشيدگي باشد.

بازر

از بازر براي تست کابل يا سيم يا مسير استفاده مي شود. سلکتور مولتي متر را روي بازر قرار دهيد و پراب هاي قرمز و مشکي را به دو سر سيم يا مسير زده و اکر مولتي متر بوق ممتد زد کابل يا سيم سالم است و مسير بدون قطعي مي باشد.

مقاومت هاي متغير

مقاومت NTC

مقاومت متغيري است که با دما نسبت عکس دارد. به دو شکل آبي و سياه روي بورد وجود دارند. در تست بوق اگر بوق ممتد کشيد يعني سالم است.

مقاومت PTC

مقاومت متغيري است که با دما نسبت مستقيم دارد.

پتانسيومتر

که سه پايه دارد و مقاومت متغير مکانيکي مي باشد مانند پيچ تغیير ولوم صدا در اسپيکر

LDR

مقاومتي که با نور تغيير مي کند.

سلف

سلف یا القاگر قطعه ای است که از یک سیم پیچ و هسته مغناطیسی تشکیل شده است. وظیفه سلف مقاومت در برابر تغییر جریان الکتریکی می باشد و با L نمايش داده مي شود و واحد آن هانري مي باشد که مقدار آن با مولتي متر قابل اندازه گيري نيست و با lc متر اندازه گيري مي شود.

وقتی که جریان از سیم پیچ عبور می کند انرژی بصورت میدان مغناطیسی در سیم پیچ ذخیره می شود. زمانی که شدت جریان الکتریکی تغییر می کند میدان مغناطیسی ولتاژی را در هادی القا می کند و این ولتاژ مانع از تغییر شدت جریان در سیم پیچ می شود. معمولا هسته سلف از آهن می باشد

تست بوق سلف

تست سلف روي بورد و تست بوق است و اگر بوق ممتد زده شد سلف سالم است و اگر با اهم متر اندازه گيري شود نبايد مقدار کمتر از 100 اهم نشان داده شود.

ترانسفورماتور

وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را به وسیلۀ دو یا چند سیم ‌پیچ و از طریق القای الکتریکی از یک مدار به مداری دیگر منتقل می‌کند. به این صورت که جریان جاری در مدار اول (اولیۀ ترانسفورماتور) موجب به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم‌ پیچ اول می‌شود، این میدان مغناطیسی به نوبۀ خود موجب به وجود آمدن یک ولتاژ در مدار دوم می‌شود که با اضافه کردن یک بار به مدار دوم این ولتاژ می‌تواند به ایجاد یک جریان ثانویه بینجامد.

ولتاژ القا شده در ثانویه V2 و ولتاژ دو سر سیم ‌پیچ اولیه V1 دارای یک نسبت با یکدیگرند که به طور آرمانی برابر نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به سیم ‌پیچ اولیه ‌است

از ترانس براي سه کار استفاده مي شود

• ترانس کاهنده (دور N1 کمتر از N2)
• ترانس افزاينده (دور N1 بيشتر از N2)
• ترانس يک به يک (N1 برابر N2)

نکته

سيم پيچ براي ولتاژ و جريان DC مثل يک سيم معمولي عمل مي کند.

نکته

روش تست سلامت ترانس تنها از طریق اوسیلوسکوپ صورت می گیرد که نیاز به توضیح بسیاری دارد و البته با اوهمتر هم تا حدودی می توان سلامت ترانس را چک کرد ،به این صورت که رنج سلکتور اوهم متر را روی بوق بازر می گذاریم و اگر پراپ ها را بر روی پایه های کنار هم بگذاریم باید بوق بزند .

نکته

براي روشن شدن پاور بدون استفاده از مادربورد سيم هاي مشکي و سبز کنار هم را اتصال کوتاه داده مي شود و پاور روشن مي شود.

منبع www.bia2store.com