آشنایی با قطعات الکترونیک صنعتی و کاربرد آن‌ها

آشنایی با قطعات الکترونیک صنعتی تنها برای متخصصان یا افراد شاغل در این حوزه الزامی نیست؛ بلکه هر فردی می‌تواند با این قطعات یک آشنایی مقدماتی پیدا کند. چرایی این آشنایی بدان جهت است که امروزه تمام تجهیزات و وسایل اطراف ما الکترونیکی هستند و بارها در زمان خرابی یا خرید این تجهیزات، تعاریفی از متخصصان شنیده‌ایم که بدون درک درست آن را تأیید کرده‌ایم. به طور مثال اگر بخواهید در آموزش نصب دزدگیر اماکن شرکت کنید آشنایی با قطعات الکترونیکی می تواند کمک کننده باشد.

مثلاً در زمان خرید یک موبایل فروشنده از مدار یکپارچه موبایل تعریف کرده است یا در زمان خرید موبایل از آی‌سی‌های پردازشگر تعریف کرده است؛ لذا خواندن این مقاله و آشنایی با قطعات الکترونیک صنعتی راهگشا برای شما خواهد بود.

قطعه الکترونیک صنعتی چیست و چه اهمیتی دارد؟

قطعات الکترونیک صنعتی همان اجزای کوچکی هستند که در دستگاه‌ها و سیستم‌های صنعتی استفاده می‌شوند و به آن‌ها کمک می‌کنند تا درست کار کنند. این قطعات شامل ترانزیستورها، دیودها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و میکروکنترلرها هستند که هر کدام وظیفه خاصی دارند، مثل کنترل جریان برق، ذخیره انرژی یا حفاظت از دستگاه‌ها در برابر خرابی‌های احتمالی.

اهمیت این قطعات در صنایع مختلف بسیار بالاست. مثلاً در صنعت خودروسازی، رباتیک، تولید برق، و ارتباطات، بدون این قطعات، عملکرد صحیح دستگاه‌ها ممکن نیست. این قطعات باعث می‌شوند دستگاه‌ها با دقت بیشتر و بدون خرابی‌های مکرر کار کنند و نیاز به تعمیرات کمتری داشته باشند.

مهم ترین دلایل اهمیت قطعات الکترونیکی صنعتی شامل:

• افزایش کارایی و سرعت کارها
• کاهش هزینه‌ها
• ایمنی بیشتر
• افزایش طول عمر دستگاه‌ها

انواع قطعات در الکترونیک صنعتی

انواع قطعات تخصصی در الکترونیک صنعتی عبارت اند از:

• انواع نیمه‌هادی‌ها: تنظیم و سوئیچینگ جریان در مدارهای قدرت.

• آی جی بی تی (IGBT): سوئیچینگ سریع جریان‌های بالا.

• ماژول تریستور (دوبل تریستور): سوئیچینگ توان بالا.

• ماژول دیود (دوبل دیود): یکسوسازی پایدار جریان.

• تریستور و دیود دیسکی-کابلی: سوئیچینگ و یکسوسازی سریع.

• پل دیود (تک‌فاز و سه‌فاز): یکسوسازی جریان‌های فاز.

• درایور آی جی بی تی: کنترل عملکرد آی جی بی تی.

• انواع خازن‌های صنعتی: تثبیت جریان در مدار.

• انواع فیوزهای صنعتی: حفاظت در برابر جریان‌های غیرعادی.

• برد اینورتر: تبدیل جریان DC به AC.

• فن‌های صنعتی AC و DC: خنک‌سازی مدارها.

• ولوم و پتانسیومتر: تنظیم دقیق مقاومت و جریان.

تعریف قطعات الکترونیکی فعال (active) 

در اولین قدم از آشنایی با قطعات الکترونیکی صنعتی به معرفی قطعات الکترونیکی فعال (active) می‌رسیم. اصولاً دو نوع قطعه الکترونیکی صنعتی داریم

• قطعه الکترونیکی فعال
• قطعه الکترونیکی غیرفعال

قطعه الکترونیکی فعال قطعه‌ای است که برای عملکرد نیازمند انرژی بیرونی است؛ یعنی کارکرد این قطعه با الکتریسیته امکان‌پذیر می‌شود. این قطعات باید به منبع برق DC متصل شده تا بتوانند فعالیت کنند. در تعریف دیگر به قطعاتی که برای عملکرد نیاز به ولتاژ دارند، قطعات الکترونیکی فعال گفته می‌شود.

معرفی قطعات الکترونیکی فعال (active) 

از انواع قطعات الکترونیک صنعتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دیود
• ترانزیستور
• تریستور
• لوله خلأ
• آی‌سی‌ها
• منابع تغذیه

ازآنجاکه این مقاله آشنایی با قطعات الکترونیکی صنعتی است، سه قطعه‌ای که در صنعت بیشتر استفاده می‌شود نام برده و درباره کارکرد آن صحبت می‌شود.

برای ثبت نام در دوره آموزش نصب دوربین مداربسته آموزشگاه سفیر قرن همین حالا اقدام کنید.

تعریف ترانزیستور

یکی از قطعاتی که در آشنایی با قطعات الکترونیکی صنعتی باید به آن پرداخته شود، ترانزیستور است. ترانزیستور (transistor)  قطعه‌ای حیاتی در مدار الکترونیکی است؛ قطعه‌ای پرکاربرد که از مواد نیمه‌هادی مانند سیلیکون، گالیوم و ژرمانیوم ساخته می‌شود.

تراشه ترانزیستور از سه‌پایه ساخته شده که عبارت است از:

پایه امیتر: امیتر به معنای گسیل‌کننده است. ابعاد ترانزیستور مربوط به این پایه است و کار آن گسیل کردن الکترون برای تقویت شدت جریان است. علامت E بر پایه بیانگر پایه امیتر است.
پایه بیس: این پایه کمی حالت ذوب شدگی دارد و قسمت میانی ترانزیستور است. کار آن انتقال الکترون از پایه امیتر به کلکتور است. نماد پایه بیس علامت B است.
پایه کلکتور: در پایه کلکتور انرژی زیادی تلف می‌شود؛ برای همین پایه بزرگتر از پایه‌های دیگر و در سمت راست ساخته می‌شود. با علامت C این نماد نشان داده می‌شود. کار کلکتور جمع‌آوری و دریافت حامل‌های اکثریت (الکترون) است.

کاربرد ترانزیستور

آشنایی با قطعات الکترونیک صنعتی بدون آنکه کاربرد آ‌‌ن‌ها را بدانیم بی‌فایده است. برای ترانزیستور 4 کاربرد اساسی نوشته شده است؛ این 4 کاربرد عبارت است از:

تقویت‌کننده

اطراف ما مملو از سیگنال‌های صوتی رادیویی و دیجیتالی است. کار ترانزیستور کنترل و تقویت سیگنال‌های ضعیف است.

سوئیچینگ

امروزه کامپیوترهای مدرن در یک میلیاردیم ثانیه باید یک سیگنال را قطع و وصل کنند. برای این کار نیاز به ترانزیستورهای مخصوص است. هرچند همه ترانزیستورها نمی‌توانند در کامپیوترهای مدرن به‌کارگیری شوند؛ اما یکی از کاربردهای ترانزیستور قطع و وصل کردن سیگنال است که به این کار سوئیچ‌کردن گفته می‌شود.

حسگر

یکی از انواع ترانزیستور، فتوترانزیستور است. فتوترانزیستورها با حس کردن نور سیگنال الکترونیکی را کنترل می‌کنند. بیس این ترانزیستور نسبت به ترانزیستورهای معمولی بزرگتر است. به‌طورکلی ترانزیستورها به نور حساس هستند؛ اما طراحی فتو ترانزیستور به‌گونه‌ای است که اگر مقدار کمی نور هم بتابد این ترانزیستورها می‌توانند اطلاعات را جمع‌آوری کنند.

نمایش

ترانزیستورها عملکرد ویژه‌ای در نمایشگرهای OLED و LED دارند. تکنولوژی نمایشگرهای موبایل به دلیل ساخت ترانزیستورهای مخصوص است.

دیگر دوره های آموزشگاه سفیر قرن: دوره آموزش سانترال

تعریف دیود

در زمان طراحی مدار، گاهی افراد متخصص نیاز دارند تا جریان الکتریکی تنها از یک جهت عبور کند، در این صورت نیاز است از یک قطعه به نام دیود استفاده شود. در سال‌های اولیه اختراع دیود به آن دریچه می‌گفتند، زیرا دیود مانند یک دریچه است که تنها اجازه می‌دهد سیال تنها از یک سمت جریان پیدا کند و مانع حرکت از جهت مخالف می‌شود. اینکه دیود چگونه کار می‌کند باید به شکل پیوند پایه‌های دیود دقت کرد. دیود از دو پایه آند و کاتد تشکیل شده است. برای اینکه دیود کار کند باید شما ولتاژ را به جهت درست دیود متصل کنید، یعنی مثبت را آند و منفی را به کاتد متصل کنید. برای ممانعت از جریان ورودی نیز باید ولتاژ را به جهت مخالف وصل کنید؛ یعنی مثبت به کاتد و منفی به آند متصل شود.

کاربرد دیود

دیود کاربردهای متفاوتی در قطعات الکترونیکی دارد که مهم‌ترین آن یکسوسازی جریان و تبدیل برق AC به DC  است.

تعریف لوله‌های خلاء

لوله خلأ یا لوله الکترونی جزء مهمی از مدارهای الکتریکی است. ساختار فیزیکی لوله خلأ یک محفظه شیشه‌ای بوده که دارای چند الکترود است. مهم‌ترین این الکترودها آند و کاتد است که الکترون بین آنها در جریان خلأ حرکت می‌کند. در واقع محفظه استوانه‌ای آند است و رشته سیم داخل آن نقش آند را بازی می‌کند و فضای بین آند و کاتد یک فضای خلأ مانند است. لوله‌های خلأ قبل از ترانزیستور ساخته شدند و اولین نسل آن دیود نام گرفتند.

لوله خلأ انواع مختلفی دارد که عبارت است از:

• دیود یا لامپ دوقطبی
• ترایود یا لامپ سه‌قطبی
• تترود یا لامپ چهار قطبی
• پنتود یا لامپ پنج‌قطبی

کاربرد لوله های خلاء

همان‌طور که اشاره شد لوله خلأ قبل از ترانزیستور تولید شده است. اولین‌بار نمونه‌ای از لوله خلأ در سال 1875 اختراع شد که فوتیوب نام داشت؛ کار این اختراع انتقال الکترون بود. با گذشت زمان محققین توانستند این اختراع را هر روز تکمیل‌تر کرده و از آن استفاده بهینه کنند. به شکلی که تلویزیون‌های نسل قدیم با یک لامپ خلأ کار می‌کرد که سوختن آن موجب خاموش شدن تلویزیون می‌شد. کار لامپ خلأ در تلویزیون تقویت سیگنال و امواج تلویزیونی بود کاری که بعداً ترانزیستورها انجام دادند و صفحه‌نمایش‌های LED و LCD ساخته شدند.

با وجود ترانزیستورها دیگر استفاده از لوله خلأ کمتر شد تا اینکه محققان نانو لامپ خلأ را اختراع کردند. امروزه محققان ناسا و پنتاگون به‌واسطه اینکه حرکت الکترون درون ترانزیستور به‌آرامی انجام می‌شود و در فضا تشعشع بسیار زیاد است ناچار شدند مجدد دست به دامان لامپ خلأ شوند. نانو لامپ خلأ ضمن اینکه سرعت بهتری نسبت به ترانزیستور دارد، به‌واسطه تنگستن تشعشع کمتری دریافت کرده و عملکرد بهتری در فضا دارد.

برای شرکت در دوره آموزش نصب درب اتوماتیک آموزشگاه سفیر قرن، با ما تماس بگیرید.

تعریف یکسوکننده‌های تحت کنترل سیلیکون

تریستور نام دیگر یکسوکننده‌های تحت کنترل سیلیکون است که اولین‌بار در سال 1958 میلادی توسط کمپانی جنرال الکتریک تولید شد. این قطعه با نام  Silicone Controlled Restifier و با علامت اختصاری SCR معرفی می‌شود. قطعه الکترونیکی قدرت تریستور یک افزاره چهار لایه است که دارای سه‌پایه آند، کاتد و گیت است. روی پایه آند علامت A پایه کاتد علامت K و روی بیس گیت حرف G حک شده است. برای عملکرد تریستور باید آند و کاتد به مدار قدرت متصل شده و گیت به مدار کنترل وصل می‌شود.

کاربرد یکسوکننده‌های تحت کنترل سیلیکون

همان‌طور که از نام یکسوکننده تحت کنترل مشخص است کاربرد این قطعه الکتریکی برای کنترل کردن ولتاژ در مدار است. بسیاری از متخصصان تریستور را قطعه‌ای مشابه با دیود می‌دانند با این تفاوت که دیود عمل تقویت‌کننده نیز دارد، اما تریستور تنها می‌تواند جریان را کنترل کند. در حقیقت تریستور تنها در حالت کلید‌زنی می‌تواند عمل کند.

باید این مطلب را نیز بیان کرد که یکسان‌سازها سیلیکونی شباهت به رله دارند و مانند رله که جریان را قطع و وصل می‌کنند، تریستور نیز برای جریان‌های بزرگ ولتاژ عمل می‌کند. منتها این تفاوت وجود دارد که که رله در زمان قطع و وصل کردن مدار ایجاد صدا و جرقه می‌کند، اما تریستور این کار را بدون صدا انجام می‌دهد.

در واقع کاربرد تریستور یا یکسوکننده تحت کنترل در مدارهایی است که قدرت جریان در آن مدار بالا بوده و برای کنترل جریان متناوب از تریستور استفاده می‌شود.

تعریف قطعات الکترونیکی غیرفعال (passive)

نمی‌شود مقاله درباره آشنایی با قطعات الکتریکی نوشت و درباره قطعات پسیو مطلب ننوشت. اگر در معرفی قطعات الکترونیکی اکتیو نیاز به انرژی ملاک واقع شد، در قطعات پسیو عدم نیاز به انرژی ملاک تعریف است. قطعه الکترونیکی PASSIVE قطعه‌ای است که برای عملکرد نیاز به انرژی الکتریکی ندارد. این قطعات در هر دستگاهی می‌توانند کار کنند و عملکرد متفاوتی از خود نشان دهند.

تفاوت دیگری که قطعات پسیو و اکتیو با یکدیگر دارند، عدم کنترل، تقویت یا غیرفعال‌کردن یک سیگنال الکتریکی توسط قطعات پسیو است، کاری که قطعات اکتیو انجام می‌دادند.

معرفی قطعات الکترونیکی غیرفعال (passive)

در معرفی قطعات الکترونیک غیرفعال (passive) باید به قطعات زیر اشاره کرد:

• مقاومت
• خازن
• مدار مجتمع

در ادامه به معرفی این قطعات پرداخته و کاربرد آنها را با هم مرور می‌کنیم.

دیگر دوره های آموزشگاه سفیر قرن: کلاس آموزش نصب آنتن مرکزی

تعریف مقاومت

رزیستور نام دیگر مقاومت است. شکل ظاهری مقاومت یک جسم استوانه‌ای یا مکعبی شکل است که بر روی دوپایه قرار می‌گیرد. مقاومت الکترونیکی در انواع مختلف وجود دارد که عبارت است از:

• مقاومت کربنی
• مقاومت سیمی
• مقاومت لایه‌ای

کاربرد مقاومت

اگر مقالات را درباره کاربرد قطعات الکترونیک صنعتی را بخوانیم، شاید برای هیچ قطعه‌ای مانند مقاومت الکتریکی کاربرد نوشته نشده است؛ زیرا همه وسایل الکتریکی دارای یک قطعه، به نام مقاومت الکتریکی هستند.

رزیستور به این دلیل در مدار الکتریکی استفاده می‌شود که جریان بالای الکتریکی را گرفته و آن را به‌صورت گرما کاهش دهد. اگر مقاومت به کار گرفته نشود، این احتمال وجود دارد که ولتاژ بالا وارد قطعات شده و آنها را دچار خرابی کند. به‌طورکلی چهار عملکرد برای مقاومت الکتریکی می‌توان بیان کرد؛ این عملکردها عبارت است از:

• جریان عبوری از مدار را محدود می‌کند.
• در بخش‌های مختلف مدار، ولتاژ را تنظیم می‌کند.
• جریان بالا را به شکل گرما و حرارت پخش می‌کند.
• بهره الکتریکی یا GAIN را تنظیم می‌کند.
• ثابت زمانی در مدارهای مختلف را تنظیم می‌کند.

مقاومت در تمام کیت‌های الکتریکی، تکنولوژی‌های دیجیتالی و حتی در کامپیوترهای خانگی وجود دارد. اصولاً هیچ دستگاه الکتریکی بدون داشتن مقاومت امکان عملکرد ندارد.

تعریف خازن

نام دیگر این قطعه الکتریکی انباره است. انباره یا Capcitor کار ذخیره‌سازی بار و انرژی الکتریکی را برعهده دارد. البته هر انباره به مقدار ظرفیت خازنی می‌تواند بار یا انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کند. ظرفیت خازنی طبق فرمول زیر محاسبه می‌شود.

در این فرمول C برابر با ظرفیت خازنی، Q معادل بار الکتریکی و V معادل اختلاف پتانسیل بین دو سر خازن است. نگهداری بار الکتریکی در خازن به این صورت است که خازن از دو صفحه فلزی تشکیل شده است که بین این دو صفحه فاصله وجود دارد. به این دلیل که اگر صفحات دارای تماس باشند، عملاً الکتریسیته از بین آن دو صفحه عبور می‌کند و امکان نگهداری به صفر می‌رسد؛ برای همین بین این دو صفحه با ماده‌ای پر می‌شود که به آن «دی‌الکتریک» می‌گویند. دی‌الکتریک یک ماده نارسانا است که اجازه نمی‌دهد جریان از بین دو صفحه خازن عبور کند. در حالت معمول دی‌الکتریک هواست، اما هرچه ماده عایق‌تر است ظرفیت خازن نیز بالاتر خواهد رفت. دو طرف خازن دوپایه خازن قرار می‌گیرد که هرچه اختلاف پتانسیل این دوپایه بالاتر است ظرفیت خازن کمتر خواهد بود.

کاربرد خازن

اصولاً در آشنایی با قطعات الکتریکی صنعتی پسیو باید به گستردگی آنها اعتراف کرد. خازن نیز مانند مقاومت الکتریکی کاربرد بالایی داشته و هر کیت الکتریکی یا قطعه دیجیتالی برای کارکرد خود نیازمند خازن است.

• کار نویزگیری را انجام می‌دهد.
• اگر در یک مدار به شکل موازی بسته شود، می‌تواند به بای‌پس فرکانس کمک کند.
• خازن می‌تواند مانند فیلتر عمل کرده و شاخصه‌های جریان را اصلاح می‌کند.
• اگر در سیستم انتقال قدرت به‌کارگیری شود می‌تواند ولتاژ جریان برق را تثبیت کند.

تعریف مدار مجتمع (IC)

Integrated circuit که به آن آی‌سی یا مدار مجتمع گفته می‌شود یک قطعه الکتریکی است که از مجموعه‌ای مدار تشکیل شده است. برای ساخت چنین مجموعه‌ای بر روی یک لایه‌نازک از سیلیسیم که ویفر سیلیکون نام دارد، لایه‌لایه مجموعه‌ای از مدارها روی‌هم قرار می‌گیرند. ساخت این قطعات در اتاق‌های خاص به نام CLEANROOM یا اتاق تمیز انجام می‌شود.

کاربرد مدار مجتمع (IC)

وظیفه IC در هر مدار الکتریکی متفاوت است و این به دلیل ورودی و خروجی متغیری است که در آی‌سی وجود دارد. هر آی‌سی بسته به نوع ورودی و پردازشی که انجام می‌دهد، خروجی خاصی ارائه می‌دهد. در گوشی موبایل آی‌سی‌های خاصی وجود دارد که عبارت است از:

آی‌سی CPU: درون گوشی موبایل وصل است و تمام اطلاعات و پردازش مربوط به این آی‌سی است.

آی‌سی RAM: کار نگه‌داری حافظه کوتاه‌مدت را انجام می‌دهد.

آی‌سی FLASH: اطلاعات گوشی روی این آی‌سی ضبط می‌شود.

کلام پایان

یکی از مهمترین الزامات هر تکنسین در امور الکترونیک آشنایی با قطعات الکترونیک صنعتی است. عدم چنین مهارتی موجب خسارات بزرگی می‌شود. مثلاً فرض کنید یک تعمیرکار موبایل نتواند میزان ظرفیت آی‌سی را تشخیص دهد یا یک تکنسین مدار صنعتی نتواند میزان ظرفیت خازن را محاسبه کند. نداشتن این دانش کار را بسیار سخت و حتی غیرممکن خواهد کرد. 

آموزشگاه سفیر قرن با دانش و آگاهی از چنین مهارتی تصمیم گرفته است برای علاقه‌مندان به الکترونیک کلاس آشنایی با قطعات الکترونیک صنعتی را دایر کند؛ اگر شما نیز به الکترونیک و تعمیر وسایل برقی علاقه دارید می‌توانید با کارشناسان ما تماس گرفته و نحوه شرکت در کلاس را سؤال کنید. همچنین دوره آموزش نصب دزدگیر اماکن و منازل هم در آموزشگاه سفیر قرن برگزار می شود که علاقه مندان می توانند شرکت کنند.