آموزش الکترونیکالکترونیک

مدار چیست؟ آشنایی با مدار های الکتریکی و الکترونیکی

یکی از اولین مواردی که هنگام یادگیری الکترونیک با آن روبرو خواهید شد مفهوم مدار است. این آموزش توضیح می دهد که مدار چیست و همچنین در مورد ولتاژ با جزئیات بیشتر بحث می شود. پیشنهاد میکنم قبل از خواندن ادامه این مطلب، ابتدا مقاله برق چیست را بخوانید.

تصویر یک مدار ساده را در زیر مشاهده میکنید :

آشنایی با مدار های الکترونیک
یک مدار ساده ، شامل یک دکمه ، یک LED و یک مقاومت ، با دو روش مختلف ساخته شده است.

اصول مدار الکترونیک

قبل از ورود به مبحث مدار، بگذارید ابتدا راجع به نحوه کار ولتاژ توضیح کوتاهی بدهیم.

احتمالاً شنیده اید که باتری یا پریز دیواری ولتاژ مشخصی دارد. این یک اندازه گیری از پتانسیل الکتریکی تولید شده توسط باتری یا شبکه ابزار متصل به پریز دیواری است.

تمام آن ولت ها در آنجا نشسته اند و منتظرند شما از آن ها استفاده کنید ، اما یک شرط دارد: برای اینکه برق بتواند هر کاری را انجام دهد ، باید بتواند حرکت کند. این به نوعی مانند یک بادکنک منفجر شده است. اگر گیره آن را جدا کنید ، هوایی وجود دارد که در صورت آزاد شدن می تواند کاری انجام دهد ، اما تا زمانی که آن گیره را خارج نکنید، در واقع هیچ کاری نمی کند.

برای یادگیری کامل آردوینو (برنامه نویسی حرفه ای، ارتباط با اندروید، ساخت ربات) ، روی دوره آموزش آردوینو کلیک کنید.

همچنین اگر میخواهید الکترونیک را با فیلم های آموزشی یاد بگیرید، روی دوره آموزش الکترونیک کلیک کنید.

بر خلاف هوایی که از یک بادکنک خارج می شود ، برق فقط می تواند از طریق موادی مانند سیم مسی که می توانند برق را هدایت کنند جریان داشته باشد . اگر سیم را به باتری یا پریز دیواری وصل کنید (هشدار: ولتاژ پریز دیواری خطرناک است ، این کار را نکنید!) ، مسیری را دنبال خواهید کرد که برق از آن عبور می کند. اما اگر سیم به چیز دیگری متصل نباشد ، برق جایی برای رفتن نخواهد داشت و هنوز هم جابجا نخواهد شد.

نحوه کار مدار الکترونیک

چه چیزی باعث حرکت برق می شود؟ برق می خواهد از ولتاژ بالاتر به ولتاژ پایین تری برسد. این دقیقاً مانند بادکنک است: هوای تحت فشار در بادکنک می خواهد از داخل بادکنک (فشار بیشتر) به خارج از بادکنک (فشار کم) جریان یابد. اگر یک مسیر رسانا بین ولتاژ بالاتر و ولتاژ پایین ایجاد کنید ، برق در آن مسیر جریان می یابد. و اگر چیز مفیدی مانند LED را در آن مسیر قرار دهید ، جریان الکتریسیته جریان خوبی برای شما ایجاد می کند مانند روشن کردن آن LED.

روشن کردن LED با مدار الکترونیکی

بنابراین ، ولتاژ بالاتر و ولتاژ پایین را در کجا می یابید؟ در اینجا نکته ای واقعاً مفید برای دانستن وجود دارد: هر منبع برق دو طرف دارد. این را می توانید روی باتری هایی که در هر دو انتها کلاهک های فلزی دارند یا پریز دیواری خود که دارای دو (یا بیشتر) سوراخ است مشاهده کنید. در باتری ها و سایر منابع ولتاژ DC (جریان مستقیم) ، این ضلع ها (که اغلب پایانه نامیده می شوند) مثبت (یا “+”) و منفی (یا “-“) هستند .

مطلب پیشنهادی:  پروژه اکولایزر (نمایش شدت صدا) با آپ امپ LM358

چرا هر منبع برق دو طرف دارد؟ این به ایده “پتانسیل” بر می گردد و اینکه برای جریان یافتن برق شما به یک اختلاف ولتاژ نیاز دارید. احمقانه به نظر می رسد ، اما شما بدون دو چیز متفاوت نمی توانید تفاوت داشته باشید. در هر منبع تغذیه ، سمت مثبت ولتاژ بالاتری نسبت به سمت منفی خواهد داشت ، دقیقاً همان چیزی که ما می خواهیم. در حقیقت ، هنگامی که ولتاژ را اندازه گیری می کنیم ، معمولاً می گوییم سمت منفی 0 ولت است و با این وجود سمت مثبت ولتاژهای زیادی است که منبع تغذیه می تواند تأمین کند.

منابع الکتریکی مانند پمپ هستند. پمپ ها همیشه دو طرف دارند ، یک خروجی که چیزی را بیرون می اندازد و یک ورودی که چیزی را مکش می کند. باتری ها و ژنراتورها و صفحات خورشیدی به همین روش کار می کنند. برای سمت منفی کار سختی است که همه برق را به سمت خروجی(سمت مثبت) سوق دهد، اما وقتی این برق دستگاه را ترک می کند، خلاء ایجاد می شود که این یعنی سمت منفی باید برق را جایگزین آن کند.

تاکنون چه چیزهایی یاد گرفته ایم؟

  1. ولتاژ بالقوه است ، اما برق برای انجام هر کار مفید نیاز به جریان دارد.
  2. برق برای عبور از ابتدا به انتها به مسیری احتیاج دارد که باید یک رسانای الکتریکی مانند سیم مسی باشد.
  3. برق از یک ولتاژ بالاتر به یک ولتاژ پایین تر جریان خواهد یافت.
  4. منابع ولتاژ DC همیشه دو طرف دارند که مثبت و منفی نامیده می شوند و سمت مثبت ولتاژ بیشتری نسبت به سمت منفی دارد.

ساده ترین مدار !

ما درنهایت آماده هستیم تا برق برای ما کارساز باشد! اگر طرف مثبت یک منبع ولتاژ را وصل کنیم ، از طریق چیزی که کار می کند مانند یک دیود ساطع کننده نور (LED)، به سمت منفی منبع ولتاژ برمی گردیم و این یعنی برق یا جریان، جاری می شود. و می توانیم چیزهایی را در مسیر قرار دهیم که هنگام عبور جریان از طریق آن ها کارهای مفیدی انجام دهند ، مانند LED هایی که روشن می شوند.

ساده ترین مدار الکترونیکی

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

این مسیر دایره ای که همیشه برای جریان یافتن برق و انجام کار مفیدی مورد نیاز است ، مدار نامیده می شود. مدار مسیری است که در همان مکان شروع و متوقف می شود ، دقیقاً همان کاری که ما انجام می دهیم.

برای مشاهده شبیه سازی جریان عبوری از یک مدار ساده بر روی این لینک کلیک کنید. این شبیه سازی برای اجرا نیاز به جاوا دارد.

*بنجامین فرانکلین در ابتدا نوشت که برق از سمت مثبت یک منبع ولتاژ به سمت منفی جریان می یابد. با این حال ، فرانکلین هیچ راهی برای دانستن این موضوع ندارد که الکترون ها در واقع در جهت مخالف جریان داشته باشند- در سطح اتمی ، آن ها از سمت منفی خارج می شوند و به سمت مثبت بازمی گردند. از آنجا که مهندسان صدها سال قبل از کشف حقیقت از فرانکلین پیروی می کردند ، ما هنوز هم از کنوانسیون “اشتباه” استفاده می کنیم. عملاً بیان این جزئیات مهم نیست و تا زمانی که همه از یک قرارداد استفاده می کنند ، همه ما می توانیم مدارهایی درست کنیم که به خوبی کار کنند.

مطلب پیشنهادی:  انواع انتقال برق بیسیم (تکنولوژی شارژ وایرلس)

بار چیست؟

دلیل اینکه می خواهیم مدارهایی بسازیم این است که برق کارهای مفیدی را برای ما انجام می دهد. روش انجام این کار قرار دادن چیزهایی در مدار است که از جریان جاری شده برای روشن شدن ، ایجاد صدا ، اجرای برنامه ها و غیره استفاده می کنند.

به این چیزها بار می گویند ، زیرا آنها منبع تغذیه را “بارگیری می کنند” ، دقیقاً مانند وقتی که چیزی را حمل می کنید “بارگیری می کنید”. به همان روشی که می توانید با وزن بیش از حد بارگیری کنید ، بارگیری بیش از حد منبع تغذیه نیز ممکن است ، که باعث کند شدن جریان جاری شده می شود. اما برخلاف شما ، بارگیری مدار نیز بسیار کم است – این ممکن است باعث جریان زیاد جاری شده شود (تصور کنید اگر وزنی ندارید خیلی سریع حرکت می کنید) ، که می تواند قطعات یا حتی منبع تغذیه شما را بسوزاند.

در آموزش بعدی همه چیز درباره ولتاژ ، جریان و بارها خواهید آموخت: ولتاژ ، جریان ، مقاومت و قانون اهم. اما در حال حاضر ، بیایید در مورد دو مورد خاص از مدار: اتصال کوتاه و مدار باز بیاموزیم. دانستن این موارد در هنگام عیب یابی مدارهای خود بسیار کمک خواهد کرد.

مدار اتصال کوتاه

این کار را نکنید ، اما اگر یک سیم را مستقیماً از سمت مثبت به سمت منفی منبع تغذیه وصل کنید ، چیزی را ایجاد می کنید که اتصال کوتاه نامیده می شود. این یک ایده بسیار بد است.

مدار اتصال کوتاه

به نظر می رسد این بهترین مدار ممکن است ، پس چرا ایده بدی است؟ به یاد داشته باشید که جریان الکتریکی می خواهد از ولتاژ بالاتر به ولتاژ پایین تری برسد و اگر بار را در جریان قرار دهید ، می توانید کار مفیدی مانند روشن کردن یک LED انجام دهید.

اگر بار در جریان داشته باشید ، جریان جاری شده از مدار شما به آنچه دستگاه شما مصرف می کند محدود می شود که معمولاً مقدار بسیار کمی است. با این حال ، اگر چیزی را برای محدود کردن جریان جاری شده قرار ندهید ، چیزی برای کاهش سرعت جریان وجود نخواهد داشت و سعی می کند بی نهایت باشد!

منبع تغذیه شما نمی تواند جریان بی نهایت را تأمین کند ، اما تا آنجا که می تواند تأمین می کند که ممکن است بسیار زیاد باشد. این می تواند باعث سوختن سیم شما ، آسیب رساندن به منبع تغذیه ، تخلیه باتری یا سایر موارد هیجان انگیز شود. بیشتر اوقات منبع تغذیه شما نوعی مکانیسم ایمنی در آن تعبیه شده است تا در صورت اتصال کوتاه حداکثر جریان را محدود کند ، اما نه همیشه. این دلیل می شود که در همه خانه ها و ساختمان ها قطع کننده مدار وجود دارد تا از بروز آتش سوزی در صورت اتصال کوتاه در جایی از سیم کشی جلوگیری کند.

یک مشکل  باعث می شود که به طور تصادفی جریان زیادی از طریق بخشی از مدار شما جریان یابد و باعث سوختن قطعه شود. این کاملاً اتصال کوتاه نیست ، اما نزدیک به آن می باشد. این امر اغلب هنگامی اتفاق می افتد که از مقدار مقاومت نادرست استفاده کنید ، که جریان زیادی را از طریق یک جز دیگر مانند LED عبور می دهد.

مطلب پیشنهادی:  طراحی ترانسفورماتور برای مدار تغذیه SMPS

ایجاد اتصال کوتاه و جرقه در مدار

خط پایین : اگر متوجه شدید که همه چیز به طور ناگهانی گرم می شود یا قسمتی از آن ناگهان می سوزد ، فوراً برق را خاموش کرده و به دنبال اتصال کوتاه احتمالی باشید.

مدار باز

نقطه مقابل اتصال کوتاه ، مدار باز است. این یک مدار است که حلقه به طور کامل متصل نیست (و بنابراین در واقع این یک مدار نیست).

مدار باز الکترونیک چیست؟

برخلاف اتصال کوتاه فوق ، توسط این “مدار” هیچ آسیبی نخواهد دید ، اما مدار شما نیز کار نخواهد کرد. اگر در مدارهای جدید تازه وارد هستید ، یافتن محل وقفه اغلب دشوار خواهد بود ، خصوصاً اگر از تخته مدار استفاده می کنید که همه هادی ها پنهان هستند.

اگر مدار شما کار نمی کند ، به احتمال زیاد علت آن مدار باز است. این معمولاً به دلیل خرابی اتصال یا شل شدن سیم است. (اتصال کوتاه می تواند تمام برق را از بقیه مدار شما بدزدد ، بنابراین حتماً بدنبال آن باشید.)

نکته: اگر به راحتی نمی توانید محل باز بودن مدار خود را پیدا کنید ، یک مولتی متر می تواند ابزار بسیار مفیدی باشد. می توانید آن را بر روی ولت تنظیم کرده و برای اندازه گیری در نقاط مختلف مدار خود استفاده کنید و در نهایت نقطه ای را پیدا کنید که ولتاژ از آن عبور نمی کند.

بعد از مدار الکترونیک، چه چیزی را بخوانم؟

حالا ابتدایی ترین چیزها را در مورد مدار می دانید. در ادامه ، با مدارهای پیچیده تری روبرو خواهید شد که دارای چندین حلقه و بسیاری از اجزای الکترونیکی دیگر هستند. اما همه مدارها ، هرچقدر هم پیچیده باشند ، از همان قوانینی پیروی می کنند که تا اکنون درمورد مدار تک حلقه یاد گرفته اید.

حالا نوبت این است که با مدار های پرکاربرد آشنا شوید، بنابراین مقاله مدار های سری و موازی را بخوانید.

میخواهید برنامه نویسی STM32 را یاد بگیرید؟

دوره آموزش STM32

میخواهید الکترونیک را یاد بگیرید؟

دوره آموزش الکترونیک
دوره آموزش آردوینو

میخواهید آردوینو را به صورت پروژه محور یاد بگیرید؟ برای مشاهده توضیحات روی دوره مورد نظر کلیک کنید

محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید) سعی میکنم تمام نظرات را پاسخ دهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *