جريان مستقيم DC
جريان مستقيم هميشه در يک مسير جاری می شود (هميشه مثبت و يا هميشه منفی) ولی ممكن است ميزان آن كاهش يا افزايش پيدا كند.
باتری ها و رگولاتورها ولتاژ مستقيم می دهند و اين ولتاژ برای مدارهای الكترونيكي مناسب است. اكثر منابع تغذيه شامل يک تبديل كننده ترانسفورماتوری هستند كه جريان اصلی غير مستقيم را به يک جريان غير مستقيم كم و بی خطر تبديل می كنند.
سپس اين جريان كم و بی خطر توسط مدارات يكسو كننده جريان از غير مستقيم به مستقيم تبديل می شود. البته اين ولتاژ مستقيم يک ولتاژ متغيير می باشد و برای مدارهای الكترونيكی مناسب نيست و لذا برای صاف كردن سطح ولتاژ مستقيم ، از يک خازن استفاده مي شود تا ولتاژ مستقيم برای مدارات الكترونيكی حساس قابل استفاده شود.

شكل موج يک ولتاژ مستقيم ثابت و يكنواخت كه از طريق باتری تأمين می شود

شکل موج يک ولتاژ مستقيم با صاف كننده سطح ولتاژ (خازن) است كه برای بعضی از مدارهای الكترونيكی مناسب می باشد

شکل موج يک ولتاژ مستقيم بدون استفاده از خازن را نشان می دهد

مشخصات سيگنال های الكتريكی
همانطور كه بيان شد ، سيگنال های الكتريكی ولتاژ يا جريانی هستند كه انتقال دهنده اطلاعات كه معمولاً ولتاژ است ، می باشند.
در نمودار زیر مشخصات مختلفی از سيگنال الكتريكی نشان داده شده است. يكی از اين مشخصات فركانس است كه به تعداد سيكل ها در ثانيه اطلاق می شود.

در نمودار مشخصات مختلفی از سيگنال الكتريكی نشان داده شده است

توضیحات : Amplitude ماكزيمم ولتاژی است كه سيگنال دارد و Peak voltage نام ديگری برای Amplitude است.
پيک تو پيک (Peak-peak voltage) دو برابر مقدار پيک ولتاژ می باشد.
دوره تناوب (Time period) زمانی است كه برای طی شدن يک سيكل كامل نياز است. اين زمان بر حسب ثانيه اندازه گيری می شود و در زمان های خيلی كوتاه از واحد های ميكروثانيه هم استفاده می شود.
فركانس (Frequency) به تعداد سيكل ها در هر ثانيه اطلاق می شود و واحد آن هرتز است. در اندازه گيری فركانس های بالا از واحد های كيلوهرتز و مگاهرتز نيز استفاده می شود.
در ايران فركانس شبكه برق 50 هرتز است. بنابراين دوره تناوب برابر است با 20 ميكروثانيه.

1/50 = 0.02s = 20ms


هر كيلوهرتز برابر با هزارهرتز و هر مگاهرتز برابر را يک ميليون هرتز است.
1kHz = 1000Hz و 1MHz = 1000000Hz

ارزش و مقدار RMS (ولتاژ مؤثر)

در ولتاژ غير مستقيم ، ولتاژ از صفر شروع و به پيک مثبت می رسد و دوباره به صفر رسيده و سپس به پيک منفی می رسد و در بيشتر اوقات ، ولتاژ از مقدار پيک ولتاژ كمتر است. لذا از يک مقدار مؤثر استفاده مي كنيم كه همان RMS است. مقدار ولتاژ RMS برابر است با 0.7 ولتاژ پيک

VRMS = 0.7 × Vpeak و Vpeak = 1.4 × VRMS

ارزش يا معيار RMS يک ارزش مؤثر ولتاژ يا جريان متغيير می باشد. بدين معنی كه تأثیر اصلی این ولتاژ در مدار معادل آن مقدار است. بعنوان مثال يک لامپ كه به ولتاژ 6 ولت RMS متصل شده است ، همان مقدار روشنایی را دارد كه اگر به يک ولتاژ 6 ولت مستقيم متصل می شد. به هر حال نور لامپی كه با ولتاژ 6 ولت RMS روشن شود ، كمتر است از نور لامپی كه با 6 ولت مستقيم روشن شود. چون ولتاژ مؤثر 6 ولت غير مستقيم برابر است با 2/4 ولت. يعنی برابر با 2/4 ولت مستقيم نور می دهد.
بحث ولتاژ مؤثر اين فكر را بوجود مي آورد كه مقدار RMS نوع ديگری از ميانگين است ولی بخاطر داشته باشيد كه اين مقدار قطعاً ميانگين نيست. در واقع ولتاژ يا جريان ميانگين غير مستقيم ، صفر خواهد بود. چون بخش های مثبت و منفی سيگنال ، همدیگر را خنثی می كنند و وقتی ميانگين می گيريم ، ميانگين برابر با صفر خواهد بود. بنابراين ولتاژ RMS قطعاً يک ولتاژ ميانگين نيست.
ولت مترهای AC مقدار مؤثر ولتاژ يا جريان را نشان می دهند. در ولتاژهای مستقيم هم مقدار مؤثر DC نشان داده مي شود.

سؤالی كه مطرح می شود ، اين است كه بطور مثال 6 ولت مستقيم دقيقاً چه معنایی دارد؟ مقدار مؤثر يا مقدار پيک ولتاژ؟
در اين موارد اگر منظور پيک ولتاژ باشد ، معمولاً قيد می شود و در غير اين صورت ، منظور مقدار مؤثر خواهد بود. برای مثال وقتی می گویيم 6 ولت AC ، به معنی 6 ولت مؤثر است كه پيک ولتاژ آن 8/6 ولت می باشد.
در ايران ولتاژ 220 ولت برای مصارف عمده الكتريكی مورد استفاده قرار می گيرد ، اين به معنی 220 ولت مؤثر بوده و پيک آن حدود 320 ولت است.

👆👆👆

ادامه دارد

مقدمات الکترونیک

بخش دوم: آشنایی با مقاومت الکتریکی

عبور جریان الکتریکی از هادی ها از بسیاری جهات شبیه عبور گاز از یک لوله است. اگر این لوله پر از پشم فلزی یا ماده مختلطی باشد ، این شباهت ها بیشتر می شود. اتم های تشکیل دهنده سیم هادی از عبور الکترون ها جلوگیری می کنند ، همانطور که الیاف پشم فلزی مانع عبور مولکول های گاز می شوند. حال می خواهیم ببینیم که مقاومت هادی ها به غیر از جنس فلز به چه عواملی دیگری بستگی دارد.

مقاومت هر جسمی به الکترون های آزاد آن بستگی دارد. می دانید که واحد شدت الکتریکی آمپر (A) است. یک آمپر یعنی این که 6/28 ضرب در 10 به توان 18 الکترون آزاد در هر ثانیه از هر نقطه سیم عبور می کند. پس یک هادی خوب باید به مقدار کافی الکترون آزاد داشته باشد تا جریان الکتریکی با چندین آمپر بتواند از آن عبور کند.
بنابراین هرگاه پهنای فلز افزایش یابد ، در حقیقت سطح مقطع زیادتر و در نتیجه مقاومت کم تر می شود. پس سطح مقطع عکس مقاومت عمل می کند.

تأثیر طول هادی بر مقاومت الکتریکی
شاید تصور کنید که با افزایش طول هادی عبور جریان راحت تر می شود ولی چنین نیست. اگر چه در یک قطعه سیم بلندتر تعداد بیشتری الکترون آزاد وجود دارد ولی الکترون های آزاد اضافی در طول سیم ، در اندازه گیری جریان الکتریکی داخل نمی شود. در واقع هر طول معین از هادی ، مقدار معینی مقاومت دارد و هر چه سیم طویل تر باشد ، مقاومت بیشتر می شود.
نکته: تغییر طول و سطح مقطع به میزان دو برابر مقاومت را تغییر نمی دهد.

اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدار
مدارهای الکتریکی به دو نوع بسته می شوند: سری و موازی
اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدارسری: در مدار سری همانگونه که از نامش پیدا است ، مقاومت ها به دنبال هم بسته شده اند. پس باید تمامی مقدار آنها را با هم جمع کرد.
اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدار موازی: در مدار موازی باید حاصل ضرب تمام مقاومت ها را تقسیم بر مجموع مقاومت ها کرد.

شکل ظاهری برخی انواع مقاومت

چند مدل از مقاومتهای متغیر

انواع مقاومت ها
1- مقاومت های ترکیبی
2- مقاومت های سیم پیچی
3- مقاومت های لایه ای

مقاومت های وات بالا
جنس این مقاومت ها معمولاً از كرم نیكل است و معمولاً دارای یک روكش گچی یا آجری می باشند و به همین دلیل به مقاومت های گچی یا آجری نیز معروف هستند. ظرفیت اُهمی و توان این مقاومت ها بصورت عدد بر روی آنها چاپ می شود.

مقاومت های خودکار
ترمیسترها در مدارات برای ممانعت ازآسیب رساندن فشار جریانی كه در ابتدای روشن نمودن آنها در مدار جریان پیدا می كند ، بكار برده می شوند. با قرار دادن این قطعه در ابتدای ورود جریان باعث می شود تا جریانی كه در ابتدای بكار انداختن مدار با فشار وارد می شود ، مواجه با ترمیستر شده و متوقف شود. ترمیستر در مقابل جریان وارده كم كم گرم شده و جریان را تدریجاً وارد مدار می كند تا آنكه مقاومت خودش بر اثر گرما كم شده و عبور جریان را به حالت عادی در می آورد.ترمیستر اغلب در مدارات رادیو و تلویزیون استفاده می شود.

مقاومت LDR تابع نور
مقدار مقاومت الکتریکی این قطعه بسیار زیاد است ، یعنی اجازه ی عبور جریان الکتریکی را از خود نمی دهد ولی با تابیدن نور بر سطح آن ، مقاومت آن کاهش می یابد و هر چه نور شدیدتر باشد ، رساناتر می شود.

مقاومت (Resistor)
مقاومت قطعه ای است كه معمولًا ساز جنس كربن ساخته می شود و بمنظور كم نمودن ولتاژ و جریان مورد استفاده قرار می گیرد. واحد مقاومت اُهم ( Ω ) است.
هر هزار اُهم برابر با یک كیلو اُهم و هر میلیون اُهم برابر با یک مگا اُهم است.

محاسبه مقدار اُهمی یک مقاومت در مقاومت های با وات پایین
معمولاً مقدار اُهمی مقاومت بصورت كدهای رنگی و بر روی بدنه آن چاپ می شود ولی در مقاومت های با وات بالاتر مثلاً 2 وات یا بیشتر ، مقدار اُهمی مقاومت بصورت عدد بر روی آن نوشته می شود.
محاسبه مقدار اُهم مقاومت های رنگی بر اساس جدول رمز مقاومت ها و بسیار ساده انجام می شود. بر روی بدنه مقاومت معمولاً 4 رنگ وجود دارد. برای محاسبه از نوار رنگی نزدیک به كناره شروع می كنیم و ابتدا شماره دو رنگ اول را نوشته و سپس به میزان عدد رنگ سوم در مقابل دو عدد قبلی صفر قرار می دهیم. اینک مقدار مقاومت بر حسب اُهم بدست می آید.

شماره رنگ اول و دوم را می نویسیم و سپس به تعداد عدد رنگ سوم در مقابل دو رقم قبلی صفر قرار می دهیم.

مقاومت های توان کم دارای ابعاد کوچک هستند. به همین دلیل مقدار مقاومت و تولرانس را بوسیله نوارهای رنگی مشخص می‌کنند که خود این روش به دو شکل صورت می‌گیرد:
1- روش چهار نواری
2- روش پنج نواری

روش اول برای مقاومت های با تولرانس 2% به بالا استفاده می‌شود و روش دوم برای مقاومت های دقیق و خیلی دقیق تولرانس کمتر از 2% استفاده می‌شود. در اینجا به روش اول که متداول تر است می‌پردازیم.

به جدول فوق توجه نمایید. هر کدام از این رنگ ها معرف یک عدد هستند.

دو رنگ دیگر هم روی مقاومت ها به چشم می‌خورد: طلایی و نقره‌ای. روی یک مقاومت یا فقط طلایی وجود دارد یا نقره‌ای. اگر یک سر مقاومت به رنگ طلایی یا نقره‌ای بود ، ما از طرف دیگر مقاومت ، شروع به خواندن رنگ ها می‌کنیم و عدد متناظر با رنگ اول را یادداشت می‌کنیم. سپس عدد متناظر با رنگ دوم را کنار عدد اول می‌نویسیم. سپس به رنگ سوم دقت می‌کنیم. عدد معادل آن را یافته و به تعداد آن عدد ، جلوی دو عدد قبلی صفر می‌گذاریم. در واقع رنگ سوم معرف ضریب است. عدد بدست آمده ، مقدار مقاومت برحسب اهم است که آن را می‌توان به کیلواَهم نیز تبدیل کرد.

از سمت چپ شروع به خواندن می‌کنیم. رنگ زرد معادل عدد 4 ، رنگ بنفش معادل عدد 7 ، رنگ قرمز معادل عدد 2 و رنگ طلایی معادل تولرانس 5% می‌باشد.

پس مقدار مقاومت بدون در نظر گرفتن تولرانس ، مساوی 4700 اَهم یا 4.7 کیلو اَهم است و برای محاسبه خطا ، عدد 4700 را ضربدر 5 و تقسیم بر 100 می‌کنیم که بدست می‌آید: 235

4935 = 235 + 4700

4465 = 235 - 4700

حال مقدار واقعی مقاومت چیزی بین 4465 اَهم تا 4935 اَهم می‌باشد.

درصد خطای یک مقاومت
ساخت هر مقاومت با خطا همراه است. یعنی ممکن است 5% یا 10% و یا 20% خطا داشته باشیم. رنگ چهارم درصد خطای مقاومت (تولرانس) را نشان می دهد. رنگ چهارم طلایی خطای مثبت و منفی 5 درصد است. یعنی مقدار این مقاومت 5 درصد بیشتر یا 5 درصد كمتر است. در زیر میزان خطا برای رنگ های قهوه ای ، قرمز ، طلایی و نقره ای نشان داده شده است:

قهوه ای ±1% / قرمز ±2% / طلایی ±5% / نقره ای ±10%

اگر یک طرف مقاومت به رنگ طلایی بود ، نشان دهنده مقاومتی با خطا یا تولرانس 5% است و اگر نقره‌ای بود ، نمایانگر مقاومتی با خطای 10% است اما اگر مقاومتی فاقد نوار چهارم بود ، بی رنگ محسوب شده و تولرانس آن را 20% در نظر می‌گیریم.

مقاومت های متغیر وابسته:

مقاومت VDR وابسته به ولتاژ

عموماً جهت ثابت نگهداشتن ولتاژ و یا همچنین محافظت در برابر اضافه ولتاژ استفاده می شود. مقدار این مقاومت با افزایش ولتاژ اعمال شده کاهش می یابد.

مقاومت وابسته به حرارت:
PTC :
نوعی ترمیستور که با افزایش دما مقدار مقاومت افزایش می یابد.

NTC :
نوعی ترمیستور که با افزایش دما مقدارمقاومت آن کاهش می یابد.

برای جلوگیری از میزان جریان زیاد در لحظه روشن شدن یک دستگاه ، همچنین به عنوان ترموستات و به عبارت دیگر سنسور حرارت استفاده می شود.

مقاومت وابسته به نور LDR :
این نوع مقاومت به مقاومت نوری و یا سلول نوری مشهور است و از جنس سولفیدکادمیم ساخته می شود.
مقدار این مقاومت در تاریکی خیلی زیاد بزرگتر از MΩ1 است اما در روشنایی بستگی به میزان نور دارد.
برای چراغ های موجود در اتوبان ها مورد استفاده قرار می گیرد.