ساخت مدار تست کریستال اسیلاتور :

در این مقاله با روش ساخت مداری آشنا خواهید شد که توسط آن قادر خواهید بود سالم یا معیوب بودن کریستال را تشخیص دهید. در تصویر زیر مدار تستر کریستال را ملاحظه می فرمایید.

قطعات مدار :

ترانزیستور Q1 و کریستال تحت تست یک اسیلاتور را تشکیل می دهند. خازن های C1 و C2 کار تقسیم ولتاژ را در مدار اسیلاتور انجام می دهند. اگر کریستال تحت تست سالم باشد مدار اسیلاتور کار می کند. ولتاژ خروجی مدار اسیلاتور به ترتیب توسط دیود D1 یک سو و توسط خازن C4 صاف می شود. به این ترتیب یک ولتاژ مناسب برای بایاس کردن ترانزیستور Q2 تولید می شود که بایاس شدن ترانزیستور Q2 نیز موجب روشن شدن LED می شود. این مدار برای کریستال های با فرکانس بین 100kHz تا 30MHz مناسب است و جریان مصرفی مدار حدود 50 میلی آمپر می باشد.

روژه ساخت تقویت کننده با امپدانس ورودی بالا :

در این مقاله با روش ساخت مدار تقویت کننده سیگنالی آشنا خواهید شد که دارای امپدانس ورودی بالایی است. اما قبل از تشریح پروژه باید بدانیم مفهوم امپدانس ورودی و امپدانس خروجی چیست؟

مفهوم امپدانس ورودی (مقاومت) و امپدانس (مقاومت) خروجی :

هر موقع از وسایلی مانند میکروفون  تقویت کننده پری میکسر در استودیو نام برده می شود از امپدانس خروجی یا ورودی مربوط به آنها هم صحبت  می شود .امپدانس چیست؟

ابتدا ما باید توجه کنیم به مفهوم مقاومت الکتریکی که با علامت امگا مشخص می شود .یک مدارساده الکتریکی از باتری و مقاومت به وجود می آید. باتری ولتاژ تولید می کند و این ولتاژ باعث جاری شدن جریان در مقاومت می شود ، مقدار جریان در مدار به مقدار مقاومت بستگی دارد. از سویی ولتاژ هم این جریان را تغییر می دهد ، پس رابطه ای به دست می آید V=IR .

در مورد امپدانس ورودی و خروجی و نظیر ان مسله کمی پیچیده تر می شود زیرا مولفه هایی دیگر وارد می شود مثل  ظرفیت خازنی و اندوکتاس که در به وجود آمدن مقاومتی به نام امپدانس دخالت داده می شوند. سیگنال صوتی یک الکتریسته متناوب است که  مقادیر خازنی و اندوکتاس سلفی در برابر ان تشکیل مقاوت می دهند .خروجی یک میکروفون و همچنین خروجی یک میکسر سیگنال صوتی متناوب است.

پس به نتیجه می رسیم که در طراحي مدارات الكترونيك درك درستي از مفهوم امپدانس ورودي و امپدانس خروجي از اهميت بالايي برخوردار است. براي درك موضوع بهتر است با يك مثال عملي شروع كنيم. فرض كنيد روي خروجي يك دستگاه مثلا منبع تغذيه 40 ولت – 5 آمپر نوشته شده است. سئوالي كه پيش مي آيد معنا و مفهوم اين اعداد مي باشد.
وقتي روي منبع ولتاژي فرضا نوشته شده 40 ولت – 5 آمپر يعني طراح و سازنده آن تضمين كرده، اگر از اين منبع ولتاژ، جرياني بين صفر تا 5 آمپر كشيده شود، منبع به عنوان يك منبع ولتاژ ايده آل عمل كرده و ولتاژ آن 40 ولت پایدار بماند يا نهايتا يك درصد افت كند. اما اين اعداد به زبان ديگري نيز قابل بيان مي باشد كه به آن امپدانس خروجي مي گويند.

Zout = 40V / 5A = 8 ohm

به عبارتي طراح يا سازنده مي توانسته روي منبع تغذيه  40 ولت با امپدانس خروجي 8 اهم بنويسد. يعني اينكه تضمين مي كند كه اگر به خروجي اين منبع تغذيه مقاومت يا مدارتي با امپدانس ورودي بين بينهايت تا 8 اهم وصل كنيم باز هم ولتاژ منبع تغذيه 40 ولت باقی بماند يا نهايتا يك درصد افت كند. نكته اي كه بايد اشاره كنم اينكه مدارات از ديد ورودي و خروجي يا تونن هستند يا نورتن كه به ترتيب منبع ولتاژ يا منبع جريان هستند.
پر واضح است باتوجه به توضيحاتي كه دادم منبع ولتاژ يا در حالت كلي تر مداري ايده آل است كه امپدانس كمتر و نزديك به صفري داشته باشد تا بتواند به بار يا طبقه بعد خود جريان كافي را برساند. ليكن مداري از لحاظ امپدانس ورودي مناسب تر است كه، امپدانس ورودي بيشتري داشته باشد چرا كه در ولتاژ مشخص، جريان كمتري از طبقه قبل خود می کشد و از همه مهمتر اثر بارگذاري كمتري روي طبقه قبل خود دارد. براي نمونه يك اپ – امپ 741 كه نسخه توسعه يافته يك مدار تقويت كننده يك طبقه ساده بوده، با افزايش طبقات ورودي و خروجي و ايده هاي ديگر امروزه داراي امپدانس خروجي چند اهم و امپدانس ورودي چند مگا اهم است. بنابرين به علت امپدانس خروجي بسيار كم، جريان نسبتا مناسبي براي راه اندازي طبقه بعد خود دارد و به علت امپدانس ورودي زياد اثر بار گذاري بسيار كمي روي طبقه قبل می گذارد.

به این نکته نیز باید توجه داشت که وقتی می خواهیم بیشترین قدرت را از وسیله ای به  مداری انتقال دهیم بایستی مقدار مقاومت امپدانس خروجی آن وسیله با مقدار مقاومت امپدانس ورودی مدار گیرنده یکی شود .

پروژه :

مداری که ما قصد تشریح آن را داریم یک تقویت کننده سیگنال 1 وات با امپدانس ورودی خیلی بالا است. امپدانس ورودی خیلی بالای این آمپلیفایر به خاطر استفاده دو عدد ترانزیستور به صورت دارلینگتون در قسمت ورودی مدار است. امپدانس ورودی مدار به 20 مگا اهم رسیده است. در این مدار از 4 عدد ترانزیستور و یک آپ امپ 741 استفاده شده است. برای به دست آوردن یک آمپلیفایر با امپدانس ورودی بالا ، ما می توانیم سیگنال ورودی را از دستگاهی با سطوح ضعیف بدهیم.

این مدار تقویت کننده سیگنال با امپدانس ورودی بالا بسیار ارزان و ساده ساخته می شود. و با ولتاژ ورودی 9 ولت کار می کند.

تست انواع دیود:

تست انواع دیود توسط مولتی متر :در ابتدا ی توضیحات باید به عرض برسانم که تست قطعات در مدار و تست قطعات در خارج ازمدار باهم متفاوت است بنا براین همیشه این نکته را در نظر داشته باشیم .
تست دیود معمولی : دیودهای معمولی را بشناسیم این دیودها از جنس سیلسیوم بوده برای کاربردهای متفاوت قابلیت عبور جریانهای مختلفی را دارند ساده ترین نوع آن دیود 1N4148 می باشد که ظاهری کوچک مانند دیودهای زنر کم وات دارد و پوسته ی شیشه ای دارد . و یا دیودهای 1N4001 و که در یکسو سازی فرکانس پائین بیشترین کاربرد را دارند مانند کاربرد در آدابتورها .بعد از شناخت سطحی با دیود معمولی تست آن را توضیح می دهم .

ابتدا قطعه را خارج از مدار تست می کنیم .

ترمینالهای مولتی متر را در گرایش مستقیم جهت تست عبور جریان از دیود به پایه های دیود اتصال دهید در این حالت باید ترمینال قرمز به کاتد و ترمینال مشکی به آند دیود متصل باشد می دانیم کاتد توسط خط مدور روی بدنه دیود مشخص است در این حالت از دیود جریانی که توسط پیل داخل مولتیمتر در آن جاری می شود عبور می کند ومقاومت دیود را برای این جریان می توانیم روی صفحه مولتی متر قرائت کنیم معمولاً حدود 20 الی 30 اهم است . و در این حالت حتماً مولتی متر باید روی RX1 باشد زیرا می خواهیم به حداکثر مقدار مقاومت ممکن دیود توجه داشته باشیم ودر این حالت این مقدار بایستی از 30 اهم بیشتر نشود . وگرنه دیود در گرایش مستقیم نمی تواند جریان را به خوبی از خود عبور دهد .

تست در حالت معکوس : در این حالت ترمینال قرمز مولتی متر را به آند دیود وترمینال مشکی آن را به کاتد اتصال می دهیم اما چون باید مولتی متر را مُد RX10K بگذاریم باید توجه داشته باشیم که با دست پایه های مولتیمتر لمس نشود چون مولتی متر را در حالت سنجش مقاومت بالا گذاشته ایم زیرا می خواهیم کوچکترین نشتی ممکن دیود را بسنجیم و لابد دراین حالت هیچ گونه نشتی قابل قبول نیست و باید عقربه اصلاً انحرافی نشان ندهد .

تست دیود زنر : مولتی متر در گرایش مستقیم روی RX1 ومانند دیود معمولی باید 20 الی 30 اهم را نشان دهد واصطلاحاً گویند مولتی متر در گرایش مستقیم راه می دهد . در گرایش معکوس مولتی متر باید روی مُد RX1K بوده و هیچ گونه نشتی قابل قبول نیست .

اما جهت تست کامل دیود زنر باید دیود را توسط ولتاژ بالاتر از ولتاژ شکست و مانند شکل زیر درمدار زیر قرار داده و ولتاژ شکست آن را اندازه گیری نمود . تا از درستی ولتاژ شکست دیود مطمئن شویم .

تست ديود

تست ديود نوري ( LED ) :ابتدا توضيحاتي راجع به بستن مدارات LED را در خدمت عزیزان تقديم مي كنم . اولين مطلب مهمي كه به نظرم مي رسد و بارها اين موضوع را در مدارات الكترونيك شاهد بوده ام قرار دادن ديودهاي LED در مدارات الكترونيكي بدون مقاومت كنترل جريان و اين مسئله باعث خواهد شد كه ديود LED طول عمر كمتر و نيز صدمه رسيدن به مدارات مي گردد . چون LED يك ديود مي باشد و بنابراين بايد به عنوان ديود در مدارات مورد استفاده قرار گيرد . و هيچ وقت ديود را در مدار به عنوان مصرف كننده در نظر نداشته باشيد . ونيز مي دانيم هيچ مداري بسته بدون مصرف كننده نيست نتيجه عرايضم اين است كه در يك مداربسته كه از LED استفاده مي كنيم حتماً مقاومت كنترل جريان را با حساب وكتاب درستي در نظر داشته باشيم . مصرف يك LED از 10 الي 20 ميلي آمپر است وبراي استفاده دائمي از يك LED در مدار مقاومت كنترل جريان آن را براساس اين مقدار مصرف محاسبه كنيم ونيز مي دانيم ولتاژ مورد نياز يك LED بستگي به رنگ نور آن از 7/1 الي 2/2 ولت متفاوت است البته خيلي راحت اين ولتاژ بدست مي آيد كافي است وقتي LED را در مدار قرار مي دهيم ( باسري نمودن مقاومت كنترل جريان آن ) مقدار ولتاژ دوسر LED را اندازه گيري نمائيم . تا ولتاژ مورد نياز LED بدست آيد . از دو مطلب فوق نتيجه مي گيريم كه اولاً با يك پيل 5/1 ولتي انتظار روشن شدن LED را نداشته باشيم چون هر LED با يك ولتاژ مخصوص خود روشن مي شود . ثانياً اگر مي خواهيم گرايش مستقيم يك LED را تست كنيم بايد ولتاژ اعمالي به LED بيشتر از 5/1 باشد و نيز مي دانيم كه مولتي مترها اكثراً مانند مولتي متر هيوكي 3007 براي تست در حالت اهمي از باطري 5/1 ولتي براي مُدهاي Rx1 و Rx100 و Rx1k استفاده مي كنند و اين ولتاژ نمي تواند يك ديود LED را روشن كند چون همچنانكه دربالاعنوان شد حداقل 7/1 ولت جهت شكستن سد پتانسيل LED لازم است . بنابراين جهت تست در حالت حتي گرايش مستقيم يك LED بايد از مُد Rx10k كه تغذيه آن معمولاً توسط يك پيل 9 ولتي انجام مي گيرد استفاده نمود .

 نتيجه نهايي :

تست LED : گرايش مستقيم : مولتي متر در مُد Rx10k و مولتيمتر بايد راه بدهد . 
گرايش معكوس : مولتيمتر در همين مُد و هيچ گونه نشتي قابل قبول نيست .

تست LED فرستنده مادون قرمز : گرايش مستقيم : مولتي متر در مُد Rx1 و مولتيمتر بايد راه بدهد .
گرايش معكوس : مولتيمتر در مُد Rx10k و هيچ گونه نشتي قابل قبول نيست .

نکته : برای تست LED فرستنده مادون قرمز می توان با اعمال ولتاژ 3 ولت به پایه های آن ( در گرایش مستقیم) و سپس قرار دادن LED در مقابل دوربین تلفن همراه نور منتشر شده از LED مادون قرمز را در صفحه تلفن همراه مشاهده نمود که نشانگر سالم بودن آن می باشد.

اجزا فیزیکی منبع تغذیه:

   در اینجا به صورت مختصر و با زبان ساده، اجزاء داخلی منبع تغذیه سوئیچینگ شرح داده شده است. بدیهی است که این ساختار عمومی نبوده و در حدود 75 درصد از ساختار های داخلی منابع تغذیه استاندارد کنونی را در بر میگیرد

EMI Filter

این بخش از عناصر سلف و خازن تشکیل شده و وظیفهی آن ممانعت از خروج فركانس های اضافی (درمحدودهی كاری نویز حاصل از مدار سوئیچینگ) منبع تغذیه به بیرون و همچنین ممانعت از ورود فركانس های اضافی (حاصل ازدوران موتور های الكتریكی و سیستمهای مولد حرارت و غیره) به داخل منبع تغذیه میباشد

Input Capacitor

این قسمت از دو خازن الکترولیت با ظرفیت متناسب توان منبع تغذیه تشکیل شده و وظیفه آن كنترل سطح ولتاژ ورودی در هنگام كاركرد و همچنین ذخیره انرژی مورد نیاز مدار سوئیچینگ به هنگام وقفه های كوتاه انرژی میباشد

 Power Switching

این بخش معمولاً از دو ترانزیستور قدرت (ماسفت) تشکیل شده و وظیفهی آن كنترل سطح ولتاژ خروجی را از طریق زمان روشن و خاموش شدن (سوئیچ) است

Transformer

این بخش بنا به نوع طراحی، از دو تا سه ترانس (سوئیچینگ تی.آر، درایو تی.آر و غیره) تشکیل شده که علاوه بر ایزولاسیون ولتاژ مستقیم، وظیفه تغییر سطح ولتاژ را بر عهده دارند. طراحی این قسمت بسیار حساس است، زیرا اگر تعداد دور های اولیه و ثانویه متناسب با طراحی مدار پالز ویدث ماجولار نباشد، پایداری مدار و ضریب اطمینان نیمه هادی و در نهایت کارکرد منبع تغذیه با مشکل اساسی مواجه خواهد شد

 Output Diodes

این قسمت از دیودهای شاتکی، زنر و فست تشکیل شده و وظیفه آن یکسو سازی ولتاژ خروجی را در حالات عادی و قطع کامل جریان خروجی را در حالات خاص میباشد

Heat Sink

این قسمت از آلیاژهای مختلف آلومینیوم و مس ساخته می شود و به واسطه تعبیه شیارهایی برروی آن جهت عبور جریان هوا، وظیفه انتقال دما از ترانزیستورهای سوئیچینگ و همچنین دیودهای شاتکی و  فست به محیط اطراف را بر عهده دارد

Output Filter

این قسمت از چند خازن الکترولیت و سلف های چند لایه تشکیل شده است که وظیفه ذخیره انرژی در زمان روشن و ارائه آن در زمان خاموشی ترانزیستور را بر عهده دارد

FAN

با وجود اینكه معمولاً مصرف كنندگان برای این قسمت اهمیتی قائل نمیشوند، انتقال حرارت در منابع تغذیه بسیار مهم و حیاتی بوده و رابطه مستقیمی با راندمان و طول عمر ان دارد. تهویه بهتر هوای گرم ازمحیط داخلی منبع تغذیه به فضای بیرون، كاركرد بهتر و عملکرد درازمدت تر منبع تغذیه را در پی دارد

PCB

برد اصلی منبع تغذیه میباشد كه كلیه قطعات بر روی آن نصب میشوند. رعایت استانداردهای مختلف درساخت برد، از جمله تحمل حرارت بالا و عدم استفاده از مواد خطرناک برای محیط زیست ، باعث افزایش ضریب ایمنی كاربر میگردد

IC Controller

این قسمت پیچیده ترین بخش مدار پالس ویدث ماجولار می باشد و درسال های اخیر تغییرات چشمگیری در طراحی آن به وجود آمده است. آی سی های جدید چند نوع وظیفه مختلف بر عهده دارند و کارکرد منابع تغذیه جدید را بهتر کردهاند. در زیر بطور خلاصه به وظایف آی سی هایی كه در بعضی از پاورهای جدید به كار رفته اشاره شده است
-- کنترل خروجی، که با  تولید پالس های ویدث ماجولار ، فرآیند تغییر پنهانی یک رشته پالس بر اساس تغییرات سیگنال های دیگر و اعمال بازخورد ولتاژ و جریان و راه اندازی نرم در کلیه خروجیها را بر عهده دارد
-- مونیتورینگ، که ازطریق یک شبکه تقسیم مقاومتی، کسری از ولتاژ خروجی به آی سی جهت مقایسه با یک ولتاژ مبنا، منتقل میشود و در صورت بروز هرگونه تغییر در خروجی دستور وقفه از طریق آی سی صادر میشود
-- نوسان ساز، که در فرکانس پایه کار میکند و موج مثلثی جهت استفاده در پالس ویدث ماجولار را تولید میکند
-- راه اندازخروجی، که توان کافی را جهت بکارگیری در بارهای کم  و میانه، تولید میکند
-- ولتاژ مبنا، که ولتاژ پایه را جهت مقایسه خروجیها و همچنین یک ولتاژ پایدار برای سایر بخشها تولید میکند
-- مبدل خطا، که عرض پالس ولتاژ خروجی را متناسب با سطح ولتاژ، تنظیم مینماید
-- پاور فکتور کورکشن، که وظیفه آن تصحیح هارمونیک های فرکانس خروجی و هدایت و کنترل آنها به مدار پالس ویدث ماجولار است

اشمیت تریگر (Schmitt trigger)

اشمیت تریگر یک مدار مقایسه کننده است که در آن از فیدبک مثبت استفاده شده است. در وضعیت غیر معکوس، هنگامی که ورودی بیشتر از یک مقدار مشخص که به عنوان آستانه انتخاب شده است، خروجی High یا یک می‌شود و هنگامی که ورودی کمتر از مقدار مشخص شده دیگر که به عنوان آستانه انتخاب شده باشد خروجی low یا صفر می شود. هنگامی که ورودی بین این دو مقدار باشد خروجی حالت خود را حفظ می کند. از اشمیت تریگر در ورودی آی سی ها برای تبدیل موج سینوسی به مربعی و یا اصلاح صفر و یک‌های خراب شده به علت نویز و اعوجاج استفاده می شود.

عملکرد اشمیت تریگرها جهت اصلاح صفر و یک ها به این صورت می باشد که با بروز نویز یا اعوجاج بر روی سیگنال های دیجیتال سیگنال ها دچار خرابی می شوند این مدار ها از فیدبک مثبت استفاده میکنند و سیگنال های خراب را تصحیح می نمایند.در این مدار ها یک مقدار پایه مشخص می شود که اگر سیگنال بالاتر از این مقدار باشد مدار اشمیت تریگر آن را به 1 منطقی یا High تبدیل می کند و اگر کمتر از این مقدار باشد به 0 منطقی یا Low تبدیل می کند.(مدار اشمیت تریگر وظیفه شارپ کردن سیگنال های خراب را بر عهده دارد.)

هیسترزیس:

به منحنی عملکرد اشمیت تریگر به ازای ورودی‌های مختلف، منحنی هیسترزیس می گویند.

اشمیت تریگرها به دو دسته :

1- اشمیت تریگر ترانزیستوری

2- اشمیت تریگر با اپ امپ

تقسیم بندی می شوند.

آی سی های اشمیت تریگر :

سرو موتورها

 موتور های DC، ACیا موتور های DCبدون جاروبک می باشد که توسط یک سرو مکانیسم کنترل حلقه بسته، راه اندازی و کنترل می شوند. با استفاده از این موتور ها می توان محور موتور را به دقت کنترل و جابجا کرد در این پروژه ابتدا عملکرد و انواع مختلف سرو موتور ها را مورد بررسی قرار می دهیم ودر نهایت توسط PLCبا استفاده از یک نوع خاص از این موتور ها، آن را کنترل می کنیم.

این موتورها، امروزه کاربرد فراوانی در صنعت دارند، زیرا دارای دقت وسرعت پاسخ گویی بالا می باشند لذا یادگیری راه اندازی این موتورها و طریقه عملکرد آن ها بسیار مهم می باشد از این رو پیشنهاد می کنیم این پایان نامه را با دقت خوانده و اطلاعات لازم برای کاربرد و کارکرد آن را بدست آوردید.

این ازمون در بهمن ماه سال 1389 برگزار شده پاسخ سوالات در انتهای سوالات می باشد

• → صفحه بعد
• صفحه قبل ←