دانلود تحقیق آموزش مبانی پایه برق الکترونیک

مجموعه شماره 1 «الکترونیک پایه مدل MK7501»

هدف از ارائه این مجموعه آشنایی علاقمندان نوآموز با اصطلاحات متداول در رشته برق و الکترونیک، نظیر ولتاژ الکتریکی، جریان الکتریکی، توان مصرفی، قانون اهم و … و همچنین آ شنایی با روش شناسایی، کدخوانی، طریقه نصب و لحیم‏کاری و طرز عملکرد قطعاتی نظیر مقاومت، خازن، سلف، ترانس، دیود، دیود زنر، ترانزیستور و … در مدار مدنظر قرار گرفته است.
در بخش ابتدایی این مجموعه تعریف ایجاد اختلاف پتانسیل و ایجاد جریان الکتریکی به کمک تشریح ساختمان اتم، خاصیت فلزات، مواد رسانا، مواد عایق و … صورت گرفته است.

پس از این مطالب چگونگی شناسایی مقاومتها با کدهای رنگی و جدول مربوطه با مثال‏های مناسبی توضیح داده شده است.
در بخش دوم به عنوان اولین گام در کار عملی، طریقه مونتاژ قطعات بر روی فیبر مدار چاپی موجود در این مجموعه ارائه شده که نوآوران می‏توانند با روش صحیح لحیم‏کاری و همچنین شکل ظاهری برخی از قطعات آشنا گردند. 
فیبر مدار چاپی این مجموعه شامل چند نقطه اتصال به نام پینهای ارتباطی است که به کمک این پینها از لحیم‏کاری متعدد و از بین رفتن فیبر مدار چاپی جلوگیری به عمل آمده و نوآموزان می‏توانند اتصالات مورد نیاز برای آزمایشات بعدی را بدون لحیم‏کاری و تنها با چند تکه سیم و اتصال آنها به پینها، ارتباط لازم بین قطعات را برقرار نمایند.

به عنوان مثال در شکل روبرو نحوه اتصال یک LED را به تغذیه مدار ملاحظه می‏نمایید.
همانگونه که ملاحظه می‏نمایید مجموعه پینهای PIN1 با اتصال موجود در فیبر مدارچاپی به قطب مثبت تغذیه متصل شده و مجموعه  پینهای PIN3 نیز به قطب منفی تغذیه موجود بر روی فیبر مدار چاپی  متصل گردیده است.

هنگام اتصال صحیح پایه ‏های LED به قطب‏های مثبت و منفی تغذیه، این قطعه از خود نور ساطع خواهد نمود.

در این  آزمایش و چند آزمایش بعدی چگونگی استفاده از مقاومت برای کنترل  جریان LED و جلوگیری از آسیب دیدن LED مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

پس از آن با چند نوع مقاومت نظیر پتانسیومتر، مقاومت حساس به حرارت، مقاومت نوری آشنا شده و عملکرد برخی از آنها را در مدار به طور عملی آزمایش خواهید نمود.

دربخش سوم آشنایی مختصری با مغناطیس، آهن‏رباوتفاوت نیروی مغناطیسی والکتریکی و همچنان تفاوت ولتاژ مستقیم(DC)وولتاژ متناوب(AC)خواهید یافت.

این مبحث برای ایجاد پیش‏زمینه‏ای برای معرفی قطعاتی نظیر خازن و سلف مورد نیاز بوده که در بخشهای بعد مفصلاً به آنهاپرداخته شده است.

از مباحث جالب این بخش می‏توان به طرز کار ژنراتورها و روش تولید برق با ولتاژ متناوب (AC) اشاره نمود.

در انتهای این بخش چند نمودار از سیگنال های DC و AC ارائه گردیده است که در شکل روبرو نیز ملاحظه می‏نمایید.
در بخش چهارم با ساختمان داخلی خازن و طرز کار این قطعه در مدارات DC و AC آشنا شده و مباحثی را در مورد ظرفیت خازن، شارژ و دشارژ خازن، طریقه محاسبه زمان شارژ و د شارژ و واحدهای اندازه‏ گیری خازن را خواهید آموخت.  


بحث فرکانس و تواتر و همچنین تعریف سیکل و فرمول محاسبه مقدار مقاومت خازن در برابر جریان و ولتاژ AC نیز در این بخش مورد بررسی قرار گرفته و در پایان با انجام چند آزمایش عملاً با خازن و طرز کار آن در مدارات DC و AC آ شنا خواهید شد.

در شکل روبرو آزمایش شماره7 را ملاحظه می‏نمایید.

که در آن چگونگی عبور ولتاژ AC و روشن شدن LED مورد بررسی قرار گرفته است.

در بخش پنجم ساختمان سلف، واحد اندازه‏گیری سلف و عملکرد این قطعه در مدارات DC و AC و فرمول محاسبه مقاومت سلف مورد بررسی قرار گرفته و چند نمونه از استفاده این قطعه در مدارات عملی نظیر ساخت بلندگو، هد دستگاه ضبط صوت و همچنین ساخت ترانسفورماتور ارائه گردیده و در پایان این بخش ساختمان داخلی ترانسفورماتور و انواع آن به طور کاملتری بررسی شده و در این رابطه خلاصه‏ای از فرمول‏های محاسبه توان، ولتاژ و جریان ترانسفورماتورها توضیح داده شده است.
در بخش ششم با ساختمان مولکولی نیمه‏هادیها و قطعه نوع N و P که برای ساخت دیود، دیود زنر و همچنین ترانزیستور از آن استفاده می‏شودآشنا شده و سپس در اولین گام به کمک چند آزمایش طرز کار یک دیود به عنوان شیر یکطرفه جریان را بررسی خواهید نمود.

البته باید افزود که دیود در مدارات الکترونیکی کاربردهای گوناگونی دا شته ولی در این بخش به عمده‏ترین استفاده دیود به عنوان یکسوساز در مدار آداپتور بیشتر پرداخته شده است.

در شکل بعد مدار یک آداپتور تمام موج را به کمک یک ترانس با سه سر خروجی را ملاحظه می‏نمایید.

در پایان مبحث تئوری این بخش نیز طرز محاسبه توان دیود زنر و استفاده از آن به عنوان تثبیت‏کننده ولتاژ را خواهید آموخت.
در بخش هفتم طرز محاسبه مقاومت‏های موازی و سری و ترکیبی از آنها را با ارائه چند مثال بررسی نموده و سپس با ساده‏ترین روش با ساختمان داخلی ترانزیستور دو قطبی و نحوه اتصال آن به منابع تغذیه آشنا خواهید شد.
در پایان این قسمت نیز تعاریف مختصری از ترانزیستور نوع FET و IC (مدار مجتمع) ارائه گردیده است که به عنوان پیش‏ زمینه ای برای مجموعه شماره2 کافی و لازم بوده است.
نکته دیگری که در این مجموعه و مجموعه‏های بعدی در نظر گرفته شده، ارائه قطعات مناسب به همراه مجموعه‏ها ست که می‏توان از آنها علاوه بر آموزش برای راه‏اندازی و تعمیر برخی از وسایل برقی استفاده نمود.

این امر باعث جلوگیری از اتلاف هزینه‏های پرداخته شده برای خرید مجموعه‏‏ها خواهد گردید.

به عنوان مثال می‏توانید از آداپتور موجود بر روی فیبر مدار چاپی مجموعه شماره1 در مجموعه شماره2 نیز استفاده نمود و یا آنرا برای راه‏اندازی برخی از کیت‏های آموزشی شرکت مهران‏کیت و یا هر وسیله دیگری به کار گیرید.

مجموعه شماره 1 «الکترونیک پایه مدل MK7501» هدف از ارائه این مجموعه آشنایی علاقمندان نوآموز با اصطلاحات متداول در رشته برق و الکترونیک، نظیر ولتاژ الکتریکی، جریان الکتریکی، توان مصرفی، قانون اهم و … و همچنین آ شنایی با روش شناسایی، کدخوانی، طریقه نصب و لحیم‏کاری و طرز عملکرد قطعاتی نظیر مقاومت، خازن، سلف، ترانس، دیود، دیود زنر، ترانزیستور و … در مدار مدنظر قرار گرفته است.

در بخش ابتدایی این مجموعه تعریف ایجاد اختلاف پتانسیل و ایجاد جریان الکتریکی به کمک تشریح ساختمان اتم، خاصیت فلزات، مواد رسانا، مواد عایق و … صورت گرفته است.

پس از این مطالب چگونگی شناسایی مقاومتها با کدهای رنگی و جدول مربوطه با مثال‏های مناسبی توضیح داده شده است.

در بخش دوم به عنوان اولین گام در کار عملی، طریقه مونتاژ قطعات بر روی فیبر مدار چاپی موجود در این مجموعه ارائه شده که نوآوران می‏توانند با روش صحیح لحیم‏کاری و همچنین شکل ظاهری برخی از قطعات آشنا گردند.

فیبر مدار چاپی این مجموعه شامل چند نقطه اتصال به نام پینهای ارتباطی است که به کمک این پینها از لحیم‏کاری متعدد و از بین رفتن فیبر مدار چاپی جلوگیری به عمل آمده و نوآموزان می‏توانند اتصالات مورد نیاز برای آزمایشات بعدی را بدون لحیم‏کاری و تنها با چند تکه سیم و اتصال آنها به پینها، ارتباط لازم بین قطعات را برقرار نمایند.

به عنوان مثال در شکل روبرو نحوه اتصال یک LED را به تغذیه مدار ملاحظه می‏نمایید.

همانگونه که ملاحظه می‏نمایید مجموعه پینهای PIN1 با اتصال موجود در فیبر مدارچاپی به قطب مثبت تغذیه متصل شده و مجموعه پینهای PIN3 نیز به قطب منفی تغذیه موجود بر روی فیبر مدار چاپی متصل گردیده است.

هنگام اتصال صحیح پایه‏های LED به قطب‏های مثبت و منفی تغذیه، این قطعه از خود نور ساطع خواهد نمود.

در این آزمایش و چند آزمایش بعدی چگونگی استفاده از مقاومت برای کنترل جریان LED و جلوگیری از آسیب دیدن LED مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

پس از آن با چند نوع مقاومت نظیر پتانسیومتر، مقاومت حساس به حرارت، مقاومت نوری آشنا شده و عملکرد برخی از آنها را در مدار به طور عملی آزمایش خواهید نمود.

دربخش سوم آشنایی مختصری بامغناطیس، آهن‏رباوتفاوت نیروی مغناطیسی والکتریکی و همچنان تفاوت ولتاژ مستقیم(DC)وولتاژ متناوب(AC)خواهید یافت.

در انتهای این بخش چند نمودار از سیگنالهای DC و AC ارائه گردیده است که در شکل روبرو نیز ملاحظه می‏نمایید.

در بخش چهارم با ساختمان داخلی خازن و طرز کار این قطعه در مدارات DC و AC آشنا شده و مباحثی را در مورد ظرفیت خازن، شارژ و دشارژ خازن، طریقه محاسبه زمان شارژ و د شارژ و واحدهای اندازه‏ گیری خازن را خواهید آموخت.

بحث فرکانس و تواتر و همچنین تعریف سیکل و فرمول محاسبه مقدار مقاومت خازن در برابر جریان و ولتاژ AC نیز در این بخش مورد بررسی قرار گرفته و در پایان با انجام چند آزمایش عملاً با خازن و طرز کار آن در مدارات DC و AC آ شنا خواهید شد.

در بخش پنجم ساختمان سلف، واحد اندازه‏گیری سلف و عملکرد این قطعه در مدارات DC و AC و فرمول محاسبه مقاومت سلف مورد بررسی قرار گرفته و چند نمونه از استفاده این قطعه در مدارات عملی نظیر ساخت بلندگو، هد دستگاه ضبط صوت و همچنین ساخت ترانسفورماتور ارائه گردیده و در پایان این بخش ساختمان داخلی ترانسفورماتور و انواع آن به طور کاملتری بررسی شده و در این رابطه خلاصه‏ای از فرمول‏های محاسبه توان، ولتاژ و جریان ترانسفورماتورها توضیح داده شده است.

در بخش ششم با ساختمان مولکولی نیمه‏هادیها و قطعه نوع N و P که برای ساخت دیود، دیود زنر و همچنین ترانزیستور از آن استفاده می‏شودآشنا شده و سپس در اولین گام به کمک چند آزمایش طرز کار یک دیود به عنوان شیر یکطرفه جریان را بررسی خواهید نمود.

در پایان مبحث تئوری این بخش نیز طرز محاسبه توان دیود زنر و استفاده از آن به عنوان تثبیت‏کننده ولتاژ را خواهید آموخت.

در بخش هفتم طرز محاسبه مقاومت‏های موازی و سری و ترکیبی از آنها را با ارائه چند مثال بررسی نموده و سپس با ساده‏ترین روش با ساختمان داخلی ترانزیستور دو قطبی و نحوه اتصال آن به منابع تغذیه آشنا خواهید شد.

در پایان این قسمت نیز تعاریف مختصری از ترانزیستور نوع FET و IC (مدار مجتمع) ارائه گردیده است که به عنوان پیش‏ زمینه ای برای مجموعه شماره2 کافی و لازم بوده است.

نکته دیگری که در این مجموعه و مجموعه‏های بعدی در نظر گرفته شده، ارائه قطعات مناسب به همراه مجموعه‏ها ست که می‏توان از آنها علاوه بر آموزش برای راه‏اندازی و تعمیر برخی از وسایل برقی استفاده نمود.

به عنوان مثال می‏توانید از آداپتور موجود بر روی فیبر مدار چاپی مجموعه شماره1 در مجموعه شماره2 نیز استفاده نمود و یا آنرا برای راه‏اندازی برخی از کیت‏های آموزشی شرکت مهران‏کیت و یا هر وسیله دیگری به کار گیرید.

مجموعه شماره 2 «دیجیتال پایه مدل MK7502» هدف از ارائه این مجموعه آموزش علم دیجیتال پایه به عنوان اولین گام برای ورود به دنیای سخت‏افزارهای پیشرفته نظیر میکروکنترلرها، حافظه‏ها و پردازشگرها بوده است.

در این مجموعه با تکیه بر مباحث تئوری ریاضی و ارائه مثالهای عملی سعی گردیده تا علاقه‏مندان به طراحی بتوانند با طرز کار آی‏سی‏های پایه نظیر گیت‏های منطقی، حافظه‏های تک‏بیتی، شمارنده‏ها، تقسیم‏کننده‏ها، جمع‏کنند‏ها و غیره عملاً آشنا شده و در پایان بتوانند طراحی برخی از مدارات ساده را انجام دهند.

در متن زیر خلاصه‏ای از آنچه را که در این مجموعه مطالعه نموده و خواهید آموخت ارائه شده است.

در بخش اول مبناهای ریاضی و کاربرد آن برای ارتباط بین سخت‏افزارها به زبانی ساده تشریح گردیده است.

مبناهای ریاضی بررسی شده عبارتند از: مبنای10، مبنای2، تبدیل اعداد از مبنایی به مبنای دیگر، چهار عمل اصلی جمع و تفریق، تقسیم و ضرب در هر مبنا که علاوه بر آن تعریف کد، طرز ساختن جدول درستی و نمایش اعداد باینری به کمک چند LED را خواهید آموخت.

در بخش دوم با طرز کار وسیله‏ای به نام برد برد آشنا خواهید شد.

این وسیله برای بی‏نیازشدن از لحیم‏کاری و ساختن فیبر مدار چاپی در هر آزمایش به کار گرفته شده است که طراحان عموماً برای آزمایش اولیه مدار طراحی شده خود از آن استفاده نمود و پس از درست کارکردن مدار، اقدام به ساخت فیبر مدار چاپی می‏نمایند.

در شکل زیر برد برد ارائه شده در مجوعه را ملاحظه می‏کنید.

در پایان مطالب این بخش طرز خواندن شماره چاپ شده بر روی آی‏سی را مطالعه خواهید نمود.

در بخش دوم به عنوان اولین گام عملی با «گیت بافر» آشنا خواهید شد.

گیتهای منطقی پایه نظیر گیت بافر، گیت AND و نظایر آن به کمک جدول درستی، مدار کلیدی و مدار ترانزیستوری تشریح گردیده‏اند که به مرور و در گامهای بعدی به خاطر پیچیده شدن ساختار داخلی آی‏سی تنها از جدول درستی و یا جدول کار آی‏سی برای تشریح مدارات استفاده خواهد شد.

در پایان این بخش چند آزمایش عملی را با آی‏سی شماره 4050 که از خانواده آی‏سی‏های نوع CMOS می‏باشد را انجام خواهید داد.

علت استفاده از آی‏سی نوع CMOS ولتاژ کار مناسب این نوع با ولتاژی بین 5/3 ولت تا 18ولت است که علاقمندان می‏توانند با در دست داشتن هر نوع آداپتور بین ولتاژهای ذکر شده، آزمایشات را انجام دهند.

در بخش چهارم گیت معکوس‏کننده ساده یا NOT معمولی و NOT بهینه شده که با نام NOT ا شمیت تریگر خوانده می‏شود آشنا شده و عملاً و به کمک این دو نوع گیت طرز ساختن یک نوسان‏ساز را مورد بررسی قرار خواهید داد.

آی‏سی‏های معرفی شده در این بخش عبارتند از 4049 به عنوان NOT معمولی و 40098 به عنوان NOT نوع‏ تری استیت (3state) و 4584 به عنوان NOT نوع اشمیت تریگر.

در بخش پنجم طرز کار گیت OR به عنوان «یا» منطقی و همچنین ساخت گیت NOR به کمک ترکیب کردن یک گیت OR با یک گیت NOTرا آموخته و مدارات و آزمایشهای عملی مربوط به این بخش را بررسی خواهید نمود.

آی‏سی معرفی شده در این بخش آی‏سی شماره 4071 می‏باشد که نمونه‏ای از مدار آزمایش شده در این بخش را در شکل زیر ملاحظه می‏نمایید.

در این آزمایش به کمک سوییچهای دو حالته sa و sb می‏توانید ولتاژ ورودیهای یک گیت OR را مطابق جدول صحت این گیت تغییر داده و عکس‏العمل گیت را در خروجی و با کمک LED ملاحظه نمایید.

در بخش ششم با طرز کار گیت AND به عنوان «و» منطقی و ساختن گیت NAND آشنا شده و مدارات مربوطه را مورد بررسی قرار خواهید داد.

گیتNAND نیز در دو نوع معمولی واشمیت تریگر به بازار ارائه گردیده است که هر دو مورد و تفاوتهای آنها در این بخش بررسی شده است.

آی‏سی‏های معرفی شده در این بخش عبارتند از 4081 و 4093.

از مدارهای عملی جالب این بخش می‏توان به ساخت مدار «صدای زنگ تلفن» اشاره کرد.

در پایان این بخش مطالب کوتاهی در رابطه با جبر بول و مدارات ترکیبی و همچنین خلاصه‏ای از آنچه را که تاکنون آموخته‏اید مطالعه خواهید کرد.

در بخش هفتم با ساختمان گیت «یا – انحصاری» و طرز ساخت آن به کمک گیتهای پایه قبلی آشنا شده و آزمایشات مربوطه را انجام خواهید داد.

پس از آن گیت سوییچ دیجیتالی را مورد بررسی قرار خواهید داد.

آی‏سی‏های معرفی شده در این بخش عبارتند از 4030 به عنوان گیت EX-OR و 4016 به عنوان گیت سوییچ قابل کنترل.

در شکل زیر شمای قطعه EX-OR و جدول درستی آنرا ملاحظه می‏نمایید.

در بخش هشتم طرز ساخت گیت فلیپ فلاپ به کمک گیتهای قبلی را آموخته و انواع فلیپ فلاپها و مراحل بهینه‏سازی این گیت و ساخت گیتهای فلیپ فلاپ Master-Slave و فلیپ فلاپ نوع D و غیره آشنا خواهید شد.

در این بخش گیت فلیپ فلاپ که پایه اصلی ساخت مدارات حافظه، شیفت رجیستر، شمارنده و تقسیم‏کننده می‏باشد به طور مشروح و کامل مورد بررسی قرار گرفته و آزمایشها و مدارات عملی مناسبی را به خود اختصاص داده است.

آی‏سی‏های بررسی شده در این بخش عبارتند از 4013 به عنوان گیت فلیپ فلاپ نوع D و 4015 به عنوان یک شیفت رجیستر 8تایی.

از مدارات جالب این بخش می‏توان به شرح ایجاد نویزهای کلیدهای معمولی و روش از بین بردن آن (مدار debounce) اشاره نمود که در شکل زیر مدار آن را ملاحظه می‏نمایید.

در پایان این بخش نکاتی را درباره انتقال اطلاعات و روشهای انتقال اطلاعات به صورت موازی و سری بررسی نموده و علاوه بر آن مطالبی درباره سون سگمنت و راه‏انداز آن به عنوان نمایش‏دهنده ارقام و مطالب جدیدی درباره دی‏کدرهای رقمی مطالعه خواهید کرد.

در قسمت عملی این بخش نیز با یک شمارنده ده‏تایی و آی‏سی 4017 آشنا شده و آزمایشات مربوطه را انجام خواهید داد.

در بخش نهم با چند شمارنده باینری آ شنا خواهید شد.

در این قسمت آی‏سی‏های 4516 به عنوان شمارنده قابل برنامه‏ریزی ساده و همچنین شمارنده 4020 مورد بررسی قرار گرفته و آزمایشاتی در این زمینه ارائه گردیده است.

مطالب پایانی این بخش شامل آشنایی و کار با جمع‏کننده 4008، مولتی‏پکسر 4512، مقایسه‏کننده رقمی شماره 4063 و همچنین راه‏انداز سون‏سگمنت به شماره 4311 است که در شکل زیر ارقام نمایش داده شده به کمک این آی‏سی و همچنین ترتیب پایه‏های آی‏سی ترسیم گردیده است.

در دهمین بخش از این مجموعه کلیاتی را در رابطه با نحوه اتصال آی‏سی‏های CMOS و T.T.L به یکدیگر، معرفی چند آی‏سی نظیر 4050 به عنوان واسطه اتصال CMOS و T.T.L ،مبدل‏های آنالوگ به دیجیتال، شمارنده‏های قابل برنامه ریزی ومعرفی چند کتاب را مطالعه نموده و در بخش پایانی، مدار V.C.O آی‏سی شماره 4046 را بررسی و آزمایشات ارائه شده را انجام خواهید داد.

در قسمت پایانی مطالبی درباره آی‏سی‏های تثبیت‏کننده شماره 78xx و 79xx، مجموعه کلیدهای ماتریس و عمل مولتی پلکس کردن نمایش اعداد برای نمایش‏دهنده‏های چند رقمی را مطالعه خواهید کرد.

در بخش یازدهم این مجموعه 5عدد کیت ارائه شده به همراه این مجموعه بررسی گردیده و با مونتاژ قطعات مربوط به این کیت‏ها می‏توانید آنچه را که تاکنون در این مجموعه آموخته‏اید در یک دستگاه ملاحظه نمایید.

کیت‏های ارائه شده عبارتند از: 1- فیبر شماره MK7502A شامل دو نوع نوسان‏سازی ساده و ترکیبی بوده که برای ایجاد پالس‏های خاصی زمان‏بندی شده است.

علاوه بر آن در این فیبر می‏توان به کمک فشردن یک کلید یک پالس ساعت تمیز و بدون نویز را برای ارسال به دستگاههای مختلف ایجاد کرد.

در شکل روبرو نقشه مونتاژ قطعات این فیبر ارائه شده است.

2- فیبر شماره MK7502B شامل دو IC برای مقایسه دو رقم 8 بیتی طراحی شده است.

به هنگام برابر بودن دو عدد 8بیتی(یک بایتی) خروجی مدار فعال شده و از آن می‏توان برای تحریک مدارات بعدی استفاده نمود.

در شکل روبرو نقشه فیبر را ملاحظه می‏کنید.

3- فیبر شماره MK7502C شامل دو عدد شمارنده صفر تا 99 می‏باشد که در یک سمت اعداد به طور دستی و با فشار یک کلید افزایش یافته و در شمارنده بعدی عمل شمارش با پالس‏های کنترل شده از طریق یک دستگاه دیگر انجام می‏پذیرد.

نقشه مونتاژ این فیبر در شکل روبرو ترسیم شده است.

4- فیبر شماره MK7502D برای نمایش دو رقم دیجیتالی طراحی شده است.

در این مجموعه برای ساختن دستگاه ارائه شده در آخر جزوه آموزشی از این فیبر دو عدد در نظر گرفته شده است.

چنانچه در دستگاههای دیگر نیاز به دیدن اعداد و ارقام دیجیتالی باشد، می‏توان از این دو کیت کمک گرفت.

در شکل روبرو نقشه مونتاژ یکی از کیت‏ها ترسیم شده است.