به نام خدا

آزمایشگاه اندازه گیری و مدار

استاد محترم: جناب آقای زمانی

جلسه اول (19/7/86)

آزمایش شماره ی یک: آشنایی با قطعات الکتریکی

وسایل مورد نیاز: تعدادی مقاوت (از انواع مختلف مثل گچی، کربن فیلم و توده کربنی) – پتانسیومتر – ولوم – سلف (انواع مختلف موجود در آزمایشگاه) – خازن (از انواع مختلف موجود در آزمایشگاه)

شرح آزمایش:

مقاومت:

مقدار نامی مقاومت: آن مقداری که روی مقاومت درج شده.

مقدار واقعی مقاومت: آن مقداری که توسط اهم متر اندازه گیری می شود.

محدوده ی مقاومت: مقدار نامی آن با در نظر گرفتن تلورانس. (مقاومتی که از محدوده ی خود خوارج شود سوخته محسوب می شود.)

خصوصیات اصلی یک مقاومت

 مقاومتها از نظر عمل الکتریکی که انجام می دهند دارای دو مشخصه اصلی هستند که همیشه در انتخاب آنها باید مورد توجه قرار گیرد.  

۱)  اهم مقاومت : مقاومتها از نظر اهمی که از خود در مقابل عبور جریان نشان می دهند مقدار گذاری می شوند یا به عبارت دیگر اهم گذاری می شوند.

۲)  وات مقاومت : وات یک مقاومت عبارت است از میزان و قابلیت حرارت پذیری و تحمل حرارت بدون آنکه آسیب ببیند.

موارد کاربرد یک مقاومت در مدارات الکترونیکی

 ۱)  تقسیم پتانسیل: یعنی به وسیله دو یا چند مقاومت می توان یک ولتاژ را به ولتاژهای کوچکتری تقسیم نمود.مثلاً یک ولتاژ ۶ ولتی را می توان به یک ولتاژ۲ ولتی یک ولتاژ ۳ ولتی و یک ولتاژ ۱ ولتی تقسیم نمود.

 ۲)  جلوگیری از سوختن قطعات و ایجاد اتصال کوتاه در مدار: اگر دو دو سر یک دیود نورانی را مستقیماً به یک منبع وصل کنیم به خاطر اینکه دیود مقاومت کمی در حدود صفر دارد ممکن است جریان بالایی بکشد و بسوزد ولی با قرار دادن یک مقاومت سری می توان از این کار جلوگیری کرد.

 ۳) تنظیم میزان تقویت کننده در تقویت کننده ها: در مدارات تقویت کننده معمولاً مقاومت متغیری در مدار قرار داده می شود که بوسیله آن می توان میزان تقویت کنندگی مدار را تغییر داد.

ساختار یک مقاومت از نوع کربن فیلم:

معمولا روی مقاومت ها سه یا چهار یا پنج رنگ وجود دارد که یک رنگ آن (معمولا طلایی یا نقره ای) از بقیه جداست. این رنگ باید هنگام خواندن در سمت راست قرار گیرد.

نحوه تعیین مقدار مقاومت ها از روی کد رنگی (مقاومت چهار رنگ) : رنگ اولین نوار نشان دهنده اولین عدد صحیح مقدار مقاومت و رنگ دومین نوار نشان دهنده دومین عدد صحیح مقدار مقاومت است . رنگ نوار سوم نشان دهنده ضریب مقاومت است و رنگ نوار چهارم حدود خطا ( تلرانس ) را معین می کند .

 

 

(ساقی قدحی قرار نه زیر سبو        آبی بفشان خانه سمبل به نکو)

پس یک مقاومت به رنگِ (از چپ به راست) قهوه ای، سیاه، قرمز و طلایی معرف یک مقاومت 1000Ω با تلرانس 5% خواهد بود. پس مقدار واقعی این مقاومت چیزی بین 950 تا 1050Ω خواهدبود.

10Ω - 5% : طلایی – مشکی – مشکی – قهوه ای

150kΩ - 5% : طلایی – زرد – سبز – قهوه ای

8.2kΩ - 5% : طلایی – قرمز – قرمز – خاکستری

220kΩ -5% : طلایی – زرد – قرمز – قرمز

 

مقاومت های پنج رنگه:

این نوع کد برای مقاومت هایی با تولرانس 1% یا 2% (و کمتر) به کار می رود ولی مقاومت های رایج 5% بوده و با چهار باند رنگی مشخص می شوند.

رنگ اول نماینده ی عدد اول، رنگ دوم عدد دوم، در این مقاومت ها رنگ سوم نشان دهنده ی عدد سوم است، رنگ چهارم نمایانگر تعداد صفرهاست ولی اگر دو رنگ آخر طلایی یا نقره ای باشند، قرار داد چنین است که ارقام را کنار هم خوانده و چنانچه رنگ چهارم طلایی باشد تقسیم بر 10 کرده و اگر رنگ چهارم نقره ای باشد تقسیم بر 100 می کنیم. پس اگر رنگ مقاومتی قهوه ای، قهوه ای، نارنجی، طلایی و قهوه ای باشد، مقدار آن 11.3Ω و رنگ آخر آن نیز که نشان دهنده ی درصد خطا می باشد خطای 1% را مشخص می کند. و اما اگر رنگ چهارم نیز قهوه ای باشد باید جلوی عدد 113 یک صفر اضافه کنیم یعنی مقاومت 1130Ω می باشد.

 

 

سری های ساخت مقاومت ها:

قطعات تولیدی کارخانجات مختلف ممکن است در نقاط مختلف جهان استفاده شود ، از این رو ضروری است که تمامی آنها به منظور تولید قطعات خود از نظر مقدار و سایر مشخصات از روشها و استانداردهای خاص پیروی کنند . معمولترین آنها " استاندارد اروپایی " است که با حرف E مشخص می شود . این استاندارد خود شامل سری های مختلفی است E6، E12، E24 و ... .

هر سری مشخص می کند که در هر دهه چند مقاومت داریم. مثلا سری E96 (از دقیق ترین سری های موجود در بازار) مشخص می کند که از 1 تا Ω10، 96 مقاومت مختلف داریم و سایر مقاومت های موجود در این سری از ضرب این مقادیر در  به دست خواهند آمد.

مثلا در سری E6 با ضرب عدد 10 در اعداد پایه می توان به مقاومتهایی که در این سری ساخته می شوند پی برد :

10Ω ، 15Ω ، 22Ω ، 33Ω ، 47Ω، 68Ω

و با ضرب عدد 100 در اعداد پایه:
100Ω ، 150Ω ، 220Ω ، 330Ω ، 470Ω ، 680Ω

سری E6 دارای 6 قسمت و تلرانس مقاومت های آن 20 در صد است .
سری E12 دارای 12 قسمت وتلرانس مقاومت های آن 10 درصد است .
سری E24 دارای 24 قسمت وتلرانس مقاومت های آن 5 درصد است.

اولین سری، سری E6 است که دیگر استفاده نمی شود.

سری E6: 1 , 1.5 , 2.2 , 3.3 , 4.7 , 6.8

سری E12 یکی از سری های رایج در بازار است که ضرایب آن به صورت زیر است:

1 , 1.2 , 1.5 , 1.8 , 2.2 , 2.7 , 3.3 , 3.9 , 4.7 , 5.6 , 6.8 , 8.2

جالب است که بدانیم در این سری هر مقاومت با مقاومت قبل یا بعد خود 10% اختلاف دارد.

از سری های دیگر می توان به سری های E36 و E24 و ... اشاره کرد.

E24: 1 , 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.5 , 1.6 , 1.8 , 2 , 2.2 , 2.4 , 2.7 , 3 , 3.3 , 3.6 , 3.9 , 4.3  , 4.7 ,5.1 , 5.6 , 6.2 , 6.8 , 7.5 , 8.2 , 9.1

از سری های E6 و E12 و E24برای استاندارد نمودن ظرفیت خازنها و ضریب خود القایی سلف ها نیز استفاده می شود . البته سری های دیگری نیز همچون E48 و E96 و E192 وجود دارند .

(توجه کنید که تولرانس هر مقاومت به سری ای که در آن قرار دارد بستگی دارد مثلا در سری E12 تلورانس حدود 20% است و مسلما در سری E96 مقدار بسیار کمتری خواهد بود.)

مقاومت های توده کربنی:

دقت این نوع از مقاومت ها کم بوده و خطایی حدود 20% دارند. شکل زیر ساختمان کلی چنین مقاومتی را نشان می دهد:

 : 56Ω - 5%سبز – آبی – مشکی - طلایی

مقاومت سیمی (گچی):

این مقاومت های توان بیشتری را تحمل می کنند. مقدار نامی این مقاومت ها را معمولا به این صورت روی آن ها درج می کنند که یا به جای رنگ ها مستقیما از اعداد متناظر با آن ها استفاده می کنند (پس عدد 233 یعنی kΩ 23(  یا به مانند مثال زیر عمل می کنند:

       

این کد در واقع یک نوع استاندارد انگلیسی است که با کد BS1852 مشخص می شود، در این استاندارد از حروف و اعداد به جای رنگ استفاده شده است. در این کد حروف R,K و M هنگامی بین دو عدد واقع شوند به عنوان فاکتورهای ضرب کننده و در عین حال نقطه ی اعشاری هستند. ضریب معادل هر حرف به صورت زیر است :

⁰R=10           ³ K=10                     ⁶M=10

حرف بعدی که در آخر این نوع استاندارد می آید تلورانس را نشان می دهد.

F=1%         G=2%               H=2.5%             J=5%      K=10%       M=20%

مثلاً  5R6J برابر است با 5.6 اهم با تلورانس 5%

2.4.2 BS1852 Resistor Codes:

 

You might encounter a code like this. 4k7J, the final letter denotes the resistor tolerance.

 

 

820Ω - 10%

پتانسیومتر:

 

نوعی مقاومت متغیر است و معمولا در جایی استفاده می شود که کمتر احتیاج به تغییر داشته باشد.

معمولا روی پتانسیومتر عددی نوشته می شود که نشان دهنده ی مقدار آن است و روش خواندن آن مشابه خواندن رنگ ها در مقاومت هاست مثلا اگر روی پتانسیومتری نوشته شده بود 104 یعنی بیشترین مقاومت قابل تنظیم آن 100kΩ است.

ولوم:

کار همان پتانسیومتر را انجام می دهد ولی دارای تجهیزات لغزنده ی پیشرفته تری است و حجم و غیمت بیشتری نیز دارد.

روی ولوم ها مقدار آنها را می نویسند مثلا 10kB. روی ولومها علاوه بر مقدار آنها نوع لگاریتمی یا خطی بودن آنها معمولا علامت گذاری گردیده است. به این نحو که ولومهای لگاریتمی را با حرف A و نوع خطی را با حرف ‌‌‌B نشان میدهند.

ولومها دو دسته می شوند. بعضی آنها خطی نامیده می شوند. یعنی افزایش یا کاهش آنها با چرخاندن دسته بطور یکنواخت و متوالی انجام می گیرد. در حالیکه در نوع دوم یعنی لگاریتمی تغییرات اهم آن به صورت لگاریتمی کم یا زیاد می گردد، به این معنا که تغییرات اهم دو حالت پیدا می کند یا در ابتدا خیلی سریع ودر انتها کند است یا برعکس در ابتدا خیلی کند و در انتها خیلی سریع انجام می گردد.

شکل زیر مربوط یک نوع مقاومت است که به مقاومت Array مشهور است. این گروه مقاومت هایی هستند که در تعداد ۸ تایی، ۱۰ تایی و ... در یک بسته قرار دارند و در بعضی آنها تمامی مقاومتها از یک سر به هم وصل هستند.

خازن:

همان طور که می بینیم خازن ها را با توجه به عایق به کار رفته در آنها دسته بندی می کنند. (ظرفیت خازن ها نیز به نوع عایق آنها بستگی دارد.)

مقدار خازن های عدسی مثل پتاسیومتر خوانده می شود.

به طور کلی روی خازن های عدسی به سه صورت مقدارش را می نویسند:

فرم اول: به وسیله ی عددی که زیر آن خط کشیده شده (یک یا دو رقمی):

18 :18 pf        7 : 7 pf

فرم دوم به صورت اعشاری:

0.02 : 0.02 uf

فرم سوم به صورت پتانسیومتر:

103 : 10000 pf

روی سایر خازن ها مقدار دقیقشان نوشته می شود.

علاوه بر این ها حداکثر ولتاژ قابل تحمل توسط خازن روی آن درج شده است.

به پلاریته ی روی خازن های الکترولیت نیز توجه داشته باشید. (پایه ی منفی با یک خط در کنار آن مشخص شده.)

1000uf

مقادیر معمول خازن ها از کتاب تکنیک پالس دیوید بل:

سلف:

معمولا ظرفیت سلف ها روی آنها نوشته می شود. ولی به طور کلی هر چه تعداد دور های آن کمتر و سیم ها کلفت تر باشد ظرفیت آنها کمتر است. ترانس های مهتابی نوعی سلف هستند که ظرفیت آن ها در حد میلی هانری است. در شکل زیز نوعی از سلف را می بینیم که با کد رنگی تعیین ظرفیت شده.