متن کامل پودمان الکترونیک کاروفناوری هشتم
همراهان گرامی در این پست می توانید متن کامل پودمان الکترونیک کاروفناوری هشتم را مشاهده نمایید امیدواریم از این متون بتوانید در آموزش خود استفاده نمایید.
لازم به ذکر است که استفاده از این مطالب فقط در کلاس درسجایز است و کپی برداری از آن در سایر سایت ها و وبلاگ ها جایز نیست و از نظر شرعی و قانونی اشکالدارد.
برخی از شایستگی هایی که در این پودمان به دست می آورید:
آموزش و کاربرد مهارت هایی مانند اجرای کارهای گروهی، تفکر انتقادی، پرسش گری، مسئولیت پذیری و توسعهٔ پایدار در بخش محیط زیست؛
طراحی و ساخت مدارات سادهٔ الکترونیکی؛
اجرای لحیم کاری؛
اندازه گیری کمیت های الکتریکی.
آشنایی با مصارف الکتریسیته
بیشتر وسایل و تجهیزات پیرامون ما از انرژی الکتریکی تغذیه می کنند و این انرژی به سایر انرژی های مورد نیاز زندگی قابل تبدیل است انرژی الکتریکی معمولاً با روش هایِ مختلف تولید می شود و در بخشِ صنعتی، شامل کارخانه ها و کارگاه ها و در بخش مصرف کننده هایِ خانگی، ادارى، اماکن عمومی و تجارى به مصرف می رسد.
مفاهیم اساسی در الکتریسیته
مفاهیمِ ولتاژ، جریان و مقاومت در الکتریسیته، مهم هستند. در ادامه به معرفی هریک و ارتباط بین آن ها می پردازیم.
1 - پتانسیل الکتریکی
اختلاف پتانسیل عاملی برای حرکت الکترون ها در بین دو نقطه از یک مدار الکتریکى است و واحد آن بر حسب(V) ولت بیان می شود.پتانسیل را با حروف V، E نشان می دهند.
در شکل الف جریان آب از یک نقطه با ارتفاع بالا به سمت ارتفاع کمتر حرکت می کند و پره را به چرخش در می آورد. این حرکت آب به دلیل اختلاف ارتفاع اتفاق مى افتد. در شکل ب، منبع ولتاژ نیز انرژی لازم را برای حرکت دادن الکترون ها تأمین می کند.
منابع ولتاژ الکتریکی را به دو دستهٔ کلی، منابع مستقیم DCو منابع متناوب AC تقسیم مى کنند.
الف - منبع ولتاژ مستقیم DC
منابعی را که قطب مثبت (+) و قطب منفی (-)ثابت دارند و حرکت الکترون ها در مدار آن ها در یک جهت ثابت استمنبع ولتاژ مستقیم یا منبع جریان مستقیممى نامند. باترى قابل شارژ اسباب بازى، باترى قلمى، پیل ها و شارژرها نمونه هایى از این منابع هستند.
شکل الف چند نمونه باتری و پیل و شکل ب منبع ولتاژ مستقیم را نشان مى دهد.
شیوه های دفع زباله های الکترونیکی (پیل ها و باتری های الکتریکی فرسوده):
پیلِ وسایل الکترونیکی داراى مواد سمى مانند کادمیوم، سرب، نیکل و جیوه است. در کشور ما ایران، بیشترین پیلِ مصرف شده از نوع نیکل کادمیوم است. اگر این مواد بیش از اندازه به بدن ما برسند در بافت هاى بدن انباشته می گردند و ایجاد مسمومیت می کنند و سبب بروز بیمارى هاى مختلف می شوند. براى مثال، فلز سرب مشکل کم خونى به وجود مى آورد. باترى ها در ردهٔ پس ماندهاى خطرناک دسته بندى مى شوند. به طور مثال یک عدد پیل برای سمی کردن حدود یک تن زباله کافی است. در بعضى از کشورها براى دفع زباله های الکترونیکی، آیین نامه هاى خاص وضع شده است. براى کاهش مصرف در محیط زندگى و کار، بهتر است از پیل هاى قابل شارژ استفاده کنید.
شکل الف و ب وسایل الکترونیکى و پیل های مستعمل را نشان می دهد. این وسایل را باید به صورت جداگانه جمع آورى کنید و به غرفه هاىِ بازیافت شهردارى تحویل دهید. شکل پ نماِد بازیافت است. شکل ت به این معنی است که وسیلهٔ مربوطه، نباید با زباله های خانگی دفع شود.
ب - منبع ولتاژ متناوب AC
منابع ولتاژی است که قطب مثبت (+) و قطب منفی (-) آن ها به ترتیب جابه جا می شوند و با این جابه جایی جهت جریان الکتریکی در مدار الکتریکی نیز تغییر می کند. برق شهر نمونه اى از منبع جریان یا ولتاژ متناوب است.
در کتاب کار و فناوری پایهٔ نهم بیشتر با این ولتاژ آشنا می شوید. شکل زیر نماد مداری منبع ولتاژ مستقیم و متناوب را نشان می دهد.
2- جریان الکتریکی
عبور جهت دارِ الکترون ها از یک رسانا یا هادیِ الکتریسیته شدت جریان الکتریکی نام دارد که با حرف Iنشان داده می شود و واحد آن آمپرAاست. یک منبع می تواند، آب را در مسیرى مشخص به جریان اندازد؛ در مدار الکتریکى به جاى آب، الکترون در مسیِر سیم، جریان دارد، هرچه میزان الکترون عبوری از سیم بیشتر باشد، جریان بیشتر است.
عبور الکترون از یک سطح فرضی سیم، در طی زمان معین
نکته :چون پتانسیل مثبت، بیشتر و قوی تر از پتانسیل منفی تعریف می شود، در مدارهای الکتریکی طبق قرارداد، جهت جریان الکتریکی از قطب مثبت به قطب منفی در نظر گرفته می شود.
دیود نوردهنده LED : دیود نوردهندهدر حقیقت یک لامپِ کوچک با ولتاژ کم بین 1/5 تا 3 ولت و جریان 10 تا 30 میلی آمپر است. این قطعه الکترونیکی دارای دو پایه، یکی مثبت (آند) و دیگری منفى (کاتد) است که همواره جریان را از قطب مثبت به قطب منفی هدایت می کند.معمولاً پایهٔ متصل به قطب مثبت آند بلندتر است.
به خاطر داشته باشید که رعایت نکات ایمنی و حفاظتی در انجام دادن کارهای عملیِ الکتریکی و الکترونیکی بسیار مهم و از جایگاه ویژه ای برخوردار است.
به کمک یک دیود نوردهندهٔ 3 ولتی، جای باتری، دو عدد پیلِ قلمی 1/5 ولتی، یک چراغ قوه کوچکِ دست ساز، درست کنید.
هنگامِ اتصالِ قطب های مثبت ومنفِی باتری به دیود نوردهنده، باید اتصال صحیح پایه هاى دیود رعایت شود
اگر از یک باترى کتابی 9 ولتى استفاده کنید، دیود نوردهنده می سوزد، چرا؟
جواب
استفاده از مقاومت اهمی یکی از راه های جلوگیری از سوختن دیود نوردهنده است. در ادامه، این قطعه معرفی می شود.
مقاومت الکتریکی
به هر ماده ای که در برابر عبور جریان الکتریکی حرکت الکترون ها مقاومت کند مقاومت الکتریکی گفته می شود. واحد مقاومت الکتریکى اُهم Ωاست مقاومت الکتریکى را با حرفR نشان می دهند.
مدارهای الکتریکی و اجزای آن
هر مدارالکتریکی برای برقراری جریان الکتریکی دارای چهار جزء اصلی است:
1- منبع ولتاژ؛
2- مسیر عبور جریان (رسانای مناسب)، مثل سیم؛
3- مصرف کننده ، مثل لامپ؛
4- کلید براى قطع و وصل جریان.
باز یا بسته بودن مدار الکتریکی یا به عبارت دیگر، قطع و وصل جریان الکتریکی توسط کلید انجام می پذیرد
با استفاده از دیود نوردهندهٔ معمولی 3 ولتی، مقاومت مناسب ، کلید و باتری می توانید چراغ های متنوع بسازید
نکته : یکی از روش های خاموش و روشن نمودن مناسبِ چراغ قوهٔ ساخته شده، استفاده از کلید است.
رابطۀ بین مقاومت R ولتاژ V و جریان الکتریکی I
از رابطهٔ سادهٔ قانون اهم می توانید مقادیر جریان، ولتاژ و مقاومت را به دست آورید
در الکترونیک معمولاً جریان را بر حسب آمپر و میلی آمپر، مقاومت را بر حسب اهم و کیلو اهم و پتانسیل الکتریکی را برحسب ولت و میلی ولت بیان مى کنند.
مثال:اگر یک مصرف کننده که با ولتاژ 3 ولت کار مى کند، مقاومت 100 اهم داشته باشد مقدار جریان عبوری از آن چقدر است؟
اندازه گیری کمیّت های الکتریکی
برای اندازه گیری کمیت های الکتریکی ولتاژ، جریان و مقاومت الکتریکی از وسیله ای به نام مولتى متر استفاده می شود. این دستگاه ها در دونوع دیجیتالى (عددى) و آنالوگ (عقربه اى) موجود است.
نکته :اتصال مولتی متر هنگام اندازه گیری ولتاژ و مقاومت به صورت موازی است.
نحوۀ اتصال مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ
تفاوت پیل نو و کارکرده
ولتاژ دو پیل نو و کار کرده را با مولتی متر اندازه گیری کنید و در جدول بنویسید.
ترانزیستور
یک قطعهٔ الکترونیکی سه پایه است که معمولاً برای قطع و وصل جریان و همچنین تقویتِ ولتاژ یا جریان استفاده می شود. پایه های این قطعه را بیس B امیتر E و کُِلکتور C می نامند. شکل ظاهری چند نمونه ترانزیستور، نماد مداری و پایه های یک نمونه ترانزیستور در شکل آمده است.
مدار مجتمع آی سی
مدارهایی شامل مجموعه ای از ترانزیستور، مقاومت و خازن است که مستقلاً برای کاری خاص در یک بسته بندی کوچک ساخته می شوند. آی سی ها می توانند پایه های متعدد داشته باشند از 3 پایه تا بیش از 100 پایه ،شکل زیر چند نمونه آی سی و همچنین آی سی UM 66 را، که آی سی تولیدکنندهٔ آهنگ است،نشان می دهد.
لحیم کاری
برای انجام اتصالات در مدارهای الکترونیکی از وسیله ای به نام هُویه استفاده می شود. نوک داغ هویه مى تواند سیم مخصوص لحیم را، که ترکیبى از قلع و سرب است، در دمای بالا ذوب کند. با سرد شدن لحیم مذاب، اتصال محکمی به وجود می آید. هویه ها هرچه دارای توان بالاتری باشند گرمای بیشتری تولید می کنند. برای لحیم کاریِ قطعات الکترونیکی مناسب ترین توان بین 20 تا 40 وات است. چند نمونه هویه و تجهیزاتِ مربوط به آن را در شکل زیر مشاهده می کنید.
مراحل انجام لحیم کاری
مرحلۀ 1 :محل اتصال را با سنبادهٔ نرم از چربی و غبار کاملاً تمیز کنید.
مرحلۀ 2 :پایهٔ فلزی قطعات مورد نظر را اندکی به روغن لحیم آغشته نمایید با استفاده از نوک هویه، سیم لحیم را در محل اتصال، مذاب کنید؛ هنگامی که سیم لحیم مذاب است باید یک لایه نازک بر روی پایهٔ مورد نظر قرار گیرد؛ به این عمل قلع اندود کردنمی گویند.
مرحلۀ 3 :دو قطعه را با استفاده از هویهٔ داغ و در صورت نیاز با سیم لحیم اضافه اتصال دهید.
نکات ایمنى
- لازم است در محلى که لحیم کاری می کنید تهویهٔ مناسب وجود داشته باشد و از ماسک مخصوص نیز استفاده کنید تا دود حاصل از لحیم کاری وارد دستگاه تنفسی تان نشود؛
- براى ایمنى بیشتر حتماً از پایهٔ هویه استفاده کنید؛
- هنگام لحیم کارى از لباس کار استفاده کنید؛
- مراقب باشید نوک هویهٔ داغ با اعضای بدن و لباس شما تماس پیدا نکند؛
- پس از اتمام لحیم کارى، دست هاى خود را با آب و صابون بشویید؛
- درهنگام لحیم کاری مصرف درست انرژی برق را مدیریت کنید؛
- از هویه های فرسوده با سیم های آسیب دیده استفاده نکنید.
ساخت مدار آهنگ برای یک جعبه
ابزار و قطعات الکترونیکی مورد نیاز:هویه و وسایل جانبی،جعبهٔ دردار، آی سی UM 66بلندگو 8 اهمی، ترانزیستور 945 C دو عدد باتری 1/5 ولتی ، جا باتری دوتایی، میکرو سوئیچ
در شکل زیر قطعات و ابزارهای ساخت پروژه را مشاهده می کنید.
مراحل ساخت
مرحلۀ اول: مدار الکترونیکی اولیه
با توجه به مدار شکل پایه های قطعات را لحیم کاری کنید. همان طور که در شکل الف آمده است، باید پایهٔ شمارهٔ 1 آی سی به پایهٔ بیسِ ترانزیستور و پایهٔ شمارهٔ 3 به پایهٔ امیتِر ترانزیستور وصل شود.
اگر صفحاتِ تخت آی سی و ترانزیستور در یک جهت باشند باید پایه های اول هر دو به هم و پایه های سوم هر دو نیز به یکدیگر متصل شود.
برای اتصال قطعات به یکدیگر راه های مختلفی وجود دارد. یکی از آن ها اتصال مستقیم به وسیلهٔ لحیم است که به علت کوچک بودن قطعات، احتمال متصل شدن ناخواسته به پایه های دیگر وجود دارد. همچنین آسیب دیدن قطعات، از دیگر معایب این روش است.
یکی دیگر از راه حل های موجود استفاده از بِِرد بُرد است شکل زیر ،که موقتی بودن اتصالات یکی از معایب آن است. راه حل دیگر، استفاده از فیبر سوراخ دار و سپس لحیم کاری است
در این فیبر سوراخ هایی جهت ورود پایه های قطعات در نظر گرفته شده است. رویهٔ فیبر که عایق است از اتصال قطعات به یکدیگر جلوگیری می کند. جهت لحیم کردن قطعه در پشت آن، اطراف هر سوراخ لایهٔ مسی وجود دارد. پس از انتخاب محل مناسب برای هر قطعه و عبور دادن آن از درون فیبر، با لحیم کاری، پایه ها را به لایهٔ مسی پشت آن لحیم کنید. بهتر است قطعات را نزدیک یکدیگر قرار دهید. در نهایت پایه های مربوطه را به یکدیگر لحیم کنید.
نکته :قطعات الکترونیکی چنانچه حرارت بیش از اندازه دریافت کنند می سوزند؛ بنابراین موقع لحیم کاری، هویه را به مدت زیاد بر روی پایه های قطعات نگه ندارید.
به جای فیبر سوراخ دار از چه ترکیب سادهٔ جایگزین می توان استفاده نمود؟
جواب
بلندگو
یک قطعهٔ الکترونیکی دو پایه است که الکتریسیته را به صوت تبدیل می کند. در شکل زیر چند نمونه بلندگوی الکترونیکی و نماد مداری آن آمده است.
مرحله دوم:اتصال بلندگو
با توجه به مدار شکل زیر پایه ها را به طور مناسب لحیم کاری کنید.
در این مرحله باید یکی از پایه های بلندگو را به پایهٔ کلکتور ترانزیستور و دیگری را به پایهٔ شمارهٔ 2 آی سی وصل کنید.
ابتدا دو سیم مفتولی نازک با اندازهٔ مناسب به پایه های بلندگو لحیم کنید.
سر دیگر سیم را، یکی نزدیک پایهٔ 2 آی سی (پایه وسط) از داخل فیبر عبور دهید و سپس آن را لحیم کنید و دیگری رابه پایهٔ کلکتور ترانزیستور (پایهٔ وسط) متصل نمایید.
توصیه می شود برای فهم بهتر از سیم هایی که رنگ متفاوت دارند استفاده کنید.
مرحله سوم:اتصال کلید و باتری به مدار الکترونیکی
عملکرد کلید به گونه ای است که با باز شدن درِ جعبه، کلید عمل می کند و آهنگ پخش می شود؛ این درحالی است که با بسته شدن درِ جعبه، کلید عمل نمی کند و آهنگ قطع می شود. میکروسوئیچ چنین عملکردی دارد.
باید کلید را طبق شکل زیر به مدار الکترونیکی و باتری متصل کنید.
همان طور که در شکل مشخص است، کلید دارای سه پایه است ولی فقط از دو پایهٔ 1 و 2 آن استفاده می شود و پایه 3 وسط بدون استفاده رها می گردد.
یک سر کلید را به قطب مثبت باتری متصل کنید؛ معمولاً جاباتری ها خودشان دارای سیم هستند و می توان از سیم پایه مثبت، مستقیم به پایهٔ شماره 1 کلید لحیم کاری نمود. پایهٔ شمارهٔ 2 کلید را به یک سیم مفتولی نازک لحیم کنید و سِر دیگر آن را به پایهٔ مشترک بلندگو و پایهٔ 2 آی سی وصل کنید؛ همانند مرا حل قبل، سیم را از نزدیکی پایهٔ مورد نظر، از داخل فیبر عبور دهید و سپس لحیم کاری را اجرا کنید.
از طرف دیگر، باید قطب منفی باتری را به پایهٔ مشترک امیتر و پایهٔ 3 آی سی متصل کرد. بنابراین همانند روش های قبل این کار را انجام دهید.
معمولاً در الکترونیک مثبت را با رنگقرمزو منفی را با رنگ مشکینشان می دهند.
مرحلۀ چهارم:جانمایی مناسب مدار الکترونیکی در جعبه
ابتدا باید برای مدارِ پروژه، مکان مناسبی پیدا کنید. این مکان می تواند کف، دیواره های کناری یا زیر جعبه باشد. متناسب با جعبهٔ خود، مکان مناسبی را درنظر بگیرید.
در شکل مدارِ پروژه در دیواره جعبه قرار گرفته است. کلید را باید به گونه ای در جعبه قرار دهید که با باز و بسته شدن درِ جعبه، کلید به درستی کار کند. در نهایت با سلیقه خودتان به وسیلهٔ پارچه یا ..... مدار را پنهان کنید.
٭چگونه می توان اندازهٔ مدار را کوچک تر کرد؟
٭ از چه وسایل معیوب و دورریختنی، می توانید قطعات پروژه را به دست آورید؟
٭ به جای میکروسوئیچ از چه طرح ابتکاری ساده، می توانید استفاده کنید؟
جواب
آداب و شرايط کار
رضایت کار
روحیۀ هر انسانی اقتضا می کند از کاری که انجام می دهد راضی باشد. به طور مسلم اگر انسان، کاری را بدون علاقه شروع کند، نتیجۀ مورد نظر را دریافت نخواهد کرد.
لسَعیِها راضیةٌ
چرا که از سعی و تلاش خود خشنود است.
در آیه شریفه 9، سورهٔ غاشیه به یکی از صفات مؤمنین نیکوکار اشاره شده است، از جمله آنان از سعی و تلاش و کار خود خشنود و راضی هستند و این رضایت خاطر در کارهای اقتصادی و فعالیت های شغلی آنان اثرات مثبتی در جامعه خواهد داشت، زیرا وقتی انسان از کار و شغل خود راضی باشد آن را با علاقه انجام می دهد. از عوامل اساسی ایجاد فضای مطمئن کار، رضایت از کار است. از این رو باید سعی شود تا افراد جامعه کار و شغل خود را بر اساس علاقه و رضایت از آن انتخاب کنند.
پروژه های نیمه تجویزی دیگری در جدول زیر معرفی شده اند که مراحل ساخت آن ها را می توانید از سایت گروه کار و فناوری دریافت کنید.
پروژه های نیمه تجویزی الکترونیک
دانلود پودمان الکترونیک کتاب کاروفناوری هشتم با فرمت pdf