مقاومت الکتریکی چیست؟ و چه کاربردی در مداراهای الکترونیکی دارد؟

میزان حرکت الکترون ها در عنصر های مختلف، مقاومت الکتریکی مختلف به وجود می آورند.

عنصر های که الکترونها در آنها آزادانه تر حرکت میکنند، نظیر فلزات دارای مقاومت الکتریکی کمتر هستند.

از عنصر های که دارای مقاومت بسیار کم هستند، به عنوان حامل الکتریسیته استفاده می شود.(مثل مس که در سیم های الکتریکی استفاده می شود)

و از عنصرهای که دارای مقاومت الکتریکی بالاتر هستند به عنوان مصرف کننده استفاده می شود.(الکتریسیته در هنگام عبور از عنصر دارای مقاومت، تولید گرما می کند).

گرافیت ، تنگستن ، آهن ، عناصرهای هستند که دارای مقاومت الکتریکی تقریبا زیادی هستند.

مقاومت الکتریکی در مدار های الکترونیکی

در مدار های الکترونیکی بسیار پیش می آید که نیاز به  تقسیم ولتاژ، کاهش جریان، و غیره صورت پذیرد. که انجام این کار فقط از عهده عنصرهای دارای مقاومت الکتریکی بالا بر می آید .

برای رفع این نیاز قطعه ای در صنعت الکترونیک به وجود آمده که به آن مقاومت میگویم (RESISTOR).

واحد اندازه گیری مقاومت

امگا واحد مقاومت الکتریکی

واحد اندازه گیری مقاومت  اهم ااست ،و نماد آن امگا است .

اگر مقدار آن بیش از هزار باشد با کیلو اهم نامیده می شود مثل:(۶۸۰۰ اهم = ۶٫۸ کیلو اهم)

مقدار هر مقاومت به وسیله کد رنگی مقاومت که بر روی آن درج شده مشخص میشود.

مقدار هر نوع مقاومت را می توانید با دستگاه اندازه گیری اهم متر بسنجید.

سمبل مقاومت  در نقشه  مدار الکتریکی

آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی : نقشه های مدار های الکترونیکی شامل نماد کلیه قطعات و مسیر های آنها است ، که به این نقشه (شماتیک مدار) گفته می شود.

دو سمبل آمریکائی و اروپائی مقاومت در شماتیک مدار را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید.

حتماّ بخوانید  رله چیست؟ پایه های رله و کاربرد های آن در مدار های الکترونیکی

کاربرد های مقاومت

مقاومت ها را در اکثر بردهای الکترونیکی می توانید پیدا کنید.

مقاومت ها برای تقسیم ولتاژ، کاهش جریان ،فراهم ساختن شرایط کاری مناسب برای تراشه های و ترانزیستور ها کاربرد دارد.

و هر گاه با خازن ترکیب شود می تواند تولید موج و تاخیر به وجود آورد.

یکی از ساده ترین کاربرد های مقاومت استفاده از آن برای روشن کردن LED های نورانی است .

اگر راجع به LED  ها چیزی نمی دانید نگران نباشید. در آموزشهای دیگر این موضوع به طور کامل توضیح داده شده است.

این مسائل را برای آشنائی اولیه در اینجا مطرح کردم .

پوشش نهایی بردهای الکترونیک چیست؟

هر کسی که با صنعت تولید فیبر مدار چاپی(pcb)  آشنایی داشته باشد بخوبی می داند که PCBها دارای یک پوشش نهایی مس روی سطح شان هستند.

 اگر مس بدون پوشش و محافظ باشد، با هوا اکسید شده و در نتیجه برد مدار چاپی غیر قابل استفاده خواهد شد.

قبل از اسمبل کردن قطعات، پوشش نهایی روی برد اعمال می شود. پوشش نهایی را می توان روکشی تعریف کرد که بمنظور حفاظت از Solder خارجی ترین لایه pcb بکار می رود که بعدا در فرایند Wave یا Reflow مورد استفاده قرار می گیرد.

در واقع پوشش نهایی دو وظیفه عمده بر عهده دارد:

1- حفاظت از لایه مس در معرض هوا قرار داده شده

2- واسطی برای اتصال بین قطعات مونتاژ شده روی برد و فیبر خام

PCBها بسمت کوچکتر شدن و فشرده تر شدن پیش می روند. سایز آی سی ها و سایز سوراخها کوچکتر و ظرافت کار بیشتر می شود. این پیشرفتها ایجاب می کند که تکنولوژی پوشش نهایی نیز پاسخگوی این نیازها باشد.

پوشش نهایی به دو دسته تقسیم می شود : فلزی مانند قلع یا نیکل-طلا و مواد آلی  که لایه بسیار نازکی از مواد آلی سطح مس را تا قبل از اسمبل کردن قطعات روی برد محافظت می کند.

انواع روشهای پوشش نهایی:

روشهای مختلفی در آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی  وجود دارد که هر یک از روشها مزایا و معایب مخصوص بخود را دارد؛ از جمله:

HASL (Hot Air Solder Level(

Lead Free HASL (بدون سرب)

OSP (Organic Solder Preservative(

غوطه وری قلع

غوطه وری نقره

الکترولس نیکل-طلا

در مورد پوشش نهایی در سالهای 2006 و 2011  یک مقاسیه انجام گرفته است ؛ این مقایسه نشان می دهد که در سال 2006 سهم HASL در پوشش نهایی بیشترین مقدار بوده است اما در سال 2011 سهم HASL کاهش یافته و سهم OSP افزایش یافته است.

یک دلیل اصلی این کاهش، دارا بودن سرب در پروسه HASL می باشد که آلوده کننده محیط زیست می باشد. اما OSP بدلیل عدم وجود سرب مورد توجه زیادی قرار گرفته است.

آشنایی با کارگاه مونتاژ برد های الکترونیکی

در این مقاله به نحوه تولید محصولات و برد های الکترونیک در یک کارگاه مونتاژ برد می پردازیم، در این کارگاه ها، عمده عملیات به صورت دستی اما با کمک برخی ماشین آلات ساده صورت می گیرد. مونتاژ یک مدار الکترونیکی هفت مرحله ذیل را طی می کند:

    شابلون زدن خمیر قلع

    قطعه گذاری قطعات SMD

    ذوب خمیر قلع

    مونتاژ دستی قطعات DIP

    کنترل کیفی

    تمیز کردن برد ها

    بسته بندی

حال به تشریح هر یک از این مراحل می پردازیم:

مرحله اول، شابلون زدن خمیر قلع:

برای مونتاژ قطعات SMD باید از خمیر قلع استفاده کرد. خمیری خاکستری و چسبناک و حاوی ماده FLUX. قبل از قطعه گذاری باید بر روی تمام پد هایی که قطعه سوار می شود خمیر قلع قرار گیرد. با استفاده از یک شابلون می توان این عملیات را به سرعت انجام داد.

عمل شابلون زدن خمیر قلع بسیار شبیه به چاپ سیلک روی لباس است که با قرار دادن شابلون روی لباس و پخش جوهر، نقاط مورد نظر آغشته به جوهر می شود. در چاپ خمیر قلع از یک شابلون فلزی استفاده می شود که محل پایه قطعاتی که باید مونتاژ شود روی آن برش خورده.

پس از فیکس کردن شابلون به PCB ، روی شابلون را با خمیر قلع می پوشانیم تا در تمام منافذ خمیر قلع نفوذ کند. مشکل اصلی در انجام این قسمت از کار قرار گرفتن محکم شابلون بر روی برد و فیکس شدن آن است تا خمیر در جای مناسب قرار گیرد. همچنین قیمت خمیر قلع زیاد بوده و هدر رفتن آن در پی استفاده غیر اصولی بالا می رود. بهتر است برای فیکس کردن شابلون روی برد مدار چاپی از دستگاهی به نام Stencil Printer استفاده کرد که سرعت و دقت کار را بالا می برد.

مرحله دوم، قطعه گذاری:

زمانی که خمیر قلع بر روی برد قرار گرفت، قطعات بر روی آن چیده می شود. این کار را می توان بوسیله دست یا دستگاه مونتاژ انجام داد. استفاده از موچین برای مونتاژ دستی وسیله ای بسیار کارآمد است!

یک اشتباه رایج این است که برای تولید برد های SMD حتما باید دستگاه مونتاژ داشت در حالی که اگر برای لحیم کاری از خمیر قلع استفاده شود، صرفا چیدمان قطعات در جای خود کار وقت گیری نیست و دست انسان با دقت مشابه دستگاه مونتاژ کار می کند. در واقع به خاطر تکراری بودن و خسته شدن از فرآیند مونتاژ بهتر است برای تولیدات حجم بسیار بالا از دستگاه مونتاژ استفاده کرد.

دستگاه مونتاژ SMD یا دستگاه Pick and Place چیست؟

این دستگاه در واقع یک ربات کارتزین است که با استفاده از مکش هوا قطعات را بلند کرده و در سر جای خود قرار می دهد. برای راه اندازی اولیه این دستگاه باید وقت زیادی صرف کرد تا برنامه دستگاه، تنظیمات اولیه و جای گذاری PCB و رول های قطعات را انجام داد، اما بعد از آن با سرعت بسیار بالایی شروع به چیدمان قطعات می کند. به همین دلیل ما برای تولیدات با حجم بسیار بالا استفاده از این دستگاه را برای آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی پیشنهاد می کنیم و برای تولیدات حجم کمتر، قطعه گذاری دستی را راهکار بهتری می دانیم. بسیاری افراد تصور می کنند برای تولید برد های smd با سرعت بالا حتما باید دستگاه مونتاژ داشت، اما برای تعداد 100 عدد برد در روز، روش قطعه گذاری دستی سریع تر است! اگر می خواهید یک کارگاه مونتاژ برد های SMD ایجاد کنید، احتمالا نیازی به خرید این دستگاه ندارید.

مرحله سوم، ذوب خمیر قلع:

پس از قطعه گذاری باید خمیر قلع را ذوب کرد تا پس از خنک شدن، عمل لحیم کاری صورت گیرد. برای ذوب کردن خمیر قلع از دستگاه کوره مادون قرمز (Reflow Oven) استفاده می کنند. این دستگاه دمای برد ها را تا 250 درجه سانتی گراد بالا برده و بصورت کنترل شده دما را پایین می آورد. این کنترل از انبساط ناگهانی و حرکت قطعات و ایجاد ترک در لحیم کاری جلوگیری می کند.

مونتاژ مدار

برخی از کوره های مادون قرمز به شکل یک کمد و برخی دارای نوار نقاله اند . ما بسته به حجم تولید از کوره با توان مناسب استفاده می کنیم. پس از خروج برد از کوره، لحیم کاری قطعات SMD تمام شده است!

اما برای برد های دو طرفه چه باید کرد؟

برخی بردها در دو طرف قطعه گذاری می شوند. در این موارد ابتدا سمتی که تعداد قطعات کمتر و کوچکتری دارد مونتاژ می شود و سپس سمت دیگر برد را خمیر قلع زده و مونتاژ می کنیم. قبل از آنکه برد را مجدد در کوره قرار دهیم بهتر است سمت اول را با استفاده از چسب مخصوص بپوشانیم تا در هنگام گرم شدن سمت دیگر، قطعات از جای خود جابجا نشوند.

مرحله چهارم، لحیم کاری قطعات DIP:

پس از لحیم شدن قطعات SMD ، برد هایی که دارای قطعات DIP باشند را به صورت دستی لحیم می‌کنیم. در تولیدات حجم بالا، از وان قلع موجی (Wave soldering machine) برای لحیم کاری قطعات DIP استفاده می‌شود. در طراحی می بایست تا جای ممکن از قطعات SMD استفاده نمود چرا که مونتاژ DIP پر هزینه و زمان بر است.

مرحله پنجم،تست و کنترل کیفی:

در کارخانجات تولیدی بزرگ از دستگاه های AOI جهت بازرسی برد های الکترونیکی استفاده می شود. با استفاده از این دستگاه می توان کیفیت لحیم کاری، اتصالات نابجا و مونتاژ اشتباه قطعات را به سرعت تشخیص داد. برای تولیدات حجم کم و مدارات ساده نیازی به دستگاه AOI نیست و با بازرسی چشمی و تست تک تک برد ها می توان محصول را کنترل نمود.

مرحله ششم، شست و شوی برد ها:

پس از لحیم کاری مقداری فلاکس بر روی برد بر جای می ماند، فلاکس مایعی است که به خمیر قلع افزوده شده تا آن را نرم و چسبنده کند. این مایع چسبناک ظاهر ناخوش آیندی بر روی برد ایجاد میکند و پس از مدتی به خاطر خاصیت اسیدی باعث کاهش استحکام لحیم پایه ها می شود.

برای جلوگیری از این اتفاق باید برد ها را شست و شو داد. این شست و شوی توسط آب گرم بدون یون صورت می گیرد. آب بدون یون هیچ گونه خاصیت رسانایی ندارد و موجب بروز مشکلی در مار نخواهد شد.

مرحله آخر، بسته بندی:

یکی از موارد مهم در بسته بندی تجهیزات الکترونیکی رعایت نکات ایمنی حفاظت از قطعات در برابر الکتریسیته ساکن است. پلاستیک های معمولی به سادگی چند صد ولت الکتریسیته ساکن ایجاد می کنند و این ولتاژ برای بسیاری از قطعات می تواند آسیب زننده باشد. در صنایع بسته بندی قطعات و برد های الکترونیکی از نوعی پلاستیک آنتی استاتیک استفاده می شود که به پلاستیک های متالایز یا آنتی استاتیک معروف است. این بسته بندی از ایجاد الکتریسیته ساکن و آسیب به قطعات جلوگیری می کند.

راهنمای خرید دوربین مدار بسته

برای نصب دوربین مدار بسته می بایست ایتدا بدانیم انواع دوربین مدار بسته و کیفیت آن کدامند.

به طور کلی انواع دوربین مدار بسته به دو گروه تقسیم میشوند : دوربین های دید در روز و دوربین های دید در شب

دوربین های دید در روز در لوکس صفر ( تاریکی مطلق ) قادر به نمایش نیستند نصب دوربین مداربسته های دید در شب هم در روز هم در تاریکی مطلق قادر به نمایش هستند دوربین های دید در شب و دوربین های دام سقفی نیاز به لنز جداگانه ندارند و معمولاً دارای لنز شماره 4 هستند که حدود زاویه 80 درجه را نمایش میدهد.

هر کدام از انواع دوربین به 4 گروه تقسیم میشوند: صنعتی , نیمه صنعتی , دام سقفی , مینیاتوری

دوربین های صنعتی و نیمه صنعتی دید در روز لنز به همراه ندارند و بنا به نیاز لنز برایشان محاسبه میشود به عنوان مثال یک زمان دیدن شماره چک پول یا زمانی دیگر برای دیدن کل محیط که در هر حالت از لنز مخصوص باید استفاده شود.

دوربین های مدار بسته دارای سه نوع سیستم کلی می باشند:

دوربین های مدار بسته آنالوگ

دوربین های مدار بسته AHD

دوربین های مدار بسته دیجیتال

در دوربین مدار بسته آنالوگ کیفیت تصویر از 380 تی وی لاین شروع شده تا 1200 تی وی لاین میتواند باشد که کیفیت 700 تی وی لاین به بالا قابل تحمل است و نهایت کابل کشی بدون نویز در اینگونه سیستمها تا حدود 300 متر است. تصویر اینگونه دوربین ها را میتوان روی کابل کواکسیال تا دستگاه دی وی آر انتقال داد . برای مشاهده تصویر اینگونه دوربین ها میتوان مستقیم دوربین را به تلویزیون متصل نمود , دوربین های انالوگ دارای کیفیت پایین و کابل کشی طولانی با متراژ بالا , حدود 300 متر و قیمت پایین میباشند.

در دوربین مدار بسته AHD کیفیت تصویر از 1 مگاپیکسل تا 2 مگاپیکسل میباشد که کیفیت بسیار خوبی در سیستم مدار بسته به حساب می آید و نهایت کابل کشی حدود 500 متر است که متراژ بسیار خوبی میباشد و نکته بارز این گونه سیستمها در این است که انتقال تصاویر میتواند روی کابل کواکسیال و در بستر آنالوگ انجام شود. دوربین های AHD فقط روی دستگاه دی وی آر AHD تصویر میدهند و نمیتوان اینگونه دوربین ها را مستقیم به تلویزیون یا دستگاه دی وی آر آنالوگ متصل کرد .دوربین های AHD دارای کیفیت بالا و کابل کشی طولانی حدود 500 متر و قیمت مناسب میباشند.

در دوربین مدار بسته دیجیتال کیفیت تصویر از 1 مگاپیکسل تقریبا شروع میشود و امکانات تصویر بسیار بالاست البته قیمت آنها نیز بالاست و نهایت کابل کشی تا حدود 80 متر مفید است . البته تا 100 متر نیز اگر کابل کیفیت بالا استفاده شود میشود برای هر دوربین تا دستگاه NVR کابل کشید . کابل کشی اینگونه سیستمها از نوع کابل شبکه میباشد که انواع کابل شبکه کت 5 و کابل شبکه کت 6 میباشد اینگونه دوربین ها بایست به دستگاه ان وی آر متصل شوند و همچنین میتوان مستقیم روی شبکه قرار داد , دوربین های دیجیتال دارای کیفیت بالا و کابل کشی با متراژ پایین حدود 80 متر و قیمت بالا میباشند.

با توجه به توضیحات بالا نتیجه گرفته میشود دوربین های مدار بسته AHD بهترین گزینه برای نصب دوربین مدار بسته میباشد البته هزینه آن از دوربین های آنالوگ کمی یبشتر است. بنابراین با توجه به هزینه ای که میخواهید انجام دهید میتوانید گزینه مناسب را انتخاب کنید.

توضیح تکمیلی که در مورد نصب دوربین مداربسته ها میتوان داد اینست که دوربین های دام سقفی برای محیط داخل و دوربین های بولت برای محیط بیرون استفاده میشود.

آشنایی با بازکننده های درب اتوماتیک پارکینگ( قسمت دوم)

در قسمت قبل، در خصوص درب های اتوماتیک پارکینگ صحبت کردیم و انواع آن را معرفی کردیم.در این ادامه این مقاله قصد داریم در خصوص کنترل از راه دور صحبت کنیم و آن را معرفی کامل نماییم که البته از نظر پیشرفت چهار مرحله دارند.

نخستین بازکننده درب های اتوماتیک پارکینگ اولین بار در آمریکا اختراع و استفاده گردید.نخستین ریموت کنترلی این درب ها شامل یک فرستنده و گیرنده ساده برای کنترل مکانیزم باز کننده بود.فرستنده فرکانس های از قبل ایجاد شده را انتقال میدهد.

گیرنده به این فرکانس ها گوش میدهد و براساس موقعیت درب، آن را باز و بسته میکند که مرحله اول این نوع بازکننده ها می باشد.

ایده پایه این مساله به جنگ جهانی دوم برمیگردد.در آن زمان این نوع سیستم برای کنترل و انفجار بمب ها از راه دور استفاده میگردید.

بعد از آن و با پیشرفت تکنولوژی، این ایده یعنی همان کنترل ار راه دور با استفاده از ریموت برای نصب درب اتوماتیک پارکینگ نیز استفاده گردید.هر چند که این کنترل ها در نوع سیستم و قدرت دارای محدودیت هستند اما توانسته است باعث تغییر وسیعی در تکنولوژی درب های اتوماتیک گردد.

دومین مرحله این سیستم های بازکننده دارای مشکلاتی در ارتباط و ایجاد فرکانس بود.برای رفع این مشکل از سیستم مولتی کد استفاده میگردد.در این سیستم نیاز است که مالک درب اتوماتیک با استفاده از سوییچ های ۸ به ۱۲ DPI، کد دیجیتال را از قبل تعیین کند.در حالی که این سوییچ باعث تغییر سیستم این نوع درب ها میگردند اما از امنیت بالایی برخوردار نبودند.

هدف این کار، اجتناب از تداخل سیستم های یکسان است برای زمانی که وقتی شما از ریموت خود استفاده میکنید، درب پارکینگ همسایه شما بازنگردد.مجرمان و دزدان میتوانند با استفاده از کدهای یکسانی که دارند، این نوع سیستم ها را به راحتی دستکاری کنند.

همچنین میتوانند با تکنولوژی و دستگاه هایی که دارند کدهای موجود را تغییر دهند.در مکانهایی که امنیت فوق العاده اهمیت دارد، بازکننده های مولتی کد محبوبیت خود را از دست داده است.چونکه دستکاری کد برنامه نویسی این نوع ریموت ها آسان است، برای همین از آنها برای کنترل ورودی و خروجی گیت های ساختمانی استفاده میگردد.

در مرحله میانی که بین مرحله دوم و سوم قرار دارد، سوییچ های DIP حذف گردیده است که از برنامه نویسی خاصی استفاده می گردد که میتوان با آن ۳٫۵ میلیارد کد مختلف ایجاد نمود.

این سیستم جدید با کدهای ریموت سوییچ DIP سازگاری دارد و هرکد آن را میتوان در حافظه گیرنده فشار دادن دکمه اضافه کرد و یا با نگه داشتن، آنها را حذف کرد.قبلا کدها قابل تغییر نبودند و کاربر به سختی میتوانست از آن کپی کند مگر اینکه فرستنده و گیرنده با هم به اشتراک بگذارند.این رویکرد در DIP یک پیشرفت و بهبود بود اما زمانی که ابزارهای که کدجدید تولید میکردند، معرفی شدند، منسوخ شد.

مرحله سوم از طیف وسیعی از فرکانس بین ۳۰۰-۴۰۰ مگاهرتز استفاده میکند و بیشتر فرستنده و گیرنده متکی بر ابزارهای بودند که از تکنولوژی کد جدید استفاده می کردند، بود.

این روش ازهر گونه ثبت کد توسط مجرمان جلوگیری میکرد.از آنجایی که سیگنال های هر نصب درب اتوماتیک باید با هم متفاوت باشند، مدیران کارخانجات تولید کننده ریموت این ادعا را کردند که این تکنولوژی جدید را به کار گرفته اند.زمانی که فرستنده کد را ارسال می کند، با استفاده از رمزگذار یک کد جدید تولید می کند.گیرنده پس از دریافت کد صحیح از همان رمزگذار یک کد جدید نیز تولید میکند.

مرحله چهارم شبیه مرحله سوم است اما فرکانس آن فقط ۳۱۵ مگاهرتز است.این فرکانس از دخالت هرگونه سیستم های رادیو موبایلی توسط ارتش آمریکا جلوگیری میکند.