مقدمه
الکترونیک دانش مطالعه ی عبور جریان الکتریکی از مواد مختلف، مانند نیمه رساناها، مقاومت ها، القاگرها و خازن ها و آثار آنان است. الکترونیک همچنین به عنوان شاخه ای از فیزیک نظری شناخته می شود. طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی برای حل مشکلات عملی، قسمتی از مباحث موجود در مهندسی الکترونیک را تشکیل می دهد. در برخی موارد مطالعه المان های جدید نیمه رسانا و فناوری های نزدیک به آن، شاخه ای از فیزیک در نظر گرفته می شود. مدارهای الکترونیکی برای ایفا کردن وظایف مختلفی استفاده می شوند. کاربردهای اصلی مدارهای الکترونیکی عبارتند از:
۱- کنترل و پردازش داده ها
۲- تبدیل و توزیع توان الکتریکی
۳- اجرای عملیات خاص (بعضا سرگرم کننده )
کتاب حاضر مجموعه ای هدفمند از سرگرمی ها و آزمایشات الکترونیکی است که در عین سرگرمی و حالت بازی گونه ی خود، مفاهیم عمیق فیزیکی را به راحتی در ذهن دانش آموزان علاقمند نهادینه می کند. استفاده از این کتاب به عنوان مکمل آموزشی توصیه می شود و با کلامی ساده و سرگرم کننده به توضیح و بررسی اصول و قوانین علم فیزیک می پردازد.
امید است مطالب ارائه شده در ارتقا آگاهی شما خواننده ی عزیز موثر بوده و به حد کافی جامع و کامل و پربار باشد. در پایان از تمام عزیزانی که مرا با ارسال ایمیل و تماس ها مورد لطف قرار می دهند صمیمانه تشکر می کنم و انتقادات و پیشنهادات و ایرادات احتمالی از جانب ایشان را با جان و دل پذیرفته و سعی در برطرف نمودن نواقص در جاپ های بعدی آثار منتشر شده دارم.
فصل اول: آشنایی با الکترونیک و قطعات الکترونیکی
به گام اول خوش آمدید
در این فصل که فصل نخست کتاب می باشد ابتدا با تعاریف و مفاهیم اساسی الکترونیک آشنا می شویم و سپس به بررسی قطعات الکترونیکی که در پروژه های گوناگون کتاب آمده است می پردازیم. مطالعه این فصل به شما کمک می کند تا به فهم بهتری از عملکرد مدارهای پروژه ها برسید و بتوانید قطعات را خریداری کنید و مدارهای کتاب را خودتان ببندید تا علاوه بر لذت بردن از الکترونیک که یک سرگرمی جالب توجه می باشد اطلاعات علمی خود را افزایش دهید.
فصل دوم: مدارات تلفن
اختراع تلفن نیز مانند هر اختراع مهم دیگر مبتنی بر کوشش ها و تجربیات گذشتگان و نتیجه ی رسیدن پیشرفته های علمی و فنی به مرحله ای معین بود. به اصطلاح بعضی از مورخان علوم، تلفن نیز دارای نیاکان و اجدادی است. یکی از این پدران یا اجداد، لوله صوتی گوتی Gauthey است که در سال ۱۷۸۲ اختراع شد و صوت را تا فاصله هشتصد متری انتقال می داد. جد دیگر تلفن هوک بوده است که با نخ کار می کرد.
مقدمه
آشنایی با خطوط تلفن شهری
مدار شماره ی۱: مدار انتظار مکالمه
مدار شماره ی ۲: نشان دهنده ارتباط تلفنی در هنگام اتصال به اینترنت
فصل سوم: مدارات صوتی
صوت به قدری در زندگی روزمزه ما عادی شده است که ما کمتر به آن فکر می کنیم صوت به ما امکان می دهد که انواع صداهای دلخواه خود را مانند صدای دلخواه خود را مانند صدای پرندگان، صدای موسیقی را شنیده و به آن عکس العمل نشان دهیم. انسان ها با تولید صدا و صوت با همنوعان خود ارتباط برقرار می کنند. حیوانات نیز بوسیله صوت با حیوانات دیگر رابطه برقرار می کنند.
مشخصات فیزیکی صوت
مدار شماره ی۳: اسیلاتور صدا
مدار شماره ی ۴: کنترلر تون صدا
مدار شماره ی ۵: میکسر موقت
مدار شماره ی ۶: میکسر صدای تک ترانزیستوری
مدار شماره ی۷: میکسر / سوئیچر صدا
مدار شماره ی ۸: میکسرهیبرید
مدار شماره ی ۹: میکسر ۴ کانال
مدار شماره ی ۱۰: کنترل اتوماتیک سطح صدا
مدار شماره ی ۱۱: نشان گرا سطح صدا
مدار شماره ی ۱۲: رادیوی مینیاتوری
مدار شماره ی ۱۳: مدار ولوم دیجیتالی بسیار ساده
مدار شماره ی ۱۳: مدار ولوم دیجیتالی بسیار ساده
مدار شماره ی ۱۴: ارگ ۵ صدا
مدار شماره ی ۱۵: موزیک ملودی ساده ۵ ولتی
مدار شماره ی ۱۶: آژیر قوی موتورسیکلت
مدار شماره ی ۱۷: مدار سنجش سطح صوت
مدار شماره ی ۱۸: رادیو گوشی دو ترانزیستور
مدار شماره ی ۱۹: مترونرم موسیقی
مدار شماره ی ۲۰: میکروفون کامپیوتر
مدار شماره ی ۲۱: زنگ بلبلی
مدار شماره ی ۲۲: تن کنترل
مدار شماره ی ۲۲: تن کنترل
مدار شماره ی ۲۳: پیانوی چند صدایی
مدار شماره ی ۲۴: میکروفن مخفی رادیویی
مدار شماره ی۲۵: میکسر صدای تک ترانزیستوری
مدار شماره ی۲۶: تقویت کننده صوت
آزمایش شماره ی ۲۷: زنگ الکترونیکی با شمارنده
فصل چهارم: مدارات نوری
ما در جهانی که غرق در روشنایی است زندگی می کنیم. حتی قبل از طلوع خورشید، نور آن، آسمان و زمین را روشن می کند. وقتی آسمان را ابری انبوه می پوشاند و روز کسالت آور و غمناک به نظر می رسد باز هم مقدار فراوانی از نور خورشید از لابه لای ابرها نفوذ می کند و بر زمین می تابد. هنگام شب و در روزهای ابری، از منابع نور مصنوعی استفاده می شود. لامپ های الکترونیکی و مهتابی ها نوعی لامپ ها که فضای داخل حباب استوانه ای شکل آن با گاز کم فشار پر شده است. وقتی جریان برق از این گاز عبور می کند. پرتوفرابنفس منتشر می کند. ماده خاصی از دیواره ی داخلی حباب را پوشانده است. پرتوفرابنفش را جذب و به صورت نور مرئی منتشر می کند). خانه ها، ادارات، خیابان ها و گذرگاه ها را روشن می کنند.
سرچشمه نور
رنگ ها
مدار شماره ی ۲۸: چشمک زن همه کاره
مدار شماره ی۲۹: راه انداز لامپ فلورسنت (مهتابی) با ۱۲ ولت DC با ۱۲ ولت DC
مدار شماره ی ۳۰: مدار دیمر برای کنترل ولتاژ لامپ
مدار شماره ی ۳۱: فلاشر با یک دیود نورانی
مدار شماره ی ۳۲: چشمک زن
مدار شماره ی ۳۳: دیمر برای کنترل ولتاژ لامپ
مدار شماره ی ۳۴: مدار فلاشر ۱۲ ولتی برای لامپ ۸۸
مدار شماره ی ۳۵: چراغ راهنمایی چهارراه
مدار شماره ی۳۶: لامپ کم مصرف ۲۲۰ ولتی LED
مدار شماره ی ۳۷: رقص نورسنج ساده
مدارشماره ی ۳۸: چشمک زن تک لامپی با ترانزیستور
مدار شماره ی ۳۹: LED با ورودی برق ۲۲۰ ولت شهری
مدار شماره ی ۴۰: مدار LED چشمک زن
مدار شماره ی ۴۱: ارگ رنگی
مدار شماره ی ۴۲: LED اسکانسر ۱۰ کاناله
مدار شماره ی ۴۳: فلاشر خورشیدی
مدار شماره ی۴۴: چراغ دوچرخه با ۴۰ LED
مدار شماره ی ۴۵: دیمر ۱۲ ولت
مدار شماره ی ۴۶: لامپ رومیزی نئون
مدار شماره ی ۴۷: چراغ چشمک زن جهت نشان دادن آلارم
مدار شماره ی ۴۸: چشمک زن با LM317
مدار شماره ی ۴۹: نمایشگر ۷ سگمنت
مدار شماره ی ۵۰: فلاشر بسیار قدرتمند
آزمایش شماره ی۵۱: چشمک زن با میکروکنترلر PLC
فصل پنجم: مدارات منبع تغذیه و به شارژر
همانطور که می دانید هر وسیله الکترونیکی بنا به طراحی خاص خود، به ولتاژ و آمپر مشخصی جهت راه اندازی و کارکرد نیاز دارد. منبع تغذیه دستگاهی است که قادر است که از یک ورودی با ولتاژ و آمپراژ ثابت (بنا به طراحی داخلی خود)، ولتاژ و آمپر مختلفی را تولید نماید. در این فصل قصد داریم تا مداراتی را که به عنوان منبع تغذیه و ره انداز مورد استفاده قرار می گیرند را بیان می کنیم.
مدار شماره ی ۵۲: مدار مبدل ۶ به ۱۲ ولت
مدار شماره ی ۵۳: مدار تغذیه دوبل ۵ ولت
مدار شماره ی۵۴: مبدل DC/DC
مدار شماره ی ۵۵: تستر منبع تغذیه
مدار شماره ی ۵۶: منبع تغذیه بدون ترانس
مدار شماره ی ۵۷: منبع تغذیه قابل تنظیم ولت
مدار شماره ی ۵۸: مدار دو برابرکننده ولتاژ متناوب
مدار شماره ی۵۹: مدار گولاتور ولتاژ ۵ ولتی
مدار شماره ی ۶۰: مدار معکوس کننده ولتاز به وسیله
مدار شماره ی ۶۱: مدار یکسوساز پل برق متناوب
مدار شماره ی۶۲: شارژر باتری اتومبیل
مدار شماره ی ۶۳: شارژر اتوماتیک باتری ماشین
مدار شماره ی ۶۴: شارژر باتری ۱۲ ولتی
مدار شماره ی ۶۵: شارژر اتوماتیک باتری های ولتی نیکل کادمیوم
مدار شماره ی ۶۶: شارژر باتری ماشین و موتورسیکلت
مدار شماره ی۶۷: شارژر موبایل
مدار شماره ی ۶۸: منبع تغذیه صفر تا ۳۰ ولت مستقیم
مدار شماره ی ۶۹: آداپتور cd player برای استفاده در ماشین
مدار شماره ی ۷۰: شارژر ۶ ولت با جریان محدود
مدار شماره ی ۷۱: شارژر باتری ۱۲ ولت
مدار شماره ی ۷۲: شارژر باتری
مدار شماره ی ۷۳: شارژر باتری قطع خودکار
مدار شماره ی ۷۴: شارژر باتری نیکل کادمیوم
مدار شماره ی ۷۵: شارژر ۶ ولت با جریان محدود
مدار شماره ی ۷۶: مبدل DC/DC
مدار شماره ی ۷۷: مبدل ولتاژ ۱۲ به ۲۲۰ ولت
مدار شماره ی ۷۸: مبدل ولتاژ DC-DC به روش Boost
فصل ششم: مدارات خورشیدی
خورشید؛ ستاره ای که بدون هیچ چشمداشت و منتی گرمای وجودی خود را بر ما ارزانی داشته تا ما از این موقعیت و به بهترین شکل برای مصارف خود بهره ببریم. ستاره قدرتمندی که نه دی اکسیدکربن تولید می کند، نه برای ما خرج می تراشد و نه تمام می شود.
تولید برق
مدارشماره ی ۷۹: باتری خورشیدی با ترانزیستور
مدار شماره ی ۸۰: باتری خورشیدی دستی
فصل هفتم: مدارات سنسور
سنسور المان حس کننده ای است که کمیت های فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و… را به کمیت های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیر پیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. این سنسورها در انواع دستگاه های اندازه گیری، سیستم های کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاه های مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاه ها می شوند.
مدار شماره ی ۸۱: مدار شوک سنسور مخصوص دزدگیر
مدار شماره ی ۸۲: کلید حساس به نور
مدار شماره ی ۸۳: سنسور گاز
مدار شماره ی ۸۴: حس گرا اختلاف دما
مدار شماره ی ۸۵: دماسنج
فصل هشتم: مدارات کنترل موتور
کلید فهمیدن اینکه موتورهای الکتریکی چگونه کار می کند، فهمیدن نحوه عملکرد آهنربای الکتریکی است آهنربای الکتریکی مبنای کار موتورهای الکتریکی است. اگر سیمی حدود ۱۰ سانتی متر بردارید و به دور میخی پیچید و دو سر آنرا به دو سر یک باتری وصل کنید. زمانی که جریان از سیم عبور می کند یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و آن میخ تبدیل به آهنربا می شود این میدان تا زمانی که جریان از سیم عبور می کند وجود دارد. یعنی تا زمانی که دو سر سیم به باتری متصل باشد و زمانی که این اتصال قطع شود. این میدان نیز از بین می رود آن سر میخ که به قطب مثبت باتری وصل شده S و سر دیگر را که به قطب منفی باتری وصل شده N می نامیم. حال اگر یک آهن ربای نعلی شکل بردارید و این میخ را به صورت معلق در وسط این آهن ربا قرار دهید به طوری که میخ کاملا افقی قرار گیرد در صورتی که قطب N میخ در مقابل قطب Nآهن ربای نعلی شکل قرار بگیرد و قطب دیگر میخ نیز به همین صورت در این وضعیت میخ ۱۸۰ درجه خواهد چرخد. تا قطب N میخ در مقابل قطب S آهنربا و قطب S میخ در مقابل قطب N آهن ربا قرار بگیرد. همانطور که می دانید: دو قطب متضاد همدیگر را جذب و دو قطب همسان همدیگر را دفع می کنند، که حرکت میخ نیز در آهن ربای نعلی شکل به همین صورت است. حرکت موتورهای الکتریکی نیز در واقع از همین قانون پیروی می کند.
مدار شماره ی ۸۶: کنترل سرعت موتور با فیدبک
مدار شماره ی ۸۷: کنترل سرعت موتور
مدار شماره ی ۸۸: کنترل موتور با جریان ثابت
مدار شماره ی۸۹: آمپلی فایر سروو DC
مدار شماره ی ۹۰: آمپلی فایر سروو AC نوع BRIDGE
مدار شماره ی ۹۱: مدار کنترل دور موتور DC
مدار شماره ی ۹۲: مدار درایور موتور ربات مسیریاب با CNY70
فصل نهم: مدارات هشداردهنده (آلارم)
هشداردهنده ی آب شدن یخ فریزر
این مدار یک مدار هشدار دهنده ی آب شدن یخ فریزر است.
مدار شماره ی۹۳: هشداردهنده ی آب شدن یخ فریزر
مدار شماره ی ۹۴: دزدگیر خودکار
مدار شماره ی ۹۵: دزدگیر
مدار شماره ی ۹۶: آلارم حساس به حرکت
مدار شماره ی ۹۷: طیف سنج صوت ۳ کاناله
مدار شماره ۹۸: هشداردهنده ی گاز شهری
مدار شماره ی ۹۹: مدار هشداردهنده ی آب
مدار شماره ی ۱۰۰: هشدار دهنده سطح صدا
مدار شماره ی ۱۰۱: آلارم قوی بسیار کم مصرف
مدار شماره ی ۱۰۲: دزدگیر سیمی برای درب ورودی
مدار شماره ی ۱۰۳: سنجش گر سطح آب
مدار شماره ی ۱۰۴: آلارم امنیتی
مدار شماره ۱۰۵: آلارم امنیتی وسیله نقلیه
مدار شماره ی ۱۰۶: دتکتور سطح مایع
مدار شماره ی ۱۰۷: هشداردهنده ی کاهش سطح با خروجی صدا
فصل دهم: مدارات فرستنده گیرنده
مخابرات بی سیم
ارتباط بی سیم یا مخابرات بی سیم (Wireless Communication) به انتقال اطلاعات بدون رابط سیم و بوسیله امواج الکترومغناطیسی گفته می شود. فاصله ای که اطلاعات انتقال داد می شود می تواند کوتاه یا بلند باشد. واژه بی سیم پس از اختراع تلگراف بی سیم و در مقابل «مخابرات باسیم» (Wired Communiation) ابداع شد. بی سیم ها انواع گوناگون دارند و در کابردهای مختلف رسانه ای، صنعتی، نظامی، تفریحی، و در باندهای فرکانسی و توان های ارسال و دریافت متفاوت در کابردهایی مانند تلفن سلولی، سامانه موقعیت یاب جهانی، دستگاه های کنترل از راه دور، صفحه کلید بی سیم و تلویزیون ماهواره ای مورد استفاده قرار دارند.
مدار شماره ی ۱۰۸: مدار فرستنده موج FM
مدار شماره ی ۱۰۹: گیرنده رادیویی FM
مدار شماره ی ۱۱۰: گیرنده تمام باند فرکانس های AM تا مایکروویو
مدار شماره ی ۱۱۱: تقویت و افزایش برد فرستنده ها
مدار شماره ی ۱۱۲: بوستر امواج FM
مدار شماره ی ۱۱۳: فرستنده FM
مدار شماره ی ۱۱۴: فرستنده حساس صدا روی موج رادیو FM
مدار شماره ی ۱۱۵: مدار گیرنده عمومی تک کاناله مادون قرمز
مدار شماره ی ۱۱۶: کنترل از راه دور مادون قرمز
مدار شماره ی ۱۱۷: گیرنده ی لیزری
فصل یازدهم: مدارات لمسی
این مدار مربوط به یک فینگر تاچ است.
مدار شماره ی ۱۱۸: فینگر تاچ
مدار شماره ی ۱۱۹: سویچ لمسی
مدار شماره ی ۱۲۰: سویچ تاچ جریان پایین
مدار شماره ی ۱۲۱: کلید لمسی
مدار شماره ی ۱۲۲: فینگرتاچ با رله روشن خاموش
مدار شماره ی ۱۲۳: کلید تاچ
فصل دوازدهم: مدارات نوسان ساز (اسیلاتور)
مدار شماره ی ۱۲۴: مدار سیگنال ژنراتور الکترونیکی
مدار شماره ی ۱۲۵: اسیلاتور مربعی