آزمایش اجزای مدار و وسایل آزمایش

هدف :

آشنایی با اجزای غیر فعال مدار و وسایل مورد استفاده در آزمایشگاه مدار الکتریکی ١

وسایل آزمایش :

اسیلوسکوپ ، مولد سیگنال ٢عـدد ، مقاومت چهار عدد (یک کیلو اهمی) ، خازن (یک میکرو فارادی ) ، خازن الکتریکی دو عدد ، مـالـتیمتر دیجیتالی ، برد بورد ، سیمهای مفتولی نازک و سیمهای رابط

تئوری آزمایش :

در آزمـایشـهـای مــربـوط به مدارهای الکتریکی ١، اجـزای غیر فعال مدار ، شامل مقاومت ، خازن و سلف و اجزای فعال شامل منابع ولتاژ مستقیم و متناوب و نیز وسایل اندازه گیری مثل ولتمتر، آمپـرمتـر و اهـم متر و مالتیمتر و همچنین اسیلوسکوپ ، مولد سیگنال ، واتمتر، کنتور برق ، کرونومتر، برد بورد و وسایل مختلف دیگری استفاده میشود.

با برخی اجزا و وسایل و کاربرد آنها از قبل (از آزمایشگاه فیزیک) آشناییت داریم.

از جمله ضمن آشنایی با اصول کار اسیلوسکــوپ و مولد سیگنال موارد زیر را مورد بررسی قرار می دهیم :

ایجاد و مشاهدۀ امواج سینوسی ، مربعی و مثلثی

اندازه گیری ولتاژ پیک تو پیک ، ماکزیمم و مؤثر

ایجاد موج مربعی توسط دستگاه اسیلوسکوپ

تعین بسامد و زنان تناوب امواج مشاهده شده روی صفحه اسیلوسکوپ

آشنایی با اختلاف فاز

برهم نهی یا ترکیب امواج سینوسی

ایجاد و مشاهدۀ اشکال لیساژو

تعین بسامد مجهول یک موج سینوسی با معلوم بودن بسامد موج سینوسی دیگر و داشتن شکل لیساژو

گرفتن امواج با دامنه ها و بسامدهای مختلف از مولد سیگنال و دادن آن به اسیلوسکوپ همچنین با ساختمان و طرز کار گالوانومتـر(میلی آمپرسنج حساس) واساس کار وسایل اندازه گیری جریان و نیز با روش استفاده از مالتیمتر دیجیتالی و آوومتر آشنایی پیدا کردیم.همچنیـن از مولدهای جایان مستقیم و متناوب استفاده شده است.

مقاومت :

عنصری است که انرژی الکتریکی را به صورت حرارت مصرف یا تلف می کند. رابطۀ بین ولتاژ و جــریان یک مقـاومت ایده آل از قانون اهم پیروی می کند.مقاومتها ممکن است ثابت یا متغیر ساخته شوند.مقاومتهای متغیر دارای سه سر هستند.که دو سر ابتدایی و انتهایی آنها ثابت و سر میانی دارای اتصالی لغزنده است ،در این نوع مقاومت ، مقاومتهای مختلف از دو سری که شامل یک سر ثابت و یک سر لغزنده است،حاصل می شود. رئوستا وپتانسیومتر گونه های از مقاومتهای متغیراند. مقاومتهای ثـــابت دارای دو سر هستـنــد و ممکـــن است دارای مقادیر استاندارد یا غیر استاندارد باشند. مقـــاومت غیر استاندارد می تواند بر حسب نیاز هر مقداری داشته باشد، مثل یک مقاومت فلزی . مقاومتهای استاندارد فقط مقادیر خاصی دارند.مقاومتهای با توان حرارتی کم را اغلب از مواد کــــربنی می سازند که از جملۀ ارزانترین و پر مصرف ترین آنهاست و مقدار مقاومت آنها به وسیله کد رنگی مشخص می شود.

در این روش بر روی مقاومت کـــــربنی چهار حلقه رنگی وجود دارد که حلقه اول رقم اول و حلقه دوم،رقم دوم و حلقه سوم،ضریب و حلقه چهارم که به رنگ طلایی یا نقره ای یا بی رنگ است نشان دهندۀ تلورانس (درصد خطا) مقاومت است .

در صورتی که مقــــاومتی دارای پنج حلقه رنگی باشد .سه حلقه اول معرف رقم اول تا سوم و حلقه چهارم معرف ضریب و حلقه پنجم نشاندهندۀ تلورانس مقاومت خواهد بود.

خازن :

جزء دیگر مدار خازن است،به طوری که شدت جریانی که از آن می گذرد مستقیماً با میزان تغییرات واتاژ دو سر آن نسبت به زمان متناسب اسـت .واحـد انـدازه گیری ظــــرفیت خازن فـــاراد(F) است که چــون واحد بزرگی است از میکرو ، نانو و پیکو استفاده می کنیم . یک

خازن واقعی دارای مقــاومت نشتی است و از این رو مدل یک خازن واقعی را می توان به صورت یک خازن ایده آل که با مقاومت نشتی (R_c) موازی شده باشد ، در نظر گرفت . مقاومت نشتی خـــازنها نــاشی از هدایت کم عایق بین صفحات رسانای خازن است. ساختمان خازنها بسته به مورد استفاده آنها متفاوت است و ممکن است کاغذی ، سرامیکی ، الکترولیتی و ... باشد. خـــازنها با ظرفیت کم از pF1 تا pF10⁴ دارای عایقی از جنس میکا یا سرامیک هستند و تلفات حـــــــرارتی کم و مقـاومت نشتی بزرگ دارند .خازن میکا در مقایسه با خازن سرامیکی تغییرات ظرفیت کمتری نسبت به دما دارند. خازنهای با ظرفیت زیاد ،از یک تا چند میکرو فاراد ،از نوع الکــترولیتی هستند . این خازنـها تـلـفــات حـرارتی بیشتر و نیز تغییرات ظرفیت کمتری نسبت به دما دارند.این خازنها قطبی هستند یعنی یک سر آنها نسبت به سردیگر مثبت است .بنابر این هنگام استفاده از خازنهای الکترولیتی باید قطبیت آنها رعایت شود.

سلف :

جزء دیگری از مدار سلف اســـت که به اسم خـــودالقا ،چـــوک یا کویل نیز شناخته مــی شود.

سلف واقعی همیشه دارای مقداری مقاومت است که از مقاومت سیم آن ناشی می شود، بنابراین مدل یک سلف واقعی به صورت یک سلف ایده آل است که با یک مقاومت (R_L) سری شــــده باشد . سلفها از پیچیدن یک رشته سیم حول استوانه ای عایق از جنس پلاستیک ، ســرامیک یا کاغذ ساخته می شوند. مقدار ضریب خودالقای یک سلف را می توان با قرار دادن هسته ای از جنس مواد فرو مغناطیس در داخل استوانه عایق ، به میزان زیادی افزایش داد. واحد ضــریب خودالقایی سلف ، هانری (H) است ولی از میلی هانری و میکرو هانری نیز استفاده می شود .

برد بورد :

تخته آزمایش یا برد بورد وسیله ای است برای ساخت سریع مدارهای الکتریکی و الکترونیکی در آزمایشگاه . ایــن وسیله با سوراخهای فنرداری که دارد ، نیازبه لحیم کاری را برطرف می کند.در عین حال چون پایه های عناصـــر مختلف (خازن،مقاومت،دیود،ترانزیستورو...)ممکن است ضخیم و خارج از تحمل فنر داخـل بـرد بـورد بـاشـد ،می تـوان آنها را به سیمهای نازکی لحیم کردهو سپس سیمها را درون سوراخهای برد بورد قرار داد.

روش انجام آزمایش

الف) یک موج سینوسی با بسامد Hz٥٠٠ و ولتاژ مؤثر V٥/٠از مولد سیگنال می گیریم (این ولتاژ مؤثر را با ولتمتر اندازه می گیریم و ولتاژ را دقیقاً چک می کنیم که برابر V٥/٠باشد.)

این موج را به کانال یک اسیلوسکوپ می دهیم و آن را روی صفحـه اسیلوسکوپ مشاهده می کنیم.و از روی آن مقادیر دامنه ولـتاژ(و مقادیر مؤثر آن ) و دوره تـنـاوب (و در نتیجه بسامد)

را انـدازه مـی گیـریم و آنها را با مقادیری که ولتمتر و مولد سیگنال نشان می دهند مقایسه می کنیم . با انجام این کار نتایج جدول زیر بدست می آید :

ب)دو موج با دامنه های یکسان یک ولت از دو مولد سیگنال گرفته و آنها را با هم ترکیب می کنیم و تـصاویـر لـیســــاژو را در حالتهای زیر بدست می آوریم (در تمام حالتها دامنه دو موج سینوسی را ثابت نگهدارید):

ج) اندازه چهار مقاومت داده شده را از روی حلقه های رنگی روی هر یک را تعیین می کنیم:

د)مدار شکل زیر را روی بـرد بــورد می بندیم و شکل موج هر کانال و ترکیب آنها را مشاهده می کنیم در این حالت اگر پـایه های مقاومت یا خازن یا سیم ها ضخیم باشند از سیمهای مفتولی نازکی که در اختیار داریم استفاده می کنیم .

در این کتاب با چگونگی برخورد با تغییرات محیط پیرامون خود آشنا می شویم

در هنگام انتخاب ابزار برش مناسب برای یک سری عملیات، می‌بایست به وسیلة مقایسه مشخصات فلز، آن ابزار برش را انتخاب کرد. این مشخصات شامل توجه به نکات زیر است:

· سختی

· مقاومت

· کارایی در درجه حررات بالا

· محکمی

· مقاومت در مقابل اثرات شیمیایی

· مقاومت در مقابل سائیدگی

· قابلیت انتقال حرارت

· ضریب اصطکاک

آخرین عامل، یعنی هزینة تولید باید طوری در نظر گرفته شود که قطعه دارای خواص فیزیکی لازم باشد و کمترین هزینه تولید هر قطعه را شامل گردد.

1- فولادهای تندبُر

فولادهای تندبر (High Speed Steel) اصولاً برای برش «رنده‌های تراش» به کار می‌روند و علاوه بر کربن، ممکن است شامل عناصر دیگری از قبیل تنگستن، مولیبدن، کروم، وانادیوم و کبالت باشند.

کربن برای حفظ سختی در درجه حرارت بالا، وانادیم موجب افزایش استحکام و مقاومت به سایش و کروم نیز به عنوان عامل بهبود چقرمگی (Toughness) و مقاومت در مقابل سایش عمل می‌کند.

این نوع فولادها بر اساس مواد آلیاژی اصلیشان به چهار گروه تقسیم‌بندی شده‌اند:

1- مولیبدن

2- مولیبدن کبالت

3- تنگستن

4- تنگستن کبالت

اما چرا این نام را بر این ابزار نهاده‌اند؟

High Speed Steel ® HSS

برای پاسخ دادن به این سؤال، بهتر است با یکی دیگر از ابزارهای برشی و براده‌برداری با نام «فولادهای کربنی و آلیاژی» آشنا شویم....