الکترونیک و تجهیزات الکترونیکی

(قسمت اول)

رادیو، تلویزیون و گوشی ابزارهای الکترونیکی هستند که تقریباً همه از آن استفاده می کنند. آن ها قطعاتی را به نام اجزای الکتریکی استفاده می کنند تا علائم الکتریکی را به چند روش کنترل کنند و تغییر دهند. ترانزیستورها، بلندگو، دیودها، مقاومت ها، خازن ها و دیودهای نوری از این موارد هستند. بسیاری از قطعات الکترونیک مینیاتوری و کوچک شده اند و روز به روز ابزارهای بیشتر و بیشتری از آن ها استفاده می کنند. برای مثال برخی ساعت ها مدارهای پیچیده ای دارند که می توانند زمان را در هر نقطه ای از دنیا به ما نشان دهند. اجزای الکترونیکی در برخی از دوربین ها حالت مناسب را انتخاب می کنند و به طور خودکار عدسی ها یشان تنظیم می شود.

ادوات و مدارهای الکترونیکی

مدارهای الکترونیکی برای ایفا کردن وظایف مختلفی استفاده می‌شوند. کاربردهای اصلی مدارهای الکترونیکی عبارتند از:

1. کنترل و پردازش داده‌ها

2. تبدیل و توزیع توان الکتریکی

3. اجرای عملیات خاص

هر ردیف این کاربردها با ایجاد و آشکارسازی میدان الکترومغناطیسی و جریان الکتریکی سرو کار دارند. گرچه از انرژی الکتریکی در سال‌های انتهایی قرن 19 برای انتقال پیام به وسیله تلگراف و تلفن استفاده می‌شد اما بیشتر پیشرفت‌های مربوط به علم الکترونیک پس از ساخت رادیو شکل گرفت.

در یک نگاه ساده، یک سیستم الکترونیکی را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد:

ورودی: حسگرهای الکترونیکی و مکانیکی (یا مبدل‌های انرژی). این تجهیزات سیگنال‌ها یا اطلاعات را از محیط خارج دریافت کرده و سپس آنها را به جریان، ولتاژ یا سیگنال‌های دیجیتال تبدیل می‌کنند.

پردازشگر سیگنال: این مدارها در واقع وظیفه اداره کردن، تفسیر کردن و تبدیل سیگنال‌های ورودی برای استفاده آنها در کاربرد مناسب را بر عهده دارند. معمولاً در این بخش پردازش سیگنال‌های مرکب بر عهده پردازشگر سیگنال‌های دیجیتال است.

خروجی: فعال کننده‌ها یا دیگر تجهیزات (مانند مبدل‌های انرژی) که سیگنال‌های ولتاژ یا جریان را به صورت خروجی مناسب در خواهند آورد (برای مثال با ایفای یک وظیفه فیزیکی مانند چرخاندن یک موتور).

برای مثال یک تلویزیون دارای هر سه بخش بالا است. ورودی تلویزیون سیگنال‌های پراکنده شده را دریافت کرده (به وسیله یک آنتن یا کابل) و آنها را به ولتاژ و جریان مناسب برای کار دیگر تجهیزات تبدیل می‌کند. پردازشگر سیگنال پس از دریافت داده‌ها از ورودی اطلاعات مورد نیاز مانند میزان روشنایی، رنگ و صدا را از آن استخراج می‌کند. در نهایت قسمت خروجی این اطلاعات را دویاره به صورت فیزیکی در خواهد آورد این کار به وسیله یک لامپ اشعه کاتدیک و یک بلندگوی آهنربایی انجام خواهد شد.

لامپ تریود

قطعه ای به نام لامپ تریود علائم الکتریکی را تقویت می کند. این قطعه شامل یک قطب مثبت و یک قطب منفی با یک شبکه سیمی بین آن ها است. درواقع لامپهای سه قطبی که به تریود معروفند همانند دیود لامپی هستند منتها یک شبکه مارپیچ بصورت فنر دور کاتد پیچیده شده است گرید (grid) نام دارد.

لامپ های تریود به معنای سه قطبی به عنوان تقویت کننده و یا نوسان ساز در مدارهای الکترونیکی به کار می رفت. از این لامپ ها برای کنترل جریان الکترون ها استفاده می شود. ساختمان آنها مانند لامپ دو قطبی است با این تفاوت که یک شبکه فلزی بین کاتد و آند قرار گرفته است.

وقتی که یک سیگنال کوچک به شبکه ارسال می شود، بار روی شبکه تغییر می کند و باعث ایجاد تغییرات زیاد در جریان الکترون ها به سمت آند می شود. بنابراین پیام ایجاد شده در آند نوع تقویت شده ای (بزرگ شده) از پیام روی شبکه است. در یک لامپ تریود قطب ها در یک لوله شیشه ای قرار گرفته اند که از هوا خالی شده است. قطب مثبت با یک رشته سیمی روشن گرم می شود و الکترون آزاد می کند. بارهای منفی روی شبکه جریان الکترون ها به آند را کنترل می کنند قطب منفی چون بار مثبت دارد الکترون ها را می کشد. جای لامپ های تریود اکنون با ترانزیستور ها عوض شده است و این به معنای ساخت رادیوهای کوچک تری است که رادیوهای ترانزیستوری نامیده می شوند.

رادیوهای امروز

محققان به کمک تنها یک نانولوله تک دیواره رادیویی کوچک ساخته اند. در این رادیو نانولوله تک دیواره در یک موج رادیویی تنظیم شده، پس از دریافت آن موج را تقویت کرده و به یک موج صوتی تبدیل می کند و به یک بلندگوی خارجی ارسال می کند، صدای این رادیو به راحتی شنیده می شود تنها نانولوله های تک دیواره می توانند تمام کارهای یک رادیوی معمولی را انجام دهند.

ابعاد ریز نانو لوله به آن کمک می کند که در حضور امواج صوتی به ارتعاش درآید.

با اتصال به یک مدار ارتعاش این نانوآنتن را می توان به تن صدا تبدیل کرد طوری که صدا به راحتی تشخیص داده شود. امواج صوتی دیده نمی شوند، هم اکنون رادیوها هم ممکن است قابل دیدن نباشند، رادیو از ابعادی به اندازه یک جعبه بزرگ مثل سوزنی به اندازه نانومتری درآمده اند که باید از میکروسکوپ های قوی برای دیدن آن استفاده کرد.

      ادامه دارد...

فرآوری: مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع:  eca، Wikipedia، electronic،کتاب آشنایی با فناوری نانو 2 ،سلیمی