سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
اهداف این جلسه شامل ایجاد مهارت کار با بردبورد و سیم کشی بین قطعات آشنایی با برخی قطعات ساده ولی مهم الکترونیکی (LED و مقاومت و سون سگمنت ) ایجاد مهارت کار با آداپتور (در صورت نداشتن منبع تغذیه مناسب) می باشد....
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

 

اهداف

ایجاد مهارت کار با بردبورد و سیم کشی بین قطعات 

 آشنایی با برخی قطعات ساده ولی مهم الکترونیکی (LED و مقاومت و سون سگمنت

 ایجاد مهارت کار با آداپتور (در صورت نداشتن منبع تغذیه مناسب) 

 ایجاد مهارت پیاده سازی یک مدار ساده روی برد بورد و آزمایش آن

 

زمان عملیاتی

10 دقیقه صرف گروه بندی و توزیع قطعات بین گروه ها ( برای کار عملی بهتر است گروهها کوچک تر شوند. مثلاً اگر در جلسه قبل گروه ها چهار نفره انتخاب شده بودند ، هر گروه چهار نفره را برای کار عملی به دو گروه تقسیم کنید-البته اگر امکانات به تعداد کافی د راختیار باشد- در غیر اینصورت گروه ها همان گروه های جلسه قبل باشند) 

 15 دقیقه صرف ارایه مطالب بخش اول (آشنایی با بردبورد

 15 دقیقه صرف ارایه مطالب بخش دوم (آشنایی با LED

 25 دقیقه صرف ارایه مطالب بخش سوم (آشنایی با مقاومت الکتریکی،تشخیص مقدار مقاومت و طرح سؤال و گرفتن جواب سؤال از گروهها ) 

 15 دقیقه صرف ارایه مطالب بخش چهارم (منبع تغذیه و آداپتور

 30 دقیقه صرف پیاده سازی مدار LED روی برد بورد (هر گروه جداگانه مدار را ببندد) 

 10 دقیقه صرف ارایه مطالب بخش شش (آشنایی با سون سگمنت و دادن تکلیف به گروهها –در جلسه بعد حتما تکلیف تحویل گرفته شود-)

 

وسایل لازم

1- دفتر ثبت فعالیت کلاسی گروهها
2- کامپیوتر و امکانات نمایش تصویر برای ارایه عکس ها
3- وسایلی که در زیر نام می بریم مورد نیاز یک گروه است. پس باید این مجموعه به تعداد گروه ها تهیه گردد:
 بردبورد - 1 عدد
 LED - 3 عدد (در سه رنگ)
 مقاومت های زیر - هر کدام یک عدد
 100 اهم
 380 اهم
 یک کیلو اهم
 2.2 کیلو اهم
470 کیلو اهم
 منبع تغذیه DC یا آداپتور – یک عدد
 سیم های مفتولی قرمز و آبی - از هر کدام یک متر
 سیم چین
سون سگمنت – یک عدد (حتمابه بچه ها گفته شود که آند مشترک است یا کاتد مشترک)
 قلم و کاغذ

 

روند کار

- آشنایی با بردبورد :

(برای تدریس این قسمت حتمابه هر گروه یک بردبورد تحویل دهید و توضیحات مربوطه را با نشان دادن قسمت های مختلف بردبوردی که در دست خودتان است کامل کنید.)

ساعت دیجیتال - جلسه دوم 
بردبورد (Breadboard) وسیله‌ای است که به ما در چیدمان اولیه و آزمایشی مدار کمک می‌‌کند. بیشتر افرادی که در زمینه پروژه‌های الکترونیک کار می‌کنند ابتدا مدار خود را بر روی بردبورد می‌‌بندند و پس از جواب گرفتن آنرا بر روی مدارت چاپی یا بردهای سورخدار مسی پیاده می‌‌کنند.
پس ما هم برای بستن اولیه و آزمودن مدارات به آن نیاز داریم. فعلاً تمام مراحل آشنایی با طرز کار قطعات و بستن مدار ساعت را روی برد بورد کار می کنیم ولی در پایان کار از مدار چاپی دائمی برای لحیم کاری نهایی مدارمان استفاده خواهیم کرد.
لایه های داخلی برد بورد از نوارهای فلزی (معمولاً مسی) تشكیل شده است كه در لایه تحتانی و بدون هیچ اتصالی با یكدیگر در پایین بورد قرار دارند. توسط حفره های پلاستیكی این لایه های فلزی تا بالای بورد هدایت شده آن دو این ما را قادر می سازد تا اجزای الكترونیكی را به یكدیگر متصل كنیم.

برای استفاده از بردبورد كافیست پایه های قطعات را درون شكاف مورد نظر فرو بریم (به این شكافها اصطلاحاً سوكت میگویند.)و این سوكتها طوری طراحی شده اند كه قطعات را كاملاً محكم در خود بگیرندو هر حفره یا همان سوكت پایه قطعه را به لایه مسی تحتانی هدایت می كند .
هر سیم كه وارد این حفره ها می شود گره یا node نامیده میشود و هر گره را نقطه ای از مدار می نامند كه حداقل باعث متصل شدن دو قطعه به یكدیگر شده است.
نکته : در بردبورد وقتی می خواهیم بین دویا چند قطعه اتصال الكترونیكی برقرار كنیم باید یكی از پایه هایشان با هم تشكیل گره بدهند. برای این كار كافیست پایه آنها را در حفره هایی كه همگی در راستای لایه مسی مشتركی هستند قرار دهیم.
ساعت دیجیتال - جلسه دوم

 

در بردبوردهایی كه در ایران معمول شده ، دو بخش قرینه هم داریم که شکاف میان دو بخش محلی برای جا زدن آی سی ها ( که در جلسه بعد آشنا می شویم ) است. در دو طرف شکاف میانی شاهد بخشی هستیم که در آن هر پنج سوراخ که در راستای عمودی در یک امتداد هستند، به هم وصل شده اند و در حکم یک گره هستند. در بخش های بیرونی تر بردبورد، هر طرف دو ردیف افقی داریم که تا میانه راه به هم وصل هستند. یعنی در هر یک از دو طول بردبورد ، چهار ردیف افقی بیست و پنج سوراخی به هم متصل هستند. از این لایه ها بیشتر برای اتصال منابع ولتاژ استفاده می شود (هر چند استفاده های دیگر از آن هم مجاز است )
در شکل زیر ردیف هایی که به هم وصل هستند با خطوط رنگی نشان داده ایم. هر خط قرمز یا آبی با اینکه شامل چند سوکت است ولی فقط یک گره می باشد.
ساعت دیجیتال - جلسه دوم

نکته : برای اتصال دو نقطه دور از هم باید از سیم های مفتولی استفاده کرد که دو سر آن به کمک سیم چین لخت شده باشد.

2- آشنایی با LED :

LED ها ظاهرا به شکل لامپ های کوچکی هستند که با برقراری جریان مستقیم در آنها، نور تولید می کنند. ولی در واقع ساختار آنها شباهتی به لامپ های رشته ای ندارد.

ساعت دیجیتال - جلسه دوم 

LED ها دو پایه دارند ، یکی منفی و یکی مثبت. هنگام ولتاژ دادن به دو پایه LED باید حتما به مثبت و منفی بودن پایه ها توجه کنیم ، در غیر این صورت روشن نخواهد شد.
LED ها از خانواد دیود ها هستند و چون با عبور جریان از آنها ، نور تولید می شود ، در مدارات الکترونیکی کاربرد زیادی دارند.
بعضی وقتها هدف مدار به نحوی روشن کردن LED ها می باشد ولی گاهی نقش آنها صرفاً نمایش عبور جریان از یک شاخه است.

سوال : در اطراف خود دقت کنید و کاربردهای LED را نام ببرید.
جواب :
 چراغ روی رادیو و واکمن و تلویزیون
 چراغ های رنگی موبایل
 چراغ های تزئینی خودرو
 چراغ های روی کیس و کی برد
 چراغ های جدید راهنمایی
 تلویزیون های بزرگ تبلیغاتی
 چراغ روی آداپتور
 ...

LED ها در رنگ ها و اندازه ها و توان های متفاوتی در بازار موجود هستند. معمولا برای روشن شدن کامل به حداقل ولتاژ 3 ولت مستقیم احتیاج دارند.

ساعت دیجیتال - جلسه دوم 

نکته : هیچ گاه LED را بدون اینکه با یک مقاومت مناسب سری کرده باشید ، مستقیماً به ولتاژ وصل نکنید .

3- آشنایی با مقاومت الکتریکی:
قطعه مقاومت پرکاربردترین قطعه در مدارهای الکترونیکی است.
زمانی که جریان الکتریکی از داخل مقاومت عبور می‌‌کند با مانع مواجه می‌‌شود.
نکته : مقدار مقاومت وابسته به مدار نیست و فقط به جنس و شکل ماده بستگی دارد.

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

مقاومت ها ممکن است که ثابت یا متغییر باشند. مقاومت های متغیر پتانسیومتر نیز خوانده می‌شوند .
تشخیص مقدار مقاومت با استفاده از نوارهای رنگی :
مقاومتهای توان کم دارای ابعاد کوچک هستند ، به همین دلیل مقدار مقاومت و خطا را نمی توان روی آنها نوشت ،در نتیجه بوسیله نوارهای رنگی روی آن مشخص می‌ کنند.
این روش به دو شکل صورت می‌گیرد:
1. روش چهار نواری
2. روش پنج نواری

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

روش اول برای مقاومتهای با خطای 5% به بالا استفاده می‌شود و روش دوم برای مقاومتهای دقیق و خیلی دقیق (خطای کمتر از 5%) استفاده می‌شود.
در اینجا به روش اول که معمولتر است می‌پردازیم.
به جدول زیر توجه نمائید. هر کدام از این رنگها معرف یک عدد هستند:

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

 

 

دو رنگ دیگر هم روی مقاومت ها به چشم می‌خورد: طلایی و نقره‌ای ، که روی یک مقاومت یا فقط طلایی وجود دارد یا نقره‌ای.


اگر یک سر مقاومت به رنگ طلایی یا نقره‌ای بود ، ما از طرف دیگر مقاومت ، شروع به خواندن رنگها می‌کنیم. و عدد متناظر با رنگ اول را یادداشت می‌کنیم. سپس عدد متناظر با رنگ دوم را کنار عدد اول می‌نویسیم. سپس به رنگ سوم دقت می‌کنیم. عدد معادل آنرا یافته و به تعداد آن عدد ، صفر می‌گذاریم جلوی دو عدد قبلی( در واقع رنگ سوم معرف ضریب است ). عدد بدست آمده ، مقدار مقاومت برحسب اهم است. که آنرا می‌توان به کیلواهم نیز تبدیل کرد.

ساخت هر مقاومت با خطا همراه است. یعنی ممکن است 5% یا 10% یا 20%خطا داشته باشیم . اگر یک طرف مقاومت به رنگ طلایی بود ، نشان دهنده مقاومتی با خطا یا تولرانس 5 % است و اگر نقره‌ای بود نمایانگر مقاومتی با خطای 10% است.اما اگر مقاومتی فاقد نوار چهارم بود، بی رنگ محسوب شده و تولرانس آن را 20 %در نظر می‌گیریم.

سوال : مقدار واقعی مقاومت زیر در چه بازه ای قرار دارد؟

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

جواب:
از سمت چپ شروع به خواندن می‌کنیم. رنگ زرد معادل عدد 4 ، رنگ بنفش معادل عدد 7 ، رنگ قرمز معادل عدد 2 ، و رنگ طلایی معادل تولرانس ٪5 می‌باشد. پس مقدار مقاومت بدون در نظر گرفتن تولرانس ، مساوی 4700 اهم ، یا 4.7 کیلو اهم است و برای محاسبه خطا عدد4700 را ضربدر 5 و تقسیم بر 100 می‌کنیم، که بدست می‌آید: 235
4935 = 235 + 4700
4465 = 235 - 4700
مقدار واقعی مقاومت چیزی بین 4465 اهم تا 4935 اهم می‌باشد.
(در این مرحله از بچه ها بخواهید بصورت گروهی مقادیر مقاومتهایی را که در اختیار دارند بخوانند و اگر اشکالی دارند بپرسند.)

4- منبع تغذیه :
برای راه اندازی مدارهای الکترونیکی در صورت امکان بهتر است از منابع تغذیه آزمایشگاهی استاندارد استفاده نمود که توانایی تولید جریان DC را با ولتاژهای مختلفی دارا هستند( البته قیمت آن نسبتا زیاد است).

آداپتور:
اگر منبع تغذیه در اختیار نبود می توان از آداپتورهای موجود در بازار استفاده کرد که قیمت ارزان تری دارند.

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

آداپتور دستگاهی است که ولتاژ متناوب برق شهر را می گیرد و ولتاژ آن را کم می کند و سپس آن را یکسو می کند(یعنی به ولتاژ DC تبدیل می کند)
ولتاژ برق شهر 220 ولت است و چنانچه به بدن اتصال پیدا کند ، خطر مرگ دارد. ولی ولتاژ خروج آداپتور در حدود 3-12 ولت است و برای بدن هیچ ضرری ندارد و با آرامش می توانید با آن کار کنید. تمام قطعات الکتریکی ماشینها با ولتاژ 12 ولت کار می کنند که در صورت تماس با بدن انسان ، خطر جانی نداشته باشد.
روی آداپتور ها اصولا این موارد را می نویسند :
Input : 220v AC 50/60Hz
به معنی ولتاژ برق شهر است
Output : 3-12 V DC
به معنی ولتاژ خروجی اداپتور است
1000mA
به معنی جریان خروجی آداپتور است که هر چقدر بیشتر باشد ، آداپتور قوی تر بوده و می تواند وسایل بزرگتری ر تغذیه کند.
(لامپ چشمک زن ماشین 500mA نیاز دارد ؛ لامپ های خطر ماشین ، 1800mA نیاز دارد و لامپهای چراغ جلو در حدود 8000mA جریان نیاز دارد)

نحوه استفاده از آداپتور:
دو شاخه آداپتور را به برق وصل کنید.
چنانچه روی آداپتور چراغی وجود داشته باشد روشن می شود.
ولتاژ مورد نیاز را با حرکت دادن سلکتور انتخاب کنید. (در مدار این جلسه 6 ولت را انتخاب کنید)

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

خطر : دو سیم خروجی آداپتور نباید به مدت طولانی (2 دقیقه) به هم اتصالی کنند چرا که باعث گرم شدن آداپتور و در نهایت سوختن آن می گردد.

آداپتوری که در این پروژه استفاده می کنیم ، استفاده های زیادی دارد. و به وسایل مختلفی نظیر ، ضبط ، رادیو ، واکمن و ... وصل می شود (البته با ولتاژ مشخص) بنابراین روی سیم آن فیشهای مختلفی وصل شده که به انواع این وسایل وصل شوند.
کلاً دو نوع فیش داریم :

 نوع اول - داخل آن مثبت و خارج آن منفی (مانند فیش های 1 و 2 و 3 در شکل زیر)
 نوع دوم - سر آن مثبت و بدنه آن منفی (مانند فیش 4 در شکل زیر)

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

با اتصال سیم ها به هر کدام از این فیش ها می توانیم مثبت و منفی آداپتور را از آن بگیریم.
عموماً برای اینکه به سادگی بتوانیم بین مثبت و منفی تمایز قائل شویم ، سیم های تیره تر (آبی یا سیاه) را به منفی و سیم های روشنتر ( قرمز یا زرد) را به مثبت وصل می کنیم تا بتوانیم در یک نگاه مثبت و منفی را تشخیص دهیم.
سیم ها را مطابق شکل به فیش ها وصل می کنیم.

1- مراحل اتصال به فیش نوع اول

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

2- مراحل اتصال به فیش نوع دوم

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

سیم کشی :
سیم های روكش دار (قطر سیم 0/6 میلیمتر) براحتی داخل سوراخ های بردبورد می شوند. طول مناسب را اندازه گرفته و به آن شكل دهید تا مرتب در مدار قرار گیرد. (در مدارهای کمی پیچیده تر بهتر است برای قابل فهم شدن مدار از سیم های رنگی استفاده کنید)

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

 سیم را ببرید، و 0.5 سانتیمتر از هر طرف آن لخت كنید. انتهای سیم ها را ٩٠ درجه خم نموده و وارد بردبورد كنید.
طریقه به دست گرفتن سیم چین برای لخت کردن سر سیم ها:

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

 

نکته : در هنگام لخت کردن سر سیم ها مراقب باشید که قسمت مسی سیم زخمی نشود.

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

- پیاده سازی مدار روشن کننده LED روی بردبورد :
در این قسمت می بایست هر گروه با استفاده یک LED و یک مقاومت یک کیلو اهمی و منبع تغذیه ، مداری را روی بردبورد ببندد.
برای این کار مطابق نقشه مداری که در شکل زیر کشیده شده (هر قطعه را با نماد آن نمایش می دهیم) قطعات را به هم وصل می کنیم.

 

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

 

- آشنایی با سون سگمنت :

سون سگمنت یک قطعه الکترونیکی است که برای نمایش اعداد و گاهی هم برای نمایش ساده تعدادی از حروف انگلیسی به کار می رود.

 

 

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

حتی کسانی که با الکترونیک سر و کار ندارند هم این قطعه را بارها در وسایل الکترونیکی دیده اند. مثل مایکرو ویو ، ترازوی دیجیتال ، آسانسور و ...
سون سگمنت در واقع 7 تا LED است که یکی از پایه های آنها با هم یکی شده.

انواع سون سگمنت :
1- آند مشترک ( در این نوع ، پایه مثبت همه LED ها یکی شده است )
2- کاتد مشترک ( در این نوع ، پایه منفی همه LED ها یکی شده است )

ساعت دیجیتال - جلسه دوم
هرسون سگمنت به طور معمول 10 پایه دارد. دو تای آنها مثل هم هستند و در نقش پایه مشترک ( استفاده از یکی از آنها کافی است ). 7 پایه هم به تک تک LED ها اختصاص دارد و یک پایه هم متعلق به نقطه ای است که در گوشه صفحه سگمنت قرار گرفته و اگر لازم باشد بعنوان ممیز از آن استفاده می شود. این نقطه هم در واقع یک LED دیگر است.
در سون سگمنت های آند مشترک ، پایه مشترک را به یک مقاومت مناسبی در حدود 1000 اهم معادل با یک کیلو اهم (برای محدود کردن جریان) وصل کرده و سر دیگر مقاومت را به سر مثبت منبع تغذیه وصل می کنند. حال اگر هر کدام از پایه های دیگر به منفی منبع تغذیه متصل گردد ، LED مربوط به آن پایه روشن می شود.


در سون سگمنت های کاتد مشترک هم همین قانون حاکم است فقط باید توجه نمود که پایه مشترک از طریق مقاومت به مثبت منبع تغذیه وصل شود و پایه های دیگر به منفی.
LED های بکار رفته در سون سگمنت را بصورت شکل زیر نامگذاری می کنند.

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

تکلیف :
یک سون سگمنت را روی بردبورد نصب کنید. همزمان طرحی از آن روی صفحه کاغذ بکشید و 10 پایه دور آن را در شکل مشخص کنید. (مطابق شکل)
 

ساعت دیجیتال - جلسه دوم

 

با استفاده از منبع تغذیه و جریان مستقیم در حدود 5/4 ولت ،آزمایش کنید و روی کاغذ مشخص کنید هر پایه به کدام LED مربوط است.
(به جای هر عدد روی شکل ، مشخص کنید پایه a , b , c , d , e , f , g است یا نقطه یا پایه مشترک.)

 

ارزیابی

در طول این جلسه در موراد زیر دانش آموزان را مورد ارزیابی قرار دهید و نتیجه را در دفتر ثبت کنید :
1- میزان مشارکت همه اعضای گروه در کارها
2- یادگیری نحوه تشخیص مقدار مقاومت ها از روی نوارهای رنگی
3- قدرت بکارگیری نکات آموزش داده شده در جریان کار عملی
4- کسب مهارت در پیاده سازی مدار روی بربورد و گرفتن نتیجه مطلوب
 

منابع بیشتر

 

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین