اگه درباره دوره ها سوال داری یا میخوای بصورت رایگان مشاوره بشی ، فرم زیر رو تکمیل کن !

مزایای شرکت در دوره های آموزشی ویراد

bg 5 آموزشگاه فنی و حرفه ای ویراد

تصاویر کاراموزان ویراد

 تعریف کلی الکترونیک

به طور کلی میتوان گفت که الکترونیک از کلمه الکترون گرفته شده است ، الکترون ها ذرات بسیار ریزی هستند که به دور هسته اتم ها می چرخند و دارای بار الکتریکی منفی می باشند .
در داخل هسته اتم ها دو ذره دیگر به نام های  پروتون و نوترون وجود دارد که نوترون ها از لحاظ الکتریکی خنثی بوده و پروتون ها دارای بار الکترونی مثبت می باشند .
برخی از الکترون ها در نزدیکی هسته اتم قرار داشته و به انرژی بسیار زیادی برای خارج شدن از جاذبه هسته نیاز دارند ،
اما برخی دیگراز الکترون ها که در فاصله بیشتری از هسته اتم قرار داشته و به الکترون های آزاد معروف هستند با انرژی کمی به راحتی از اتم جدا می شود .
 

وجود یک میدان الکتریکی در اطراف یک رسانا می تواند این انرژی مورد نیاز برای جدا شدن الکترون های آزاد را تأمین کرده و الکترون ها را از جاذبه هسته اتم خارج کند .

به حرکت این الکترون ها در جسم رسانا و یا نیمه رسانا را جریان الکتریکی می گویند . 
الکترونیک شاخه‌ای از علم است که به مطالعه جریان الکتریکی و کنترل الکترون‌ها (الکتریسیته) و مطالعه رفتار و اثرات آنها در نیمه‌رساناها و دستگاه‌هایی که از این الکترون‌ها استفاده می‌کنند ، می‌پردازد.

ولتاژ چیست ؟

همانطور که در بالا گفته شد الکترون ها برای جاری شدن در سطح رسانا به یک میدان الکتریکی نیاز دارند ،

در واقع الکترون ها که دارای بار الکترونی منفی هستند تمایل دارند به سمت بار الکتریکی مثبت حرکت کنند .

حال اگر در دو سر یک رسانا یک اختلاف پتانسیل ایجاد کنیم ،  مثلا توسط یک باطری ، الکترون ها تمایل دارند که به سمت قطب مثبت باطری حرکت کنند .

در واقع ما با یک باطری یک نیرویی ایجاد کردیم که باعث حرکت الکترون ها می شود ، که به این اختلاف پتانسیل ولتاژ  می گویند و یکای اندازه گیری آن ولت است .

حال ولتاژ به دو دسته کلی AC و DC تقسیم می شود ، ولتاژ AC به ولتاژی گفته می شود که به طور متناوب بین دو سطح ولتاژ مختلف نوسان می کند ، در حالی که ولتاژ DC پیوسته ثابت است و مقدار آن تغییر نمی کند .

آشنایی با مفهوم فرکانس 

بیایید با یک مثال ساده شروع کنیم ، یک طناب را در نظر بگیرید که یک سر آن را به نرده ای بسته ایم و سمت دیگر آن را در دست گرفته ایم و با حرکات دست در آن موج ایجاد می کنیم ،

حال این طناب به صورت موج های سینوسی شروع به نوسان می کند ، به تعداد نوسان های این طناب در یک ثانیه فرکانس آن طناب می گوییم . 

 واحد اندازه گیری فرکانس هرتز می باشد . به طور مثال اگر این طناب در یک ثانیه پنج بار نوسان کند ، می گوییم که فرکانس این طناب پنج هرتز می باشد ،

 و اگر سرعت حرکت دستمان را زیاد کنیم طناب با سرعت بیشتری نوسان می کند و یا به عبارت دیگر فرکانس نوسان این طناب افزیاش می یابد 

ولتاژ AC نیز همانند این طناب پیوسته در حال نوسان می باشد ، برق شهری که ولتاژ AC است با فرکانس ۵۰ هرتز در حال نوسان است ،

 این بدین معنی است که برق شهری در مدت زمان یک ثانیه پنجاه بار بین دو سطح ولتاژ مثبت ۲۲۰ ولت و منفی ۲۲۰ ولت نوسان می کند .

الکترونیک دیجیتال و آنالوگ

 

کلمه آنالوگ به معنی پیوسته می باشد و کلمه دیجیتال به معنای گسسته است . 

برای مثال تغییر سرعت ، تغییر دما ، وزن و … که به صورت پیوسته تغییر میکند یک سیستم آنالوگ است ولی روشن و خاموش کردن یک چراغ که یا روشن است و یا خاموش و حالت میانی ندارد یک سیستم دیجیتال می گویند .

در مدارات آنالوگ ما با تغییرات دامنه ولتاژ و جریان و تغییرات فرکانس رو به رو هستیم . در حالی که در مدارات دیجیتال با دو منطق صفر و یک طرف هستیم ،

در مدارات دیجیتال منظور از منطق یک به طور معمول به معنی سطح ولتاژ پنج ولت است (این سطح ولتاژ  میتواند ولتاژ های بالا تر و یا پایین تر را نیز شامل شود.)

 و منظور از منطق صفر سطح ولتاژ صفر و یا همان زمین می باشد .

بیایید با یک مثال این موضوع را به طور واضح تر بیان کنیم ، یک فرستنده را در نظر بگیرید که یک موج سینوسی را میخواهد با یک آنتن به یک مقصدی بفرستند ، به دلیل فاصله از مقصد و نویز های موجود در مسیر ،

 این سیگنال سینوسی وقتی به مقصد می رسد دچار تضعیف و اغتشاش می شود ، و ما در مقصد باید با یک تقویت کننده ولتاژ ، این سیگنال تضعیف شده را تقویت می کنیم

 و آن را به سطح ولتاژ مورد نیاز خود می رسانیم و سپس برای حذف نویز آن ، فرکانس های بالا تر و پایین تر از فرکانس مرکزی  (فرکانس مورد انتظار ) را با یک فیلتر حذف می کنیم ،

 به این پروسه که ما با تغییر سطح ولتاژ  و فرکانس به صورت پیوسته مواجه هستیم الکترونیک آنالوگ می گویند .

مدار های الکتریکی  :

جریان های الکتریکی پس از عبور از مواد مختلف رفتار های  متفاوتی از خود نشان می دهند ، برخی از این قطعات مانند لامپ ، مقاومت ، خازن ، سلف (سیم پیچ ) المان های غیر فعال (پسیو)  هستند .

المان های غیر فعال به المان هایی گفته می شود که مصرف کننده توان الکتریکی بوده و یا انرژی الکتریکی را در خود ذخیره میکنند و فاقد توانایی تولید انرژی هستند . 
از به هم پیوستن چندین المان غیر فعال مدار الکتریکی می گویند .

 

مدار های الکترونیکی :

برخی از مدارات از ترکیب المان های فعال (اکتیو) مانند ترانزیستور ها ، IC (مدارات مجتمع ) ، آپ امپ ها ، دیود ها و … ، و المان های غیر فعال تشکیل می شوند .

به این مداراتی که از به هم پیوستن المان های فعال (اکتیو) و غیر فعال (پسیو) تشکیل می شوند مدار های الکترونیکی می گویند .

 برد الکترونیکی :

از به هم پیوستن مجموعه ای از مدار های الکترونیکی بر روی صفحاتی از جنس های مختلف مانند فایبر گلس ، فلکسی و … که یک یا چند لایه از آن ها را مس تشکیل داده است ، برد الکترونیکی نامیده می شود .

دستگاه های الکترونیکی 

اغلب دستگاه هایی که در اطراف ما وجود دارند و با برق کار می کنند دارای یک برد الکترونیکی که شامل یک مدار الکتریکی و یا الکترونیکی است می باشند .

بسیاری از این دستگاه ها که وظایف خاصی را بر عهده دارند و بر اساس دستوراتی که از کار بر می گیرند ، عمل خاصی را انجام می دهند (مانند لباسشویی ، یخچال فریزر ، کولر گازی و …) .

تمام این دستورات توسط یک  قطعه به نام میکروکنترلر دریافت می شود .

میکروکنترلر چیست ؟

امروزه بخش بزرگی از توجه جهان به سمت الکترونیک است ، بسیاری از تجهیزاتی که در اطراف ما هستند با استفاده از میکروکنترلرها هدایت می‌شوند .
میکرو کنترلر های مختلفی در جهان موجود هستند که سازندگان برد های الکترونیکی بسته به نیاز و کارایی از میکرو های متفاوتی استفاده می‌کنند .
میکرو کنترلر یکی از اِلِمان های الکترونیکی است که با استفاده از مدار ها مجتمعی از ترانزیستور ها ساخته میشوند .

میکروکنترلر ها بر اساس برنامه ای که از کاربر دریافت می کنند ، پروسه خاصی را انجام میدهند ، 

این پروسه که شامل دستورات خاصی است با برنامه نویسی ای که انجام می شود به میکروکنترلر معرفی می گردد ،

 زبان های برنامه نویسی مختلفی وجود دارد که بسته به نوع میکرو کنترلر و ساختار داخلی آن ( AVR یا ARM ) متفاوت است ،

 برنامه نویس بر اساس سلیقه و یا نوع پروژه در محیط های برنامه نویسی مختلفی مانند Bascom , CodeVision , AtmelStudio , KEIL , MikroC استفاده می کنند .
میکرو کنترلر ها دارای بخش ها مختلفی درون خود هستند که می‌توانند هر کاری که مَد نظر طراح است را انجام دهند
در ذیل چند واحد مختلف از میکرو کنترلر ها را معرفی میکنیم :

پورت ها (port ) :
این قطعات دارای پورت های مختلفی هستند که هرکدام وظیفه مخصوص خود را دارند .
برخی از پورت ها دارای ADC هستند که مخفف مبدل آنالوگ به دیجیتال (Analog to digital converter)
می‌باشد ،
برخی پورت ها داری Counter و  Timer هستند که در برنامه نویسی ای که برای میکرو انجام می‌شود این واحد ها فعال می‌شوند

 و میتوان با محاسبات مربوطه با دادن کلاک پالس و یا هر پالس دیگر به پایه های دارای شمارنده و تایمر میتوان از آن ها استفاده کرد.

از دیگر مواردی که میتوان مطرح کرد قابلیت آن ها در شبکه شدن با یکدیگر است .
این قطعات را میتوان با استفاده از پایه های ارتباطی مختلف مانند USART با یکدیگر متصل کرد .

ارتباط USART نوعی ارتباط سریال است که به صورت روش دو طرفه یا Full duplex  اطلاعات را ارسال و دریافت می کند ،

 ارتباط full duplex به این صورت است که اطلاعات در یک لحظه در هر دو جهت انتقال می یابد ، یعنی همزمان هم اطلاعات از یک سمت ارسال و اطلاعات ارسالی از میکرو مقابل دریافت می شود . 

حافظه ها در میکروکنترلرها :

حافظه EEPROM :

میکرو کنترلر ها دارای حافظه EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory) هستند ،

 اطلاعاتی که نیاز به حفظ شدن دارند در این بخش از میکرو ذخیره می شوند
روش پاک کردن اطلاعات ذخیره شده در این نوع از حافظه ها به صورت الکتریکی است ، این حافظه ها اغلب با ولتاژ بالا پاک شده و دوباره آماده برنامه ریزی می شوند

حافظه program flash :
حافظه پروگرام فلش ، حافظه‌ای است که برنامه نوشته شده توسط کاربر ، در آن ذخیره می‌شود ، این حافظه non volatile است. 

این بدین معنی است که با قطع شدن برق میکرو ، اطلاعات ذخیره شده در این میکروکنترلر پاک نمی شود .
البته این واحد قابل برنامه ریزی دوباره است و می‌توان آن را بار ها ( بسته به نوع میکرو) برنامه نویسی کرد . این حافظه همانند حافظه EEPROM به صورت الکتریکی پاک می شود .

حافظه SRAM :
(Static random-access memory)
اطلاعاتی که در حین اجرای برنامه ایجاد می‌شود و نیازی به ذخیره سازی دائمی آن ها نیست و مقادیری که به متغییر ها داده می شود در این حافظه به طور موقت ذخیره می شود

توجه داشته باشید که این حافظه بر خلاف دو حافظه قبلی با قطع شدن منبع تغذیه میکرو اطلاعات ذخیره شده در خود را از دست خواهد داد .

واحد ALU :
این واحد ،  واحد محاسبات و منطق میکرو کنترلر است و محاسبات و پردازش در این بخش از میکرو کنترلر انجام می شود .

در واقع واحد ALU یک سری مدارات منطقی هستند که برخی از محاسبات ریاضی و منطقی به صورت سخت افزاری انجام می شود

 و هر چه در این قسمت مدارات منطقی پیچیده تری به کار برود برنامه نویسی میکرو ساده تر می شود و بخشی از محاسبات به سخت افزار سپرده می شود 

ولی در عوض پیچیده بودن واحد ALU باعث مصرف توان بیشتری می شود .

برای همین در دستگاه هایی مانند تلفن همراه که میزان مصرف توان مهم است از واحد ALU ساده تری استفاده می شود و عمده ی پیچیدگی محاسبات به قسمت نرم افزار و برنامه نویسی سپرده می شود

 ولی در دستگاه هایی که میزان مصرف توان مهم نیست مانند کامپیوتر های خانگی از واحد ALU پیچیده تری استفاده می شود و اندازه ی cpu و سایر پردازشگر ها بسیار بزرگ است.

 Program counter :
پروگرم کانتر یک رجیستر است که در هر لحظه به آدرس بعدی برنامه ی در حال اجرا اشاره می کند و کاربرد آن در این است که وقتی میکرو آدرس x برنامه ی نوشته شده را اجرا می کند ،

 آدرس بعدی یا آدرس x+1 در رجیستر program counter قرار می گیرد و باعث می شود که به محض تمام شدن آدرس برنامه ی در حال اجرا آدرس بعدی از حافظه استخراج شود و وارد بخش پردازش شود.

ولی زمانی که در برنامه نوشته شده پرش داشته باشیم دیگر ادامه ی برنامه از این رجستر خوانده نمیشود و مستقیم از قسمت پردازش خوانده می شود

 و انتخاب آدرس از بین رجیستر program counter و قسمت پردازش توسط یک مالتی پلکسر انجام می  شود.
و میکروکنترلر ها علاوه بر واحد های معرفی شده دارای بخش های مختلف دیگر است و در مجموع به صورت یک میکرو کامپیوتر ساده ،

قابل برنامه نویسی است و میتوان به جای به کار بردن مدارات منطقی سنگین و پیچیده برای قسمت فرمان مدارات الکترونیکی از یک میکرو کنترلر استفاده کرد.
امروزه میکروکنترلر های مختلفی وارد بازار شده است و از معروف ترین های آن ها میتوان به میکرو های avr ، arm ، PIC اشاره کرد .
از مزایای استفاده از میکرو کنترلر ها میتوان به سرعت بالای پردازش ، پاسخ سریع ، کاهش مصرف انرژی و قابلیت برنامه نویسی نامحدود بر رو آن ها اشاره کرد .
در آکادمی ویراد برای اولین بار به طور کامل برنامه نویسی انواع میکرو کنترلر ها  آموزش داده می شود و شبیه سازی پروژه های مختلف الکترونیکی با میکرو کنترلر ها

 در نرم افزار های قدرتمند الکترونیکی نظیر proteus و pspice انجام می شود .

 و سپس با نرم افزار altium designer نقشه ی pcb مدار شبیه سازی شده طراحی شده و در آخر با تجهیزات کامل الکترونیکی پروژه ها به صورت کاملاً عملی و ویژه ی بازار کار انجام خواهد شد .

نرم افزار آلتیوم دیزاینر :

یکی از قدرتمند ترین نرم افزار ها در شبیه سازی و طراحی برد مدار چاپی یا همان PCB مدار های  الکتریکی و الکترونیکی نرم افزار آلتیوم دیزاینر ( altium designer ) است ،

این نرم افزار دو بخش را در شبیه سازی و طراحی مدار PCB شامل می شود ، در بخش اول آن که شماتیک مدار مورد نظر را که از پیش طراحی کرده بودیم را رسم می کنیم و مدار مورد نظرمان را آماده می کنیم .

در بخش دوم ، نرم افزار آلتیوم دیزاینر شمای PCB تمام قطعات مورد استفاده در مدار که در بخش اول آورده شده بود را برای ما آماده می کند ،

 و همچنین شمای یک فیبر خام با ابعاد و شکلی که توسط طراح مشخص شده بود را نمایش می دهد ، 

سپس طراح باید محل قطعات و المان های الکترونیکی را بر روی فیبر مشخص کرده و هر کدام از قطعات را در محل مناسب خود قرار دهد ،

در نهایت  اتصال پایه های این المان ها توسط خود نرم افزار آلتیوم دیزاینر و بر اساس مداری که در بخش شماتیکی ساخته شده بود رسم می گردد .

در مواقعی اتصالات رسم شده توسط آلتیوم دیزاینر مورد قبول طراح نبوده ، به همین دلیل این نرم افزار امکان نقشه کشی و سیم بندی دستی را نیز برای طراح مدار ایجاد کرده است .

بازار کار الکترونیک در ایران چگونه است:

امروزه علم الکترونیک در کشور های توسعه یافته ی دنیا یکی از پر درآمد ترین گرایش های شاخه ی مهندسی برق است و یک مهندس الکترونیک قوی میتواند به راحتی درآمد های بالای صد هزار دلار در سال داشته باشد.
در ایران نیز شرکت های بسیاری وجود دارند که به یک متخصص در شاخه ی الکترونیک نیاز دارند
علاوه بر این کسی که در الکترونیک تخصص دارد میتواند با انجام دادن چند پروژه ی الکترونیکی در ماه به درآمد های میلیونی دست پیدا کند 

افرادی که در زمینه الکترونیک تبهر دارند در بازار کار دست باز تری نسبت به سایر افراد دارند ، زیرا وابستگی به یک شرکت یا محل ندارند 

به راحتی می توانند در سایت ها به صورت مستقل پروژه های مختلفی را گرفته و به صورت مستقل کار کنند 

و یا در شرکت ها به عنوان طراح مدار یا طراح PCB مشغول به کار شوند ، 

حتی در سازمان های دولتی نیز امکان استخدام برای افرادی که دارای دانش الکترونیک و تخصص لازم در طراحی برد هستند وجود دارد . 

دیدگاهتان را بنویسید

یازده − شش =