نماد قطعات مقاومت و خازن در شماتیک | قسمت چهارم آموزش شماتیک

در قسمت سوم آموزش شماتیک به بررسی فلوچارت ها پرداختیم. در این قسمت، قصد داریم درباره نمادهای قطعات مقاومت و خازن در شماتیک صحبت کنیم. پس تا پایان این مطلب سیسوگ را همراهی کنید.

در دیاگرام‌های شماتیک هر نماد نشان‌دهنده یکی از قطعات زیر است:

• رساناهای الکتریکی
• مقاومت‌ها
• خازن‌ها
• قطعات حالت جامد (solid-state)
• سایر قطعات الکترونیکی

در این قسمت، نمادهای مقاومت و خازن در شماتیک را بررسی خواهیم کرد که این دو از قطعات مهم و پرکاربرد در حوزه برق و الکترونیک هستند.

۱. مقاومت

مقاومت‌ها از ساده‌ترین قطعات الکترونیکی هستند. در اصطلاح، مقاومت قطعه‌ای است که در برابر جریان الکتریکی مقاومت می‌کند. مقدار مقاومت با واحدهایی به نام اهم اندازه‌گیری می‌شود. در دنیای واقعی مقاومت‌ها از حدود یک اهم تا میلیون‌ها اهم درجه‌بندی می‌شوند.

نماد مقاومت

تمام مقاومت‌ها با مقدار ثابت دارای یک نماد کلی هستند که در شکل 1 نشان داده شده است. این نماد، نماد جهانی مقاومت است. دو خط افقی نشان دهنده رساناهایی هستند که از دو انتهای بدنه خارج می شوند.

شکل 1: نماد استاندارد یک مقاومت با مقدار ثابت.

شکل 2 یک مقاومت کربنی با مقدار ثابت را نشان می‌دهد. شکل 3 نیز دو نوع دیگر از مقاومت ها را نمایش می‌دهد.

شکل 2: این شکل نشان‌دهنده اجزای یک مقاومت کربنی (carbon-composition) است. (این نوع مقاومت‌ها از ماده‌ کربن ساخته شده‌اند و در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. در این نوع مقاومت، پایه ها (leads) در دو طرف به عنوان مسیرهای خروجی جریان الکتریکی عمل می‌کنند.

در مدارهای الکترونیکی، هر مقاومتی که به مقاومت‌های نشان‌داده‌شده در شکل‌های 2 یا 3، شبیه باشد، با نمادی که در شکل 1 هست، نشان داده می‌شود. این نماد به‌صورت مختصر یک مقاومت ثابت با مقدار مقاومت اهمی مشخص را نمایش می‌دهد.

شکل 3: در این شکل اجزای دو نوع مقاومت نشان داده شده است.

هر دو نوع این مقاومت‌ها از ترکیب استاندارد مقاومت استفاده می‌کنند و فلش روی این نمادها، نشان می‌دهند که نوع این مقاومت‌ها، متغیر است.

مقاومت متغیر چیست؟

شکل 4 نماد شماتیک یک مقاومت متغیر با دو پایه (lead) را نشان می‌دهد. انواع دیگری از مقاومت‌های متغیر نیز وجود دارد که سه پایه دارند. شکل 5 دو نماد شماتیک برای یک مقاومت متغیر با سه پایه را نشان می دهد که با نام پتانسیومتر یا رئوستا نیز شناخته می‌شود.

شکل 4: نماد یک مقاومت متغیر با دو پایه را نشان می دهد.

بیش‌تر بدانید💡

رئوستاها در واقع همانند پتانسیومترها هستند، اما از نظر مکانیکی تفاوت دارند. یک رئوستا شامل یک عنصر مقاومتی سیمی است، درحالی‌که پتانسیومتر معمولاً از نوع کربنی (carbon-composition) است. همچنین، رئوستا دارای‌ مقاومت ثابت است و مقدار آن تغییر نمی‌کند، درحالی‌که پتانسیومتر مقاومت قابل‌تنظیم دارد و می‌توان مقدار آن را تغییر داد.

نکته✅

در دیاگرام‌های شماتیک، وجود فلش روی یک جز اغلب نشان‌دهنده متغیر بودن آن است، البته همیشه هم این‌طور نیست! ترانزیستورها، دیودها و برخی دیگر از دستگاه‌های نیمه‌هادی نیز در دیاگرام‌های شماتیک خود، دارای فلش‌هایی هستند و این فلش‌ها هیچ ارتباطی با متغیر یا قابل‌تنظیم بودن آن‌ها ندارد. همچنین، گاهی در مدارهای پیچیده فلش‌ها، جهت جریان یا جریان سیگنال را نشان می‌دهند.

شکل 6 تصویر یک مقاومت متغیر نوع سیمی را نشان می‌دهد. این مقاومت متغیر نوع سیمی، امکان تنظیم دقیق مقاومت را فراهم می‌کند؛ بنابراین، این مقاومت در مدارهای الکترونیکی که نیاز به تنظیم دقیق مقاومت دارند، کاربرد دارد.

پتانسیومتر چیست؟

پتانسیومتر یک قطعه الکترونیکی است که معمولاً دارای سه‌پایه است و می‌توان مقاومت آن را به‌صورت دستی تنظیم کرد. این دستگاه می‌تواند در کنترل تجهیزات الکتریکی مانند کنترل حجم در تجهیزات صوتی و کنترل سرعت فن‌ها مورداستفاده قرار گیرد. همچنین، از آن‌ها برای تنظیم دقیق سیگنال‌های الکتریکی نیز استفاده می‌شود. شکل 8 تصویر یک پتانسیومتر معمولی را نشان می‌دهد.

نماد شماتیک یک مقاومت، به‌خودی‌خود، به ما اطلاعاتی درباره مقدار اهمی، ساختار فیزیکی مقاومت یا موارد دیگر نمی‌دهد؛ بنابراین، مشخصات مقاومت مربوطه را باید در کنار نماد مقاومت نوشت. البته می‌توان این اطلاعات را در یک جدول جداگانه نیز نوشت.

نکته✅

معمولاً شما می‌توانید مقدار اهمیک یک مقاومت ثابت را با نگاه‌کردن به نوارهای رنگی روی آن تشخیص دهید. در جدول زیر، مقادیر این کدهای رنگی ذکر شده‌اند.

راهنمای رنگ های مقاومت

همچنین، می توانید مقاله رنگ مقاومت ها را بشناسید را مطالعه کنید.

۲. خازن

خازن‌ها از جمله قطعات الکترونیکی هستند که توانایی مسدودکردن جریان مستقیم (DC) را دارند، درحالی‌که جریان متناوب (AC) را عبور می‌دهند. همچنین، آن‌ها انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کنند.

به‌طورکلی، خازن یک دستگاه الکترونیکی است که انرژی الکتریکی را در یک میدان الکتریکی ذخیره می‌کند. خازن‌ها یکی از قسمت‌های رایج و مهم در مدارها و دستگاه‌های الکتریکی به شمار می‌آیند. برخلاف مقاومت‌ها، خازن‌ها انرژی را اتلاف نمی‌کنند، البته باید به این نکته اشاره کرد که در واقعیت، خازن‌ها نیز مقدار کمی اتلاف انرژی دارند.

شکل 9: نماد استاندارد یک خازن ثابت.

واحد خازن

واحد خازن، فاراد (با نماد F) است. فاراد یک مقدار بسیار بزرگ در دنیای الکترونیک است و بیش‌تر قطعات دارای مقادیر بسیار کوچکی تری هستند؛ مثلاً میکروفاراد یا پیکوفاراد. یک میکروفاراد (با نماد μF) برابر با یک میلیونم فاراد (0.000001 F) است و یک پیکوفاراد (با نماد pF) برابر با یک میلیونم میکروفاراد (0.000001 μF) یا یک تریلیونم فاراد (0.000000000001 F) است.

نماد خازن

نماد اصلی خازن شامل دو خط است که موازی هم هستند. همچنین، نماد خازن در مدارهای الکترونیکی به‌صورت یک حرف بزرگ F نمایش داده می‌شود که نمایانگر واحد ظرفیت خازن، یعنی فاراد است.

خازن‌های پلاریزه و غیر پلاریزه

شکل 9 نماد شماتیک مرسوم خازن‌های ثابت را نشان می دهد. به شکل 10 توجه کنید؛‌ گاهی اوقات، ممکن است شما نمادهای دیگری برای خازن ها مشاهده کنید که این نمادها در شکل 10 نشان داده شده اند.

به‌طورکلی، انواع مختلفی از خازن وجود دارد. بعضی از خازن‌ها غیر پلاریزه (nonpolarized) هستند؛ به این معنی که شما می‌توانید آن‌ها را به هر دستگاهی که می‌خواهید، متصل کنید و بعضی دیگر از خازن‌ها، پلاریزه (polarized) هستند و دارای یک ترمینال مثبت و منفی هستند. درباره این نوع خازن، شما باید مراقب باشید که هنگامی که آن‌ها را به دستگاهی متصل می‌کنید، ولتاژ‌ DC ایجاد نشود.

اکثر انواع خازن‌ها دارای دوپایه هستند؛ اما شما می‌توانید خازن‌هایی با سه‌پایه و یا بیش‌تر هم پیدا کنید.

شکل 10: شکل A نمادهای جایگزین برای خازن های ثابت، شکل B دی الکتریک هوا در مواد جامد دی الکتریک.

از نظر فیزیکی، یک خازن معمولی با مقدار ثابت از دو صفحه کوچک تشکیل شده است. مواد رسانا به هم نزدیک هستند، اما از نظر الکتریکی توسط لایه دی‌الکتریک از هم جدا می‌شوند.

شکل 11: نماد شماتیک برای یک خازن پلاریزه. سمتی که علامت مثبت (+) دارد، دارای ولتاژ مثبت است.

شکل 11 نماد شماتیک یک خازن پلاریزه یا الکترولیتی را نشان می دهد. توجه داشته باشید که نماد این نوع خازن، شبیه به نماد خازن غیرپلاریزه است با این تفاوت که یک علامت مثبت (+) به آن اضافه شده است که این علامت نشان می دهد که ترمینال مثبت قطعه به مدار خارجی متصل است.

گاهی اوقات، یک علامت منفی (-) نیز در طرف دیگر نماد شماتیک خازن الکترولیتی قرار دارد. هنگامی که علامت مثبت را می‌بینید؛ یعنی خازن پلاریزه است و باید آن را به بقیه مدار وصل کنید. یعنی باید الکترود مثبت خازن را به نقطه ولتاژ مستقیم (DC) مثبت مدار و الکترود دیگر را به نقطه ولتاژ مستقیم (DC) منفی مدار متصل کنید.

نکته✅

خازن‌های پلاریزه دارای تعدادی نماد خارجی هستند که به شما پلاریته یا قطبیت را نشان می‌دهند. برخی از این خازن‌ها دارای علامت مثبت (+) و برخی دیگر دارای علامت منفی (-) هستند و تعدادی نیز هر دو علامت را دارند. اغلب، برای تشخیص این نمادها به یک عدسی بزرگ نیاز است.

💥توجه: در متصل‌کردن خازن‌های پلاریزه باید خیلی مراقب باشید؛‌ زیرا به‌هیچ‌وجه نباید یک خازن پلاریزه را اشتباه متصل کرد!

خازن متغیر یا تریمر چیست؟

خازن‌های معمولی که تابه‌حال دیده‌ایم، طراحی ثابتی دارند. به‌عبارت‌دیگر، آن‌ها امکان تغییر مقدار ظرفیت را ندارند و این مقدار در زمان تولید آن‌ها مشخص می‌شود و یک مقدار ثابت است. بااین‌حال، برخی از خازن‌ها قابلیت تغییر مقدار ظرفیت را دارند. به این قطعات، خازن‌های متغیر می‌گویند. برخی از خازن‌های متغیر با نام خازن‌های تریمر (تنظیم‌کننده) یا خازن‌های  padder نیز شناخته می‌شوند.

شکل 12 رایج‌ترین نماد خازن متغیر را نشان می‌دهد. یک فلش مورب روی این نماد، نشان‌دهنده متغیر بودن خازن است که این فلش دقیقا از وسط نماد خازن ثابت عبور می‌کند.

شکل 13 دو نماد دیگر خازن متغیر را نشان می‌دهد. این دو نماد به طور معمول برای نمایش خازن‌های متغیر استفاده می‌شوند. در نماد A، یک فلش مورب نشان‌دهنده خاصیت متغیر بودن خازن است که این فلش از وسط نماد خازن ثابت عبور می‌کند. در نماد B نیز یک خط موازی با خط خازن ثابت وجود دارد که نشان‌دهنده خاصیت متغیر بودن خازن است.

شکل 12: نماد استاندارد خازن متغیر. در این نماد، خط منحنی نمایانگر روتور و خط راست نمایانگر استاتور است.

تعریف روتور و استاتور

در خازن‌های متغیر، قطعاتی که قابل چرخش هستند، با نام روتور شناخته می‌شوند و قطعاتی که ثابت می‌مانند، استاتور نامیده می‌شوند. روتور شامل صفحاتی از خازن است که می‌توان آن‌ها را چرخاند و استاتور شامل صفحاتی از خازن است که ثابت می‌مانند. وقتی صفحات روتور به طور کامل در شکاف‌های استاتور قرار می‌گیرند، مقدار ظرفیت حداکثر است و وقتی که این صفحات در شکاف‌ها قرار ندارند، مقدار ظرفیت حداقل است.

نکته✅

در خازن‌های متغیر، روتور باید به زمین متصل شود. روتور به طور فیزیکی به میله‌ای که شما چرخاندنش را کنترل می‌کنید، متصل می‌شود. در این صورت، اگر میله را لمس کنید، عملکرد مدار به هم نمی‌خورد. علاوه بر این، شما در مقابل خطر شوک الکتریکی نیز محافظت می‌شوید، زیرا میله‌ای که لمس می‌کنید، مستقیماً به زمین متصل است!

شکل 13: نمادهای جایگزین خازن های متغیر. در شکل A استاتور از روتور خارج می شود. در شکل B، روتور با یک خط منحنی با یک فلش نمایش داده می شود.

گاهی اوقات، دو خازن متغیر به‌صورت جداگانه و گاهی نیز در یک مدار به یکدیگر متصل می‌شوند.

شکل 14 نماد دو خازن متغیر متصل به هم را نشان می‌دهد. گاهی ممکن است، حداقل و حداکثر مقادیر ظرفیتی دو خازن یکسان باشند، اما همیشه هم اینطور نیست. با این حال، این خازن ها همیشه متناسب با یکدیگر تغییر می کنند؛ یعنی، اگر ظرفیت یکی از خازن‌ها افزایش یابد، ظرفیت بقیه خازن ها نیز افزایش پیدا می کند.

شکل 14: نماد شماتیک دو خازن متغیر.