Bu yazı, embedded proqramistlərinin minimum elektronika bilikləri əldə etməsi üçün yazılıb.
1. Rezistor nədir?
Elektronikanın əsas komponentlərindən biri olan rezistor, dövrədə elektrik cərəyanına müqavimət göstərən bir passiv elementdir. Elektrik cərəyanını məhdudlaşdırmaq, gərginliyi bölmək, istilik yaratmaq və digər məqsədlərlə geniş istifadə olunur. Demək olar ki, istənilən elektron dövrədə rezistorlara rast gəlmək mümkündür. Rezistor dövrədə "R" ilə işarə olunur. Elektrik dövrələrindəki simvolu aşağıdakı şəkillərdə göstərilib.
Rezistor, elektrik cərəyanının axınına qarşı müqavimət göstərən və bu müqavimətlə cərəyanın miqdarını idarə edən bir elektron komponentdir.
O, elektrik enerjisini istiyə çevirərək işləyir və bu xüsusiyyəti ilə dövrədə cərəyanın və gərginliyin istənilən səviyyədə saxlanmasına kömək edir. Rezistorlar müxtəlif materiallardan hazırlanır, ən çox karbon, metal oksid və ya tel sarmalı tipdə olurlar. Formasında görə iki növü var. DIP və SMD. DIP - PCB (plata) üzərində deşiklərə keçərək arxa tərəfdən lehimlənən, SMD isə PCB üzərində eyni tərəfdə lehimlənən növdür. (Şəkildə göstərilib)
Rezistorun istifadə yerləri.
Rezistorlar müxtəlif elektron və elektrik sistemlərində müxtəlif funksiyaları yerinə yetirir. Onların istifadəsi, cərəyanın və gərginliyin nəzarətindən tutmuş siqnal işlənməsinə və istilik əmələ gətirməyə qədər uzanır. Proqramçıların bilməli olduğu əsas üç istifadə növü var. Cərəyan şiddətini azaltmaq, gərginlik bölücü və pull-up və pull-down dövrələrində istifadə edilməsi.
- Cərəyan şiddətini azaltmaq.
Keçirdiyi cərəyan miqdarını azaltmaq məqsədi ilə komponentdən sonra və ya öncə istifadə edilə bilər. Ardıcıl qoşulduğu komponentin müqavimətini artırmış olur. İsifadə edilən rezistorun müqavimətini artırdıqca keçən cərəyanın miqdarını azaltmış oluruq.
Nümunə: LED-in xarab olmaması üçün ondan öncə və ya sonra istifadə edilir. BJT tranzistorların baza ayağının qarşısında istifadə edilir və s.
Rezistorun dəyərini hesablamaq üçün aşağıdakı düsturdan istifadə edilir:
\( R = \frac{V_{\text{mənbə}} - V_{\text{LED}}}{I_{\text{LED}}} \),
\( R \) — rezistorun müqaviməti (ohm, Ω),
\( V_{\text{mənbə}} \) — mənbə gərginliyi,
\( V_{\text{LED}} \) — LED-in iş gərginliyi,
və \( I_{\text{LED}} \) — LED in cərəyanı (amper).
2. Gərginlik bölücü dövrə
Bu, rezistorların ən geniş yayılmış tətbiqlərindən biridir. İki və ya daha çox rezistor ardıcıl şəkildə birləşdirilərək gərginliyin müəyyən bir hissəsi çıxışda əldə olunur. Daha çox iki rezistordan istifadə edilir və ikisinin birləşdiyi yerdə (ortasında) bölünmüş gərginlik əldə edilir.
Tətbiq nümunələri:
Mikrokontrollerlərdə analoq girişlər üçün gərginlik səviyyəsinin azaldılması
Sensorlardan çıxan siqnalların uyğunlaşdırılması
Formul:
\( V_{\text{out}} = V_{\text{in}} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \)
3. Pull-up / Pull-down
Pull-up və Pull-down rezistorlar mikrokontrollerlər, rəqəmsal inteqral sxemləri (IC-lər) və digər elektron cihazların giriş pinlərini sabit gərginlikdə saxlamaq üçün istifadə olunur. Mikrosxemin giriş pininə hər hansı bir siqnal tətbiq edilmədiyi anlarda, həmən pini qərarlı gərginlikdə saxlamaq üçün istifadə edilir. Məsələn: Mikrokontrollerin giriş pinlərindən birinə button bağlanıb, button un digər pini isə GND yə bağlanıb. Button basılmadığı zaman mikrokontrollerin həmən pini üzərində 5v olmasını təmin etmək üçün Pull-up rezistorundan istifadə edilməlidir. Əks halda button basılmadığı zaman o pin qərarsız (havada) olacaq.
Tətbiq nümunələri:
Pull-up rezistor: Giriş pinini “1” vəziyyətində saxlamaq üçün istifadə olunur.
Pull-down rezistor: Giriş pinini “0” vəziyyətində saxlamaq üçün istifadə olunur.
Rezistorların Birləşmə Üsulları
Rezistorlar dövrələrdə əsasən iki üsulla birləşdirilir:
1. Ardıcıl birləşmə
Ardıcıl dövrədə bütün komponentlər (məsələn, LED-lər, rezistorlar) bir xətt üzrə bir-birinin ardınca qoşulur. Cərəyan bütün komponentlərdən eyni miqdarda keçərək dövrəni tamamlayır. Bu birləşmədə cərəyan hər bir rezistordan eyni keçər, amma gərginlik paylanır.
- Cərəyan hər bir komponentdən eyni miqdarda keçir.
- Gərginlik komponentlər arasında bölünür.
- Bir element işləməzsə (məsələn, rezistor sıradan çıxarsa), bütün dövrə dayanır.
Ümumi Müqavimət:
\( R_{\text{ümumi}} = R_1 + R_2 + R_3 + \ldots \)
2. Paralel birləşmə
Paralel dövrədə komponentlər bir neçə qola bölünərək qoşulur. Hər qolun ucları birbaşa enerji mənbəyinin uclarına bağlı olur. Bu birləşmədə hər rezistorun üzərinə düşən gərginlik eyni olur, cərəyan isə rezistorlara bölünür.
- Gərginlik bütün komponentlərdə eynidir.
- Cərəyan hər qolda fərqli ola bilər (ohm qanununa görə).
- Bir komponent işləməzsə, digərləri işləməyə davam edir.
Ümumi Müqavimət:
\( \frac{1}{R_{\text{ümumi}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \ldots \)
3. Qarışıq birləşmə
Bu dövrələrdə bəzi komponentlər ardıcıl, bəziləri isə paralel şəkildə qoşulur. Daha mürəkkəb sistemlərdə bu cür qarışıq quruluş istifadə olunur.
- Dövrədə həm paralel, həm də ardıcıl bağlantılar var.
- Hər komponentin gərginliyi və cərəyanı quruluşa görə dəyişir.
- Bir qol sıradan çıxarsa, yalnız o hissə işləməyəcək, digər hisslər işləməyə davam edəcək.
Rezistorun Vahidi və Ölçülməsi
Rezistorun müqaviməti Ohm (Ω) ilə ölçülür. Müqavimət aşağıdakı vahidlərdə də ifadə edilə bilər:
1 kΩ = 1,000 ohm
1 MΩ = 1,000,000 ohm
DIP rezistorların dəyəri adətən gövdələrinin üzərindəki rəng kodları ilə göstərilir. Bu rənglər xüsusi bir cədvəl əsasında müqavimət dəyərini və tolerantlığı təyin etməyə imkan verir. SMD rezistorların dəyəri isə üzərindəki rəqəmlər əsasında təyin edilir. Ölçmə üçün ohmmetr və ya multimetrlər istifadə olunur.
2. Kondensator nədir?
Kondensator – elektrik enerjisini müvəqqəti saxlamaq üçün istifadə olunan passiv dövrə elementidir.
Onun əsas funksiyası elektrik yükünü toplamaq və lazım olduqda onu dövrəyə qaytarmaqdır.
Kondensatorun daxilində iki keçirici lövhə və bu lövhələri ayıran izolyasiyaedici material – dielektrik yerləşir. Lövhələrdən birinə mənfi digərinə isə müsbət yüklər toplanır. Aradakı izolyasiya təbəqəsi bu yüklərin bir-biri ilə görüşməsinə mane olur. Bu yüklər ehtiyac olduğu zaman, kondensatorun pinləri üzərindən dövrəyə keçərək elektrik enerjisini sabit saxlamağa çalışır.
Kondensatorun əsas parametri "tutum" dur. Tutum ilə yanaşı gərginlik parametri də var. dövrədə "C" ilə işarə edilir. Tutumun vahidi "Farad" dır, əsasən piko, nano və mikro faradlarla ölçülür. Məsələn: 22 pF, 100 nF, 47 uF (u-mikro).
Elektrik dövrələrindəki simvolu aşağıdakı şəkillərdə göstərilib.
Kondensatorun Növləri.
Kondensatorlar müxtəlif parametrlərə və formalara görə bir neçə yerə bölünür. Bunlardan keramik, tantal və elektrolit növlərini bilmək hələlik kifayətdir. Keramik və elektrolit kondensator həm SMD həm də DIP gövdəyə malikdir. Tantal kondensatorlar isə yalnız SMD gövdəyə malikdir. Yuxarıdakı şəkillərdə göstərilmişdir.
1. Elektrolitik kondensatorlar
- Böyük tutuma malikdir (mikrofarad və ya millifaradlarla ölçülür).
- Əsasən güc dövrələrində filtr və enerji saxlama məqsədilə istifadə olunur.
- Qütblüdür, yəni düzgün birləşdirilməlidir.
2. Keramik kondensatorlar
- Kiçik tutuma malik olur.
- Yüksək tezlikli siqnallarda və filtr dövrələrində istifadə olunur.
- Qütbsüzdür və istənilən istiqamətdə qoşula bilər.
3. Tantal kondensatorlar.
- Böyük tutuma malikdir (mikrofaradlarla ölçülür).
- Əsasən güc dövrələrində filtr və enerji saxlama məqsədilə istifadə olunur.
- Qütblüdür, yəni düzgün birləşdirilməlidir.
- Bəzi hallarda elektrolit kondensatorları əvəz edə bilir.
Kondensatorların Dövrədə İstifadəsi.
Aşağıdakı şəkillərdə kondensatorların istifadə olunduğu bir neçə dövrə göstərilmişdir.
3.Tranzistor nədir?
Tranzistor - yarımkeçirici materiallardan hazırlanmış, elektrik siqnallarını gücləndirmək və ya elektrik cərəyanını idarə etmək üçün istifadə olunan üç terminallı komponentdir. Elektronikanın əsas elementlərindən biridir.
Funksiyası
Siqnalların gücləndirilməsi (məsələn, audio sistemlərdə).
Elektrik dövrələrində açar kimi işləmək (məsələn, rele əvəzi, və ya releli açmaq üçün).
Məntiqi qapılar və mikroprosessorlarda istifadə (rəqəmsal elektronika).
Növləri
Tranzistorların əsasən iki növü var: BJT və FET (MOSFET). Hər iki növ tranzistorun üç terminalı (pini) var.
BJT: Baza (tətikləmə), kollektor və emitter.
MOSFET: Gate (tətikləmə), drain və source.
BJT tranzistorlar baza pini ilə, MOSFET tranzistorlar isə gate pini ilə tətiklənərək cərəyan keçirirlər. BJT tranzistorların NPN və PNP olmaqla iki növü var. MOSFET lərin isə N-kanal və P-kanal olaraq iki növü var. NPN tranzistor və N-kanal MOSFET uyğun tətikləmə pinlərinə yuxarı gərginlik (məsələn: 5 volt) verməklə açılır. PNP tranzistor və P kanal MOSFET isə tətikləmə pinlərinə GND (yəni - 0 volt) verməklə açılır. BJT Tranzistorların tətikləmə (baza pininə) gərginliyi birbaşa vermək (məsələn: mikrokontrollerin çıxış pini) olmaz. Baza pini ilə mənbə arasına rezistor qoyulmalıdır.
Qoşulma qaydaları.
BJT tranzistorların Emitter pini, MOSFET lərin isə Source pini həmişə qida mənbəyinə, Collector və Drain pinləri isə idarə olunan yükə qoşulmalıdır.
NPN tranzistorunun Emitter pini və N kanal mosfetin Source pini qida mənbəyinin mənfi (GND) qütbünə, Collector və Drain pinləri isə yükə qoşulur. Yəni yükün digər hissəsi qida mənbəyinin müsbət qütbünə qoşulmalıdır.
PNP tranzistorunun Emitter pini və P kanal mosfetin Source pini qida mənbəyinin müsbət qütbünə, Collector və Drain pinləri isə yükə qoşulur. Yəni yükün digər hissəsi qida mənbəyinin mənfi (GND) qütbünə qoşulmalıdır.
Qoşulma düzgün olmazsa tranzistorun və ya MOSFET in açılıb bağlanmasında problemlər yaranacaq. Düzgün qoşulma qaydaları aşağıda göstərilmişdir.
Tətbiq yerləri.
Tranzistorların: Audio gücləndiricilər, rəqəmsal elektronik sistemlər (məsələn, mikroprosesor içərisində), güc təchizatı sistemləri, motor idarəetməsi, sensor siqnallarının işlənməsi, kommutasiya (on/off) sistemləri kimi tətbiq sahələri vardır.
Aşağıdakı şəkillərdə bir neçə tətbiq nümunəsi göstərilib.
4.Diod nədir?
Diod — elektrik cərəyanını yalnız bir istiqamətdə keçirən, iki ucu olan yarımkeçirici dövrə elementidir.
Funksiyası
Gərginlik tənzimləməsində istifadə olunur.
Siqnal düzləndirmə (rectifier) işlərini görür.
Gərginlik qoruyucusu və klamp komponent kimi işləyə bilər.
İşıq saçan növləri (LED) işıq mənbəyi kimi istifadə olunur.
Diodun iki terminlaı var: Anod və Katod. Diodların üzərində xətt ilə göstərilən pin katod pinidir. Dövrə sxemlərində anoddan katoda doğru istiqamətlənmiş üçbucaq ilə göstərilir. Cərəyanı anoddan katoda doğru buraxır. Əks istiqamətdə isə cərəyanın keçməyinə mane olur (Zener diod kimi növləri istisnadır). Anod - müsbət, katod isə - mənfi olaraq adlandırılır.
Növləri.
Diodun dörd növünü tanımaq kifayətdir. Silisium (adi), Şotki, Zener və LED (işıq saçan).
- Silisium diod ən çox istifadə edilən diod növüdür, üzərində 0.7v civarı gərginlik düşküsü olur. Yalnız anoddan katoda doğru cərəyan keçirir.
- Şotki diod adi diodla eyni prinsiplə çalışır, sadəcə üzərindəki gərginlik düşküsü daha azdır (0.3v civarı).
- Zener diod müəyyən gərginlikdən sonra əks istiqamətdədə cərəyan buraxır. Nominalından asılı olaraq dəyişir. Məsələn 3v, 50v və s.
- LED lər isə işıq yaymasına görə seçilir. Tərs qoşulanda işıq yaymırlar. LED rezistor ilə birgə istifadə edilməlidir, əks halda lazım olandan çox cərəyan cəkərək xarab ola bilər.
Diodlar müxtəlif dövrələrdə əsas dövrə elemnti kimi istifadə edilir. İstifadə edildiyi məşhur "Körpü diod" dövrəsində, dəyişən cərəyanı sabit cərəyana çevirmək üçün istifadə edilir.
Qoşulma qaydaları.
BJT tranzistorların Emitter pini, MOSFET lərin isə Source pini həmişə qida mənbəyinə, Collector və Drain pinləri isə idarə olunan yükə qoşulmalıdır.
NPN tranzistorunun Emitter pini və N kanal mosfetin Source pini qida mənbəyinin mənfi (GND) qütbünə, Collector və Drain pinləri isə yükə qoşulur. Yəni yükün digər hissəsi qida mənbəyinin müsbət qütbünə qoşulmalıdır.
PNP tranzistorunun Emitter pini və P kanal mosfetin Source pini qida mənbəyinin müsbət qütbünə, Collector və Drain pinləri isə yükə qoşulur. Yəni yükün digər hissəsi qida mənbəyinin mənfi (GND) qütbünə qoşulmalıdır.
Qoşulma düzgün olmazsa tranzistorun və ya MOSFET in açılıb bağlanmasında problemlər yaranacaq. Düzgün qoşulma qaydaları aşağıda göstərilmişdir.
Tətbiq yerləri.
Tranzistorların: Audio gücləndiricilər, rəqəmsal elektronik sistemlər (məsələn, mikroprosesor içərisində), güc təchizatı sistemləri, motor idarəetməsi, sensor siqnallarının işlənməsi, kommutasiya (on/off) sistemləri kimi tətbiq sahələri vardır.
Aşağıdakı şəkillərdə bir neçə tətbiq nümunəsi göstərilib.
