قدم اول در یادگیری الکترونیک

الکترونیک علم کنترل الکتریسیته است، رشته بسیار مهمی که خوشبختانه یادگیری آن کمتر از آنچه فکر می کنید دشوار است. می­‌توانید با مطالعه جریان و مدارهای الکتریکی یادگیری الکترونیک را شروع کنید. از لحاظ عملی نیز می‌­توانید کیت‌های آماده‌­ی موجود در بازار را سفارش دهید یا خود مدارهایتان را بسازید. حتی با مطالعه کافی، روزی قادر به ساخت ابزارهای الکترونیکی خود خواهید بود.

یادگیری اصول اولیه الکترونیک

1- اولین قدم در یادگیری الکترونیک، مطالعه اصول اولیه است

• برای شروع به کتابخانه یا یک کتاب‌فروشی محله خود مراجعه نمایید. حتی کتاب‌­های قدیمی نیز اطلاعات زیادی در مورد مدارهای الکتریکی و نحوه کار آنها دارند. قبل از شروع به ساخت مدار مورد نظرتان از آن­ها برای مطالعه‌ی اصول اولیه استفاده کنید.
• مطالعه‌ی کتاب‌هایی ازجمله Make: Electronics، The Art Of Electronics یا Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits پیشنهاد می­شود.
• چنانچه قصد دارید به عنوان برقکار ساختمان فعالیت کنید، بخش مسکونی جدیدترین کتاب NEC را مطالعه کنید.
• با جستجوی آنلاین می­‌توانید سایت‌ها و کتاب‌های دیجیتال بیشتری را در این حوزه بیابید.

2- یک اپلیکیشن برای مطالعه در مورد الکترونیک دانلود کنید

• در Play Store تلفن همراه خود تعدادی از اپلیکیشن­‌های کاربردی و آموزنده را جستجو کنید. برخی از این اپلیکیشن‌ها برای یادگیری الکترونیک و اصول اولیه آن بسیار مفید هستند، برخی دیگر در ساخت مدارهای مورد نظرتان به شما کمک می­کنند.
• برای مثال، Electronics Basics یا ElectroDroid را امتحان کنید.

3- در مورد جاری شدن جریان الکتریکی در یک سیم مطالعه نمایید

• جریان الکتریکی از الکترون‌هایی تشکیل شده­ که ذرات باردار منفی در اتم‌ها هستند. جریان الکترون‌ها از منفی به مثبت است، برای مثال در یک باتری الکترون‌ها از ترمینال منفی خارج و به ترمینال مثبت باز می­گردند.
• می‌توانید جریان الکتریکی را مانند یک شیر آب در نظر بگیرید. با باز شدن شیر آب، “آب” در لوله جریان می­یابد تا اینکه به انتهای لوله برسد.

4- در مورد ولتاژ در یک مدار مطالعه نمایید

• ولتاژ، مقدار نیروی الکتریکی مورد نیاز برای عبور جریان در مدار است. نیرویی که به سبب آن، الکترون‌های آزاد از یک اتم به اتم دیگر منتقل می­شوند. در یک مدار، الکترون‌ها در نزدیکی ترمینال منفی باتری جمع می­شوند.
• ولتاژ را می‌­توانید به عنوان فشار در یک مخزن آب در نظر بگیرید. همانطورکه آب به فشاری نیاز دارد تا آن را از لوله خارج کند، جریان الکتریکی نیز به نیرویی نیاز دارد که آن را جاری سازد.

5- ضریب مقاومت در اجسام مختلف را مطالعه کنید

• مقاومت، جریان را در مدار کاهش می­دهد. برخی مواد بیشتر از سایرین مانع از عبور الکتریسیته می­شوند. به جریان الکتریکی قوی­تری برای عبور از مواد عایق نسبت به مواد رسانا مانند فلز نیاز است. این امر باعث افزایش ولتاژ می­شود.
• به عنوان مثال، لوله‌­های آب با اندازه‌های مختلف را تصور کنید. آب هنگام جریان در لوله کوچک‌تر به دلیل فضای کمتر با مقاومت بیشتری روبه‌رو می­شود.

6- برای درک نمادها، باید نمودار مدارهای الکتریکی را مطالعه کنید

• شماتیک­‌ها و نمودارهای الکتریکی برای نمایش قطعات از نمادهایی استفاده می­کنند. قبل از ساخت مدار مورد نظرتان، لازم است ابتدا با نمادها آشنا شوید. فهرستی از نمادهای الکتریکی مورد استفاده در مدارات را به صورت آنلاین جستجو نمایید.
• به عنوان مثال، خطوط مستقیم سیم هستند. باتری با علامت + به همراه یک خط مستقیم طولانی و کوتاه نمایش داده می­شود.
• دیودها با مثلث و مقاومت‌ها با مربع یا خطوط ناهموار نمایش داده می­شوند.

آشنایی با ابزارها

1- جریان الکتریکی با یک مولتی متر اندازه گیری می­شود

• مولتی متر روشی مفید برای اندازه‌گیری کمیت‌های مختلف است. داشتن یک دستگاه برای تست جریان در هر مدار الکتریکی مفید است. با داشتن مولتی متر می­توان جریان، ولتاژ و مقاومت را اندازه‌گیری نمود. برای آشنایی بیشتر با مولتی متر و یادگیری کار با آن میتوانید مقاله آموزش کار با مولتی متر دیجیتال ویژه مبتدیان را مطالعه کنید.
• جریان، حرکت بارهای الکتریکی در یک مدار است و یکای آن آمپر می­باشد.
• ولتاژ که بر حسب ولت اندازه‌گیری می­شود، فشاری است که جریان را در مدار به جلو می­راند.
• مقاومت نشان می­دهد که چقدر یک ماده در مقابل جریان الکتریکی مقاومت می­کند و بر حسب اهم اندازه‌گیری می­شود.

2- جریان الکتریکی با یک مقاومت محدود می­شود

• مقاومت‌ها لوله‌های کوچکی روی سیم‌ها هستند. آنها به طور فعال کاری انجام نمی‌دهند، اما در محدود کردن جریان الکتریکی نقش مهمی دارند. بدون مقاومت، جریان الکتریکی  بسیار افزایش یافته و قطعات آسیب می‌بینند.
• به عنوان مثال، اگر یک LED را بدون مقاومت در مدار قرار دهید، می­سوزد.

3- انرژی الکتریکی در خازن ذخیره می­شود

• خازن‌ها برعکس مقاومت‌ها هستند. آنها به جای محدود کردن جریان، با ذخیره کمی بار الکتریکی، آن را تقویت می­کنند. به این ترتیب، اگر برق قطع شود، مدار به کار خود ادامه می­دهد.
• به عنوان مثال، با قطع برق از لپتاپ، خازن‌ها تضمین می­کنند که جریان الکتریکی به خوبی از باتری عبور می­کند.

4- کنترل جریان الکتریکی با استفاده از دیودها و ترانزیستورها

• این قطعات دارای ترمینال‌های + و – هستند که به هدایت الکتریسیته کمک می­کند. دیودها دو پایه و ترانزیستورها سه پایه دارند.
• دیودها، جریان الکتریکی را فقط در یک جهت از خود عبور می‌دهند.
• ترانزیستورها مانند کلیدهایی هستند که جهت جریان را تغییر می­دهند.

5- بریدن و لخت کردن سیم‌ها نیاز به تمرین دارد

• بدین منظور، به یک سیم‌چین و یک سیم لخت کن نیاز دارید. ابتدا سیم‌ها را بر اساس طول مورد نیاز خود ببرید. سپس قبل از متصل نمودن آن­ها به قطعات، با یک سیم لخت کن حدود 1⁄4 اینچ (0.64 سانتی متر) روکش عایق را از یک سر سیم‌ها جدا کنید.
• هنگام کار با سیم‌ها، از یک برد بورد استفاده نموده و سر لخت سیم را درون سوراخ‌های روی بورد فرو کنید.
• برای شروع ، نیازی به یادگیری لحیم‌کاری نیست.

6- در مورد رنگ‌های مختلف سیم‌ها و کاربردشان مطالعه کنید

• سیم‌های برق عموماً تمام مسی هستند. آن‌ها دارای روکش‌های پلاستیکی با رنگ‌های مختلفی هستند که کاربردهای آن‌ها را متمایز می­کند. معمولاً سیم‌های مشکی و قرمز برای تغذیه مدار استفاده می­شوند.
• سیم‌های مشکی حاملان جریان در یک مدار هستند. سیم‌های قرمز نیز حاملان ثانویه در مدارها هستند.
• سیم‌های آبی و زرد در سیم‌کشی­ پریزهای معمولی استفاده نمی‌شوند، اما در مدارهای پیچیده‌تر برای هدایت جریان میان کلید­ها و پل‌ها مورد استفاده قرار می­گیرند.
• سیم‌های سفید و خاکستری به عنوان سیم‌های خنثی در نظر گرفته می­شوند زیرا جریان استفاده نشده را هدایت می­کنند.
• سیم‌های سبز، سیم‌هایی هستند که برای ایمنی جریان را به زمین انتقال می­دهند.

یادگیری الکترونیک به‌صورت عملی

بهترین راه برای یادگیری علم الکترونیک کسب تجربه عملی در طراحی، ساخت، استفاده از ماژول‌های آماده و دیگر اقدامات است که در این بخش از مقاله به آن میپردازیم.

1- با کمک مدارات موجود، مدار مورد نظر خود را طراحی کنید

• نمودار مدارات مختلف را جستجو کنید و چند نمونه ساده را انتخاب کنید. ابتدا نمودار را خوانده تا بفهمید چه قطعاتی لازم دارید. سپس مدار خود را شبیه نمودار بسازید. این کار به شما کمک می­کند تا با نحوه‌ی کار یک مدار آشنا شوید.
• بهتر است با یک مدار کوچک شروع کنید. مداری با خطوط کم و قطعات در دسترسی مانند باتری و لامپ انتخاب نمایید.

2- با استفاده از یک لامپ، یک حلقه‌ی بسته بسازید

• دو سیم مسی، یک باتری و یک لامپ خریداری کنید. سپس اتصالات را مشابه مدار انتخابی انجام دهید تا لامپ روشن شود.
• تنها با استفاده از این قطعات می‌­توانید لامپ را روشن کنید.
• جریان الکتریکی از ترمینال منفی به مثبت جریان می­یابد و در طول مسیر از لامپ عبور می­کند.
• دیدن این حلقه بسته که لامپ را روشن می­کند، می­تواند درک بهتری از نحوه حرکت الکتریسیته در یک مدار به شما بدهد.

3- یک کیت برای تمرین پروژه‌ها خریداری کنید

• طیف گسترده‌ای از کیت‌ها وجود دارد که هر کدام مجموعه‌ای از قطعات که یک محصول ساده را تکمیل می­کنند. این روش خوبی برای شروع یادگیری در مورد الکترونیک بدون ساختن برد مدار است.
• به عنوان مثال، ربات آموزشی rover، یک ربات کوچک و از پیش ساخته است که برای یادگیری برخی از تکنیک‌های سفارشی سازی و برنامه نویسی پایه‌ای استفاده می­شود.

4- کار با بردهای آردوینو را تمرین کنید

• بردهای آردوینو بردهای ارزان قیمتی هستند که در اکثر پروژه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می­گیرند. آن­ها در هر کیتی که خریداری می­کنید گنجانده شده‌اند، اما می­‌توانید آن­ها را به صورت جداگانه آنلاین نیز خریداری کنید. بنابراین سعی کنید از یکی از آن­ها برای ساخت مدارها و پروژه‌های پایه‌ای استفاده کنید.
• یک پروژه ساده “چراغ چشمک‌زن” است که به شما یاد می‌دهد که چگونه یک LED را با برنامه نویسی ساده آردوینو بر روی کامپیوتر خود به صورت چشمک‌زن روشن کنید.
• اگر نمی‌خواهید از کیت‌های موجود استفاده کنید، می‌توانید با یک برد آردوینو و یک کابل USB شروع کنید. برد را به کامپیوتر خود متصل نموده و نرم افزار آردوینو را دانلود کنید.

5- مدارات را بر روی یک بردبورد ببندید

• بردبورد راهی برای ساخت مدارها بدون نیاز به لحیم‌کاری است. بردبورد شبیه یک تکه پلاستیک با تعدادی سوراخ روی آن است. سیم‌ها را به درون سوراخ‌ها فشار داده تا آن‌ها به یکدیگر متصل شوند. برای برقراری جریان الکتریکی سیم‌ها را به برد آردوینو یا باتری وصل کنید.
• برای روشن کردن یک LED بر روی بردبورد به تعدادی سیم، یک LED ، یک مقاومت و یک برد آردوینو نیاز است. تمامی این قطعات را می‌­توانید به صورت آنلاین سفارش دهید.

6- پروژه‌های خود را با شماتیک‌های آنلاین بسازید

• ساخت پروژه‌هایی مانند آلارم یا پروژه‌هایی با سنسورها را امتحان کنید. شماتیک‌ها، نمودارهای طراحی هستند که نشان می­دهند چگونه یک پروژه ساخته می­شود. بسیاری از شماتیک‌ها را می­توان با جستجوی آنلاین پیدا کرد.
• برای مثال، «شماتیک چراغ چشمک‌زن» را جستجو نموده تا چندین راه برای ساخت مداری با یک چراغ چشمک‌زن به‌دست آورید.

ارتقا سطح دانش

1- در شرکتی در حوزه‌ی الکترونیک مشغول کار شوید

• بهترین راه برای یادگیری در این حوزه، یافتن شغل در زمینه‌ای است که می­خواهید کار کنید.
• به عنوان مثال، برای کار در فضای باز، کار در شرکتی که نصب پنل خورشیدی انجام می­دهد می­تواند مناسب باشد.

2- تسلط به یک زبان برنامه‌نویسی برای کار در حوزه‌ی الکترونیک لازم است

• با استفاده از یک میکروکنترلر، دستورات الکترونیکی اجرا می­شوند. میکروکنترلر یک تراشه کامپیوتری کوچک است که در مدار قرار می­گیرد و استفاده از آن شامل مطالعه‌ی یک زبان برنامه‌­نویسی کامپیوتری مانند C یا ++C است.
• آردوینو یک راه ساده به منظور برنامه‌نویسی میکروکنترلرها برای مبتدیان است. برد آردوینو خود را به کامپیوتر وصل کرده، سپس با دانلود نرم افزار آردوینو برنامه‌نویسی را شروع کنید.

3- شماتیک‌های خود را با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری طراحی کنید

• یک نرم‌افزار طراحی ساده و رایگان مانند Fritzing را بر روی کامپیوتر خود نصب کنید. از این نرم‌افزار برای کنار هم قرار دادن مدار الکتریکی مورد نظرتان استفاده نمایید. همچنین، در درک بهتر شماتیک‌ها و مدارات الکترونیکی به شما کمک می­کند. می­توان از این نرم‌افزار برای طراحی چیزی منحصر به فرد استفاده کرد.
• شما می­‌توانید از نرم‌افزارهای طراحی برد مدار چاپی پیچیده‌تری مانند Eagle و KiCad استفاده کنید.
• زمانی که مداری را طراحی کردید، می­‌توانید آن را برای چاپ به سازندگان مربوطه ارسال نمایید.

4- دستگاه‌های الکترونیکی را برای مطالعه از هم جدا کنید

• برای مثال یک تلویزیون قدیمی، توستر یا دستگاه‌های دیگر را دمونتاژ نموده و از آن‌ها برای مطالعه­‌ی قطعات الکتریکی­شان استفاده نمایید. همچنین می‌توانید دستگاه‌های خراب را تعمیر نموده تا درک بهتری از نحوه کار قطعات آن­ها به دست آورید.
• برای جلوگیری از برق گرفتگی اقدامات ایمنی انجام شود.
• قبل از کار بر روی دستگاهی که مالک آن نیستید، اجازه بگیرید.

5- در دوره­‌های آموزش الکترونیکی شرکت کنید

• مهم نیست در چه رده سنی قرار دارید، می‌توانید کلاسی پیدا کنید که در شروع کار با الکترونیک به شما کمک کند. به دنبال کلاس­‌های مقدماتی الکترونیک یا مهندسی برق باشید.
• پس از آن، می­‌توانید به کلاس­‌های پیشرفته­‌تر رفته یا ساخت مدارهای الکتریکی را تمرین کنید.
• برخی از دبیرستان­‌ها و کالج‌­ها دوره‌­هایی را در مورد این موضوعات ارائه می­دهند.
• همچنین می­‌توانید دوره­‌های رایگان آنلاین را در سایت‌­هایی مانند Coursera یا edX جستجو نمایید.

6- لحیم‌کاری قطعات الکترونیکی را تمرین کنید

• با پیشرفت کار، در نهایت نیاز دارید سیم‌ها و قطعات الکترونیکی را برروی یک برد مدارچاپی لحیم کرده یا آن‌ها را به بردهای الکتریکی متصل نمایید. با یک هویه لحیم­‌کاری و قلع، قطعات را به هم متصل کنید. این امر به شما کمک می­کند تا مدارهای الکتریکی بهتری بسازید که طول عمر بیشتری دارند.
• استفاده از برد بورد آسان است، اما اتصالات به مرور زمان از بین می­روند.
• به یاد داشته باشید هنگام کار با هویه داغ هرگز آن روی یک سطح قابل اشتعال قرار ندهید.

اگر علاقه‌مند به یادگیری علم الکترونیک هستید این مقاله شمارا با روش مطالعه و یادگیری آن آشنا کرده، شما میتوانید برای آموزش‌های بیشتر در این زمینه، مقالات آموزشی وبلاگ مارا مطالعه کنید و ساخت پروژه‌های جذاب الکترونیکی را شروع کنید. همچنین شما میتوانید سوالات و نظرات خودرا مثل همیشه، با ما در بخش دیدگاه در میان بگذارید.